專利名稱：一種無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著溫室氣體效應(yīng)越來越受到關(guān)注，能效成為ェ業(yè)界當(dāng)前所要考慮的重要問題之一。當(dāng)前ICT (Information Communication Technology,信息通信技術(shù))エ業(yè)所消耗的能耗已經(jīng)占到全球能耗的5%，并在接下來的時(shí)間內(nèi)增長趨勢(shì)更加明顯。同時(shí)，隨著無線接入網(wǎng)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)越來越多祥化，無線接入節(jié)點(diǎn)，如基站(BS，NodeB，eNodeB)、接入點(diǎn)AP等的部署也越來越密集。這些眾多的無線接入節(jié)點(diǎn)耗費(fèi)了整個(gè)無線通信網(wǎng)絡(luò)80% -90%的能量。目前，所有的無線接入網(wǎng)絡(luò)都是按照峰值業(yè)務(wù)負(fù)荷來設(shè)計(jì)的，而在低業(yè)務(wù)負(fù)荷時(shí)ー些接入節(jié)點(diǎn)的負(fù)載為0或者很低，從而導(dǎo)致資源的浪費(fèi)，并增加了運(yùn)維成本。因此，研究無線接入網(wǎng)的節(jié)能對(duì)減少溫室效應(yīng)，減少運(yùn)營商的運(yùn)維成本有很大的意義。節(jié)能管理能在一些基站的業(yè)務(wù)負(fù)荷低于指定的門限，并且持續(xù)時(shí)長大于一定的時(shí)間段時(shí)，通過信令關(guān)閉這些基站，并執(zhí)行有效的補(bǔ)償動(dòng)作一方面要避免覆蓋盲區(qū)的出現(xiàn)，另ー方面，也要保證業(yè)務(wù)負(fù)荷能夠被其他的基站接納。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能補(bǔ)償需要修改網(wǎng)絡(luò)和工程參數(shù)，這在現(xiàn)有的以人工為主的管理機(jī)制中是不現(xiàn)實(shí)的，而利用自主節(jié)能管理則可以很好地解決這些控制上的問題即在無人工干預(yù)的情況下，系統(tǒng)能夠自動(dòng)檢測(cè)到區(qū)域的業(yè)務(wù)負(fù)荷變化趨勢(shì)，并在滿足一定的觸發(fā)條件下執(zhí)行節(jié)能動(dòng)作和恢復(fù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。公開號(hào)為CN102170685A的發(fā)明專利，公開了ー種無線通信系統(tǒng)的節(jié)能方法，針對(duì)無線通信系統(tǒng)部署中基站間的覆蓋范圍不相互重疊的場(chǎng)景。考慮到無線通信系統(tǒng)不是時(shí)刻處于滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，基站的載波很多時(shí)間都是處于空閑狀態(tài)，在節(jié)能的過程中根據(jù)基站負(fù)載的變化動(dòng)態(tài)開啟/關(guān)閉某ー載波，節(jié)約基站在載波上的能耗，從而達(dá)到低碳節(jié)能的目的。公開號(hào)為CN102149101A的發(fā)明專利，公開了ー種節(jié)能管理方法和系統(tǒng)，涉及無線通信，其解決了沒有基站節(jié)能管理機(jī)制的問題。該方法包括匪S(網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng))向EMS (網(wǎng)元管理系統(tǒng))發(fā)送節(jié)能管理命令，所述節(jié)能管理命令中攜帯有節(jié)能組合信息，指示EMS根據(jù)所述節(jié)能管理命令，對(duì)節(jié)能組合進(jìn)行管理。公開號(hào)為CN102196460A的發(fā)明專利，公開了ー種無線通信系統(tǒng)中用于減少能耗的裝置和方法，該發(fā)明提供一種用于在無線通信系統(tǒng)的基站處控制節(jié)能模式的裝置和方法。用于控制節(jié)能模式的方法包括以下步驟預(yù)測(cè)下一時(shí)間的業(yè)務(wù)負(fù)荷；利用所預(yù)測(cè)的業(yè)務(wù)負(fù)荷確定是否進(jìn)入節(jié)能模式；當(dāng)確定進(jìn)入節(jié)能模式時(shí)，確定所預(yù)測(cè)的業(yè)務(wù)負(fù)荷的可靠性；以及當(dāng)所預(yù)測(cè)的業(yè)務(wù)負(fù)荷可靠時(shí)，運(yùn)行在節(jié)能模式。上述現(xiàn)有技術(shù)的共同缺陷是，沒有考慮無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入節(jié)能模式后的覆蓋質(zhì)量問題，也沒有給出執(zhí)行節(jié)能動(dòng)作后的覆蓋補(bǔ)償方法，無法保證對(duì)用戶的服務(wù)質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何提供一種無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)及方法，以便根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況自主切換網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，并在網(wǎng)絡(luò)處于節(jié)能狀態(tài)時(shí)，有效保證覆蓋質(zhì)量。(ニ)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)，其包括信息監(jiān)測(cè)模塊、信息分析模塊、節(jié)能決策模塊和策略執(zhí)行模塊；所述信息監(jiān)測(cè)模塊，連接所述信息分析模塊，用于監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)信息； 所述信息分析模塊，連接所述節(jié)能決策模塊，用于根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息判斷自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件或者恢復(fù)條件是否成立，并在觸發(fā)條件或者恢復(fù)條件成立的情況下，相應(yīng)地向所述節(jié)能決策模塊發(fā)送觸發(fā)請(qǐng)求或者恢復(fù)請(qǐng)求；所述節(jié)能決策模塊連接所述策略執(zhí)行模塊，用于在接收到所述觸發(fā)請(qǐng)求或者恢復(fù)請(qǐng)求后，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息相應(yīng)地生成觸發(fā)策略或者恢復(fù)策略；所述策略執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述觸發(fā)策略或者恢復(fù)策略，相應(yīng)地控制網(wǎng)絡(luò)的基站關(guān)閉或者開啟，以及基站功率調(diào)整和用戶切換。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括信息存儲(chǔ)模塊；所述信息存儲(chǔ)模塊連接所述信息監(jiān)測(cè)模塊、信息分析模塊、節(jié)能決策模塊和策略執(zhí)行模塊，用于存儲(chǔ)所述網(wǎng)絡(luò)信息、觸發(fā)策略、恢復(fù)策略，以供相應(yīng)的功能模塊調(diào)用。本發(fā)明還提供一種無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法，其包括步驟A :監(jiān)測(cè)并采集網(wǎng)絡(luò)信息；B :根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否滿足自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件，如果是，執(zhí)行步驟C ;否則，執(zhí)行步驟F ；C :根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息，采用雙基站補(bǔ)償算法選取待關(guān)閉基站和補(bǔ)償基站；D :采用自主覆蓋優(yōu)化算法確定所述補(bǔ)償基站的功率調(diào)整值；E :根據(jù)所述功率調(diào)整值調(diào)整所述補(bǔ)償基站的功率，根據(jù)所述雙基站補(bǔ)償算法的選取結(jié)果關(guān)閉相應(yīng)的基站，根據(jù)切換判斷標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)絡(luò)中的用戶執(zhí)行切換，執(zhí)行步驟A ;F :根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否滿足自主節(jié)能管理的恢復(fù)條件，如果是，執(zhí)行步驟G ;否則，執(zhí)行步驟A ；G :將關(guān)閉的基站開啟，將所有基站的功率值恢復(fù)到正常狀態(tài)，根據(jù)切換判斷標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)絡(luò)中的用戶執(zhí)行切換，執(zhí)行步驟A。優(yōu)選地，所述步驟B中自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件為處于正常狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)荷T低于節(jié)能觸發(fā)的門限5，且持續(xù)時(shí)長大于等于第一緩沖時(shí)間ts。優(yōu)選地,所述步驟C具體包括步驟Cl :判斷網(wǎng)絡(luò)中是否存在尚未被處理的基站，如果存在，選取ー個(gè)尚未被處理的基站作為當(dāng)前處理基站，將當(dāng)前處理基站放入已處理基站集合；否則，執(zhí)行步驟D ;C2 :確定當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合；C3 :判斷當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合是否為空，如果為空，執(zhí)行步驟Cl ;否則，執(zhí)行步驟C4 ；
C4:判斷當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合中是否存在可用對(duì)稱元，如果存在，執(zhí)行步驟C5 ;否則，執(zhí)行步驟Cl ;所述可用對(duì)稱元中不包括待關(guān)閉基站；C5 :從所述可用的對(duì)稱兀中選取ー項(xiàng)最佳的對(duì)稱兀,并將所述最佳的對(duì)稱兀中的所有基站標(biāo)記為補(bǔ)償基站，將當(dāng)如處通基站標(biāo)記為待關(guān)閉基站，執(zhí)行步驟Cl。優(yōu)選地,所述步驟C2具體包括步驟C21 :選取距尚當(dāng)如處通基站最近的m。個(gè)基站，m。為正偶數(shù)； C22 :選取所述m。個(gè)基站中布局對(duì)稱的任意一對(duì)基站構(gòu)成當(dāng)如處通基站的對(duì)稱元;C23 :選取當(dāng)前處理基站的所有對(duì)稱元構(gòu)成當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合。優(yōu)選地，所述mQ的取值為6。優(yōu)選地，所述最佳的對(duì)稱元為包含補(bǔ)償基站的數(shù)目最多的可用對(duì)稱元，并且在多個(gè)可用的對(duì)稱元包含補(bǔ)償基站的數(shù)目相同的情況下，所述最佳的對(duì)稱元中的基站的業(yè)務(wù)負(fù)荷最低。優(yōu)選地,所述步驟D具體包括步驟Dl -J人Pt中選定Ptqi的初始值，給定初始溫度Ttl和終止溫度Tf，令迭代指標(biāo)k = 0，Tk = T0 ;其中，Ptch = [P1tch,P2tch, ,Pntch]，表示不同的補(bǔ)償基站的業(yè)務(wù)信道功率Pirai的狀態(tài)值向量，I彡i彡N，N表示網(wǎng)絡(luò)中補(bǔ)償基站的數(shù)目；PT表示Ptqi的取值集合；D2 :設(shè)定內(nèi)循環(huán)迭代次數(shù)nQ，令內(nèi)循環(huán)計(jì)數(shù)器m = 0 ；D3 :隨機(jī)生成一個(gè)鄰域解P' TCH G N0(Ptch) G Pt，令m自增I并計(jì)算目標(biāo)值增量A z = z (P' TCH) -z (Ptch)，判斷A z是否小于0，如果是，執(zhí)行步驟D6 ;否則，執(zhí)行步驟D4 ；其中，Ntl(Ptch)表示Ptqi的領(lǐng)域；z表示總優(yōu)化目標(biāo)和業(yè)務(wù)信道功率Pirai之間的映射，所述總優(yōu)化目標(biāo)包括節(jié)能優(yōu)化目標(biāo)和覆蓋優(yōu)化目標(biāo)；D4:隨機(jī)生成I = U(0,1),并判斷exp (_ A z/Tk)是否大于I，如果大于，執(zhí)行步驟D6 ;否則，執(zhí)行步驟D5 ；D5 :判斷m是否大于rv如果是，執(zhí)行步驟D7 ;否則，執(zhí)行步驟D3 ；D6:令 Ptch = P'皿；D7 :降低Tk，令k自增I ;D8 :判斷Tk是否小于Tf，如果小于，根據(jù)Prai的當(dāng)前值確定各個(gè)補(bǔ)償基站的功率調(diào)整值；否則，執(zhí)行所述步驟D2。優(yōu)選地，所述步驟F中自主節(jié)能管理的恢復(fù)條件為處于節(jié)能狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)荷T高于節(jié)能恢復(fù)的門限O，且持續(xù)時(shí)長大于等于第二緩沖時(shí)間t。。(三)有益效果本發(fā)明的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)及方法，通過采用雙基站補(bǔ)償算法和自主覆蓋優(yōu)化算法，使無線接入網(wǎng)實(shí)時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況自主在正常狀態(tài)和節(jié)能狀態(tài)間切換，并在網(wǎng)絡(luò)處于節(jié)能狀態(tài)時(shí)，減少網(wǎng)絡(luò)耗能的同時(shí)有效保證覆蓋質(zhì)量、降低干擾。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法流程圖3是針對(duì)ニ小區(qū)基站的雙基站補(bǔ)償不意圖；圖4是ー種普適的雙基站補(bǔ)償示意5是仿真場(chǎng)景示意圖；圖6是節(jié)能狀態(tài)下的區(qū)域覆蓋示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)ー步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。圖I是本發(fā)明實(shí)施例的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，所述系統(tǒng)包括信息監(jiān)測(cè)模塊100、信息分析模塊200、節(jié)能決策模塊300、策略執(zhí)行模塊400和信息存儲(chǔ)模塊500。所述信息監(jiān)測(cè)模塊100，連接所述信息分析模塊200和信息存儲(chǔ)模塊500，用于監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)信息，并將所述網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)至所述信息存儲(chǔ)模塊500。所述信息分析模塊200，連接所述節(jié)能決策模塊300和信息存儲(chǔ)模塊500，用于根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息判斷自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件或者恢復(fù)條件是否成立，并在觸發(fā)條件或者恢復(fù)條件成立的情況下，相應(yīng)地向所述節(jié)能決策模塊300發(fā)送觸發(fā)請(qǐng)求或者恢復(fù)請(qǐng)求。所述節(jié)能決策模塊300連接所述策略執(zhí)行模塊400和信息存儲(chǔ)模塊500，用于在接收到所述觸發(fā)請(qǐng)求或者恢復(fù)請(qǐng)求后，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息相應(yīng)地生成觸發(fā)策略或者恢復(fù)策略，并將所述觸發(fā)策略或者恢復(fù)策略存儲(chǔ)至所述信息存儲(chǔ)模塊500。所述策略執(zhí)行模塊400，用于根據(jù)所述觸發(fā)策略或者恢復(fù)策略，相應(yīng)地控制網(wǎng)絡(luò)的基站關(guān)閉或者開啟，以及基站功率調(diào)整和用戶切換。所述信息存儲(chǔ)模塊500，作為數(shù)據(jù)提供中心，動(dòng)態(tài)地存儲(chǔ)的所述網(wǎng)絡(luò)信息、觸發(fā)策略、恢復(fù)策略等相關(guān)信息，并將信息規(guī)范化輸入輸出以保證各模塊功能的高效準(zhǔn)確運(yùn)行。圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法流程圖。如圖2所示，所述方法包括步驟A :所述信息監(jiān)測(cè)模塊100監(jiān)測(cè)并采集網(wǎng)絡(luò)信息，并將所述網(wǎng)絡(luò)信息存儲(chǔ)至所述信息存儲(chǔ)模塊500。這里的網(wǎng)絡(luò)信息包括區(qū)域業(yè)務(wù)量和能耗，移動(dòng)用戶的接收信號(hào)強(qiáng)度，Ec/Io (可用導(dǎo)頻信號(hào)強(qiáng)度/所有信號(hào)強(qiáng)度)或C/I (載干比)，以及用戶的服務(wù)類型等。B :所述信息分析模塊200從所述信息存儲(chǔ)模塊500提取所述網(wǎng)絡(luò)信息，然后根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否滿足自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件，如果是，所述信息分析模塊200向所述節(jié)能決策模塊300發(fā)送觸發(fā)請(qǐng)求，執(zhí)行步驟C ;否則，執(zhí)行步驟F。所述自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件為處于正常狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)荷T低于節(jié)能觸發(fā)的門限8，且持續(xù)時(shí)長大于等于第一緩沖時(shí)間ts。所述節(jié)能觸發(fā)的門限8可以是網(wǎng)絡(luò)峰值業(yè)務(wù)量的1/3，所述第一緩沖時(shí)間ts可以是10分鐘。這里主要是根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息中的區(qū)域業(yè)務(wù)量進(jìn)行是否滿足自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件的判斷。C :所述節(jié)能決策模塊300接收所述觸發(fā)請(qǐng)求，然后根據(jù)所述區(qū)域業(yè)務(wù)量中包含的各基站的負(fù)荷和用戶分布情況，采用雙基站補(bǔ)償算法選取待關(guān)閉基站和補(bǔ)償基站，然后將選取結(jié)果存儲(chǔ)至所述信息存儲(chǔ)模塊500。從局部看，單個(gè)基站的覆蓋范圍可以由ー對(duì)對(duì)稱的鄰基站來進(jìn)行補(bǔ)償。圖3是針對(duì)三小區(qū)基站的雙基站補(bǔ)償示意圖，如圖3所示，基站對(duì)(BS2,BS3)為基站BS1的對(duì)稱元，該對(duì)稱元可以執(zhí)行對(duì)基站BS1的補(bǔ)償。并且，所有該基站的對(duì)稱元構(gòu)成該基站的對(duì)稱元集合。所述步驟C具體包括步驟
Cl :判斷網(wǎng)絡(luò)中是否存在尚未被處理的基站，如果存在，選取ー個(gè)尚未被處理的基站作為當(dāng)前處理基站，將當(dāng)前處理基站放入已處理基站集合；否則，執(zhí)行步驟D ;C2 :確定當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合。現(xiàn)實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基站的布局并不如圖3所示均勻和簡單，而是更加復(fù)雜。圖4是ー種普適的雙基站補(bǔ)償示意圖，結(jié)合圖4，對(duì)所述步驟C2具體步驟說明如下C21 :選取距尚當(dāng)如處通基站最近的m。個(gè)基站，m。為正偶數(shù)。本實(shí)施例中，m。的取值為6 ;當(dāng)前處理基站為BStl ;被選中的距離基站BStl最近的基站為BS1 BS6。C22 :選取所述m。個(gè)基站中布局對(duì)稱的任意一對(duì)基站構(gòu)成當(dāng)如處通基站的對(duì)稱兀。C23 :選取當(dāng)前處理基站的所有對(duì)稱元構(gòu)成當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合。如圖4所示，當(dāng)前處理基站BS0的對(duì)稱元集合中包括對(duì)稱元(BS1, BS4)，(BS2, BS5)和(BS3, BS6)。C3 :判斷當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合是否為空，如果為空，執(zhí)行步驟Cl ;否則，執(zhí)行步驟C4。C4 :判斷當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合中是否存在可用對(duì)稱元，如果存在，執(zhí)行步驟C5 ;否則，執(zhí)行步驟Cl。所述可用對(duì)稱元中不包括待關(guān)閉基站。C5 :從所述可用的對(duì)稱兀中選取ー項(xiàng)最佳的對(duì)稱兀,并將所述最佳的對(duì)稱兀中的所有基站標(biāo)記為補(bǔ)償基站，將當(dāng)前處理基站標(biāo)記為待關(guān)閉基站，執(zhí)行步驟Cl。所述最佳的對(duì)稱元為包含補(bǔ)償基站的數(shù)目最多的可用對(duì)稱元，并且在多個(gè)可用的對(duì)稱元包含補(bǔ)償基站的數(shù)目相同的情況下，所述最佳的對(duì)稱元中的基站的業(yè)務(wù)負(fù)荷最低。仍舊如圖4所示，從當(dāng)前處理基站BStl的對(duì)稱元集合中最終選定ー項(xiàng)最佳的對(duì)稱元為(BS2，BS5)。D :所述節(jié)能決策模塊300，以最大化節(jié)能為目標(biāo)，在滿足覆蓋質(zhì)量要求的情況下，采用自主覆蓋優(yōu)化算法確定所述補(bǔ)償基站的功率調(diào)整值，并將功率調(diào)整值存儲(chǔ)至所述信息存儲(chǔ)模塊500。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的補(bǔ)償基站數(shù)目為N，用戶數(shù)為M，補(bǔ)償基站i的功率為Pies (單位為W)，I < i < N。將不同補(bǔ)償基站的業(yè)務(wù)信道功率Pirai作為優(yōu)化對(duì)象，其狀態(tài)值向量Ptch =[P1tch, P2tch, - Pntch]。在現(xiàn)網(wǎng)中Pirai支持25dBm 32dBm的輸出，且調(diào)整步長為ldBm。針對(duì)同一種業(yè)務(wù)，補(bǔ)償基站i的基站功率Pies與業(yè)務(wù)信道功率Pirai的一一映射關(guān)系f已經(jīng)有明確的結(jié)果。從節(jié)能的角度來說，要最小化區(qū)域功率值，節(jié)能優(yōu)化目標(biāo)如下 min G(Ptch) =X^=Zゾ(も)(1)
i i通過路損模型可以獲取補(bǔ)償基站覆蓋半徑P和業(yè)務(wù)信道功率Pirai的映射g。從覆蓋的角度來說，要保證整個(gè)區(qū)域的覆蓋，需要最小化覆蓋間隙率，覆蓋優(yōu)化目標(biāo)為
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L 」minH( Prcff)=^^M^X100%(2)
S其中Olq表示補(bǔ)償基站I與補(bǔ)償基站q的重疊面積。結(jié)合節(jié)能優(yōu)化目標(biāo)(I)和覆蓋優(yōu)化目標(biāo)(2)，可得最終的總優(yōu)化目標(biāo)表示如下
min z = a G (Ptch) + co H (Ptch)(3)在(3)中，a和co分別表示節(jié)能優(yōu)化目標(biāo)和覆蓋優(yōu)化目標(biāo)的權(quán)重。設(shè)Pt表示Prai的取值集合，則Pt是ー個(gè)離散有限的狀態(tài)空間。所述步驟D具體包括步驟Dl :從Pt中選定Ptqi的初始值，給定初始溫度Ttl和終止溫度Tf，令迭代指標(biāo)k = 0，Tk = VD2 :設(shè)定內(nèi)循環(huán)迭代次數(shù)nQ，令內(nèi)循環(huán)計(jì)數(shù)器m = 0 ；D3 :隨機(jī)生成一個(gè)鄰域解P' TCH G N0(Ptch) G Pt，令m自增I并計(jì)算目標(biāo)值增量A z = z (P' TCH) -z (Ptch)，判斷A z是否小于0，如果是，執(zhí)行步驟D6 ;否則，執(zhí)行步驟D4 ；其中，N。(Ptch)表示Ptch的領(lǐng)域。D4:隨機(jī)生成I = U(0,1),并判斷exp (_ A z/Tk)是否大于I，如果大于，執(zhí)行步驟D6 ;否則，執(zhí)行步驟D5 ；D5 :判斷m是否大于rv如果是，執(zhí)行步驟D7 ;否則，執(zhí)行步驟D3 ；D6:令 Ptch = P'皿；D7 :降低Tk，令k自增I ;D8 :判斷Tk是否小于Tf，如果小于，根據(jù)Prai的當(dāng)前值確定各個(gè)補(bǔ)償基站的功率調(diào)整值；否則，執(zhí)行所述步驟D2。E :所述策略執(zhí)行模塊400首先將正常狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)至所述信息存儲(chǔ)模塊500，然后根據(jù)所述功率調(diào)整值調(diào)整所述補(bǔ)償基站的功率，根據(jù)所述雙基站補(bǔ)償算法的選取結(jié)果關(guān)閉相應(yīng)的基站，根據(jù)切換判斷標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)絡(luò)中的用戶執(zhí)行切換，執(zhí)行步驟A。F :所述信息分析模塊200根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否滿足自主節(jié)能管理的恢復(fù)條件，如果是，執(zhí)行步驟G ;否則，執(zhí)行步驟A。所述自主節(jié)能管理的恢復(fù)條件為處于節(jié)能狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)荷T高于節(jié)能恢復(fù)的門限O，且持續(xù)時(shí)長大于等于第ニ緩沖時(shí)間t。。所述節(jié)能回復(fù)的門限O可以是網(wǎng)絡(luò)峰值業(yè)務(wù)量的1/3，所述第二緩沖時(shí)間t。可以是10分鐘。G :所述策略執(zhí)行模塊400將關(guān)閉的基站開啟，根據(jù)所述信息存儲(chǔ)模塊500中的正常狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)將所有基站的功率值恢復(fù)到正常狀態(tài)，根據(jù)切換判斷標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)絡(luò)中的用戶執(zhí)行切換，執(zhí)行步驟A。為了驗(yàn)證本發(fā)明所述方法的使用效果，本實(shí)施例進(jìn)行以下仿真實(shí)驗(yàn)。圖5是仿真場(chǎng)景示意圖，如圖5所示，圖中給出了站點(diǎn)和用戶的分布情況*表示站點(diǎn)位置，+表示用戶位置。場(chǎng)景為WCDMA城區(qū)場(chǎng)景,仿真區(qū)域?yàn)?kmX9km,共分布有n = 36個(gè)功能一致的基站。基站距尚在I. 3km到I. 5km之間，甸個(gè)基站有3個(gè)小區(qū)，為ニ葉早型蜂窩結(jié)構(gòu)，基站的覆蓋范圍近似為圓形。區(qū)域的峰值用戶數(shù)為M = 3600個(gè)，均為12. 2kbps的語音業(yè)務(wù)。小區(qū)天線水平半功率波束寬度為65°，垂直半功率波束寬度為10°，天線下傾角8°，天線增益17dBi，天線效率0. 8。用戶的最大發(fā)射功率為23dBm，天線為全向天線，天線增益OdBi，天線效率0. 8。用戶高度為I. 5m，路徑損耗模型為C0ST 32-HATA城區(qū)模型，用戶天線修正因子為0，用戶可接受的信噪比為7dB，切換遲滯冗余為8dB，陰影衰落模型為均值為6dB對(duì)數(shù)正態(tài)模型，快衰落模型為萊斯模型。節(jié)能觸發(fā)和恢復(fù)門限均為峰值業(yè)務(wù)量的1/3，遲滯時(shí)間均為10分鐘。
由于覆蓋率是保證用戶正常接受服務(wù)的最重要指標(biāo)，因此在設(shè)置權(quán)重時(shí)，覆蓋率權(quán)重要高于功率值的權(quán)重。設(shè)置a = 0. I, co = 100以滿足目標(biāo)值的歸ー化。針對(duì)模擬退火算法，為了獲取有效的解集，設(shè)置Ttl = 10000，Tf = 10, n0 = 5，降溫函數(shù)為Tk+1 = Tk-AT,AT = 10。按照覆蓋優(yōu)化方法，為保證覆蓋質(zhì)量，在H(Ptqi) < 2%的取值空間中選取最小化的功率值作為最優(yōu)化結(jié)果。最后獲取的最優(yōu)化結(jié)果為H(Ptch) = 1.9318%, G(Ptch)=28256W。計(jì)算可得ー個(gè)周期上的節(jié)能時(shí)間為10. 15小時(shí)，節(jié)能效率為16. 72% ;覆蓋交疊率為19.12%。圖6是節(jié)能狀態(tài)下的區(qū)域覆蓋示意圖。本發(fā)明實(shí)施例所述無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)及方法，通過采用雙基站補(bǔ)償算法和自主覆蓋優(yōu)化算法，使無線接入網(wǎng)實(shí)時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況自主在正常狀態(tài)和節(jié)能狀態(tài)間切換，并在網(wǎng)絡(luò)處于節(jié)能狀態(tài)時(shí)，減少網(wǎng)絡(luò)耗能的同時(shí)有效保證覆蓋質(zhì)量、降低干擾。以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)，其特征在于，包括信息監(jiān)測(cè)模塊、信息分析模塊、節(jié)能決策模塊和策略執(zhí)行模塊； 所述信息監(jiān)測(cè)模塊，連接所述信息分析模塊，用于監(jiān)測(cè)和采集網(wǎng)絡(luò)信息； 所述信息分析模塊，連接所述節(jié)能決策模塊，用于根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息判斷自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件或者恢復(fù)條件是否成立，并在觸發(fā)條件或者恢復(fù)條件成立的情況下，相應(yīng)地向所述節(jié)能決策模塊發(fā)送觸發(fā)請(qǐng)求或者恢復(fù)請(qǐng)求； 所述節(jié)能決策模塊連接所述策略執(zhí)行模塊，用于在接收到所述觸發(fā)請(qǐng)求或者恢復(fù)請(qǐng)求后，根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息相應(yīng)地生成觸發(fā)策略或者恢復(fù)策略； 所述策略執(zhí)行模塊，用于根據(jù)所述觸發(fā)策略或者恢復(fù)策略，相應(yīng)地控制網(wǎng)絡(luò)的基站關(guān)閉或者開啟，以及基站功率調(diào)整和用戶切換。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括信息存儲(chǔ)模塊；所述信息存儲(chǔ)模塊連接所述信息監(jiān)測(cè)模塊、信息分析模塊、節(jié)能決策模塊和策略執(zhí)行模塊，用于存儲(chǔ)所述網(wǎng)絡(luò)信息、觸發(fā)策略、恢復(fù)策略，以供相應(yīng)的功能模塊調(diào)用。
3.一種無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法，其特征在于，包括步驟 A :監(jiān)測(cè)并采集網(wǎng)絡(luò)信息； B:根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否滿足自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件，如果是，執(zhí)行步驟C ;否則，執(zhí)行步驟F ; C :根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息，采用雙基站補(bǔ)償算法選取待關(guān)閉基站和補(bǔ)償基站； D :采用自主覆蓋優(yōu)化算法確定所述補(bǔ)償基站的功率調(diào)整值； E :根據(jù)所述功率調(diào)整值調(diào)整所述補(bǔ)償基站的功率，根據(jù)所述雙基站補(bǔ)償算法的選取結(jié)果關(guān)閉相應(yīng)的基站，根據(jù)切換判斷標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)絡(luò)中的用戶執(zhí)行切換，執(zhí)行步驟A ; F :根據(jù)所述網(wǎng)絡(luò)信息判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否滿足自主節(jié)能管理的恢復(fù)條件，如果是，執(zhí)行步驟G ;否則，執(zhí)行步驟A ; G :將關(guān)閉的基站開啟，將所有基站的功率值恢復(fù)到正常狀態(tài)，根據(jù)切換判斷標(biāo)準(zhǔn)控制網(wǎng)絡(luò)中的用戶執(zhí)行切換，執(zhí)行步驟A。
4.如權(quán)利要求3所述的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法，其特征在于，所述步驟B中自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件為處于正常狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)荷T低于節(jié)能觸發(fā)的門限δ，且持續(xù)時(shí)長大于等于第一緩沖時(shí)間ts。
5.如權(quán)利要求3所述的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法，其特征在于，所述步驟C具體包括步驟 Cl :判斷網(wǎng)絡(luò)中是否存在尚未被處理的基站，如果存在，選取一個(gè)尚未被處理的基站作為當(dāng)前處理基站，將當(dāng)前處理基站放入已處理基站集合；否則，執(zhí)行步驟D ; C2 :確定當(dāng)如處理基站的對(duì)稱兀集合； C3 :判斷當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合是否為空，如果為空，執(zhí)行步驟Cl ;否則，執(zhí)行步驟C4 ； C4 :判斷當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合中是否存在可用對(duì)稱元，如果存在，執(zhí)行步驟C5 ；否則，執(zhí)行步驟Cl ;所述可用對(duì)稱元中不包括待關(guān)閉基站； C 5 :從所述可用的對(duì)稱兀中選取一項(xiàng)最佳的對(duì)稱兀,并將所述最佳的對(duì)稱兀中的所有基站標(biāo)記為補(bǔ)償基站，將當(dāng)如處理基站標(biāo)記為待關(guān)閉基站，執(zhí)行步驟Cl。
6.如權(quán)利要求5所述的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法，其特征在于，所述步驟C2具體包括步驟 C21 :選取距尚當(dāng)如處理基站最近的mQ個(gè)基站，m0為正偶數(shù)； C22 :選取所述Iiici個(gè)基站中布局對(duì)稱的任意一對(duì)基站構(gòu)成當(dāng)如處理基站的對(duì)稱兀； C23 :選取當(dāng)前處理基站的所有對(duì)稱元構(gòu)成當(dāng)前處理基站的對(duì)稱元集合。
7.如權(quán)利要求6所述的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法，其特征在于，所述Hitl的取值為6。
8.如權(quán)利要求5所述的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法，其特征在于，所述最佳的對(duì)稱元為包含補(bǔ)償基站的數(shù)目最多的可用對(duì)稱元，并且在多個(gè)可用的對(duì)稱元包含補(bǔ)償基站的數(shù)目相同的情況下，所述最佳的對(duì)稱元中的基站的業(yè)務(wù)負(fù)荷最低。
9.如權(quán)利要求3所述的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法，其特征在于，所述步驟D具體包括步驟 Dl :從Pt中選定Ptqi的初始值，給定初始溫度Ttl和終止溫度Tf，令迭代指標(biāo)k = O，Tk=T0 ;其中，Ptqi = [P1tchjP2Tchj . ,Pntch]，表示不同的補(bǔ)償基站的業(yè)務(wù)信道功率PiKH的狀態(tài)值向量，I彡i彡N，N表示網(wǎng)絡(luò)中補(bǔ)償基站的數(shù)目；PT表示Ptqi的取值集合； D2 :設(shè)定內(nèi)循環(huán)迭代次數(shù)rv令內(nèi)循環(huán)計(jì)數(shù)器m = O ； D3 :隨機(jī)生成一個(gè)鄰域解P' Jen G N0 (Ptch) G Pt，令m自增I并計(jì)算目標(biāo)值增量Az =z (P' TCH) -z (Ptch)，判斷A z是否小于O，如果是，執(zhí)行步驟D6 ;否則，執(zhí)行步驟D4 ； 其中，Ntl(Prai)表示Prai的領(lǐng)域；z表示總優(yōu)化目標(biāo)和業(yè)務(wù)信道功率Pirai之間的映射，所述總優(yōu)化目標(biāo)包括節(jié)能優(yōu)化目標(biāo)和覆蓋優(yōu)化目標(biāo)； D4 :隨機(jī)生成I = U(0,1),并判斷exp(_Az/Tk)是否大于I，如果大于，執(zhí)行步驟D6 ;否則，執(zhí)行步驟D5; D5 :判斷m是否大于rv如果是，執(zhí)行步驟D7 ;否則，執(zhí)行步驟D3 ；D6 :令 Ptch — P TCH ； D7 :降低Tk，令k自增I ； D8 :判斷Tk是否小于乙，如果小于，根據(jù)Prai的當(dāng)前值確定各個(gè)補(bǔ)償基站的功率調(diào)整值；否則，執(zhí)行所述步驟D2。
10.如權(quán)利要求3所述的無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理方法，其特征在于，所述步驟F中自主節(jié)能管理的恢復(fù)條件為處于節(jié)能狀態(tài)下的網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)荷T高于節(jié)能恢復(fù)的門限O，且持續(xù)時(shí)長大于等于第二緩沖時(shí)間t。。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種無線接入網(wǎng)自主節(jié)能管理系統(tǒng)及方法，涉及無線通信領(lǐng)域。所述方法包括A監(jiān)測(cè)并采集網(wǎng)絡(luò)信息；B判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否滿足自主節(jié)能管理的觸發(fā)條件，如果是，執(zhí)行步驟C；否則，執(zhí)行步驟F；C選取待關(guān)閉基站和補(bǔ)償基站；D確定補(bǔ)償基站的功率調(diào)整值；E調(diào)整補(bǔ)償基站的功率，關(guān)閉相應(yīng)的基站，控制用戶執(zhí)行切換，執(zhí)行步驟A；F判斷當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)是否滿足自主節(jié)能管理的恢復(fù)條件，如果是，執(zhí)行步驟G；否則，執(zhí)行步驟A；G開啟關(guān)閉的基站，將所有基站的功率值恢復(fù)到正常狀態(tài)，控制用戶執(zhí)行切換，執(zhí)行步驟A。所述系統(tǒng)及方法，使無線接入網(wǎng)實(shí)時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷情況自主在正常狀態(tài)和節(jié)能狀態(tài)間切換，并有效保證覆蓋質(zhì)量。
文檔編號(hào)H04W52/02GK102625337SQ20121006020
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月8日
發(fā)明者喻鵬, 孟洛明, 李文璟, 王穎, 芮蘭蘭, 邱雪松, 高志鵬 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)