一种自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法及装置转让专利
申请号 : CN202110254856.1
文献号 : CN113015191B
文献日 : 2022-02-22
发明人 : 陈鸽 , 葛超
申请人 : 中国科学院数学与系统科学研究院
摘要 :
权利要求 :
1.一种自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法,其特征在于,包括:步骤S1:获取区域内处于活动状态的第i个子区域的预设范围邻域内处于活动状态的子区域的基站的平均繁忙度
步骤S2:基于所述平均繁忙度 向所述第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域的基站发送唤醒申请或关闭申请;
步骤S3:基于第一预设规则在所述各个邻居子区域中筛选出邻居子区域 向所述邻居子区域 的基站发送同意唤醒指令,且向所述各个邻居子区域中除所述邻居子区域之外的其余邻居子区域的基站发送拒绝唤醒指令,所述第一预设规则为:其中所述子区域对应的数值 最大,α表示预先设定的第一阈值,fi(kT)表示第i个子区域的繁忙度, 表示相关系数;
和/或,
基于第二预设规则在所述各个邻居子区域中筛选出邻居子区域bj',向所述邻居子区域bj'的基站发送同意关闭指令,且向所述各个邻居子区域中除所述邻居子区域bj'之外的其余邻居子区域的基站发送拒绝关闭指令,所述第二预设规则为:其中所述邻居子区域bj'对*
应的数值 最小,Nj (kT)表示在第k个周期所述第j个子区域的预设范围邻域内处于活动状态的子区域的数量;
S4:根据第三预设规则,筛选出待唤醒或待关闭的邻居子区域;
S5:调整所述第i个子区域的基站在第k+1个采样周期的导频信号发射总功率Pi((k+1)T);
其中,i=1,2,...,M,M为所述区域内的处于活动状态的子区域的数量,k=1,2,...,N,N为采样周期的数量,T表示所述采样周期的时间长度;
所述步骤S3具体包括:
如果所述平均繁忙度 大于所述预先设定的第一阈值α,且所述第i个子区域存在max
处于关闭状态的邻居子区域,则计算相关系数ωi (kT)=max{ωji:j∈Ni,bj的状态为“关闭”};向所述第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域发送唤醒申请和所述相关系max
数ωi (kT);其中,所述唤醒申请包含所述第i个子区域的ID标识信息,参数ωji表示所述第i个子区域和处于关闭状态的邻居子区域bj的相关系数;Ni表示所述第i个子区域的邻居子区域组成的集合;
如果所述平均繁忙度 小于预先设定的第二阈值β,数值小于预先设定的第三阈值γ且所述第i个子区域处于可关闭状态,则向所述第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域发送关闭申请,其中,所述关闭申请包含所述第i个子区域的ID标识信息;
所述步骤S4具体包括:
在所述第i个子区域的预设范围邻域内基站的平均繁忙度低于预定阈值,在所述第i个子区域发出关闭申请请求后,如果接收到的响应都为“同意”,则在第k+1个采样周期内所述第i个子区域停止工作;
在第i个子区域的预设范围邻域内基站的平均繁忙度超过预定阈值,需要唤醒一些处于关闭状态的子区域的基站时,则在所述第i个子区域发出唤醒申请请求后,如果接收到的响应都为“同意”,则所述第i个子区域挑选一个处于关闭状态的子区域立即启动工作。
2.根据权利要求1所述的自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法,其特征在于,所述步骤S1之前还包括:
判断区域内处于活动状态的第i个子区域的基站在第k个采样周期能否关闭,得到判断结果;
如果所述判断结果为是,则在所述第k个采样周期将所述第i个子区域关闭;
若所述判断结果为否,执行所述步骤S1;
所述步骤S1,具体包括:获取区域内处于活动状态的第i个子区域的预设范围邻域内处于活动状态的子区域的基站的平均繁忙度
3.根据权利要求2所述的自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法,其特征在于,所述判断区域内处于活动状态的第i个子区域的基站在第k个采样周期能否关闭,包括:将所述第i个子区域的基站关闭并且将区域内其余处于活动状态的邻居子区域的基站的导频信号发射总功率调整至额定功率后,判断所述区域内的通信网络能否满足覆盖条件;若能,则所述第i个子区域的基站的状态为可关闭状态,若不能,则所述第i个子区域的基站的状态为不可关闭状态。
4.根据权利要求1所述的自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法,其特征在于,在所述步骤S1之前,还包括:
将所述第i个子区域的基站繁忙度fi(kT)、导频信号发射总功率Pi(kT)、能量效率Ei(kT)和活动状态信息发送给所述第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域;其中,根据下式计算所述能量效率Ei(kT):
5.根据权利要求4所述的自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法,其特征在于,依据下式计算所述第i个子区域的繁忙度fi(kT):其中,ai(·)表示所述第i个子区域的物理资源块的利用率,H表示所述物理资源块的利用率的实时统计周期。
6.根据权利要求1所述的自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法,其特征在于,依据下式计算所述平均繁忙度
*
其中Ni (kT)表示在第k个周期所述第i个子区域的预设范围邻域内处于活动状态的子区域的数量,fi(kT)表示所述第i个子区域的繁忙度,fj(kT)表示所述第i个子区域的预设范围邻域内处于活动状态的第j个子区域的繁忙度。
7.根据权利要求1所述的自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法,其特征在于,所述步骤S4还包括:
所述待唤醒邻居子区域的基站在第k+1个采样周期开始工作;
和/或,
所述待关闭邻居子区域的基站在第k+1个采样周期停止工作。
8.根据权利要求1所述的自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法,其特征在于,依据下式将所述第i个子区域在所述第k+1个采样周期内的导频信号发射总功率调整为Pi((k+1)T);
max
其中,Pi'(kT)=Pi(kT)+ui(kT),Pi 为所述第i个子区域的基站的射频发射单元的额定min
功率;Pi (kT)为所述第i个子区域的基站在所述第k个采样周期内满足覆盖条件所需的导频信号最低发射功率,ui(kT)表示所述第i个子区域的基站在第k+1个周期的理论功率调整量。
9.一种自适应调整区域内子区域停开机的装置,其特征在于,包括:平均繁忙度获取模块,用于获取区域内处于活动状态的第i个子区域的预设范围邻域内处于活动状态的子区域的基站的平均繁忙度申请指令发送模块,用于基于所述平均繁忙度 向所述第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域的基站发送唤醒申请或关闭申请;
反馈指令发送模块,用于基于第一预设规则在所述各个邻居子区域中筛选出邻居子区域 向所述邻居子区域 的基站发送同意唤醒指令,且向所述各个邻居子区域中除所述邻居子区域 之外的其余邻居子区域的基站发送拒绝唤醒指令,所述第一预设规则为:其中所述子区域 对应的数值 最大,表示α表示预先设定的第一阈值,fi(kT)表示第i个子区域的繁忙度, 表示相关系数;
和/或,
基于第二预设规则在所述各个邻居子区域中筛选出邻居子区域bj',向所述邻居子区域bj'的基站发送同意关闭指令,且向所述各个邻居子区域中除所述邻居子区域bj'之外的其余邻居子区域的基站发送拒绝关闭指令,所述第二预设规则为:其中所述邻居子区域bj'对应的数值 最小, 表示在第k个周期所述第j个子区域的预设范围邻域内处于活动状态的子区域的数量;
筛选模块,用于根据第三预设规则,筛选出待唤醒或待关闭的邻居子区域;
调整模块,用于调整所述第i个子区域的基站在第k+1个采样周期的导频信号发射总功率Pi((k+1)T);
其中,i=1,2,...,M,M为所述区域内的处于活动状态的子区域的数量,k=1,2,...,N,N为采样周期的数量,T表示所述采样周期的时间长度;
所述反馈指令发送模块,具体用于:如果所述平均繁忙度 大于预先设定的第一阈值α,且所述第i个子区域存在处于关闭状态的邻居子区域,则计算相关系数 向所max
述第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域发送唤醒申请和所述相关系数ωi(kT);其中,所述唤醒申请包含所述第i个子区域的ID标识信息,参数ωji表示所述第i个子区域和处于关闭状态的邻居子区域bj的相关系数;Ni表示所述第i个子区域的邻居子区域组成的集合;
如果所述平均繁忙度 小于预先设定的第二阈值β,数值小于预先设定的第三阈值γ且所述第i个子区域处于可关闭状态,则向所述第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域发送关闭申请,其中,所述关闭申请包含所述第i个子区域的ID标识信息;
所述筛选模块,具体用于:
在所述第i个子区域的预设范围邻域内基站的平均繁忙度低于预定阈值,在所述第i个子区域发出关闭申请请求后,如果接收到的响应都为“同意”,则在第k+1个采样周期内所述第i个子区域停止工作;
在第i个子区域的预设范围邻域内基站的平均繁忙度超过预定阈值,需要唤醒一些处于关闭状态的子区域的基站时,则在所述第i个子区域发出唤醒申请请求后,如果接收到的响应都为“同意”,则所述第i个子区域挑选一个处于关闭状态的子区域立即启动工作。
说明书 :
一种自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法及装置
技术领域
背景技术
目前基站电费约占运营商网络运营费用的16%,因此针对基站的节能减排是运营商的普遍
目标。经统计发现,网络话务量存在明显的潮汐效应,但是大部分基站设备却始终处于24小
时持续运行状态,能耗并没有随话务量进行动态调整,从而造成浪费。因此如果能够根据基
站动态的实际资源利用率设定基站的智能停开策略,在不引起通信网络质量下降的同时,
有效减少能耗,则必将有助于节能减排目标的实现。
发明内容
排目标的实现。
bj*之外的其余邻居子区域的基站发送拒绝唤醒指令;
的其余邻居子区域的基站发送拒绝关闭指令;
条件;若能,则所述第i个子区域的基站的状态为可关闭状态,若不能,则所述第i个子区域
的基站的状态为不可关闭状态。
处于关闭状态的邻居子区域,则计算相关系数ωi (kT)=max{ωji:j∈Ni,bj的状态为“关
闭”};向所述第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域发送唤醒申请和所述相关系
max
数ωi (kT);其中,所述唤醒申请包含所述第i个子区域的ID标识信息,参数ωji表示所述
第i个子区域和处于关闭状态的邻居子区域bj的相关系数;Ni表示所述第i个子区域的邻居
子区域组成的集合;
处于活动状态的各个邻居子区域发送关闭申请,其中,所述关闭申请包含所述第i个子区域
的ID标识信息。
根据下式计算所述能量效率Ei(kT):
设范围邻域内处于活动状态的第j个子区域的繁忙度。
的额定功率;Pi (kT)为所述第i个子区域的基站在所述第k个采样周期内满足覆盖条件所
需的导频信号最低发射功率,ui(kT)表示所述第i个子区域的基站在第k+1个周期的理论功
率调整量。
所述邻居子区域bj*之外的其余邻居子区域的基站发送拒绝唤醒指令;
的其余邻居子区域的基站发送拒绝关闭指令;
能停开策略,持续地根据系统的运行状态对系统进行调整,从而能够在运营周期内,在不引
起通信网络质量下降的同时,有效减少能耗,有助于节能减排目标的实现。
附图说明
本申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前
提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
具体实施方式
整地描述。显然,所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例,而不是全部的实施例。基
于本说明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其
他实施例,都属于本说明书一个或多个实施例保护的范围。
通信基站的能耗约占整个通信网络能耗的70%,并且目前通信基站的电费约占网络运营商
的网络运营费用的16%,因此针对通信基站的节能减排是网络运营商的普遍追求目标。经
统计发现,网络话务量存在明显的潮汐效应,但是大部分通信基站却始终处于24小时的持
续运行状态,能耗并没有随话务量而进行动态调整,从而造成很大浪费。本发明实施例提供
一种自适应调整区域内子区域的基站停开机的方法及装置,根据通信基站动态的实际资源
利用率设定基站的智能停开策略,能够在不引起通信网络质量下降的同时有效减少能耗,
从而有助于节能减排目标的实现。
场景的示意图。在某区域S(如某个城市)包括若干覆盖有移动通信网络的子区域,集合B为
这些覆盖有移动通信网络(通信信号可以为2g、3g、4g或5g)的子区域构成的集合,集合B中
总共包括L个子区域(本场景中假设L等于11),具体包括b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8、b9、b10和
b11,如图1所示,每个子区域bi都有一个邻居子区域集合Ni,即与此子区域bi在位置上相邻的
子区域构成的集合,以子区域b1为例进行说明,子区域b1的邻居子区域N1包括子区域b2、b3、
b4、b7、b10和子区域b11。本实施例技术方案中每个子区域bi都安装有通信基站,这些通信基
站为子区域内的用户终端设备发射移动信号。同时本发明实施例假设两个子区域的邻居关
系是对称的,即如果子区域bi是子区域bj的邻居,那么子区域bj也必定是子区域bi的邻居。
本处于活动状态,但若将其关闭,则区域内的通信网络不能满足覆盖条件;可关闭状态是
指,某个子区域的基站本处于活动状态,如若将其关闭,则通信网络也能满足覆盖条件;关
闭状态是指某个子区域的基站本身就处于非活动状态,即此基站不接入用户的终端设备。
完整地描述。显然,所描述的实施例仅是本说明书的一部分实施例,而不是全部的实施例。
基于本说明书中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所
有其他实施例,都属于本说明书一个或多个实施例的保护范围。
而言,流程的执行主体可以为搭载于应用服务器的程序或应用客户端。
发阐述本发明技术方案。
半径距离范围内所有基站工作的整体繁忙程度,需要说明的是,在计算平均繁忙度
时,需要将第i个子区域自身的繁忙度也考虑在内。
个邻居子区域;其中,根据下式计算所述能量效率Ei(kT):
工作状态较繁忙,需要唤醒一些处于关闭状态的基站启动工作;如果此平均繁忙度较小,则
表明第i个子区域的预设范围邻域内基站整体较清闲,需要将一些处于工作状态的基站停
止工作,从而最大程度上提高系统运行效率,节省基站运行所需的能量消耗。
bj*之外的其余邻居子区域的基站发送拒绝唤醒指令;
的其余邻居子区域的基站发送拒绝关闭指令。
到的响应都为“同意”,则在第k+1个采样周期所述第i个子区域将停止工作,在此第i个子区
域将停止工作前,需要在第k个采样周期则计算周围其邻居子区域为满足覆盖条件所需的
导频信号最低发射功率(可以根据地理信息、无线传播模型(例如Hata公式,Cost231公式)
以及邻居子区域当前导频信号发射功率计算给出)。然后此第i个子区域将关闭通知和计算
得到的各邻居子区域导频信号最低发射功率发送到各邻居子区域,然后在第k+1个周期开
始时,此第i个子区域停止工作。
“同意”,则此第i个子区域挑选一个处于关闭状态的子区域立即启动工作,同时,此新启动
工作的子区域将当前导频信号发射功率调整为零,并通知其自身的处于活动状态的邻居子
区域。
所述第i个子区域的状态为可关闭状态,若不能,则所述第i个子区域的状态为不可关闭状
态。
处于关闭状态的邻居子区域,则计算相关系数ωi (kT)=max{ωji:j∈Ni,bj的状态为“关
闭”};向所述第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域发送唤醒申请和所述相关系
max
数ωi (kT);其中,所述唤醒申请包含所述第i个子区域的ID标识信息,参数ωji表示所述
第i个子区域和处于关闭状态的邻居子区域bj的相关系数;Ni表示所述第i个子区域的邻居
子区域组成的集合;其中,相关系数ωji表示区域内第j个子区域与第i个区域之间的紧密程
度的正常数,它与两个子区域覆盖区域的交界面积成正比,且本发明实施例中规定第j个子
区域与第i个子区域的相关系数ωji和第i个子区域与第j个区域的相关系数ωij相等,这两
个相关系数可以根据第j个子区域与第i个子区域的地理距离、地理特征、基站的发射角度
而凭经验公式给出,这些为现有技术,此处不再赘述。
处于活动状态的各个邻居子区域发送关闭申请,其中,所述关闭申请包含所述第i个子区域
的ID标识信息。
活动状态信息发送给第i个子区域的处于活动状态的各个邻居子区域。同时,第i个子区域
也在接收其邻居子区域发送过来的唤醒或关闭申请,在前文阐述的步骤S4中需要对这些申
请做出响应。具体地,所述第一预设规则,即挑选出数值 最大的子
区域bj*,所述第二预设规则,即挑选数值 最小的对应
的子区域bj'。
定功率;Pi (kT)为第i个子区域的基站在所述第k个采样周期内满足覆盖条件所需的导频
信号最低发射功率,ui(kT)表示所述第i个子区域的基站在第k+1个周期的理论功率调整
量。
权平均:
率调整量:
为正整数,用于表示子区域存储和利用历史数据Δi(kT)的最大周期数。kp,ki,kd,δ的数值
可以根据经验给出。注意到若第i个子区域自身或者邻居子区域在某时刻k′T(其中数值k′
小于数值k)有关闭或启动的行为,则认为历史数据Δi(k′T)为异常波动历史数据,在第i个
子区域的基站在第k+1个采样周期的理论功率调整量ui(kT)的计算时将其剔除,并且ui(kT)
的计算可以在各子区域的数字信号处理器中分布式地进行计算。
中除所述邻居子区域bj*之外的其余邻居子区域的基站发送拒绝唤醒指令;
的其余邻居子区域的基站发送拒绝关闭指令;
区域自身)的基站的动态的实际资源利用率设定基站在第k+1个采样周期的智能停开策略
的,这相当于对区域内的局部区域的基站的运行做了优化。应当理解的是,区域内包括多个
子区域,每个子区域都有基站设备,系统内的基站在运营周期内也处于持续运行状态,本领
域技术人员应当从整体、系统的角度理解本发明技术方案,即区域内的全部或部分子区域
都可以同时作为执行主体,在持续的采样周期内各自不断进行优化,从而本发明技术方案
中区域内各子区域的基站的状态互相影响,处于联动状态,整个系统处于复杂的动态优化
过程中,能够不间断地、自适应地持续进行动态调整,从而使得整个系统的效率持续处于最
优或次优状态,在很大程度上基于基站动态的实际资源利用率智能地设定基站智的开决
策,从而在不引起网络质量下降的同时有效减少能耗,有助于节能减排目标的实现。
从而能够在运营周期内,在不引起通信网络质量下降的同时,有效减少能耗,有助于节能减
排目标的实现。
执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,附图中描绘的过程不一定必须按照示出的特定
顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描
述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实
施例的不同之处。
括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要
素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要
素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
替换、改进等,均应包含在本申请的权利要求范围之内。