1.一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法,其特征在于,针对至少包含两个微小区的宏小区,实现基站的低时延传输,具体包括如下步骤:步骤a.将所有微小区基站和宏小区基站的状态初始化为激活模式,将所有微小区基站分为两组,一组利用光纤回程链路接入宏小区基站,另一组利用毫米波回程链路接入宏小区基站;
步骤b.宏小区基站利用统计信道状态信息选出部分微小区基站共同服务用户,并将剩余的各个微小区基站调整为睡眠模式;
上述步骤b包括如下步骤:
步骤b01.分别针对各个用户,在所有微小区基站和宏小区基站中,获得与用户距离最近的基站,即获得分别与各个用户之间距离最近的各个基站;
步骤b02.分别针对各个用户,在所有微小区基站和宏小区基站中,获得与该用户存在潜在连接的各个基站,由此,获得与各个用户分别存在潜在连接的各个基站;
步骤b03.根据用户与基站之间的潜在连接关系和无连接关系,构建所有用户与所有基站之间的关联矩阵B;
步骤b04.根据关联矩阵B,由宏小区基站选出部分微小区基站共同服务用户,并将剩余的各个微小区基站调整为睡眠模式;
步骤c.在选出的部分微小区基站和宏小区基站当中,为每个用户选择一个基站进行连接,并提供传输服务;
上述步骤c包括操作:
首先在所选出部分微小区基站和宏小区基站当中,分别针对各个基站,初始化基站所对应的连接用户集合κq,q∈{0,1,…,Q},Q表示所选出部分微小区基站的总数,q=0表示宏小区基站;然后初始化针对所有用户构建待分配用户集合,H表示待分配用户集合中用户的数量,同时初始化h=1,以及初始化构建已分配用户集合为空集,β表示已分配用户集合中用户的数量,同时执行如下步骤:步骤c01.针对待分配用户集合中第h个用户,由所选出部分微小区基站和宏小区基站构成的集合Bactive中,选择满足如下公式的基站v,作为第h个用户的候选基站;
其中,v∈Bactive,Δq,h满足如下公式:
这里DA,qh'=kqt'qh'代表待分配用户集合中第h'个用户到集合Bactive中第q个基站的接入时延,DB,q=ctq代表集合Bactive中第q个基站的回程时延,kq代表用户集合κq中的用户数量,c代表集合Bactive中工作在激活状态的微小区基站数目,t′qh'和tq满足如下公式:其中,S3表示集合Bactive中的微小区基站集合,S1表示集合Bactive中利用毫米波回程链路接入宏小区基站的微小区基站集合,S2表示集合Bactive中利用光纤回程链路接入宏小区基站的微小区基站集合,t0代表宏小区基站单位处理时延,t1代表微小区基站单位处理时延,τ0代表宏小区基站接入时隙大小,τ1代表微小区基站接入时隙大小,τM代表毫米波回程链路时隙大小;
pM,q代表毫米波回程链路传输的成功概率,且满足如下公式:
其中,erf(·)为误差函数,v表示阴影衰落的标准差,r′q代表集合Bactive中第q个微小区2
基站与宏小区基站之间的距离,θ'(r′q)=PT-61.4-20log10(r′q)-WM·σ-θ,PT代表宏小区基站在毫米波回程链路上的发射功率,WM为毫米波带宽,σ2代表噪声密度,θ代表预先设定的临界值;
p0h'代表待分配用户集合中第h'个用户接入宏小区基站的接入概率,表示为:其中,i∈{1,…,I},I表示所有微小区基站构成集合中基站的数量,p0表示宏小区基站的发射功率,ai∈{0,1}表示所有微小区基站中第i个微小区基站的工作模式,ai=1表示所有微小区基站中第i个微小区基站处在激活模式,ai=0表示所有微小区基站中第i个微小区基站处在睡眠模式,l0h'表示宏小区基站到第h'个用户的距离,lih'表示所有微小区基站中第i个微小区基站到待分配用户集合中第h'个用户的距离,α表示路径衰落因子,W表示接入网带宽,pi表示所有微小区基站中第i个微小区基站的发射功率;
pqh'表示待分配用户集合中第h'个用户接入集合Bactive中第q个微小区基站的接入概率,表示如下:其中,a0表示宏小区基站工作模式,I表示所有微小区基站构成集合中基站的数量;
步骤c02.针对待分配用户集合中第h个用户的候选基站v,选择满足如下公式的用户z,作为该候选基站v的候选用户;
z=argminu∈κΔv,u
其中,κ表示未连接的用户集合;
步骤c03.判断z是否为第h个用户,是则将第h个用户连接到基站v,同时将该用户加入到已分配用户集合当中,并更新已分配用户集合中用户的数量β,然后进入步骤c04;否则进入步骤c05;
步骤c04.判断β是否等于N,是则完成为每个用户选择一个基站进行连接,并提供传输服务;否则进入步骤c05;其中,N表示所有用户的数量;
步骤c05.判断h是否等于H,是则删除待分配用户集合中对应已分配用户集合中用户的用户,并更新待分配用户集合中用户的数量H,再令h=1,并返回步骤c01;否则针对h进行加
1更新,并返回步骤c01。
2.根据权利要求1所述一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法,其特征在于,所述步骤a包括步骤:步骤a01.将所有微小区基站和宏小区基站的状态初始化为激活模式;
步骤a02.分别获得各个微小区基站与宏小区基站之间的距离ri,i∈{1,…,I},I表示所有微小区基站构成集合中基站的数量;
步骤a03.选择距离ri小于或等于R1的各个微小区基站,组成一组微小区基站,且设置该组微小区基站中各个微小区基站采用毫米波回程链路接入宏小区基站;
同时,选择距离ri大于R1的各个微小区基站,组成一组微小区基站,且设置该组微小区基站中各个微小区基站采用光纤回程链路接入宏小区基站;其中,R1预设距离阈值。
3.根据权利要求2所述一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法,其特征在于,所述步骤b02,具体包括如下操作:分别针对各个用户,在所有微小区基站和宏小区基站中,获得满足如下公式的各个基站,即为与该用户存在潜在连接的各个基站,由此,获得与各个用户分别存在潜在连接的各个基站;
其中,n∈{1,…,N},N表示用户的数量,ln表示第n个用户和与其所对应最近距离基站之间的距离,s∈{1,…,S},S表示所有微小区基站和宏小区基站构成集合中基站的总数,ls,n表示第s个基站与第n个用户之间的距离,α表示路径衰落因子,ξ表示预设临界值。
4.根据权利要求2所述一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法,其特征在于,所述步骤b03,具体包括如下操作:首先定义用户与基站之间潜在连接关系所对应的值为1,以及定义用户与基站之间无连接关系所对应的值为0,然后根据用户与基站之间潜在连接关系所对应值,以及无连接关系所对应值,构建所有用户与所有基站之间关联矩阵B。
5.根据权利要求4所述一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法,其特征在于,所述步骤b04,具体包括如下步骤:步骤b04-1.在所有微小区基站和宏小区基站中,根据关联矩阵B,分别针对各个基站,按如下公式:获得各个基站的权值bs,s∈{1,…,S},S表示所有微小区基站和宏小区基站构成集合中基站的总数,n∈{1,…,N},N表示用户的数量,B(s,n)表示第n个用户与第s个基站之间关系所对应的值;
步骤b04-2.将最大权值所对应的基站加入到集合Bactive中,再针对关联矩阵B,将与该基站存在关系所对应值为1的各用户所在列置为0;
步骤b04-3.判断关联矩阵B中的元素是否都为0,是则由集合Bactive中的宏小区基站和各个微小区基站共同服务用户,并将集合Bactive以外的各个微小区基站调整为睡眠模式;否则返回步骤b04-1。
6.根据权利要求1所述一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法,其特征在于:所述步骤c中,选出的微小区基站和宏小区基站共享无线接入网络频谱资源服务用户。
7.根据权利要求1所述一种物联网环境中基于睡眠模式的低时延传输方法,其特征在于:所述基站的睡眠模式是指基站信号处理模块工作,且射频模块不工作;所述基站的激活模式是指基站的射频模块和信号处理模块同时工作,能够同时提供数据传输和处理功能。