CN102238591B - 一种无线网络实现节能的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线网络实现节能的方法及系统，基站向决策网元上报自身的能耗信息，决策网元根据上报的能耗信息确定该基站管辖下的小区状态，其中能耗信息可以包括以下一种或多种：耗电量、周围环境温度等。通过本发明方法，使得运营商准确掌握了无线网络的能耗状况，从而合理地决定哪些基站或小区适时进入节能状态，最终达到了节能的最佳状态。另外运营商也及时获取了各个基站的运行状态，从而实现了网络参数配置的灵活调整，从而优化了设备性能。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术，尤其涉及一种无线网络实现节能的方法及系统。
背景技术
随着无线通信技术的发展，越来越先进的技术大大提升了无线通信的性能，而同时各个通信运营商为了满足用户越来越高的需求，也在不断的增加自身的网络覆盖以及网络容量，但是，随着竞争的激烈，以及当今世界越发重视的绿色经济，给运营商的运营能力提供了很大的挑战，电信行业逐渐进入微利阶段。运营商一方面要不断建站来提升自身的网络性能，比如网络覆盖和网络容量，以寻求扩大市场份额和业务种类增收，而另一方面还要严格控制运营支出以增加利润。其中，在运营商的运营支出中，有一定比例是出自无线网络的能耗，而基站作为运营商能源的消耗大户，是节能的关键。因此，如何减少能耗是运营商出于自身利润考虑需要解决的一个问题，而且，无线网络的节能也响应了当前全球的节能减排的呼声。
当前，第三代合作伙伴计划(3GPP，3rd Generation Partnership Project)的两种无线网络即通用移动通信系统(UMTS，Universal MobileTelecommunications System)和长期演进(LTE，Long Term Evolution)系统的网络正处在发展扩张阶段。
图1为现有LTE网络架构示意图，如图1所示，由演进全球陆地无线接入网(E-UTRAN，Evolved Universal Terrestrial Radio Access Network)和演进分组交换中心(EPC，Evolved Packet Core)组成，网络呈现扁平化。E-UTRAN通过S1接口与EPC相连。其中，E-UTRAN由多个相互连接的演进基站(eNB，Evolved NodeB)组成，各个eNB之间通过X2接口连接；EPC由移动性管理实体(MME，Mobility Management Entity)和服务网关(S-GW，Serving Gateway)组成。
图2为UMTS组成结构示意图，如图2所示，UMTS由核心网(CN，CoreNetwork)和全球陆地无线接入网(UTRAN，Universal Terrestrial Radio AccessNetwork)组成，其中，UTRAN由无线网络控制器(RNC，Radio NetworkController)和基站Node B(或称为节点B)组成，两者通过Iub口连接。其中RNC之间可以通过Iur口互联，而RNC与核心网通过Iu口连接。
在上述的网络中，接入网设备的数量是非常庞大的，因此，接入网的节能基本占到了整个网络节能需求的大部分。为了实现基站节能，目前主要是采用新型节能环保器件和对散热材料进行改进的方式，以减少基站的功耗，同时降低散热带来的功耗。但是，这种方式存在如下问题：采用这类器件增加了基站的制造成本，同时大量的未采用这类器件的基站达不到节能的目的。因此，当前的节能大多通过小区开/关来实现。
为了适应无线通信技术发现迅速，某一局域可能只有UTRAN网络，也可能只有E-UTRAN网络，但是也有可能多个系统网络同时存在即Inter-RAT场景。UMTS和LTE系统中的无线网络都通过适时的开/关小区(Cell)来达到节电，比如：在UMTS系统中，RNC可以通过小区配置请求(Cell ConfigurationRequest)消息来通知Node B下的某个或某些小区进入/离开休眠模式(Enter/leave Dormant Mode)，以使其激活/去激活节能模式；在LTE系统中，演进基站eNB下的某个或某些小区可以主动进入节能模式，也可以为了减少网络负荷唤醒另一个已进入节能模式的eNB(或其下辖的某个小区)。
当前决策某个基站或者基站下的小区进入/离开节能状态的判断依据主要是小区的负荷信息，即一般是当某个基站(或小区)的负荷低于预设阈值时，该基站(或下辖的某个小区)可以主动进入或被要求进入节能状态。在LTE系统中，邻接基站或小区的负荷信息可以通过资源状态报告(Resource StatusReport)获得。但是，负荷状态不能直接用来衡量能耗，因为能耗还与其他诸多因素有关，比如基站所处的状态，基站相关的制冷设备(比如空调)等，因此，现有通过小区开/关来实现节能的方式中，不能准确掌握无线网络的能耗状况，从而不能合理地决定哪些基站或小区适时进入节能状态，最终不能达到节能的最佳状态。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种无线网络实现节能的方法及系统，能够准确掌握无线网络的能耗状况，从而合理地决定哪些基站或小区适时进入节能状态，最终达到节能的最佳状态。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种无线网络实现节能的方法，包括：
基站向决策网元上报自身的能耗信息；
决策网元根据上报的能耗信息确定该基站管辖下的小区状态。
所述能耗信息包括以下一种或一种以上：耗电量、周围环境温度。
所述能耗信息还包括所述基站或基站所辖小区的射频单元的个数、射频模块中功放的个数、天线个数中的一项或任意组合。
所述决策网元为操作管理维护OAM；或者，
对于通用移动通信系统UMTS系统的全球陆地无线接入网UTRAN网络，所述决策网元为RNC；或者，
对于长期演进LTE系统的演进全球陆地无线接入网E-UTRAN网络，所述决策网元为邻接基站。
该方法还包括：
所述基站还上报小区的无线资源状态信息；
所述决策网元根据获得的无线资源状态信息和所述能耗信息确定该基站管辖下的小区状态。
所述上报的方法为：所述基站主动发起，或所述决策网元通过请求基站上报的方式发起。
所述上报采用的消息为现有消息，或新增的上报消息；
所述现有消息为：UTRAN中的审计响应消息，或者E-UTRAN中的资源状态响应消息，或者系统间的直传消息。
在所述决策网元中预先设置有决策策略；所述确定该基站管辖下的小区状态包括：
根据获得的能耗信息，或获得的能耗信息和小区的无线资源状态信息，利用所述决策策略进行决策，确定小区进入或离开节能状态。
所述确定小区进入或离开节能状态为：小区关闭/开启，或者降低/增加发射功率，或者关闭/开启载频，或者减少/增加射频天线个数。
一种无线网络实现节能的系统，至少包括基站和决策网元，其中，
基站，用于向决策网元上报自身的能耗信息；
决策网元，用于根据上报的能耗信息确定该基站管辖下的小区状态。
所述决策网元，还用于向基站发送上报能耗信息的请求。
对于有多个系统同时部署的网络场景，所述决策网元为自身所在网络中或其它网络中的决策网元。
所述决策网元为OAM；或者，
对于UMTS系统的UTRAN网络，所述决策网元为RNC；或者，
对于LTE系统的E-UTRAN网络，所述决策网元为邻接基站。
所述基站，还用于上报小区的无线资源状态信息；
所述决策网元，具体用于根据获得的无线资源状态信息和所述能耗信息确定该基站管辖下的小区状态。
所述能耗信息包括以下一种或一种以上：耗电量、周围环境温度。
所述能耗信息还包括所述基站或基站所辖小区的射频单元的个数、射频模块中功放的个数、天线个数中的一项或任意组合。
从上述本发明提供的技术方案可以看出，基站向决策网元上报自身的能耗信息，决策网元根据上报的能耗信息确定该基站管辖下的小区状态，其中能耗信息可以包括以下一种或多种：耗电量、周围环境温度等。通过本发明方法，使得运营商准确掌握了无线网络的能耗状况，从而合理地决定哪些基站或小区适时进入节能状态，最终达到了节能的最佳状态。另外运营商也及时获取了各个基站的运行状态，从而实现了网络参数配置的灵活调整，从而优化了设备性能。
附图说明
图1为现有LTE网络架构示意图；
图2为现有UMTS组成结构示意图；
图3为本发明无线网络实现节能的方法的流程图；
图4为本发明无线网络实现节能的系统的组成结构示意图；
图5为本发明实施例中的网络覆盖示意图。
具体实施方式
图3为本发明无线网络实现节能的方法的流程图，如图3所示，包括：
步骤300：基站向决策网元上报自身的能耗信息。
决策网元可以是操作管理维护OAM(Operation AdministrationMaintenance)。特别地，对于UMTS系统的UTRAN网络，决策网元还可以是RNC；对于LTE系统的E-UTRAN网络，决策网元还可以是邻接基站；对于有多个系统同时部署的网络场景，即在某一局域同时有UMTS和LTE等多个网络部署时，决策网元为自身所在网络中或其它网络中的决策网元，比如，在UMTS系统中可以是RNC，在LTE系统中可以是演进基站eNB等。
本步骤中，上报过程可以由基站主动发起，也可以是由决策网元通过请求上报的方式发起。其中，基站主动发起的触发方式也可以是基于时间触发，或者根据本基站的能耗低于一定门限触发等方式。上报采用的消息可以利用现有消息，比如：UTRAN中的审计响应消息(Audit Response)，或者E-UTRAN中的资源状态响应消息(Resource Status Report)消息，或者系统间的直传消息(比如RIM)；上报采用的消息也可以是使用新增的上报消息。为了标识上报网元身份，在上报消息中还可以包含相应基站或基站所辖小区的标识信息。
本步骤中，能耗信息是指基站或基站所辖小区工作消耗的能量信息，能耗信息代表了基站或基站所辖小区消耗的能量的大小，能耗信息可以包括以下一种或多种：耗电量、周围环境温度等。其中：
耗电量，可以是基站或基站所辖小区的功率(单位：瓦)或用电量(单位：千瓦时)信息，也可以是基站所处基站室中的部分或所有设备(包括基站、射频模块、其他外设比如制冷设备等)的耗电功率或用电量。该功率信息可以是当前的瞬时功率，或者是在某段时间内的平均功率或用电量。在具体上报时，耗电量可以直接采用实际的功率值，也可以上报统一编码后的指示信息，比如利用0～100之间的整数表示，0表示耗电量低于最小阈值，100表示耗电量高于最大阈值，其他值代表介于两个阈值之间的其他耗电大小，或采用其他表示方式。
周围环境温度，可以是基站内部重要模块器件的温度信息，比如CPU温度或者射频模块温度等，也可以是基站室内的某特定观测点的温度信息。该温度信息可以是当前的瞬时温度，或者在某段时间内的平均温度值。在具体上报时，温度信息可以直接采用实际的温度值，也可以上报统一编码后的指示信息，比如利用0～100之间的整数表示，0表示温度低于最小阈值，100表示温度高于最大阈值，其他值代表介于两个阈值之间的其他温度大小，或采用其他表示方式。
能耗信息还可以进一步包括：各基站或基站所辖小区的射频单元的个数、射频模块中功放的个数等信息、天线个数等其中的一项或多项，该信息可以代表基站射频能耗的大小。
步骤301：决策网元根据上报的能耗信息确定该基站管辖下的小区状态。
小区状态包括进入或离开节能状态，可以是通过小区关闭或开启(Switchoff/on)，或者降低/增加发射功率，或者关闭/开启载频，或者减少/增加射频天线数目等方法来实现，以达到节能的目的。
本步骤中，在决策网元中预先设置有决策策略，用于综合考虑能耗信息，比如分别为各种能耗信息设定权重评定标准等，比如权重越大代表能耗越高，而通过关闭能耗最高的基站下的小区来达到节能目的。具体的决策策略很多，这里并不做限定，也不用于限定本发明发保护范围。
通过本发明方法，使得运营商准确掌握了无线网络的能耗状况，从而合理地决定哪些基站或小区适时进入节能状态，最终达到了节能的最佳状态。另外运营商也及时获取了各个基站的运行状态，从而实现了网络参数配置的灵活调整，从而优化了设备性能。
针对本发明方法还提供一种无线网络实现节能的系统，如图4所示，至少包括基站和决策网元，其中，
基站，用于向决策网元上报自身的能耗信息。
决策网元，用于根据上报的能耗信息确定该基站管辖下的小区状态。
决策网元，还用于向基站发送上报能耗信息的请求。
决策网元可以是OAM。特别地，对于UMTS系统的UTRAN网络，决策网元还可以是RNC；对于LTE系统的E-UTRAN网络，决策网元还可以是邻接基站；对于有多个系统同时部署的网络场景，即在某一局域同时有UMTS和LTE等多个网络部署时，决策网元可以是其它网络中的决策网元，比如，在UMTS系统中可以是RNC，在LTE系统中可以是演进基站eNB等。
所述基站，还用于上报小区的无线资源状态信息；所述决策网元，具体用于根据获得的无线资源状态信息和所述能耗信息确定该基站管辖下的小区状态。
下面结合实施例对本发明方法进行详细描述。图5为本发明实施例中的网络覆盖示意图，如图5所示，小区A、小区B、小区C和小区D是分别属于不同的基站的4个小区，即分别属于基站A、基站B、基站C和基站D。以下实施例中以图5中的网络覆盖为例进行描述。
第一实施例，以UTRAN网络为例，假设基站A、基站B、基站C和基站D四个基站属于同一个RNC1管理，且该RNC1为决策网元，包括：
首先，RNC1分别向基站A、基站B、基站C和基站D发送审计请求(AuditRequest)消息，要求基站上报能耗信息。
接着，基站A、基站B、基站C和基站D分别将各自基站的能耗信息通过审计响应(Audit Response)消息上报给RNC1，其中，能耗信息包括：各个基站的耗电量(假设为各基站在最近单位时间内的平均功率)分别为2.2kw、1.0kw、1.2kw、1.6kw；各基站室的环境温度分别为23℃、26℃、29℃、33℃；以及各基站中的射频天线的个数分别为4、2、4、8。
最后，RNC1在收到基站A、基站B、基站C和基站D上报的能耗信息后，根据综合考虑能耗信息设置的决策策略，比如分别为各种能量信息设定权重评定标准：其中耗电量小于1kw时权重最低是0，每增加0.1kw权重增加1；环境温度低于20℃时权重最低为0，每增加1℃权重增加1；天线个数为1时权重最低为0，每增加1根天线权重增加1。计算各个基站的权重分别为18、7、14、26，其中，权重越大代表了能耗越高。显然，四个基站中基站D能耗最高，因此，RNC1决定通知基站D下的小区D关闭，从而达到节能目的。
第二实施例，以E-UTRAN网络为例，其中基站均为演进基站即eNB，且假设决策网元为基站A，包括：
首先，基站A向演进基站B、基站C和基站D分别发送资源状态请求(Resource Status Request)消息，要求上报基站B、基站C和基站D下的能耗信息，同时要求上报小区的无线资源状态信息。
接着，如果基站B、基站C和基站D成功发起能耗信息测量，基站B、基站C和基站D分别将各自基站的能耗信息通过资源状态响应(Resource StatusResponse)消息上报给基站A，其中，能耗信息包括：各个基站CPU的温度信息分别为36度、32度和30度；各个基站的耗电量分别为1kw、1.2kw和1.3kw；小区无线资源状态信息中包括：各个小区下行保证比特率物理资源利用率(DLGBRPRB usage)为18、17、20(数值代表利用率的百分比值)。
最后，基站A根据收到的基站B、基站C和基站D上报的能耗信息，以及小区下行保证比特率物理资源利用率判断决策各基站的节能状态。比如：分别为各个评判优先级权重评定标准，资源利用率为100时优先级权重最低为0，利用率每减少1则优先级加1；耗电量小于1kw时权重最低是0，每增加0.1kw权重增加1；环境温度低于20℃时权重最低为0，每增加1℃权重增加1。根据上述决策策略计算各个基站的权重分别为98、97和93，其中权重越大代表了节能优先级越高。三个基站中C能耗最高，因此，基站A通知基站C下的小区C关闭，从而达到节能目的。
第二实施例中，要求上报小区无线资源状态信息相关内容为现有内容。
第三实施例，以E-UTRAN网络为例，其中基站均为演进基站即eNB，决策网元为OAM，包括：
基站A、基站B、基站C和基站D分别向OAM周期性上报各自的能耗信息；其中，能耗信息包括基站的温度信息，比如基站A、基站B、基站C和基站D的温度分别为50℃、32℃、38℃和42℃，其中该温度可以是在基站设备测得的平均温度；
OAM根据收到的基站A、基站B、基站C和基站D上报的能耗信息，认为基站A的温度过高，按照预先设置的决策策略，通知基站A下的小区A减小发射功率。
第四实施例，以由UTRAN网络和E-UTRAN网络组成为例，其中，基站A为UTRAN网络中的基站且连接到RNC2，且RNC2为决策网元，基站B、基站C和基站D为E-UTRAN网络中的eNB，大体描述如下：
基站B、基站C和基站D在每天固定时间(比如晚上10点)，通过系统间的直传RIM消息分别将各自下的能耗信息上报给RNC2；同时基站A也将本基站的能耗信息通过新增能耗上报消息上报给RNC2。其中基站B、基站C和基站D的能耗信息包括：各个基站的耗电量，分别为1kw，1.2kw和1.6kw；
RNC2在收到基站A、基站B、基站C和基站D上报的能耗信息后，假设判断出基站D的能耗最大，因此，通知基站D下的小区D关闭，从而达到节能目的。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种无线网络实现节能的方法，其特征在于，包括：
基站向决策网元上报自身的能耗信息，所述能耗信息代表所述基站或所述基站所辖小区消耗的能量的大小；
决策网元根据上报的能耗信息确定该基站管辖下的小区状态；所述小区状态包括进入或离开节能状态，是通过关闭或开启小区，或者降低/增加发射功率，或者关闭/开启载频，或者减少/增加射频天线数目来实现。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述能耗信息包括以下一种或一种以上：耗电量、周围环境温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述能耗信息还包括所述基站或基站所辖小区的射频单元的个数、射频模块中功放的个数、天线个数中的一项或任意组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述决策网元为操作管理维护OAM；或者，
对于通用移动通信系统UMTS系统的全球陆地无线接入网UTRAN网络，所述决策网元为RNC；或者，
对于长期演进LTE系统的演进全球陆地无线接入网E-UTRAN网络，所述决策网元为邻接基站。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
所述基站还上报小区的无线资源状态信息；
所述决策网元根据获得的无线资源状态信息和所述能耗信息确定该基站管辖下的小区状态。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述上报的方法为：所述基站主动发起，或所述决策网元通过请求基站上报的方式发起。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述上报采用的消息为现有消息，或新增的上报消息；
所述现有消息为：UTRAN中的审计响应消息，或者E-UTRAN中的资源状态响应消息，或者系统间的直传消息。
8.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，在所述决策网元中预先设置有决策策略；所述确定该基站管辖下的小区状态包括：
根据获得的能耗信息，或获得的能耗信息和小区的无线资源状态信息，利用所述决策策略进行决策，确定小区进入或离开节能状态。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述确定小区进入或离开节能状态为：小区关闭/开启，或者降低/增加发射功率，或者关闭/开启载频，或者减少/增加射频天线个数。
10.一种无线网络实现节能的系统，其特征在于，至少包括基站和决策网元，其中，
基站，用于向决策网元上报自身的能耗信息，所述能耗信息代表所述基站或所述基站所辖小区消耗的能量的大小；
决策网元，用于根据上报的能耗信息确定该基站管辖下的小区状态；所述小区状态包括进入或离开节能状态，是通过关闭或开启小区，或者降低/增加发射功率，或者关闭/开启载频，或者减少/增加射频天线数目来实现。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述决策网元，还用于向基站发送上报能耗信息的请求。
12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，对于有多个系统同时部署的网络场景，所述决策网元为自身所在网络中或其它网络中的决策网元。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，
所述决策网元为OAM；或者，
对于UMTS系统的UTRAN网络，所述决策网元为RNC；或者，
对于LTE系统的E-UTRAN网络，所述决策网元为邻接基站。
14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，
所述基站，还用于上报小区的无线资源状态信息；
所述决策网元，具体用于根据获得的无线资源状态信息和所述能耗信息确定该基站管辖下的小区状态。
15.根据权利要求10、11或14所述的系统，其特征在于，所述能耗信息包括以下一种或一种以上：耗电量、周围环境温度。
16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，所述能耗信息还包括所述基站或基站所辖小区的射频单元的个数、射频模块中功放的个数、天线个数中的一项或任意组合。
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