بهبود عملکرد شبکه های ناهمگن با به کارگیری سیاست دسترسی ارتباط فراسو و فروسو به صورت جدا

یکی از چالش‌های اساسی شبکه‌های سلولی ناهمگن که در آنها ایستگاه‌های پایه مختلف با ویژگی‌های متفاوت به سرویس‌دهی کاربران می‌پردازند، سیاست دسترسی کاربران به ایستگاه‌های پایه است. در این مقاله به منظور بهبود عملکرد ارتباط فراسو در شبکه ناهمگنی که از محدودیت بک‌هال در ایستگاه‌های پایه رنج می‌برد، سیاست دسترسی ارتباط فراسو و فروسو به صورت جدا پیشنهاد می‌گردد. در این نوع سیاست، کاربر می‌تواند به دو ایستگاه پایه مجزا در ارتباط فراسو و فروسو متصل گردد. به منظور بهره‌برداری کارامد از منابع شبکه و افزایش گذردهی کاربران متصل به سلول‌های پربار، معیار دسترسی کاربران به ایستگاه‌های پایه در ارتباط فراسو، برقراری تعادل بار در این ارتباط در نظر گرفته شده است. به این منظور شاخص ارتباط کاربران به ایستگاه‌های پایه و توان ارسالی آنها از حل مساله بهینه‌سازی بیشینه‌کردن مجموع نرخ موثر کاربران به دست می‌آید. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که با به کارگیری این معیار، در سیاست دسترسی ارتباط فراسو و فروسو به صورت جدا، شاخص تعادل بار، کارایی انرژی و متوسط نرخ موثر کاربران در این ارتباط به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد. از آنجا که نرم‌افزار گمز جواب دقیق مساله بهینه‌سازی را محاسبه می‌کند و به منظور ارزیابی کارایی الگوریتم پیشنهادی، مساله فوق در شبکه بک‌هال با استفاده از نرم‌افزار گمز نیز حل شده است. نتایجی که از الگوریتم پیشنهادی به دست آمده به نتایج محاسبه‌شده از نرم‌افزار گمز نزدیک می‌باشد که نشان‌دهنده دقت مناسب الگوریتم پیشنهادی است. در ادامه نیز روشی برای بهبود تعادل بار در ارتباط فراسو در شبکه‌های ناهمگن که دارای محدودیت بک‌هال می‌باشند، پیشنهاد می‌شود و کارایی آن مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

Performance Improvement of Heterogeneous Networks with Backhaul Constraint through Decoupled Uplink and Downlink Access Policy

One of the major challenges in the heterogeneous networks, where different base stations with different capabilities serve users, is the access policy for establishing a communication link between the user and its serving node. To overcome this challenge in a heterogeneous network which also suffers from the backhaul constraint, a special kind of “decoupled uplink and downlink access” policy is proposed in this paper, which let users to be served by different base stations in uplink and downlink communications. More precisely, in order to efficiently utilize the system resources, increase the users’ throughput, and guarantee the users’ fairness, a special load balancing association policy is considered in the uplink transmission and a problem which maximizes the weighted sum of users’ effective rates is solved. Simulation results show that using this association policy for the considered scenario, significantly improves the load balancing index, energy efficiency, and also users’ effective rate compared to the scenario which considers the criterion of the maximum received power of the downlink connection for both uplink and downlink transmissions. In addition we propose an algorithm which further improves the load balancing considering the backhaul constraint of the base stations and evaluate its efficiency.