Recently, green communication is a rising issue due to the energy shortage, CO2 emission, and operating cost. To meet the network operators` interest, a number of green radio techniques were proposed. Green communication also called as green radio includes energy saving techniques in view of PHY layer, MAC layer and network layer. In the PHY layer, antenna and power amplifier circuits are designed to increase the energy efficiency. A basestation has many components such as power amplifier, RF circuit, signal processing processor and air conditioner. For example, feeder loss from RF to antenna can be decreased by system design. Air conditioner might look like a negligible issue, however, air conditioning power consumption can be up to 40% of total basestation power consumption. In MAC layer, power allocation is a major issue for energy saving technique. In the network level, the deployment of basestation and heterogeneous network are proposed for more efficient network.
In this paper, we propose novel sleep mode basestation selection scheme using the mobile stations as mobile relay stations. Conventional researches have investigated the basestation sleep mode in the situation of low traffic. Therefore, even the optimal energy saving policy of basestation sleep mode is within the traffic limitation. However, when light traffic basestations can pass over their traffic to neighbor basestations, the basestations have more chances to be in sleep mode. Once we assume the forced handover to other basestation is possible, driving force to the basestation sleep mode is strengthened. Forced-handover is a concept of forcing edge mobile stations to neighbor mobile stations for both spectral efficiency and energy saving of the network. As users move around the system, the network central management unit faces maximization problem of choosing additional sleep mode basestations constrained by relay relations between basestations. The relay relation refers that the basestations sharing the relay candidate is mutually involved in the sleep mode candidate. After the relay relation is established, the maximization of the number of sleep mode basestations can be carried by our proposed algorithm. The proposed energy saving scheme can be applied to micro to macro sleep mode and even turn off the basestations. For the energy efficiency, turning off the basestation with our proposed scheme would result in the most energy saving. The concept of proposed mobile relay aided sleep mode could be applied to other form of network such as heterogeneous network.
최근 들어 에너지 부족 문제와 이산화탄소 배출 문제 그리고 네트워크 운용 비용 때문에 그린 커뮤니케이션이 각광받고 있다. 네트워크 사업자의 요구를 충족시키기 위해 여러가지 그린 라디오 기술들이 제안되었다. 그린 커뮤니케이션은 또한 그린 라디오라고도 하는데 PHY 계층부터 MAC 계층, 네트워크 계층까지 전반에 있어 에너지 절감 기술들을 아우르는 방안들을 의미한다. PHY 계층에서는 안테나와 전력 증폭 회로가 에너지 효율을 높이기 위해 설계된다. 기지국에는 전력 증폭 회로, RF 회로, 신호 처리 프로세서, 온도조절 에어컨 등과 같은 구성 요소들이 있다. 특히 에어컨은 기지국 전력소모의 40퍼센트에 이르는 부분을 차지하고 있다. MAC 계층에서는 전력 분배 문제가 전력 절감 문제의 가장 중요한 이슈이다. 네트워크 계층에서는 기지국의 분포나 Hetnet과 같은 기지국 설계를 함으로써 더 효율적인 네트워크를 만들 수 있다.
본 논문에서는 모바일 릴레이를 이용한 새로운 방식의 슬림모드 기지국 선택방안을 제안한다. 기존 연구들은 기지국의 커버리지에 트래픽이 없을 때 슬립모드에 이르게하는 방식이다. 따라서 기존 기지국의 최적화된 슬림 모드 방안조차도 트래픽에 의해서 제한된다. 만약 소수의 엣지 유저에 의해서 기지국이 운용되야 하는 상황에서 기지국을 슬립모드에 들어가도록 할 수 있다면 더 많은 수의 기지국이 슬립모드에 있을 수 있다. 엣지 유저들을 주변 기지국의 모바일 릴레이에 강제 핸드오버 시키면 슬립모드 효과가 최대화된다. 유저들이 네트워크 시스템을 이동하는 상황에서 네트워크를 관리하는 중앙관리장치는 제안방안에 의해서 추가적으로 슬립모드로 전환할 수 있는 기지국 수를 최대화 시켜야 하는 최적화 문제가 생긴다.
이를 해결하기 위해 동시에 슬립모드로 전환될 수 없는 기지국 관계를 조건으로 생성하여 슬립모드 기지국 수를 최대화 하는 해를 구하는 방법을 제안한다. 동시에 슬립모드로 전환할 수 없는 기지국들은 릴레이 모바일을 공유하고 있는 기지국들을 의미한다. 제안된 강화된 슬립모드는 마이크로 슬립모드부터 매크로 슬립모드 그리고 기지국의 전원을 끄는 방안에까지 모두 적용가능한 방안이다. 슬립모드가 적용되었을 경우 전체 네트워크의 전력 절감 효과뿐만 아니라 엣지 유저의 주파수 효율을 향상시키는 효과도 있다.
