異構網絡多基站節能管理方法
【專利摘要】本發明涉及一種異構網絡多基站節能管理方法，包括：S1，網絡處于正常工作狀態進入步驟S2，網絡處于節能工作狀態進入步驟S4；S2，獲取微基站的業務參數，若滿足睡眠條件，則進入睡眠狀態，將用戶切換至相鄰且能容納剩余業務量的其他基站；S3，獲取宏基站的業務參數，若滿足睡眠條件，則進入睡眠狀態，通過鄰且能容納剩余業務量的其他基站進行協同補償，進入步驟S6；S4，獲取每個基站業務參數，若滿足環形條件，則進入步驟S5，否則，進入步驟S6；S5，開啟網絡中處于睡眠狀態的基站；S6，對對目標宏基站進行協同補償的其他基站的發射功率進行優化調整。可以確保網絡通信業務服務柔性覆蓋，維持用戶信號質量，減少網絡多重覆蓋和網絡恢復復雜度。
【專利說明】異構網絡多基站節能管理方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及統計【技術領域】，具體而言，涉及一種異構網絡多基站節能管理方法。
【背景技術】
[0002] 由于無線接入節點的容量均按照峰值業務量設定，當網絡處于低業務量時會導致 大量的資源浪費，增加了運營成本，因此提升無線接入節點的能效，采用優化的功能機制具 有十分重要的現實意義。3GPP針對無線通信網的基站節能，在SON用例中提出了節能管理 的概念，用于降低無線接入網的能耗。在學術界，當前對無線網絡節能補償管理已經有了許 多研宄。普遍節能方法為依據業務量的變化來關閉/開啟基站，而對關閉基站形成的區域 的補償方主要有調節基站發射功率，天線傾角等。
[0003] 作為新一代移動通信體制，LTE/LTE-A采用了 MMO, 0FDMA等先進技術，而無線通 信網也逐漸向多層級，動態化，異構化、自主化發展。這些特點對節能管理提出了新的要求。 LTE蜂窩網中基站的部署方式使得拓撲功能大幅增強。在人員密集，業務量較高的區域搭設 簡易的小型基站，例如商場，街角，車站等室內室外場景。但是，部署太多小型基站會降低宏 基站效率，而業務負載下降時又不能有效地降低宏基站的功率消耗。不斷增強的基站間干 擾也會影響用戶的信號服務質量。
[0004] 綠色蜂窩網絡的概念（green cellular networks)被網絡運營商們和一些標準化 組織，例如3GPP和ITU先后提出更好的規劃網絡配置。網絡的"綠色"(green)過程被劃分 為三種。第一種是設計合理的通信網絡基站布局。在異構網絡中，運營商應該投入更多的 精力研宄基站放置位置，基站種類的搭配，考慮相互間干擾影響等因素。這也是后續網絡管 理的基礎。第二種是依據網絡中業務量變化，動態的開關或睡眠基站。第三種是依據網絡 環境（例如，干擾，業務量，基站負載）調整基站發射功率或天線傾角來控制覆蓋范圍。另 夕卜，3PGG標準提出的SONs可以被添加為第四種綠色網絡管理的概念：由于業務量變化一般 成周期性，自主管理網絡可以大大降低人工成本。
[0005] 由于隨機的地理環境（random topology)和特殊的建筑約束，異構網絡的部署復 雜性高。在節能過程中保證良好穩定的服務和最大化的節能效率是此研宄的難點所在。 本發明提出的區域自組織節能優化機制涵蓋了區域業務量分析（Traffic profile)，睡眠 機制（Sleep pattern)，用戶接入方案（Users roaming policy)和覆蓋補償最優化方法 (Coverage compensation method)。整個管理機制考慮了異構網絡的節能過程復雜度和恢 復過程復雜度。因為節能過程的執行都是由業務量變化自動觸發的，無需人工操作，很大程 度降低了 CAPEX和0PEX。
[0006] 現有技術中主要存在以下幾種通信系統的節能方法：
[0007] 1、一種無線通信系統的節能方法，針對無線通信系統部署中基站間的覆蓋范圍不 相互重疊的場景。考慮到無線通信系統不是時刻處于滿負荷運轉狀態，基站的載波很多時 間都處于空閑狀態，在節能的過程中我們根據基站的負載的變化動態的開啟/關閉某一載 波，節約基站在該載波上的能耗，從而達到低碳節能的目的。該發明不能面對當下異構網絡 中的節能執行，且不包含完成節能動作后的補償執行方法，無法提供用戶穩定的信號質量。
[0008] 2、一種異構網絡節能通信的干擾協調方法，其操作步驟為：（1)異構同頻組網時， 預先設置保護區域和干擾區域，并將引起能量損耗的同頻干擾集中于干擾區域內；(2)確 定小基站能耗模型；（3)確定宏基站和小基站各自的節能方程；(4)確定設置的小基站總個 數及其覆蓋范圍；(5)根據上述步驟得到的設置的小基站總個數及其覆蓋范圍的最優參數 值，對現有異構網絡進行合理配置。本發明方法創新特點是：將感知技術、基站功率控制技 術和分布式優化技術相互結合，在保證邊緣用戶服務質量和小區邊緣用戶吞吐量這兩個主 要通信指標的前提下，有效減少了在異構網絡模式下的干擾沖突，實現系統的能效最大、能 耗最少的最優化目標。該發明主要針對異構環境下的干擾沖突，盡可能達到節能目的，但并 沒有對動態業務量的異構網絡，大小基站協作過程進行分析，不能滿足基站協同節能以及 后續補償的執行操作。
[0009] 3、一種基于異構蜂窩無線網絡的節能方法及其實現結構。所述方法通過蜂窩小區 動態打開與關閉實現，包括如下步驟：（1)基礎小區基站確定輔助小區狀態信息；（2)判斷 輔助小區是否處于睡眠狀態，若是執行步驟（3)，否則執行步驟（4) ; (3)基礎小區基站作小 區喚醒判決，當基礎小區負載超過系統負載閾值時向輔助小區發送小區喚醒呼叫指令，激 活輔助小區處理用戶接入請求；(4)輔助小區基站作小區關閉判決，選擇性地關閉輔助小 區，向基礎小區發送小區關閉指令，表明基于節省網絡能量目的關閉輔助小區，基礎小區基 站處理用戶接入請求。該方法是通過開關小區基站從而實現蜂窩小區的節能，當面對更加 復雜的網絡拓撲，很難提供全區域覆蓋和最低干擾，很難執行區域的覆蓋補償。
【發明內容】
[0010] 本發明所要解決的技術問題是，如何確保網絡通信業務服務柔性覆蓋，維持正常 用戶信號質量，減少網絡多重覆蓋，提高節能效率約，在保持區域網絡服務穩定的前提下， 具有較低的網絡恢復復雜度。
[0011] 為此目的，本發明提出了一種異構網絡多基站節能管理方法，包括：si，檢測網絡 工作狀態，若處于正常工作狀態，則進入步驟S2,若處于節能工作狀態，則進入步驟S4 ;S2， 獲取網絡中每個微基站的業務參數，若目標微基站的業務量小于第一節能閾值，且業務時 間大于第一時間閾值，則控制所述目標微基站進入睡眠狀態，將屬于所述目標微基站的用 戶切換至與所述目標微基站相鄰，且能容納所述目標微基站剩余業務量的其他基站；S3,獲 取網絡中每個宏基站的業務參數，若目標宏基站的業務量小于所述第一節能閾值，且業務 時間大于所述緩沖時間閾值，則控制所述目標宏基站進入睡眠狀態，通過與所述目標宏基 站相鄰且能容納所述目標宏基站剩余業務量的其他基站對所述目標宏基站進行協同補償， 進入步驟S6;S4,獲取網絡中每個微基站和宏基站的業務參數，若存在目標基站的業務量 大于第二節能閾值，且業務時間大于第一時間閾值，則進入步驟S5,否則，通過與所述目標 基站相鄰且能容納所述目標基站剩余業務量的其他基站對所述目標宏基站進行協同補償， 進入步驟S6 ;S5,開啟網絡中處于睡眠狀態的基站；S6,對對所述目標宏基站進行協同補償 的其他基站的發射功率進行優化調整，使其他基站的發射功率總值最小。
[0012] 優選地，所述步驟S2還包括：在所述其他基站中確定業務量小于第一節能閾值， 且業務時間大于第一時間閾值的可切換基站，若所述可切換基站中存在可切換微基站和可 切換宏基站，則將所述目標微基站的用戶切換至所述可切換微基站中負載最低的微基站， 若所述可切換基站中只存在可切換微基站，則將所述目標微基站的用戶切換至所述可切換 微基站中負載最低的微基站，若所述可切換基站中只存在可切換宏基站，則將所述目標微 基站的用戶切換至所述可切換宏基站中負載最低的宏基站，若所述其他基站中不存在業務 量小于第一節能閾值，且業務時間大于第一時間閾值的可切換基站，則在所述其他進展的 相鄰基站中查詢能容納所述目標微基站剩余業務量，且業務量小于第一節能閾值，業務時 間大于第一時間閾值的其他相鄰基站。
[0013] 優選地，所述步驟S3包括：對進入睡眠狀態的目標宏基站進行標記，在所述網絡 的通信周期內，當被標記過的宏基站再次進入睡眠狀態時，發出提示信息。
[0014] 優選地，所述步驟S5包括：根據基站的優先級開啟基站，其中，宏基站的優先級尚 于微基站的優先級。
[0015] 優選地，同類型的基站中，業務量偏離值越大的基站優先級越高。
[0016] 優選地，所述步驟S6包括：構造函數
【權利要求】
1. 一種異構網絡多基站節能管理方法，其特征在于，包括： Sl，檢測網絡工作狀態，若處于正常工作狀態，則進入步驟S2,若處于節能工作狀態，則 進入步驟S4 ; 52, 獲取網絡中每個微基站的業務參數，若目標微基站的業務量小于第一節能閾值， 且業務時間大于第一時間閾值，則控制所述目標微基站進入睡眠狀態，將屬于所述目標微 基站的用戶切換至與所述目標微基站相鄰，且能容納所述目標微基站剩余業務量的其他基 站； 53, 獲取網絡中每個宏基站的業務參數，若目標宏基站的業務量小于所述第一節能閾 值，且業務時間大于所述緩沖時間閾值，則控制所述目標宏基站進入睡眠狀態，通過與所述 目標宏基站相鄰且能容納所述目標宏基站剩余業務量的其他基站對所述目標宏基站進行 協同補償，進入步驟S6; 54, 獲取網絡中每個微基站和宏基站的業務參數，若存在目標基站的業務量大于第> 節能閾值，且業務時間大于第一時間閾值，則進入步驟S5,否則，通過與所述目標基站相鄰 且能容納所述目標基站剩余業務量的其他基站對所述目標宏基站進行協同補償，進入步驟 S6 ； 55, 開啟網絡中處于睡眠狀態的基站； 56, 對對所述目標宏基站進行協同補償的其他基站的發射功率進行優化調整，使其他 基站的發射功率總值最小。
2. 根據權利要求1所述異構網絡多基站節能管理方法，其特征在于，所述步驟S2還包 括：在所述其他基站中確定業務量小于第一節能閾值，且業務時間大于第一時間閾值的可 切換基站， 若所述可切換基站中存在可切換微基站和可切換宏基站，則將所述目標微基站的用戶 切換至所述可切換微基站中負載最低的微基站， 若所述可切換基站中只存在可切換微基站，則將所述目標微基站的用戶切換至所述可 切換微基站中負載最低的微基站， 若所述可切換基站中只存在可切換宏基站，則將所述目標微基站的用戶切換至所述可 切換宏基站中負載最低的宏基站， 若所述其他基站中不存在業務量小于第一節能閾值，且業務時間大于第一時間閾值的 可切換基站，則在所述其他進展的相鄰基站中查詢能容納所述目標微基站剩余業務量，且 業務量小于第一節能閾值，業務時間大于第一時間閾值的其他相鄰基站。
3. 根據權利要求1所述異構網絡多基站節能管理方法，其特征在于，所述步驟S3包括： 對進入睡眠狀態的目標宏基站進行標記，在所述網絡的通信周期內，當被標記過的宏基站 再次進入睡眠狀態時，發出提示信息。
4. 根據權利要求1所述異構網絡多基站節能管理方法，其特征在于，所述步驟S5包括： 根據基站的優先級開啟基站，其中，宏基站的優先級高于微基站的優先級。
5. 根據權利要求4所述異構網絡多基站節能管理方法，其特征在于，同類型的基站中， 業務量偏離值越大的基站優先級越高。
6. 根據權利要求1所述異構網絡多基站節能管理方法，其特征在于，所述步驟S6包括： 構造函數燦'"/WZzciZj =(I-f)·?*(ρ,D) + <^·?9， 其中，fO?，/))為最小覆蓋空洞，<?(/>,·〇)為最小多重覆蓋干擾，ξ為節能主次因素權重 指標
其中，D為可用基站集合，L是進入睡眠狀態的基站的小區原有的用戶數，f表示第i 個用戶測量的第j個鄰小區的下行發射功率，Δρ^表示對第j個鄰小區的發射功率的調整 值，ε(X)為階躍函數，當X多〇時，ε (X) = 1，否則ε (X) = 〇， 根據所述函數的最優解對對所述目標宏基站進行協同補償的其他基站的發射功率進 行優化調整。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述異構網絡多基站節能管理方法，其特征在于，所 述步驟S4還包括：若所述目標基站的相鄰基站中，沒有能容納所述目標基站剩余業務量 的其他基站，則將所述目標基站的發射功率調整為所述網絡處于正常工作狀態時的發射功 率。
8. 根據權利要求1至6中任一項所述異構網絡多基站節能管理方法，其特征在于，還包 括： 當監測到所述網絡的工作狀態從節能狀態變為正常工作狀態，則將所述網絡中微基站 和/或宏基站的發射功率調整為其在所述網絡處于正常工作狀態時的發射功率。
【文檔編號】H04W52/02GK104469830SQ201410691145
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】喻鵬, 李文璟, 李子凡, 豐雷, 王穎 申請人:北京郵電大學