كفاءة الطاقة في أنظمة الاتصالات الشبكية من خلال تحسين مستوحى من الطبيعة

الملخص

يُعد استهلاك الطاقة من القضايا المهمة لشبكات الاتصالات اللاسلكية المستقبلية. وتُعتبر الشبكات غير المتجانسة (HetNets)  نهجًا واعدًا في شبكات الجيل الخامس (5G) لتلبية الطلبات المتزايدة على تدفق البيانات. يؤدي توسيع تغطية الشبكة عن طريق إضافة المزيد من محطات الارسال المتنوعة إلى زيادة كبيرة في تكاليف الطاقة. في إعداد شبكي مكوّن من مستويين، تتعاون محطات الارسال الكبرى (MBs) مع محطات الارسال الصغيرة (SBs) لتوفير تغطية واسعة. ومع ذلك، فإن الأحمال الخفيفة لحركة تدفق البيانات في بعض محطات الصغيرة تؤدي إلى استهلاك مفرط للطاقة. ولمعالجة هذا الأمر، يمكن إيقاف تشغيل محطات SBs لتقليل استهلاك الطاقة وتحسين كفاءة الطاقة (EE) العامة للشبكة. تقدم هذه الدراسة نهجًا مستوحى من الطبيعة باستخدام خوارزمية تحسين مستعمرة النمل (ACO) لتحسين أوضاع تشغيل هذه المحطات. حيث يمكن أن تعمل محطات SBs في أربعة أوضاع طاقة مختلفة التشغيل، مثل الوضع الاحتياطي، وضع النوم، والإيقاف وذلك تحت تنظيم عامل التحيزbias factor)) لتحقيق توازن بين كفاءة الطاقة والتغطية. تم اقتراح خوارزمية اختيار وضع الطاقة المتغير  (ACO-VPMS) لاختيار أوضاع تشغيل محطات SBs المناسبة. تُظهر نتائج المحاكاة أن مخطط الخوارزمية المقترح يوفر كفاءة طاقة عالية.