混能供电移动通信网络能耗开销优化处理方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种混能供电移动通信网络能耗开销优化处理方法及系统，该方法包括：采集基站获取第一能耗参数，根据采集到的第一能耗参数确定特定用户能耗；以及采集基站获取第二能耗参数，根据第二能耗参数确定各区域的业务请求率；根据特定用户能耗、各区域的业务请求率，确定更新周期内的区域能耗均值；以及当基站为第二类型基站时，还采集基站获取储能参数，根据储能参数确定基站的能量中断概率；根据确定出的区域能耗均值，在满足能量中断概率不大于预设的最大能量中断概率的约束条件下，利用预先建立的第一系统能耗函数，确定基站覆盖区域。由上可见，本发明在基站供电稳定性不佳时，就不会为该基站确定覆盖区域，从而使用户体验好。
【专利说明】混能供电移动通信网络能耗开销优化处理方法及系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及移动通信【技术领域】，尤其涉及混能供电移动通信网络能耗开销优化处 理方法及系统。
【背景技术】
[0002] 随着网络规模的不断扩大和用户的不断增加，能耗开销也与日俱增。从经济和环 境两个方面来讲，"降低能耗及相应开销"是移动通信网络中的重要目标之一。在移动通信 网络中，基站能耗开销占总能耗开销的比例最大，因此，降低基站能耗开销将大幅度降低整 个移动通信网络的能耗开销。
[0003] 由于基站能耗受到网络负载、信道状态等时变影响，具有不确定性，通常采用动态 调整基站覆盖区域的方法来达到降低基站能耗开销的目的。
[0004] 当前，基站所采用的供电方式有两种：市电供电和可再生能源供电。其中，市电供 电具有供电稳定性强的特点，而由于受到气象条件的影响，可再生能源供电具有随机性。现 有技术的混能供电移动通信网络能耗开销优化处理方法中，移动通信网络的能耗开销优化 问题大多针对采用固定电网（市电）供电的基站进行研究，未考虑基站的供电稳定性，因此 可能存在当采用可再生能源供电的基站供电稳定性不佳时，仍然为该基站确定覆盖区域， 从而导致该基站覆盖区域内的用户体验不佳。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种混能供电移动通信网络能耗开销优化处理方法及系统，目的是 为了解决现有技术中，当采用可再生能源供电的基站供电稳定性不佳时，仍然为该基站确 定覆盖区域，从而导致该基站覆盖区域内的用户体验不佳。
[0006] 为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种混能供电移动通信网络能耗开销优 化处理方法，上述基站为第一类型基站或第二类型基站，该方法包括：采集基站获取第一能 耗参数，所述第一能耗参数包括功放效率、用户发射功率、信号处理功率、基站向用户传输 的数据包长度和基站与用户之间的传输速率，将所述第一能耗参数与基站标识和用户标识 对应存储；根据采集到的第一能耗参数，确定特定用户能耗，将特定用户能耗与基站标识和 用户标识对应存储；以及采集基站获取第二能耗参数，所述第二能耗参数包括用户在更新 周期内的业务请求次数和用户的位置信息；根据采集到的用户的位置信息，确定各区域的 用户；根据用户在更新周期内的业务请求次数和各区域的用户，确定各区域的业务请求率， 将所述业务请求率与区域标识对应存储；根据特定用户能耗、各区域的业务请求率，确定更 新周期内的区域能耗均值，将区域能耗均值与基站标识和区域标识对应存储；以及当所述 基站为第二类型基站时，还采集基站获取储能参数，所述储能参数包括当前储能状态、基站 的能量采集均值和方差，基站的能耗均值和方差，将所述储能参数与基站标识对应存储；根 据储能参数，确定基站的能量中断概率，将能量中断概率与基站标识对应存储；根据确定出 的区域能耗均值，在满足能量中断概率不大于预设的最大能量中断概率的约束条件下，利 用预先建立的第一系统能耗函数，确定基站覆盖区域。
[0007] 另一方面，本发明提供了一种混能供电移动通信网络能耗开销优化处理系统，上 述基站为第一类型基站或第二类型基站，该系统包括：第一采集单元，用于采集基站获取第 一能耗参数，所述第一能耗参数包括功放效率、用户发射功率、信号处理功率、基站向用户 传输的数据包长度和基站与用户之间的传输速率，将所述第一能耗参数与基站标识和用户 标识对应存储；用户能耗确定单元，用于根据所述第一采集单元采集到的第一能耗参数，确 定特定用户能耗，将特定用户能耗与基站标识和用户标识对应存储；第二采集单元，用于采 集基站获取第二能耗参数，所述第二能耗参数包括用户在更新周期内的业务请求次数和用 户的位置信息；区域用户确定单元，用于根据所述第二采集单元采集到的用户的位置信息， 确定各区域的用户；业务请求率确定单元，用于根据所述第二采集单元采集到的用户在更 新周期内的业务请求次数和所述区域用户确定单元确定出的各区域的用户，确定各区域的 业务请求率，将所述业务请求率与区域标识对应存储；区域能耗确定单元，用于根据所述用 户能耗确定单元确定出的特定用户能耗、所述业务请求率确定单元确定出的各区域的业务 请求率，确定更新周期内的区域能耗均值，将区域能耗均值与基站标识和区域标识对应存 储；第三采集单元，用于当所述基站为第二类型基站时，采集基站获取储能参数，所述储能 参数包括当前储能状态、基站的能量采集均值和方差，基站的能耗均值和方差，将所述储能 参数与基站标识对应存储；能量中断概率确定单元，用于根据所述第三采集单元采集到的 储能参数，确定基站的能量中断概率，将能量中断概率与基站标识对应存储；基站覆盖区域 确定单元，用于根据所述区域能耗确定单元确定出的区域能耗均值，在满足所述能量中断 概率确定单元确定出的能量中断概率不大于预设的最大能量中断概率的约束条件下，利用 预先建立的第一系统能耗函数，确定基站覆盖区域。
[0008] 本发明所采用的混能供电移动通信网络能耗开销优化处理方法中，先从基站获取 第一能耗参数，根据第一能耗参数确定特定用户能耗，上述特定用户能耗即基站服务用户 的能耗，并且还要从基站获取第二能耗参数，根据第二能耗参数确定各区域在更新周期内 的业务请求率，以及根据上述确定出的特定用户能耗和业务请求率确定区域能耗均值，上 述区域能耗均值即基站服务区域的能耗，由于系统中存在第一类型基站和第二类型基站， 当基站为第二类型基站时，还采集基站获取储能参数，根据储能参数确定基站的能量中断 概率，从而可以根据确定出的区域能耗均值，在满足能量中断概率不大于预设的最大能量 中断概率的约束条件下，利用预先建立的第一系统能耗函数，确定基站覆盖区域。由上可 见，本发明在确定基站覆盖的区域时，不仅考虑了降低能耗的因素，而且考虑了基站的供电 稳定性，因此当采用可再生能源供电的基站供电稳定性不佳时，就不会为该基站确定覆盖 区域，从而使用户体验好。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为本发明一种【具体实施方式】中的混能供电移动通信网络能耗开销优化处理 方法应用场景7]^意图；
[0010] 图2为本发明第二类型基站102的组成结构示意图；
[0011] 图3为本发明能耗开销优化管理系统103的组成结构示意图；
[0012] 图4为本发明一种【具体实施方式】中的混能供电移动通信网络能耗开销优化处理 方法流程图；
[0013] 图5为本发明一种【具体实施方式】中的采用第一系统能耗函数确定基站覆盖区域 的方法流程图。
【具体实施方式】
[0014] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
[0015] 图1为本发明一种【具体实施方式】中的混能供电移动通信网络能耗开销优化处理 方法应用场景示意图，其中，系统由第一类型基站101和第二类型基站102组成，第一类型 基站101采用市电供电，第二类型基站102采用可再生能源供电，上述可再生能源可以为太 阳能、风能等，本发明实施例中仅以太阳能为例进行说明，可以在网络中单独设置能耗开销 优化管理系统103,由该能耗开销优化管理系统103执行本发明的混能供电移动通信网络 能耗开销优化处理方法。
[0016] 当第二类型基站102采用太阳能供电时，该第二类型基站102的组成结构示意图 可以如图2所示。参照图2,第二类型基站102由太阳能采集模块1021、储能装置1022与 基站本体1023组成。第一类型基站101和第二类型基站102均通过控制接口连接能耗开 销优化管理系统103,该控制接口可以但不限于为LTE或者LTE-A中X2与H1接口。
[0017] 参照图3所示的能耗开销优化管理系统103的组成结构示意图，能耗开销优化管 理系统103由信息统计分析模块1031、分析处理模块1032与决策执行模块1033组成。其 中，信息统计分析模块1031收集并分析第一类型基站的基站信息、区域（STILL)信息、网络 空-时负载信息、第二类型基站的基站信息、太阳能采集信息及储能状态信息；分析处理模 块1032根据信息统计分析模块1031获得的信息，采用本发明提出的混能供电移动通信网 络能耗开销优化处理方法即基站覆盖区域的处理方法，生成优化策略；然后由决策执行模 块1033将分析处理模块1032生成的优化策略下发给各基站，以使各基站执行该优化策略。 其中，能耗开销优化管理系统103可以以单独实体存在，或者作为相应移动通信网络已有 管理实体的一部分。
[0018] 本发明实施例中，能耗开销优化管理系统103可以将移动通信网络的覆盖区域在 空域上以棋盘格形式等分，每个方格称为一个空间交通荷载格（STILL，Spatial Traffic Load Lattice)。每个STILL尺寸可以根据具体计算复杂量要求和精度要求调整，如10 X 10 平方米。
[0019] 图4为本发明一种【具体实施方式】中的混能供电移动通信网络能耗开销优化处理 方法流程图，其中，系统中包括多个基站，每个基站为第一类型基站或第二类型基站，第一 类型基站采用市电供电，第二类型基站采用可再生能源供电，该方法包括：
[0020] 步骤401，采集基站获取第一能耗参数，第一能耗参数包括功放效率、用户发射功 率、信号处理功率、基站向用户传输的数据包长度和基站与用户之间的传输速率，将第一能 耗参数与基站标识和用户标识对应存储。
[0021] 其中，基站记录每个所服务用户的历史数据包长度集合，当能耗开销优化管理系 统采集基站获取第一能耗参数时，基站可以对上述历史数据包长度集合求平均值，将该平 均值作为基站向用户传输的数据包长度提供给能耗开销优化管理系统。
[0022] 步骤402,根据采集到的第一能耗参数，确定特定用户能耗，将特定用户能耗与基 站标识和用户标识对应存储。
[0023] 本发明实施例中，特定用户能耗可以通过公式
【权利要求】
1. 一种混能供电移动通信网络能耗开销优化处理方法，其特征在于，所述基站为第一 类型基站或第二类型基站，所述方法包括： 采集基站获取第一能耗参数，所述第一能耗参数包括功放效率、用户发射功率、信号处 理功率、基站向用户传输的数据包长度和基站与用户之间的传输速率，将所述第一能耗参 数与基站标识和用户标识对应存储； 根据采集到的第一能耗参数，确定特定用户能耗，将特定用户能耗与基站标识和用户 标识对应存储；以及 采集基站获取第二能耗参数，所述第二能耗参数包括用户在更新周期内的业务请求次 数和用户的位置信息； 根据采集到的用户的位置信息，确定各区域的用户； 根据用户在更新周期内的业务请求次数和各区域的用户，确定各区域的业务请求率， 将所述业务请求率与区域标识对应存储； 根据特定用户能耗、各区域的业务请求率，确定更新周期内的区域能耗均值，将区域能 耗均值与基站标识和区域标识对应存储；以及 当所述基站为第二类型基站时，还采集基站获取储能参数，所述储能参数包括当前储 能状态、基站的能量采集均值和方差，基站的能耗均值和方差，将所述储能参数与基站标识 对应存储； 根据储能参数，确定基站的能量中断概率，将能量中断概率与基站标识对应存储； 根据确定出的区域能耗均值，在满足能量中断概率不大于预设的最大能量中断概率的 约束条件下，利用预先建立的第一系统能耗函数，确定基站覆盖区域。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据采集到的第一能耗参数，确定特定 用户能耗，包括： 特定用户能耗通过公式
其中，为特定用户能耗，i为基站标识，m为用户标识；为基站i到用户m间的 发射功率;wd为功放效率；A为基站i对用户的信号处理功率；li，m为基站i向用户m传输 的数据包长度；Ri，m为基站i与用户m之间的传输速率。
3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据特定用户能耗、各区域的业务请求 率，确定更新周期内的区域能耗均值，包括： 区域能耗均值通过公式E[Eu] = λ，T · Ε[Ε_]确定； 其中，E[Eu]为区域能耗均值，i为基站标识，j为区域标识；λ ^为区域标识为j的区 域中的业务请求率；T为更新周期；为一个帧周期内基站i服务用户m的能耗，m为用户 标识。
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据储能参数，确定基站的能量中断概 率，包括： 能量中断概率通过公式
其中，Gi为基站i的能量中断概率，i为基站标识；T为更新周期；SiiS为基站i的当前 储能状态；a i，β i为基站i中能量扩散方程中的扩散系数，表示式为= + <(/〇3 和爲=￥-<，其中/<，vf分别为更新周期内基站i的能量采集均值和方差，<，v丨分 别为基站i的能耗均值和方差。
5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一系统能耗函数通过公式
其中，Cg为第一类型基站供电开销；Cs为第二类型基站供电开销；i为基站标识，j为 区域标识；Bg为第一类型基站的数量，Bs为第二类型基站的数量；Ai为第一类型基站覆盖 区域的数量；J为区域的总数量；Xu为覆盖关系系数，当基站i覆盖区域j时，Xu = 1，当 基站i对区域j不进行覆盖时，Xu = 0 ;E[Eu]为更新周期内基站i覆盖区域j的区域能 耗均值；X为Xu的集合，X为待求量，用以确定基站i覆盖的区域j。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，预先建立了最小信噪比约束条件、最小传输 速率约束条件和覆盖关系约束条件，所述利用预先建立的第一系统能耗函数，确定基站覆 盖区域，还需满足所述最小信噪比约束条件、所述最小传输速率约束条件和所述覆盖关系 约束条件。
7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述最小信噪比约束条件根据公式
其中，Cnax为用户m的最大发射功率，m为用户标识；队为移动链路状态链路噪声；k为 移动链路状态链路增益；du为基站i到用户m的距离，j用户m所在区域的区域标识；η为 移动链路状态链路路径损耗；Ymin为预先设定的最小信噪比； 所述覆盖关系约束条件根据公式
其中，i为基站标识，j为区域标识，Bg为第一类型基站的数量，Bs为第二类型基站的 数量； 所述最小传输速率约束条件根据公式Ri;m > Rmin确定； 其中，i为基站标识，m为用户标识，Rmin为预先设定的最小传输速率。
8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用预先建立的第一系统能耗函数，确 定基站覆盖区域，包括： 根据所述最小传输速率约束条件，将所述第一系统能耗函数简化为第二系统能耗函 数； 根据所述能量中断概率不大于预设的最大能量中断概率的约束条件、所述最小信噪比 约束条件和所述覆盖关系约束条件，利用所述第二系统能耗函数，确定基站覆盖区域。
9. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述利用所述第二系统能耗函数，确定基站 覆盖区域，包括： 采用蚁群算法求出所述第二系统能耗函数的近似最优解； 根据所述近似最优解确定基站覆盖区域。
10. -种混能供电移动通信网络能耗开销优化处理系统，其特征在于，所述基站为第一 类型基站或第二类型基站，所述系统包括： 第一采集单元，用于采集基站获取第一能耗参数，所述第一能耗参数包括功放效率、用 户发射功率、信号处理功率、基站向用户传输的数据包长度和基站与用户之间的传输速率， 将所述第一能耗参数与基站标识和用户标识对应存储； 用户能耗确定单元，用于根据所述第一采集单元采集到的第一能耗参数，确定特定用 户能耗，将特定用户能耗与基站标识和用户标识对应存储； 第二采集单元，用于采集基站获取第二能耗参数，所述第二能耗参数包括用户在更新 周期内的业务请求次数和用户的位置信息； 区域用户确定单元，用于根据所述第二采集单元采集到的用户的位置信息，确定各区 域的用户； 业务请求率确定单元，用于根据所述第二采集单元采集到的用户在更新周期内的业务 请求次数和所述区域用户确定单元确定出的各区域的用户，确定各区域的业务请求率，将 所述业务请求率与区域标识对应存储； 区域能耗确定单元，用于根据所述用户能耗确定单元确定出的特定用户能耗、所述业 务请求率确定单元确定出的各区域的业务请求率，确定更新周期内的区域能耗均值，将区 域能耗均值与基站标识和区域标识对应存储； 第三采集单元，用于当所述基站为第二类型基站时，采集基站获取储能参数，所述储能 参数包括当前储能状态、基站的能量采集均值和方差，基站的能耗均值和方差，将所述储能 参数与基站标识对应存储； 能量中断概率确定单元，用于根据所述第三采集单元采集到的储能参数，确定基站的 能量中断概率，将能量中断概率与基站标识对应存储； 基站覆盖区域确定单元，用于根据所述区域能耗确定单元确定出的区域能耗均值，在 满足所述能量中断概率确定单元确定出的能量中断概率不大于预设的最大能量中断概率 的约束条件下，利用预先建立的第一系统能耗函数，确定基站覆盖区域。
【文档编号】H04W52/02GK104093198SQ201410345767
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】李宏佳, 叶灵宝, 王泽珏, 陈鑫, 霍冬冬, 慈松, 赵志军 申请人:中国科学院声学研究所