CN103491613A - 一种基站bbu的节电控制方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种节电控制方法及装置，特别是通讯领域中基站BBU的节电控制方法和装置。本发明中基站BBU的供电单元包含至少两个电源模块，本发明的节电控制方法包括检测BBU受电单元实时功耗；判断所述功耗是否小于设定的供电单元最佳效率值，如果小于则各电源模块按照设定的时间轮询供电；否则所有电源模块共同供电。相应的，本发明的节电控制装置包括功耗检测模块、控制器和定时器。通过采用发明公开的节电控制方法或装置，可以解决当整个基带单元功耗变低以后，BBU的供电部分效率变低，导致BBU供电单元功耗大的问题，实现了BBU机架日常运行中的动态的节能控制，在节能降耗同时延长了BBU电源模块的寿命。

Description

一种基站BBU的节电控制方法及装置
技术领域
本发明涉及节电控制领域，特别是通讯领域中一种基站BBU的节电控制方法及装置。
背景技术
目前，针对基站基带处理单元(BBU，Building Baseband Unit)降功耗机制主要是通过在BBU设计初期选取功能相对强大、集成度高、功耗低，外围电路简单的器件或者根据小区业务量大小关闭基带板的数字信号处理器(DSP，Digital Signal Processor)或者中央处理单元(CPU，Central Processing Unit)芯片，来实现整个单板乃至BBU的低功耗需求。这些技术都只能相对减少基带部分的功率，没有解决当BBU整个基带部分功耗变低以后，BBU的供电部分效率变低，导致BBU供电单元功耗大的问题。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题做出改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种基站BBU的节电控制方法及装置，该方法或装置能够有效地解决BBU业务量小时，BBU基带部分功耗降低，导致BBU供电单元功相对耗增加的问题，从而实现BBU机架日常运行中的动态的节能控制。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种基站BBU的节电控制方法，所述基站BBU的供电单元包括至少两个电源模块；所述节电控制方法包括：检测BBU受电单元实时功耗；确定所述功耗小于设定的供电单元最佳效率值时，则各电源模块按照设定的时间周期轮询供电；确定所述功耗大于设定的供电单元最佳效率值时，则所有电源模块共同供电。
进一步的，所述供电单元最佳效率值根据其包含的电源模块的数量来设定，当电源模块数为N时，供电单元最佳效率值取(N-i)倍的单电源模块最佳效率值中的任意一个，其中1《i《N-1。所述单电源模块最佳效率值根据该电源模块的效率曲线来确定。所述轮询供电模式为在一个计时周期内工作的电源模块数量至少为(N-i)个。
进一步的，所述检测受电单元实时功耗为：采集BBU主控板计算出的所述功耗，所述BBU主控板根据受电单元各单板上报的总功率计算所述功耗，或者根据电源模块上报的所有数字电源的功率值计算所述功耗，或者根据受电单元各单板上的电流和输出电压来计算所述功耗。
本发明还提供一种基站BBU的节电控制装置，所述基站BBU的供电单元包括至少两个电源模块；所述节电控制装置包括功耗检测模块、控制器和定时器；所述功耗检测模块接收BBU主控板上报的受电单元实时功耗并将该实时功耗与设定的供电单元最佳效率值比较；当该功耗小于设定的供电单元最佳效率值时，触发所述控制器启动所述定时器，并按定时器设定的时间周期控制各电源模块进入轮询供电模式；当该功耗大于设定的供电单元最佳效率值时，进入所有电源模块共同供电模式。
进一步的，所述供电单元最佳效率值根据其包含的电源模块的数量来设定，当电源模块数为N时，供电单元最佳效率值取(N-i)倍的单电源模块最佳效率值中的任意一个，其中1《i《N-1。所述单电源模块最佳效率值根据该电源的效率曲线来确定。所述轮询供电模式为在一个计时周期内工作的电源模块数量为(N-i)个。
进一步的，所述功耗检测模块通过BBU主控板得到BBU的功耗，所述BBU主控板根据受电单元各单板上报的总功率计算所述功耗，或者根据电源模块上报的所有数字电源的功率值计算所述功耗，或者根据受电单元各单板上的电流和输出电压来计算所述功耗。
在上述技术方案中，供电单元基于小负载状态下的轮询供电技术，对BBU机架供电效率进行动态调整，当BBU功耗较小时使BBU供电单元中的一个或者多个电源模块轮流为受电单元供电，使电源模块始终工作在高效率条件下，实现BBU机架日常运行中的动态的节能控制，在节能降耗同时延长了BBU电源模块的寿命。
附图说明
图1是两种典型的基站BBU供电关系示意图；
图2是BBU供电单元节电控制方法流程图；
图3是BBU供电单元节电控制装置结构示意图；
图4是BBU功耗计算受电单元侧实现方式示意图；
图5是BBU功耗计算供电单元侧实现方式一示意图；
图6是BBU功耗计算供电单元侧实现方式二示意图；
图7是电流采样电路一结构示意图；
图8是电流采样电路二结构示意图；
图9是BBU供电单元轮询供电算法流程图；
图10是实施例一至五的示意图。
具体实施方式
为使本发明的实施例要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
从图1可以看出，BBU供电关系结构分为：供电单元和受电单元。其中，供电单元包括一个或者多个DC/DC或者AC/DC电源模块。供电单元为整个BBU机架提供直流电，保证BBU机架能运行。其中受电单元又包括执行单元和散热单元。执行单元主要为BBU的主控板以及基带处理单元，包含多个单板。执行单元为BBU机架的核心部件，完成BBU在基站中所担负的基站控制以及基带处理功能。散热单元包含风扇以及环境控制板，可以是分体的也可以是一体的。散热单元实现BBU机架散热功能，保证执行单元和供电单元的运行稳定性。本发明中对BBU的节电控制主要是通过对供电单元的节电控制来实现的。目前常用的BBU有两种结构，一种的标准的19英寸机架，单板水平布置，通常供电单元和散热单元位于机架的两端，主控板和基带单元位于机架的中间，如图1中上图所示；另一种是遵从utca架构的机架，单板垂直布置，散热单元和供电单元分别位于机架的底部和顶部，如图1中下图所示。
图2是BBU供电单元节能控制方法的流程图。可以看出该方法包含以下步骤：
1)检测BBU受电单元的实时功耗；
2)判断所述功耗是否小于设定的供电单元最佳效率值；
3)如果小于则各电源模块按照设定的时间周期轮询供电；
4)否则所有电源模块共同供电。
图3是BBU的节电控制装置结构示意图。本发明的节电控制装置中功耗检测模块的输入端与BBU供电单元相连，输出端与BBU受电单元相连，功耗检测模块可以嵌入BBU的电源模块，也可以嵌入BBU受电单元的主控板、基带板等单板，还可以单独设置。功耗检测模块将BBU主控板上报的BBU的实时功耗与设定的供电单元最佳效率值进行比较，当主控板监控到的功耗值小于设定的供电单元最佳效率值时，输出第一信号给控制器，控制器启动定时器计时，并根据定时器中设定的时间控制各电源模块进入轮询供电模式，即在一个计时周期T内由一个或根据电源模块数量和供电单元最佳效率值设置的不同而确定的一组电源模块进行供电，其他电源模块休眠，在下一个计时周期T内由另一个或另一组电源模块进行供电，其余的电源模块休眠。当功耗检测模块监控到的功耗值大于设定值时，输出第二信号给控制器，控制器控制各电源模块进入共同供电模式。
所述供电单元最佳效率值可以根据其包含的电源模块的数量来设定，当电源模块数为N时，供电单元最佳效率值取(N-i)倍的单电源模块最佳效率值中的任意一个，其中1《i《N-1。
图4是BBU主控板从受电单元侧获取BBU当前功耗的方式示意图。如图所示，BBU机框内受电单元的单板采用数字电源供电，数字电源将功率上报给本单板的CPU，本单板的CPU将该功率值发送给BBU主控板，由BBU主控板计算BBU受电单元功率之和得到BBU的当前功耗并上报给功耗检测模块。所述数字电源位于受电单元内的单板上，由供电单元的oring电源供电，并向单板供电。其中oring电源位于供电单板上，不具备电压电流检测功能。
图5是BBU主控板从供电单元侧获取BBU当前功耗的方式之一示意图。如图所示，供电单元的电源模块使用数字oring电源为受电单元的单个单板供电。电源模块CPU将所有数字电源的功率值通过通讯接口上报给主控板，主控板将所有电源模块的数字电源的功率相加，得到受电单板的功耗，再将受电单板的功耗相加得到BBU的功耗并上报给功耗检测模块。所述数字oring电源具有电压电流检测功能，可以在多个数字电源同时为同一受电单元供电时增加稳定性。具体来说，数字oring电源可以是带Oring功能或者与其他芯片组合成Oring功能的数字电源。
图6是BBU主控板从供电单元侧获取BBU当前功耗的方式之二示意图。如图所示，供电单元的电源模块由Oring数字电源为受电单元的各单板供电。通过对各电源通路进行电流采样，再根据已知的输出电压得到该通路的功率。具体的电流采样过程如下：采集并放大设置在各电流通道上的电流传感器两端的电压，再由处理电路将各通道上放大后的上述电压发送给电源模块的CPU，电源模块的CPU接受处理电路发送的电压值并计算出该通路的电流，从而计算出所有电源通路的功率，并将该功率值发送到BBU的主控板，主控板再将所有电源模块数字电源的功率相加，得到受电单板的功耗，再将受电单板的功耗相加得到BBU受电单元的功耗并上报给功耗检测模块。
图7和图8是示出了两种典型的电流采样电路结构示意图，两种电流采样电路都分为采样电路和处理电路，采样电路采集并放大设置在各电流通道上的电流传感器两端的电压，处理电路在图7中由A/D转换器实现，由A/D转换器将模拟的电压转换为数字量通过通讯接口传给电源模块的CPU，CPU由该数字量计算出该通路电流；处理电路在图8中由模拟开关实现，由模拟开关将模拟量发送给CPU自带的A/D转换引脚，由CPU将模拟量转换为数字量，CPU由该数字量计算出该通路电流。其中，电流传感器可以包括以下几种：在电源通路上串精密电阻；或者在电源通路上增加霍尔传感器；或者在电源通路上增加MOSFET，使用MOSFET的导通电阻测试。
图9给出了BBU供电单元轮询供电算法流程图。如图所示，即各电源模块在以计时周期T轮询向受电单元供电。
下面结合实施例对本发明的装置进行详细描述。
第一实施例中，如图10所示，供电单元电源模块的数量为两个，供电单元最佳效率值设定为单个电源模块的最佳效率值。初始状态下电源模块1和电源模块2共同供电，即供电单元处于共同供电模式。当BBU的业务量下降，功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值小于设定的供电单元最佳效率值时，向控制器输出第一信号，控制器启动定时器，并控制供电单元在设定好的第一个计时周期内由电源模块1供电，电源模块2休眠，在第二个计时周期内由电源模块2供电，电源模块1休眠。如此进行循环，直到功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值大于或等于设定的供电单元最佳效率值，此时进入所有电源模块共同供电模式。
第二实施例中，如图10所示，供电单元电源模块的数量为三个，供电单元最佳效率值设定为单个电源模块的最佳效率值。初始状态下电源模块1、电源模块2和电源模块3共同供电，即供电单元处于共同供电模式。当BBU的业务量下降，功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值小于设定的供电单元最佳效率值时，控制器启动定时器，并控制供电单元在设定好的第一个计时周期内由电源模块1供电，电源模块2和电源模块3休眠；在第二个计时周期内由电源模块2供电，电源模块1和电源模块3休眠；在第三个计时周期内由电源模块3供电，电源模块1和电源模块2休眠。如此进行循环，直到功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值大于或等于设定的供电单元最佳效率值，此时进入所有电源模块共同供电模式。。
第三实施例中，如图10所示，供电单元电源模块的数量为三个，供电单元最佳效率值设定为两倍单个电源模块的最佳效率值。初始状态下电源模块1、电源模块2和电源模块3共同供电，即供电单元处于共同供电模式。当BBU的业务量下降，功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值小于设定的供电单元最佳效率值时，控制器启动定时器，并控制供电单元在设定好的第一个计时周期内由电源模块1和电源模块2供电，电源模块3休眠；在第二个计时周期内由电源模块1和电源模块3供电，电源模块2休眠；在第三个计时周期内由电源模块2和电源模块3供电，电源模块1休眠。如此进行循环，直到功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值大于或等于设定的供电单元最佳效率值时时进入所有电源模块共同供电模式。。
第四实施例中，如图10所示，供电单元电源模块的数量为四个，供电单元最佳效率值设定为两倍的单个电源模块的最佳效率值。初始状态下电源模块1至电源模块4共同供电，即供电单元处于共同供电模式。当BBU的业务量下降，功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值小于设定的供电单元最佳效率值时，控制器启动定时器，并控制供电单元在设定好的第一个计时周期内由电源模块1和电源模块2供电，电源模块3和电源模块4休眠；在第二个计时周期内由电源模块3和电源模块4供电，电源模块1和电源模块2休眠。如此进行循环，直到功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值大于或等于设定的供电单元最佳效率值，此时进入所有电源模块共同供电模式。
第五实施例中，如图10所示，供电单元电源模块的数量为四个，供电单元最佳效率值设定为三倍的单个电源模块的最佳效率值。初始状态下电源模块1至电源模块4共同供电，即供电单元处于共同供电模式。当BBU的业务量下降，功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值小于设定的供电单元最佳效率值时，控制器启动定时器，并控制供电单元在设定好的第一个计时周期内由电源模块1、电源模块2和电源模块3供电，电源模块4休眠；在第二个计时周期内由电源模块1、电源模块2和电源模块4供电，电源模块3休眠；在第三个计时周期内由电源模块1、电源模块3和电源模块4供电，电源模块2休眠；在第四个计时周期内由电源模块2、电源模块3和电源模块4供电，电源模块1休眠。如此进行循环，直到功耗检测模块监控到受电单元的功耗数值大于或等于设定的供电单元最佳效率值，此时进入所有电源模块共同供电模式。
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。

Claims (10)

1.一种基站BBU的节电控制方法，所述基站BBU的供电单元包括至少两个电源模块；其特征在于，所述节电控制方法包括：检测BBU受电单元实时功耗；确定所述功耗小于设定的供电单元最佳效率值时，则各电源模块按照设定的时间周期轮询供电；确定所述功耗大于设定的供电单元最佳效率值时，则所有电源模块共同供电。
2.根据权利要求1所述的节电控制方法，其特征在于，所述供电单元最佳效率值根据其包含的电源模块的数量来设定，当电源模块数为N时，供电单元最佳效率值取(N-i)倍的单电源模块最佳效率值中的任意一个，其中1《i《N-1。
3.根据权利要求2所述的节电控制方法，其特征在于，所述单电源模块最佳效率值根据该电源模块的效率曲线来确定。
4.根据权利要求2或3所述的节电控制方法，其特征在于，所述轮询供电模式为在一个计时周期内工作的电源模块数量至少为(N-i)个。
5.根据权利要求1至3任一项所述的节电控制方法，其特征在于，所述检测受电单元实时功耗为：采集BBU主控板计算出的所述功耗，所述BBU主控板根据受电单元各单板上报的总功率计算所述功耗，或者根据电源模块上报的所有数字电源的功率值计算所述功耗，
或者根据受电单元各单板上的电流和输出电压来计算所述功耗。
6.一种基站BBU的节电控制装置，所述基站BBU的供电单元包括至少两个电源模块；其特征在于，所述节电控制装置包括功耗检测模块、控制器和定时器；
所述功耗检测模块接收BBU主控板上报的受电单元实时功耗并将该实时功耗与设定的供电单元最佳效率值比较；当该功耗小于设定的供电单元最佳效率值时，触发所述控制器启动所述定时器，并按定时器设定的时间周期控制各电源模块进入轮询供电模式；当该功耗大于设定的供电单元最佳效率值时，进入所有电源模块共同供电模式。
7.根据权利要求6所述的节电控制装置，其特征在于，所述供电单元最佳效率值根据其包含的电源模块的数量来设定，当电源模块数为N时，供电单元最佳效率值取(N-i)倍的单电源模块最佳效率值中的任意一个，其中1《i《N-1。
8.根据权利要求7所述的节电控制装置，其特征在于，所述单电源模块最佳效率值根据该电源的效率曲线来确定。
9.根据权利要求7或8所述的节电控制装置，其特征在于，所述轮询供电模式为在一个计时周期内工作的电源模块数量为(N-i)个。
10.根据权利要求6至8任一项所述的节电控制装置，其特征在于，所述功耗检测模块通过BBU主控板得到BBU的功耗，所述BBU主控板根据受电单元各单板上报的总功率计算所述功耗，或者根据电源模块上报的所有数字电源的功率值计算所述功耗，或者根据受电单元各单板上的电流和输出电压来计算所述功耗。
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