无线通信系统小区故障检测技术研究文献综述

 2022-09-23 16:03:07

  1. 文献综述(或调研报告):

随着无线网络的不断发展,用户对于数据的需求与日俱增。增强移动网络的无缝覆盖能力,提高宽带移动通信技术已经成为当今世界的主要研究课题之一。随着网络的不断复杂化,人工检测已经无法达成要求,引入自组织网络(SON)无法避免。自组织网络可分为中断检测和中断补偿两个关键性的成分。本文主要论述了近年来国内外对于这两项技术的研究成果。

对于中断检测,不同的研究者给出了不同的研究方向。中断检测是指在网络发生中断时,系统能够自动检测出中断的产生,并能够对其进行归类。有研究者提出了一种新型的异构网络小区中断管理框架,这一框架具有能够满足容量、服务质量和能效需求等优点。该架构的主要特点是控制功能和数据功能不是绑定的,他们能够由不同的节点进行处理。这是一种分离式的架构,控制基站(BSs)管理控制信息的传输和用户设备(UE)的流动,而数据基站则处理用户设备数据[1]。这样的架构能够更有效的对数据进行分析,更为精准的找出小区中断。

有的研究者则是在小区中断算法上进行改进。文献[2]参考了TCM算法,并基于TCM算法设计了新的小区中断检测方法。首先建立一个系统模型,该系统模型的要求是能够产生不同种类的系统中断且是随机产生。接下来为了产生一个检测模型需要对带有标签的训练数据,目的是能够依据于样本点对检测数据进行预测。需要设计一个用于判定故障类别的P值,该值对应于每一个待检测数据点,表示不同的故障发生时数据点出现在该处概率。根据P值对数据点类别进行判断,并给出判断的置信度。该算法的目的是能够在极低的误警率的前提下,获得较高的检测准确度。仿真结果表明,设计的算法能够在存在噪音和训练数据集合较小的情况下,取得良好的检测性能。

采用相邻测量算法[3],也是目前研究方向之一。研究表明,该算法能够在中断发生时,两种不同的情况下生效:小区仍然能够进行性能指标传递时,以及与之相对的小区无法进行性能指标传递时。研究结果表明在LTE模拟器和实时LTE网络环境下,相对于传统算法确实能够有更高的检测概率。

以上这些检测方法都是集中于宏小区上的,而对现在正在兴起的微蜂窝型基站的网络中断问题研究较少。文献[4]则专注于解决如何在微蜂窝型基站网络中启用中断检测功能。这方面的研究难点在于两层宏微蜂窝型基站网络结构和微蜂窝型基站的覆盖特性。作者巧妙的设计了一种协作式微蜂窝型基站中断检测(COD)体系结构用于解决以上困难,该结构由触发阶段和检测阶段两个部分组成。为触发阶段设计了一种机制,该机制利用协同过滤提取相关信息,有效地触发检测过程,而无需依赖于跨小区通信。为了在测试阶段提高测试精度,对该过程添加了顺序协同检测规则,以便对用户进行统计。研究结果表明在通信开销和检测精度方面,该研究方案优于现有方案[4]

文献[5]指出,在研究5G网络时,将5G基站分为四种不同的状态能够更为有效的进行中断检测。研究者利用一个隐藏的马尔可夫模型来自动获取基站的当前状态,并概率地估计一个小区的中断。文献给出的仿真结果表明,提出的策略能够以平均80%的准确度预测基站的状态。

对于小区中断补偿,即自愈合技术的研究也是重点。研究指出,原有的几种不同的小区中断补偿(COC)技术,都无法很好地对不同的中断进行补偿。不同的研究者给出了不同的研究方向。上文中提到的分离架构[1]能够利用同一平面内的其他控制基站对产生中断的控制基站进行补偿。与之类似的是文献[6] 提出了一种分布式的COC算法[6],该算法可以在中断节点的相邻小区上运行。利用相邻小区对中断小区进行补偿,以此来减轻网络中断带来的影响。利用Matlap工具对该算法在小型LTE网络中进行的仿真结果表明,该算法在保持网络基站负载平衡的同时,仍然能够为停电区域的用户设备提供服务。

文献[2]基于TCM算法,也提出了关于小区中断补偿的研究方向。在同时考虑系统覆盖率、重复覆盖率和系统容量的情况下,将小区中断补偿建模为一个与覆盖率门限有关的优化问题。并通过中断小区周围基站的下行传输功率的调节来进行小区中断补偿。随后用粒子群算法进行最优补偿方案的搜索。实验结果表明,本文的小区中断补偿方法能够对中断小区进行很好的性能补偿,并且通过调节优化目标中的覆盖率门限,可以取得不同的补偿效果。在覆盖率、重复覆盖率和系统容量指标之间进行不同的权衡调节。

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