CN103476098A - 一种联合用户和基站的网络节能方法 - Google Patents

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赵明
周武旸
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Abstract

本发明公开了一种联合用户和基站的网络节能方法，特征是基站周期的向相邻基站广播负载信息并接收相邻基站的负载信息，通过对比，如果本基站负载最低且低于预定的第一门限，则进入休眠控制过程并通知相邻基站；如果高于第二门限，则唤醒相邻休眠基站；基站在休眠过程中，每次将控制信道发送功率降低一半，边缘用户结合控制信道功率和基站负载状态进行切换目标基站选择，待边缘用户切换完成后，待休眠基站继续将控制信道功率减半，重复进行该过程直至降为最小值或其服务全部用户切换完成；基站在重启过程与基站休眠相反，基站逐步将控制信道功率加倍，直至达到最大发送功率。采用本发明方法能在降低网络能耗的同时减少用户的掉话率和用户的功耗。

Description

一种联合用户和基站的网络节能方法
技术领域
本发明属于无线通信与网络中的动态网络管理技术领域，特别涉及联合用户和基站的网络节能方法。
背景技术
随着移动用户的迅速增加和无线互联网的飞速发展，无线接入网络中基站的数目迅猛增加，其巨大的耗能引起了网络运营商和研究人员的关注。如何提升无线网络的能量效率，降低网络运营的总开销，对建设绿色节能网络有重要意义。目前的网络节能多在网络中添加新的中心节能控制节点，这与网络扁平化设计的思路相矛盾。另外，当前对基站进行节能设计时大多采取直接将基站关闭，这样会导致大量的用户同时进行切换，容易造成切换过程中的定时器超时，引起切换失败。因此在进行网络节能设计时需要在不增加当前网络实体的前提下进行，并且要充分考虑基站开关过程中用户的切换问题，以避免大量用户同时进行切换。
由于智能终端的普及，用户需求不再仅限于传统低速率语音业务，目前，高速率、低延时的数据业务就已占据了很大的部分，此类业务消耗了用户终端的大部分能量。而终端的电池技术至今一直没有较大突破，因此在进行网络节能设计时需要充分考虑用户的业务需求和能量消耗。而当前的网络节能设计算法大都仅从基站侧考虑，忽略了对用户侧的节能设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种联合用户和基站的网络节能方法，以在有效实现网络节能的同时减少用户的掉话率和能量消耗。
本发明联合用户和基站的网络节能方法，其特征在于：基站周期的向相邻基站广播负载信息，并接收相邻基站的负载信息；通过对比，如果本基站负载最低且低于系统设置预定的第一门限，则进入休眠控制过程，并通知相邻基站；
所述休眠控制过程包括基站逐步降低控制信道功率和用户进行切换时的目标基站选择；
所述基站逐步降低控制信道功率方法是：降低一半控制信道发送功率，等待其服务的用户切换完成后决定是进一步降低控制信道功率还是终止休眠过程，其中用户切换完成包括切换成功和切换失败；当基站控制信道发送功率降低到最小值并且当前服务用户全部切换成功时，基站关闭，仅保留唤醒模块；
所述用户进行切换目标基站选择方法是：待休眠基站向其服务用户广播相邻基站负载信息，处于待休眠基站边缘的用户根据相邻基站的负载信息和接收到的控制信道的信号强度决定目标切换基站，并通知当前服务基站，接着进行切换流程；如果切换成功，切换的目标基站更新负载信息并广播；如果切换失败，则将该基站排除在待选目标基站之外，重新进行基站重选和切换过程；重复上述过程直至切换成功或切换目标基站集合为空；如果切换目标基站集合为空，切换过程失败，则当前基站终止休眠过程，并将控制信道功率恢复到初始值；如果切换成功，则当前基站进一步降低控制信道发送功率；
基站进入休眠后，保留唤醒模块，若收到相邻基站发送的唤醒消息则进入基站唤醒过程；
未休眠的相邻基站汇报其负载信息，若此时负载最轻的基站对应的负载大于系统设置的第二门限，则该基站发送基站唤醒消息给其相邻休眠基站；
所述基站唤醒过程为：休眠基站的控制信道发送功率由一个最小值开始逐渐加倍，每次加倍后都需等待所覆盖区域内需要切换的用户完成切换，然后再进行功率加倍；该过程一直进行到控制信道的发送功率达到最大设定值为止；
基站唤醒过程中，其相邻小区的用户进行切换目标基站选择，过程与基站休眠过程中的切换目标基站选择过程相同。
由于本发明根据网络中负载条件进行基站的动态开关，降低了网络的能量开销；由于基站开关过程中采取的是逐步调整控制信道发送功率，从而避免了大量用户同时切换可能引起的掉线；由于本发明在网络节能设计时联合考虑了用户，处于基站覆盖边缘的用户会考虑其业务时延要求和能耗需求，进行切换目标小区的选择，这样就充分保证了用户的能耗和基站负载引起的时延；同时由于该网络节能算法是分布式进行的，不需要中心控制单元，灵活性较高。
附图说明
图1为本发明实施例1中网络节能总流程图。
图2为实施例1中基站休眠流程图。
图3为实施例1中用户进行切换目标基站选择和切换流程图。
具体实施方式
实施例1：
图1给出了本发明实施例1中网络节能总流程图。本实施例的这种联合用户和基站的网络节能方法总流程的实施方法具体包括以下步骤：
第101步，若当前开启的基站负载发生变化，如有新用户接入，或者设定的周期负载汇报定时器超时时，本基站向相邻基站发送其当前负载信息，并接收相邻基站发送过来的负载信息，记录下来。
第102步，各开启基站对比本基站与相邻基站负载量的大小。
第103步，如果本基站的负载量最低并且低于系统设置的第一门限，则进入第104步，即本基站进入基站休眠控制过程。
否则，则进入第105步：如果本基站的负载量最大并且大于系统设置的第二门限，则向相邻基站发送唤醒消息，即进入第106步。
否则，重复第101步，重新监控自身负载变化和周期负载汇报定时器，进行负载汇报和相邻基站的负载信息记录。
图2为本实施例1中基站休眠流程图。上述第104步中的具体流程如图2所示，具体包括：
第201步，待休眠基站的控制信道功率减半，即降低3分贝，基站通过广播信道广播相邻基站的负载信息给所有用户。
第202步，基站监控其覆盖边缘的用户是否全部完成切换。
第203步，如果有用户切换失败，则本基站停止休眠，并将控制信道发送功率恢复为初始设定值。
第204步，如果边缘用户均切换成功，检测当前控制信道功率是否为最小设定值或者当前覆盖范围内用户数目为零，如果有一个条件满足，则进入第205步，即基站完全进入休眠状态，仅保留唤醒模块。
否则，重新进入第201步，将控制信道发送功率继续减半，并广播当前网络中相邻基站负载信息给其服务的所有用户。
图3给出了本实施例1中用户进行切换目标基站选择和切换流程图。上述第202步中需要等待所有需要切换的用户切换成功，其中，用户切换的具体流程如图3所示，具体包括：
第301步，用户测量当前接入基站和相邻基站的控制信道强度，对于各基站配置相同控制信道发送功率而言，用户接收到的最强控制信道信号对应的基站到用户间的信道最好。用户在选择切换目标基站时会进行相应的考虑。
第302步，用户根据控制信道的信号强度和相应小区的负载情况进行切换目标基站选择，具体的选择策略如下：其中I为本小区以及相邻小区的标识号集合，i为其对应的标识号，ρi和
Figure BDA0000381827080000032
分别为对应的负载强度和用户接收到的相应控制信道信号强度，ξ为代价因子，其大小由用户依据业务进行设定，如果设置较高，则说明该用户对耗能比较敏感，在切换目标选择时优先选择使信道最好的基站进行接入，如果设置较低，说明该用户的业务对时延比较敏感，在切换目标选择时优先选择负载较轻的基站进行接入。
第303步，检查第302步中选择的基站是否为当前服务基站，如果是则转入第301步，重新开始测量当前基站和相邻基站的控制信道强度；如果否，则转入第304步，即向目标基站切换，按照正常的切换流程进行。
第305步，判断切换是否成功，如果成功，则进入第306步，即向当前服务基站汇报切换成功消息；如果本次切换失败，则进入第307步。
第307步，将该目标基站剔除出相邻基站列表，在本次切换中不再考虑此目标基站。
第308步，判断此时相邻基站列表是否为空，如果为空，则进入第309步，即切换失败；如果非空，则重新进入第301步，开始新一轮测量本基站和相邻基站列表中的基站对应的控制信道信号强度，接着进行目标切换基站的重选择和切换流程。
上述的第106步为，若当前服务基站负载量超载，则向相邻休眠基站发送唤醒消息，相应的休眠基站收到该唤醒消息后启动基站开启流程。基站开启过程中为了防止过多用户突然接入刚开启的基站，该基站的控制信道功率从最小值逐渐增大，每次增大一倍，直到增大到最大值。用户根据测量所得的控制信道接收功率和相邻基站负载情况进行基站的重选择，具体的重新选择过程同上面所介绍的图3中所示的具体内容。

Claims (1)

1.一种联合用户和基站的网络节能方法，其特征在于：基站周期的向相邻基站广播负载信息，并接收相邻基站的负载信息；通过对比，如果本基站负载最低且低于系统设置预定的第一门限，则进入休眠控制过程，并通知相邻基站；
所述休眠控制过程包括基站逐步降低控制信道功率和用户进行切换时的目标基站选择；
所述基站逐步降低控制信道功率方法是：降低一半控制信道发送功率，等待其服务的用户切换完成后决定是进一步降低控制信道功率还是终止休眠过程，其中用户切换完成包括切换成功和切换失败；当基站控制信道发送功率降低到最小值并且当前服务用户全部切换成功时，基站关闭，仅保留唤醒模块；
所述用户进行切换目标基站选择方法是：待休眠基站向其服务用户广播相邻基站负载信息，处于待休眠基站边缘的用户根据相邻基站的负载信息和接收到的控制信道的信号强度决定目标切换基站，并通知当前服务基站，接着进行切换流程；如果切换成功，切换的目标基站更新负载信息并广播；如果切换失败，则将该基站排除在待选目标基站之外，重新进行基站重选和切换过程；重复上述过程直至切换成功或切换目标基站集合为空；如果切换目标基站集合为空，切换过程失败，则当前基站终止休眠过程，并将控制信道功率恢复到初始值；如果切换成功，则当前基站进一步降低控制信道发送功率；
基站进入休眠后，保留唤醒模块，若收到相邻基站发送的唤醒消息则进入基站唤醒过程；
未休眠的相邻基站汇报其负载信息，若此时负载最轻的基站对应的负载大于系统设置的第二门限，则该基站发送基站唤醒消息给其相邻休眠基站；
所述基站唤醒过程为：休眠基站的控制信道发送功率由一个最小值开始逐渐加倍，每次加倍后都需等待所覆盖区域内需要切换的用户完成切换，然后再进行功率加倍；该过程一直进行到控制信道的发送功率达到最大设定值为止；
基站唤醒过程中，其相邻小区的用户进行切换目标基站选择，过程与基站休眠过程中的切换目标基站选择过程相同。
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