随着近十年来无线通信技术的不断发展,小区基站的个数从几万个激增到上百万个,如此多的基站导致释放更多温室气体,同时也需要花费更多的资源去维护。此外,3G和4G频谱普遍存在较高频率的频段,信号的穿透损耗比较严重,为了保证用户的正常通信需求运营商不得不部署更多地低功率节点,这进一步增加了整个通信系统的能量消耗。另一方面,随着全球变暖的进一步加剧和信息与通信技术(Information and Communications Technology,ICT)行业环保意识逐渐增强,研究绿色节能策略,降低蜂窝网络能量消耗具有越来越重要的意义。此外,移动互联网业务飞速发展,数据业务在整个系统业务比重越来越大。而绝大数的数据业务都发生在室内,采用传统的蜂窝网络架构受限于较大的穿透损耗和选址困难等问题越来越难以满足日益增长的数据业务。为了解决室内热点覆盖的问题,异构网络因为具有频谱利用率高、灵活部署、高能效等优点被提出来。由于高密度组网,异构网络往往会大大增加系统的能量消耗,因此,采用合适的节能策略很有必要。然而,直接将传统蜂窝网络中的节能技术直接引入到异构网络中节能效率往往无法到达预期。本文考虑长期演进(Long Term Evolution,LTE)分层小区架构下用户业务在时间域和空间域的分布不均匀的特点,结合基站休眠策略和小区缩放策略的思想,提出了一种改进的混合式基站休眠算法,并对其性能进行了仿真验证。此外,本文还搭建了基于网络仿真器(Network Simulator 3,NS-3)的LTE分层小区架构系统级仿真平台,对LTE切换模块进行了大量的修改。本文主要工作总结如下:首先,对LTE系统架构进行了概述,详细地探讨了 LTE分层小区架构下系统的节能策略。归纳了基站节能的度量指标,并根据建模需要选择了适合的指标。另外,还对常见的基站节能策略进行分类介绍,并分别总结出了其优越性和局限性。其次,针对LTE分层小区架构下业务量在时域和空间域的分布特点提出了一种混合式的基站休眠算法。该算法分为两步,第一步,在第一个时隙通过获取网络全局信息,根据基站利用率使部分基站进入休眠状态;第二步,在剩下的时隙根据UE上报的导频信号提取本地信道状况信息以调整基站发射功率。从仿真结果可以看出,该策略在保证用户QoS性能的前提下,能有效地降低系统能量消耗和中断率。最后,基于NS-3软件搭建了 LTE分层小区架构系统级仿真平台,实现了接入服务(Access Service,AS)内基于X2切换、跨AS基于X2的切换和跨AS无X2的切换。主要工作包括:修改了用户终端(User Equipment,UE)无线资源控制(Radio Resource Control,RRC)层、演进型基站(Evolved Node Base Station,eNodeB)RRC 层、移动管理(Mobility Management Entity,MME)层,业务网关(Serving Gateway,SGW)层源代码;增加接入控制(Access Server,AS)模块,核心控制(Core Network Control Function,Ccf)模块。