CN103597867B

CN103597867B - 用于节约基站的功率的装置和方法

Info

Publication number: CN103597867B
Application number: CN201180068654.2A
Authority: CN
Inventors: 李明欣; 刘卫红
Original assignee: Ericsson China Communications Co Ltd
Current assignee: Ericsson China Communications Co Ltd
Priority date: 2011-02-28
Filing date: 2011-02-28
Publication date: 2017-08-25
Anticipated expiration: 2031-02-28
Also published as: WO2012116467A1; CN103597867A; US20130303150A1; EP2681945A1; EP2681945A4; EP2681945B1

Abstract

本发明公开用于通信网络中的基站的状态管理的方法和装置。所述方法包括测量基站的总业务负载(210)并且基于测量将基站中的至少一个从觉醒模式转变到睡眠模式(220)。

Description

用于节约基站的功率的装置和方法

技术领域

本发明一般涉及节约基站的功率，特别涉及用于通信网络中的基站的状态管理的方法和用于实现该方法的装置。

背景技术

随着移动通信网络的快速扩张，运营商正变得越来越意识到他们的能量账单。中国移动的运营和维护支出报告显示在2007年电力支出等于100亿美元，占运营和维护成本的一半以上。更多的运营商正投入更多需求在能量使用上。同时，节约能量在降低CO₂排放和防止全球变暖方面有益于环境。

在网络单元中，基站是单个最大的能量消耗者。因此，重要的是降低基站的功率消耗。

目前，对于基站的功率节约技术能主要分为两大类型，即空调和环境的功率节约技术以及载频级功率放大器的功率节约技术。

空调和环境的功率节约技术例如由Xie DF, Ge J等在“Intelligent heatexchangers and air-conditioning system built green base station solution andpractice. ZTE In: Information Communication Technology, 2009, 04:39-43”中论述，其基于基站内部和外部的温度改变以及消耗更多功率的原因的分析来介绍节能冷却解决方案和绿色基站的效果。

载频级功率放大器的功率节约技术例如在US7787566B2中得到论述，其涉及用于在具有大范围内可变传送功率和/或高的峰对平均功率比的无线通信系统中提高功率放大器效率的方法和装置。

US7733835B2中公开用于降低无线传送/接收单元(WTRU)（即，移动台）的功率消耗的方法和系统。它设计睡眠消息帧并且描述发送睡眠消息帧的过程。

US7769414B2涉及用于控制无线便携式网络系统中订户站的功率节约模式的系统和方法。更具体而言，它涉及用于通过分组和控制睡眠操作、侦听操作以及控制睡眠操作、侦听操作和觉醒操作以便节约无线便携式网络中的订户站的功率来以统一的方式管理睡眠模式和降低功率的系统和方法。

尽管已经提出使用睡眠模式来节约功率消耗，但是没有公开如何使用睡眠模式，尤其对于一组基站而言。另外，基站的能量效率还是不够的。此外，使一些基站进入睡眠模式可能引起一些问题，例如，降低通信网络的覆盖区并且移动终端可能难以接入网络或遭受高的呼叫损失/服务质量退化。

发明内容

因此，目标在于解决以上提到问题中的至少一个。

根据本发明的一方面，提供用于通信网络中的基站的状态管理的方法。所述方法包括测量基站的总业务负载并且基于测量将基站中的至少一个从觉醒模式转变到睡眠模式。

基于测量将基站中的至少一个从觉醒模式转变到睡眠模式的步骤可包括比较总业务负载与第一阈值，并且如果总业务负载低于第一阈值，则将第一数量的基站从觉醒模式转变到睡眠模式。

基于测量将基站中的至少一个从觉醒模式转变到睡眠模式的步骤还可包括比较总业务负载与低于第一阈值的第二阈值，并且如果总业务负载低于第二阈值，则将第二数量的基站从觉醒模式转变到睡眠模式，其中第二数量大于第一数量。

所述方法还可包括将要向睡眠模式转变的基站上的业务转换到处于觉醒模式的其它基站。所述方法还可包括控制基站与天线之间的连接关系，使得所有天线连接到处于觉醒模式的基站。

根据本发明的另一方面，提供用于通信网络中的基站的状态管理的装置。所述装置包括布置成测量基站的总业务负载的第一模块以及布置成基于基站的总业务负载的测量来将基站中的至少一个从觉醒模式转变的到睡眠模式的第二模块。

所述第二模块可布置成比较总业务负载与第一阈值，并且如果总业务负载低于第一阈值，则将第一数量的基站从觉醒模式转变到睡眠模式。

所述第二模块还可布置成比较总业务负载与低于第一阈值的第二阈值，并且如果总业务负载低于第二阈值，则将第二数量的基站从觉醒模式转变到睡眠模式，其中第二数量大于第一数量。

所述状态管理装置还可包括布置成将要向睡眠模式转变的基站上的业务转换到处于觉醒模式的其它基站的第三模块。所述状态管理装置还可包括布置成控制基站与天线之间的连接关系使得所有天线连接到处于觉醒模式的基站的第四模块。

根据本发明的又一方面，提供用于调节天线与基站之间的连接关系的连接调节器。所述连接调节器包括可变衰减器模块，所述可变衰减器模块包括在天线与基站之间的RF信号的路径上的多个可变衰减器。它还包括衰减器范围控制模块，所述衰减器范围控制模块布置成基于指示基站中的至少一个从觉醒模式向睡眠模式转变的控制信号来调节多个可变衰减器的范围。

所述连接调节器还可包括控制电路模块，所述控制电路模块布置成将指示基站中的至少一个从觉醒模式向睡眠模式转变的控制信号翻译成衰减器范围控制模块可理解的格式。

所述衰减器范围控制模块还可布置成将多个可变衰减器调节到至少一个基站与它们对应的天线之间的路径断开并且觉醒的基站与所有天线之间的路径连接的程度。所述衰减器范围控制模块还可布置成将多个可变衰减器调节到触发从至少一个基站到觉醒的基站的切换的程度。

所述连接调节器还可包括用于放大RF信号的双向放大器。

附图说明

通过参考与附图一起进行的下文描述，将最佳理解本发明连同其其它的目标和优点，在附图中：

图1是通信网络的示意性系统图；

图2是示出根据本发明的实施例用于通信网络中基站的状态管理的方法的流程图；

图3是根据本发明的实施例的状态管理装置的示意性框图；

图4是根据本发明的实施例用于调节天线与基站之间的连接关系的连接调节器的示意性框图；以及

图5是根据本发明的实施例的无线网络的示意性系统图。

具体实施方式

在下文中将参考附图更充分地描述本发明的实施例，其中示出本发明的实施例。然而，本发明可以用许多不同形式来实施并且不应解释为受限于本文叙述的实施例。而是，提供这些实施例使得该公开将是详尽和完全的，并且将向本领域的技术人员充分表达本发明的范围。本文自始至终，类似的标号指代类似的单元。

本文使用的术语仅是为描述特定实施例的目的并且不意图限制本发明。如本文使用的，单数形式的“一”和“该”意图同样包括复数形式，除非语境清楚地指示不同情况。还将理解的是，当本文使用术语“包含”和/或“包括”时，指定存在叙述的特征、整体、步骤、操作、单元和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、单元、部件和/或其组群的存在或附加。

除非另外定义，本文使用的所有术语（包括技术和科学术语）具有与本发明属于的领域的普通技术人员通常理解的一样的含义。还将理解的是，本文使用的术语应该解释为具有与它们在本说明书和相关领域的语境中的含义相一致的含义，并且将不以理想化或过度正式意义来解释，除非本文中明确地那样定义。

以下参考根据本发明实施例的方法、装置、网络（系统）和/或计算机程序产品的框图和/或流程图例示来描述本发明。理解的是框图和/或流程图例示的一些框以及框图和/或流程图例示中的框的组合能由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可提供给通用计算机、专用计算机和/或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得指令经由计算机和/或其它可编程数据处理装置的处理器来运行，创建用于实现框图和/或一个或多个流程图框中指定的功能/动作的构件。

因此，本发明可用硬件和/或用软件（包括固件、常驻软件、微代码等）实施。另外，本发明可采取在计算机可用或计算机可读存储媒体上的计算机程序产品的形式，所述存储媒体具有在媒体中用于由指令运行系统使用或结合指令运行系统使用而实施的计算机可用或计算机可读程序代码。在本文的语境中，计算机可用或计算机可读媒体可以是能包含、存储、传递、传播或传输由指令运行系统、设备或装置使用或结合指令运行系统、设备或装置使用的程序的任何媒体。

以下将参考附图来描述本发明。

图1是通信网络的示意性系统图。

如图1中所示的，通信网络100包括三个基站110、120和130。每个基站包括数字单元(DU)112和无线电单元(RU)/远程无线电单元(RRU)114、124和134。每个RU/RRU 114、124和134连接到对应的天线116、126和136。尽管DU 112示出为由三个RU/RRU 114、124和134共享，但可能单独部署对于每个RU/RRU的DU。在下文描述中，DU和RU/RRU的组合称为基站。为简化和清楚的目的，没有示出其它网络单元。

根据本发明的一方面，发明人考虑可触发基站从觉醒模式向睡眠模式转变的条件。在诸如午夜这样的空闲时间期间，在一些基站上的业务负载可相对低，合理的是将它们转变到睡眠模式以节约功率。在描述中，觉醒模式指示其中基站的所有或大多数部件正在工作并且基站能够向移动台提供业务服务的操作状态，而睡眠模式指示其中基站的大多数部件关闭并且基站不能够向移动台提供业务服务的节能状态。然而应该注意的是，处于睡眠模式的基站应至少具有被唤醒的能力。而且，处于觉醒模式的基站可能采用一些节能技术，例如基站可进入其中它以降低的功率电平/速率传送导频信号的状态，但是只要它能向移动台提供服务则就仍应被视为处于觉醒模式。

图2是示出根据本发明的实施例用于通信网络中基站的状态管理的方法的流程图。所述方法能由状态管理装置执行，所述状态管理装置可以是DU的部分或如操作子系统(OSS)这样的子系统或其它装置的部分，或是分离装置。

假定基站110-130正在觉醒模式操作。在步骤210，状态管理装置测量三个基站110-130的总业务负载。在步骤220，基于该测量，状态管理装置将这些基站中的至少一个基站从觉醒模式转变到睡眠模式。例如，将总业务负载与第一阈值比较。如果总业务负载低于第一阈值，则将第一数量的基站从觉醒模式转变到睡眠模式。例如，如果总业务低于系统中最大业务负载的60%，则可将基站中的一个（假定基站110）转变到睡眠模式。可选的是，可执行与低于第一阈值的第二阈值的进一步比较。例如，如果总业务低于系统中最大业务负载的20%，则可将基站中的两个（假定基站110和130）转变到睡眠模式。应该注意的是，在确定要转变基站中的哪一个或两个时，可考虑相应基站的多种因素，比如业务负载、容量、功率消耗和业务优先级/重要性。例如，优选将具有最低业务负载的基站转变到睡眠模式，使得最小化需要转换到其它基站的业务。具有容纳高业务负载的容量的基站优选不进入睡眠模式，而是准备好从转变到睡眠模式的其它基站接收潜在的业务。具有高功率消耗或较不重要业务的基站更可能进入睡眠模式。可能使用更多阈值来实现基站的更精细状态管理。

通过考虑基站的总业务负载，可能在提高的能量效率和对针对用户的服务较少影响的情况下管理基站的状态转变。

在实施例中，能将要向睡眠模式转变的基站上的业务转换到处于觉醒模式的其它基站。状态管理装置可向DU 112发送指示哪些基站将要向睡眠模式转变的控制信号来触发转换。例如，要进入睡眠模式的基站110和130上的业务转换到基站120。转换业务的过程类似于切换的过程。在确定业务要转换到那些基站时，可考虑多种因素，比如业务负载、容量、功率消耗和/或业务优先级/重要性。通过平稳地将用户的业务转换到觉醒的基站，在将要进入睡眠模式的基站中发生的业务/呼叫中断可得以避免。

在常规解决方案中，如果基站进入睡眠模式，则其对应的天线将从该基站断开。例如，将要睡眠的基站110将从天线116断开。在该情形中，位于基站110的覆盖区中的移动台可能难以接入通信网络或遭受高呼叫损失/服务质量退化。

因此本发明的一方面还提出控制基站与天线之间的连接关系。在以上示例中，一旦业务成功从基站110和130转换到基站120，例如从DU 112返回指示转换成功的确认，状态管理装置就可控制基站与天线之间的连接关系使得所有天线连接到处于觉醒模式的基站。例如，状态管理装置能将指示哪些基站将向睡眠模式转变的控制信号发送给诸如连接控制器的某种装置以调节天线的连接，使得要向睡眠模式转变的基站与它们的对应天线之间的路径断开并且处于觉醒模式的基站与所有天线之间的路径连接。在以上示例中，断开基站110与天线116之间以及基站130与天线136之间的路径。结果，所有天线116、126和136连接到觉醒的基站120，换言之，没有天线连接到要向睡眠模式转变的基站110和130。以这一方式，曾经由基站110、120和130覆盖的区域现在由觉醒的基站120通过三个天线来覆盖。在由基站110和130覆盖的区域中的移动终端仍能接入网络并且它们的服务将不受影响，即使在基站110和130已经进入睡眠模式的情况下。

图3是根据本发明的实施例的状态管理装置的示意性框图。

如图3中所示的，状态管理装置300包括用于测量基站的总业务负载的第一模块310以及用于基于基站的总业务负载的测量来将基站中的至少一个从觉醒模式转变到睡眠模式的第二模块320。第二模块320可比较总业务负载与第一阈值，并且如果总业务负载低于第一阈值，则将第一数量的基站从觉醒模式转变到睡眠模式。第二模块还比较总业务负载与低于第一阈值的第二阈值，并且如果总业务负载低于第二阈值，则将第二数量的基站从觉醒模式转变到睡眠模式。第二数量大于第一数量。装置320还可包括用于将要向睡眠模式转变的基站上的业务转换到处于觉醒模式的其它基站的第三模块330。装置300还可包括用于控制基站与天线之间的连接关系使得所有天线连接到处于觉醒模式的基站的第四模块340。特别地，第四模块340可通过将控制信号发送给如将参考图4描述的连接调节器来控制基站与天线之间的连接关系。

图4是根据本发明的实施例用于调节天线与基站之间的连接关系的连接调节器的示意性框图。

连接调节器可作为与状态管理装置300分离并且由第四模块340来控制以调节天线与基站之间的连接关系的装置来实现或集成为第四模块340的一部分。在实施例中，连接调节器是位于基站与天线之间的RF路径交叉连接控制器(RPCCC)400。根据系统的图，它像从基站获取输入信号并且将信号输出到天线的黑盒子。RPCCC不区分Tx和Rx。因此它能在不需要修改系统的情况下用于诸如全球移动通信系统(GSM)、宽带码分多址(WCDMA)和长期演进(LTE)（频率从800 MHz到2.4 GHz）这样的多种通信系统中。

如图4中所示的，RPCCC 400可包括可变衰减器模块(VAM)410，VAM 410包括在天线与基站之间的RF信号的路径上的多个可变衰减器。RF线缆上来自基站作为输入的RF信号受可变衰减器的衰减并且输出到天线。RPCCC 400还可包括诸如单片微波集成电路模块(MMICM)420这样的衰减器范围控制模块，其布置成基于指示基站中的至少一个从觉醒模式向睡眠模式转变的控制信号来调节多个可变衰减器的范围。RPCCC 400还可包括控制电路模块(CCM)430，CCM 430布置成将控制信号翻译成MMICM 420可理解的格式。在以上示例中，如果RPCCC 400通过控制总线从状态管理装置300接收指示基站110和130将要向睡眠模式转变的控制信号，则CCM 430将控制信号翻译成MMICM 420可理解的格式，MMICM 420基于该格式来调节VAM 410中的可变衰减器的范围以及还有基站与天线之间的连接关系。应该理解的是，这三个模块尽管以三个分离模块示出，但能集成为一个或两个模块。例如，CCM 430可集成在MMICM 420中并且后者还可与VAM 410一起集成。

在另一实施例中，RPCCC 400还可包括用于放大来自VAM 410的下行链路信号输出和进入VAM 410的上行链路信号输入的双向信号放大器模块(BSAM)（没有示出）。在户外或长连接RF线缆的某些情境中，BSAM能补偿线缆的插入损耗。

图5是根据本发明的实施例的通信网络的示意性系统图。

如图5中所示的，RPCCC 400调节天线与基站之间的连接关系。在其中基站110和130将要向睡眠模式转变的以上示例中，RPCCC 400，更具体而言MMICM 420调节基站110与天线116之间的路径(a↔d)以及基站130与天线136之间的路径(c↔f)上的可变衰减器，使得输入到这些路径的信号严重衰减到路径a↔d和c↔f断开/几乎断开的程度。同时，RPCCC400调节觉醒的基站120与天线116之间(b↔d)以及与天线136之间(b↔f)的路径上的可变衰减器以使这些路径连接。结果，觉醒的基站120通过路径b↔d、b↔e和b↔f连接到所有这三个天线116、126和136并且与这三个天线覆盖的区域中的移动台通信。

通常，如果在没有增加传送功率的情况下基站接管处于空闲时间的两个或三个基站的业务，则将产生3~4.8dB的信号强度衰落。考虑到在空闲时间存在较少干扰以及工程允许的小区边缘的裕度大约是5~10dB这一事实，这将基本上不会影响与移动终端的通信。在户外或长连接RF线缆的某些情境中，BSAM可如以上论述的用来补偿线缆的插入损耗。

通过控制天线与基站之间的连接关系，在由将要睡眠的基站覆盖的区域中的移动终端仍能接入网络。因此，基站中的节能将不损害服务质量。

在以上实施例中，优选的是将要睡眠的基站上的业务在连接关系改变之前转换到觉醒的基站，以便避免业务/呼叫中断。在备选实施例中，在基站110与天线116之间的路径(a↔d)和在基站130与天线136之间的路径(c↔f)上的可变衰减器没有被调节到路径a↔d和c↔f断开/几乎断开的程度。而是，路径a↔d和c↔f上的衰减范围逐渐增加。当在这些路径上的RF信号衰减到比觉醒的基站120与天线126之间的路径上的RF信号弱时，将自动触发切换并且接着基站110和130上的业务将转换到觉醒的基站120。

通常，LTE、GSM和WCDMA的广播信道功率浪费大约是250W、180W、800W，并且业务信道功率浪费大约是200W。假设有6个RU和1个DU，即网络中有6个基站。如果业务少于20%，则仅有2个基站将是觉醒的并且将节约大约400W。如果业务少于60%并且大于20%，则4个基站将是觉醒的并且将节约大约200W。假设对于少于20%、大于20%并且少于60%以及大于60%的业务负载的小时分别是每天8、10和6，则对于WCDMA将节约大约30%功率。

在以上描述中，本文使用诸如基站、RU/RRU、DU这样的特定术语，但应理解的是可以在不同标准或协议中使用其它术语来指代相同或类似的实体。还应该理解的是本发明可应用到包括户内和户外的多种情境。天线可以是定向或全向天线。另外，尽管没有详细论述，但本领域的技术人员可根据教导容易构思将基站从睡眠模式转变到觉醒模式的过程。

尽管已经示出并描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员将理解的是在不脱离本发明的真实范围的情况下可做出多种改变和修改并且可用等同来代替其中的单元。另外，在不脱离其中心范围的情况下，可做出许多修改以适应本发明的教导和特定情况。因此，本发明并不意图受限于作为为实施本发明而设想的最佳模式公开的特定实施例，而是本发明包括落入随附权利要求的范围之内的所有实施例。

Claims

1.一种用于通信网络中基站的状态管理的方法，包括下列步骤：

测量所述基站的总业务负载；以及

基于所述测量，将所述基站中的至少一个从觉醒模式转变到睡眠模式，

控制所述基站与天线之间的连接关系，使得要向睡眠模式转变的基站与它们的对应天线之间的路径断开并且处于觉醒模式的基站与所有天线之间的路径连接,

其中，基于所述测量将所述基站中的至少一个从觉醒模式转变到睡眠模式的所述步骤包括：

比较所述总业务负载与第一阈值；以及

如果所述总业务负载低于所述第一阈值，则将第一数量的所述基站从所述觉醒模式转变到所述睡眠模式。

2.如权利要求1所述的方法，其中，基于所述测量将所述基站中的至少一个从觉醒模式转变到睡眠模式的所述步骤还包括：

比较所述总业务负载与第二阈值，其中所述第二阈值低于所述第一阈值；以及

如果所述总业务负载低于所述第二阈值，则将第二数量的所述基站从所述觉醒模式转变到所述睡眠模式，其中所述第二数量大于所述第一数量。

3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，还包括：

将要向所述睡眠模式转变的所述基站上的业务转换到处于所述觉醒模式的其它基站。

4.一种用于通信网络中的基站的状态管理的装置，包括：

第一模块，布置成测量所述基站的总业务负载；以及

第二模块，布置成基于所述基站的总业务负载的测量将所述基站中的至少一个从觉醒模式转变到睡眠模式，

第四模块，布置成调节天线的连接，使得要向睡眠模式转变的基站与它们的对应天线之间的路径断开并且处于觉醒模式的基站与所有天线之间的路径连接,

其中，所述第二模块布置成：

比较所述总业务负载与第一阈值；以及

5.如权利要求4所述的装置，其中，所述第二模块还布置成：

6.如权利要求4-5中任一项所述的装置，还包括：

第三模块，布置成将要向所述睡眠模式转变的所述基站上的业务转换到处于所述觉醒模式的其它基站。

7.一种用于调节天线与基站之间的连接关系的连接调节器，包括：

可变衰减器模块，包括在所述天线与所述基站之间的RF信号的路径上的多个可变衰减器；以及

衰减器范围控制模块，布置成基于指示所述基站中的至少一个从觉醒模式向睡眠模式转变的控制信号来调节所述多个可变衰减器的范围,

其中，所述衰减器范围控制模块还布置成将所述多个可变衰减器调节到所述至少一个基站与它们的对应天线之间的路径断开并且觉醒的基站与所有天线之间的路径连接的程度。

8.如权利要求7所述的连接调节器，还包括：

控制电路模块，布置成将所述控制信号翻译成所述衰减器范围控制模块可理解的格式。

9.如权利要求7或8所述的连接调节器，其中，所述衰减器范围控制模块还布置成将所述多个可变衰减器调节到触发从所述至少一个基站到觉醒的基站的切换的程度。

10.如权利要求7或8所述的连接调节器，还包括：

用于放大所述RF信号的双向放大器。