CN104602329A - 应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法及系统，该方法包括：在任意一时段内，获得各个基站在当前时段的预定时间点所确定出的当前可用绿色能源量、可服务用户群和可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息；根据当前用户信息中当前所允许的时延与预设时延阈值的比较结果，确定各个可被服务用户所属的业务集合；根据当前可用绿色能源量、当前用户信息中基站到可被服务用户的当前信道增益、可被服务用户所属的业务集合、各个基站所对应的可服务用户群、当前待处理业务量和预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式并通知各个基站以协作休眠。

Description

应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法及系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法及系统。

背景技术

近年来，随着无线网络和智能手机技术的快速应用，高数据速率业务愈来愈受到用户的青睐，也促进了通过革新性通信技术的发展来提高通信资源利用，然而，与此同时信息通信技术产业也成为全球能源消耗和温室气体排放的主要来源之一。随着绿色通信概念的提出，网络的能量效率得到了越来越多的关注，节能减排、降低能耗成为现在通信业的研究热点。

基站能耗是蜂窝移动通信系统能耗的主体，如何降低基站端的能耗是蜂窝移动通信系统高效节能的关键。在基站端的所有能耗中，基站的运行、制冷等能耗一般占据了基站能耗的60％以上，这意味着以最小发射功率为设计目标并不是降低基站能耗的有效的方法，与之相比，基站休眠可以更大限度地降低基站的能耗。并且，随着新能源技术的逐渐成熟，风能、水能、太阳能等绿色能源在通信网络中的使用已在产业界也引起广泛的关注，因此，通过绿色能源供能的基站的方式应用而生。其中，对于使用绿色能源供能的基站，由于绿色能源的能源吸收量的限制，若基站一直处于运行状态，则绿色能源可能无法满足基站的供能需求，对基站进行休眠则更加重要。

现有技术中，关于基站的协作休眠的研究工作中大多只是针对基于传统能源的基站的协作，没有考虑基于绿色能源的基站的使用及其能源限制对协作休眠产生的影响，并且，关于考虑实时性/非实时性业务的业务特性(即用户业务需求)时对绿色基站协作休眠的研究更是鲜有论述。

综上可见，如何在保证用户业务需求的情况下，降低网络的整体能耗并有效利用绿色能源，最终提高整体网络的能量效率和绿色能耗比，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种应用于蜂窝机构网络的基站协作休眠方法及系统，以在保证用户业务需求的情况下，降低网络的整体能耗并有效利用绿色能源，最终提高整体网络的能量效率和绿色能耗比。技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法，所述蜂窝异构网络中的各个基站通过绿色能源和/或传统能源进行供能；所述方法包括：

在任意一时段内，获得各个基站在当前时段的预定时间点所确定出的当前可用绿色能源量、可服务用户群以及可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息，其中，任一可被服务用户的当前用户信息包括：当前待处理业务量、当前所允许的时延和基站到可被服务用户的当前信道增益；

根据所获得的当前所允许的时延与预设时延阈值的比较结果，确定各个可被服务用户所属的业务集合，其中，所述业务集合包括实时业务用户集合和非实时业务用户集合；

根据所述当前可用绿色能源量、所述基站到可被服务用户的当前信道增益、所述可被服务用户所属的业务集合、所述各个基站所对应的可服务用户群、所述当前待处理业务量，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式，其中，所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理原则用于保证：下一时段内至少实时业务用户集合中可被服务用户均被服务的前提下，参与协作休眠的所有基站的能量效率最高，且绿色能源相对于传统能源优先被使用；

将所确定出的各个基站在下一时段的协作休眠方式通知各个基站，以使得各个基站在下一时段依据所述协作休眠方式进行协作休眠。

可选的，所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，包括：

能量效率最高且受限于：各个基站对用户的服务约束条件、用户业务优先级约束条件和绿色能源约束条件；

其中，能量效率的计算公式为R_k为可被服务用户k的传输速率且为所述蜂窝异构网络中所有基站分别对可被服务用户k的传输能耗的函数，为基站b的所有能量消耗且 $P_b^{\mathrm{total}}=P_b^{\mathrm{total}0}+P_b^{\mathrm{total}1}={\mathrm{\φ}}_b({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0})+(\mathrm{\ρ}{P}_b^{\mathrm{tx}1}+P_b^{\mathrm{sw}1}+P_b^{\mathrm{cc}1}),$ 其中，k∈{1，2，...，K}，K为所述蜂窝异构网络所覆盖的可被服务用户的个数，b∈{0，1，2，...，L}，(L+1)为所述蜂窝异构网络中基站个数，φ_b为预设的用于区分能源优先级的、与当前可用绿色能源量相关的值且φ_b＜1，ρ为传输能耗利用率相关参数，为基站b以绿色能源供能的能量消耗，为基站b以传统能源供能的能量消耗，为基站b对所有可被服务用户的以绿色能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站设备固耗，为基站b对所有可被服务用户的以传统能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站设备固耗；

其中，各个基站对用户的服务约束条件：A_kP_k＝0，A_k为对角块矩阵且A_k＝diag{a₀，a₁，a₂，...，a_L}，若b∈D_k则a_b＝0，否则a_b＝1，D_k为可被服务用户k的可服务基站群且D_k＝{b|k∈D_b&&b∈{0，1，2，...，L}}，D_b为基站b的可服务用户群，P_k为与各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗相关的向量；

其中，所述用户业务优先级约束条件为：R_k＝B_k 且R_k≤B_k B_k为可被服务用户k的当前待处理业务量，S_r为实时业务用户集合，S_nr为非实时业务用户集合；

其中，所述绿色能源约束条件为：且 为基站b的当前可用绿色能源量，为基站b对所有可被服务用户的传输能耗且 为基站b的最大的传输能耗。

可选的，所述根据所述当前可用绿色能源量、所述基站到可被服务用户的当前信道增益、所述可被服务用户所属的业务集合、所述各个基站所对应的可服务用户群、所述当前待处理业务量，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式，包括：

根据所述各个基站所对应的可服务用户群，确定各个可被服务用户所对应的可服务基站群，进而依据所述各个可被服务用户所对应的可服务基站群和各个基站对用户的服务约束条件，确定下一时刻各个基站对用户的服务约束条件所对应的约束内容；

根据所述当前可用绿色能源量、预先获得的各个基站的最大传输功耗和所述绿色能源约束条件，确定下一时段所述绿色能源约束条件所对应的约束内容；

根据可被服务用户所属的业务集合和所述用户业务优先级条件，确定下一时段所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容；

根据所确定出的下一时段所对应的所述各个基站可服务用户群所对应的服务约束内容、所述绿色能源约束条件所对应的约束内容、所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容、所述基站到可被服务用户的当前信道增益，以及能量效率的计算公式，计算能量效率最高时各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗；

根据各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗，确定各个基站在下一时段的工作状态，其中，所述工作状态为休眠状态或被唤醒状态。

可选的，确定各个基站在下一时段的工作状态所利用的公式为：

$q_b=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{if}{P}_b^{\mathrm{tx}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{bk}}=0\\ 1& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中，q_b＝0表示基站b在下一时段处于休眠状态，q_b＝1表示基站b在下一时段处于被唤醒状态，P_bk为下一时段基站b对可被服务用户k的传输能耗。

可选的，φ_b为与基站b所对应当前可用绿色能源量成预定反比关系的值。

第二方面，本发明实施例提供了一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统，所述蜂窝异构网络中的各个基站通过绿色能源和/或传统能源进行供能；所述系统包括：

信息获得模块，用于在任意一时段内，获得各个基站在当前时段的预定时间点所确定出的当前可用绿色能源量、可服务用户群以及可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息，其中，任一可被服务用户的当前用户信息包括：当前待处理业务量、当前所允许的时延和基站到可被服务用户的当前信道增益；

业务集合确定模块，用于根据所获得的当前所允许的时延与预设时延阈值的比较结果，确定各个可被服务用户所属的业务集合，其中，所述业务集合包括实时业务用户集合和非实时业务用户集合；

协作休眠方式确定模块，用于根据所述当前可用绿色能源量、所述基站到可被服务用户的当前信道增益、所述可被服务用户所属的业务集合、所述各个基站所对应的可服务用户群、所述当前待处理业务量，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式，其中，所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理原则用于保证：下一时段内至少实时业务用户集合中可被服务用户均被服务的前提下，参与协作休眠的所有基站的能量效率最高，且绿色能源相对于传统能源优先被使用；

协作休眠方式通知模块，用于将所确定出的各个基站在下一时段的协作休眠方式通知各个基站，以使得各个基站在下一时段依据所述协作休眠方式进行协作休眠。

可选的，所述协作休眠方式确定模块利用的所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，包括：

能量效率最高且受限于：各个基站对用户的服务约束条件、用户业务优先级约束条件和绿色能源约束条件；

其中，能量效率的计算公式为R_k为可被服务用户k的传输速率且为所述蜂窝异构网络中所有基站分别对可被服务用户k的传输能耗的函数，为基站b的所有能量消耗且 $P_b^{\mathrm{total}}=P_b^{\mathrm{total}0}+P_b^{\mathrm{total}1}={\mathrm{\φ}}_b({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0})+(\mathrm{\ρ}{P}_b^{\mathrm{tx}1}+P_b^{\mathrm{sw}1}+P_b^{\mathrm{cc}1}),$ 其中，k∈{1，2，...，K}，K为所述蜂窝异构网络所覆盖的可被服务用户的个数，b∈{0，1，2，...，L}，(L+1)为所述蜂窝异构网络中基站个数，φ_b为预设的用于区分能源优先级的、与当前可用绿色能源量相关的值且φ_b＜1，ρ为传输能耗利用率相关参数，为基站b以绿色能源供能的能量消耗，为基站b以传统能源供能的能量消耗，为基站b对所有可被服务用户的以绿色能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站设备固耗，为基站b对所有可被服务用户的以传统能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站设备固耗；

其中，各个基站对用户的服务约束条件：A_kP_k＝0，A_k为对角块矩阵且A_k＝diag{a₀，a₁，a₂，...，a_L}，若b∈D_k则a_b＝0，否则a_b＝1，D_k为可被服务用户k的可服务基站群且D_k＝{b|k∈D_b&&b∈{0，1，2，...，L}}，D_b为基站b的可服务用户群，P_k为与各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗相关的向量；

其中，所述用户业务优先级约束条件为：R_k＝B_k 且R_k≤B_k B_k为可被服务用户k的当前待处理业务量，S_r为实时业务用户集合，S_nr为非实时业务用户集合；

其中，所述绿色能源约束条件为：且 为基站b的当前可用绿色能源量，为基站b对所有可被服务用户的传输能耗且 为基站b的最大的传输能耗。

可选的，所述协作休眠方式确定模块，包括：

服务约束条件内容确定单元，用于根据所述各个基站所对应的可服务用户群，确定各个可被服务用户所对应的可服务基站群，进而依据所述各个可被服务用户所对应的可服务基站群和各个基站对用户的服务约束条件，确定下一时刻各个基站对用户的服务约束条件所对应的约束内容；

能源约束内容确定单元，用于根据所述当前可用绿色能源量、预先获得的各个基站的最大传输功耗和所述绿色能源约束条件，确定下一时段所述绿色能源约束条件所对应的约束内容；

用户业务优先级内容确定单元，用于根据可被服务用户所属的业务集合和所述用户业务优先级条件，确定下一时段所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容；

传输能耗确定单元，用于根据所确定出的下一时段所对应的所述各个基站可服务用户群所对应的服务约束内容、所述绿色能源约束条件所对应的约束内容、所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容、所述基站到可被服务用户的当前信道增益，以及能量效率的计算公式，计算能量效率最高时各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗；

工作状态确定单元，用于根据各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗，确定各个基站在下一时段的工作状态，其中，所述工作状态为休眠状态或被唤醒状态。

可选的，所述工作状态确定单元确定各个基站在下一时段的工作状态所利用的公式为：

$q_b=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{if}{P}_b^{\mathrm{tx}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{bk}}=0\\ 1& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中，q_b＝0表示基站b在下一时段处于休眠状态，q_b＝1表示基站b在下一时段处于被唤醒状态，P_bk为下一时段基站b对可被服务用户k的传输能耗。

可选的，φ_b为与基站b所对应当前可用绿色能源量成预定反比关系的值。

与现有技术相比，本方案中，在下一时段到达之前，预先确定出各个基站的协作休眠方式，并通知各个基站以使得各个基站按照协作休眠方式进行协作休眠，其中，在确定协作休眠方式时所依据的处理原则为：下一时段内至少实时业务用户集合中可被服务用户均被服务的前提下，参与协作休眠的所有基站的能量效率最高，且绿色能源相对于传统能源优先被使用。因此，通过本方案能够在保证用户业务需求的情况下，降低网络的整体能耗并有效利用绿色能源，最终提高整体网络的能量效率和绿色能耗比。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法的一种流程图；

图2为本发明实施例所提供的一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法的另一种流程图；

图3为本发明实施例所提供的一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法所适用的场景示意图；

图4为本发明实施例所提供的一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统的一种结构示意图；

图5为本发明实施例所提供的一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法及系统，以在保证用户业务需求的情况下，降低网络的整体能耗并有效利用绿色能源，最终提高整体网络的能量效率和绿色能耗比。

下面首先对本发明实施例所提供的一种应用于蜂窝异构网络基站协作休眠方法进行介绍。

需要说明的是，本发明实施例所提供方案所应用于的蜂窝异构网络，该蜂窝异构网络中的各个基站可以通过绿色能源和/或传统能源进行供能，并且，从覆盖范围大小的角度，该蜂窝异构网络中的基站可以分为服务覆盖范围较广的宏基站和服务覆盖范围较小的微基站，其中，宏基站覆盖范围内所存在的用户包括宏基站自身和微基站的用户。

进一步的，本发明实施例所提供的一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法的执行主体为应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统，该应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统可以位于宏基站内，当然，可以位于与宏基站和微基站相互独立的基站服务台或基站服务中心内，这都是合理的。需要强调的是，对于应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统位于宏基站内的情况而言，本发明实施例所述方案所针对的需要协作休眠的各个基站可以包括该宏基站和该宏基站覆盖范围内的微基站；对于应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统位于基站服务台或基站服务中心内的情况而言，本发明实施例所述方案所针对的需要协作休眠的各个基站可以包括该基站服务台或基站服务中心所管理的宏基站和微基站，其中，该宏基站可以为一个或多个。

如图1所示，一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法，可以包括如下步骤：

S101，在任意一时段内，获得各个基站在当前时段的预定时间点所确定出的当前可用绿色能源量、可服务用户群以及可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息；

其中，任一可被服务用户的当前用户信息包括：当前待处理业务量、当前所允许的时延和基站到可被服务用户的当前信道增益。

其中，为了在下一时段到达之前，预先确定出各个基站的协作休眠方式，并通知各个基站以使得各个基站在下一时段按照协作休眠方式进行协作休眠，因此，应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统(后续简称为“基站协作休眠系统”)可以在任意一时段内，均执行步骤S101-S104，并且，任意一时段均被作为当前时段，从而预先确定下一时段的协作休眠方式。本领域技术人员可以理解的是，一个时段可以为一个时频资源，其中，时频资源为通信技术中所涉及的最小资源单位，其频域宽度和时域时长由通信制式所决定，即不同的通信制式下时频资源的频域宽度和时域时长不同。并且，由于本发明实施例所提供方案并不对通信制式进行限定，因此，在此对时频资源不做限定，即对时段不做限定。

并且，需要说明的是，由于需要为该基站协作休眠系统所调度的各个基站预先确定在下一时段的协作休眠方式，因此，该基站协作休眠系统对协作休眠方式的预先确定可以发生在下一时段到达之前，也就是，各个基站可以在当前时段结束之前确定当前可用绿色能源量、可服务用户群和可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息。进一步的，为了统一各个基站的信息确定时间，可以预先设定各个基站在当前时段的预定时间点采集相关信息，所设定的预定时间点可以为每一时段中距离结束时间点预定时长的时间点，该预定时长可以根据实际情况设定，但需要保证：基站协作休眠系统在下一时段达到之前能够完成协作休眠方式的预先确定以及向各个基站通知预先确定出的协作休眠方式，并且，各个基站所确定的相关信息相对于本时段结束时的相应相关信息的差值在预定阈值范围内。

需要强调的是，由于任意一基站所覆盖的范围内存在若干用户，但并不是每个用户均能够作为相应基站的可被服务用户，因此，任意一基站需要首先确定出自身所对应的可服务用户群，进而将可服务用户群以及可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息进行上报。具体的，判断用户是否属于基站所对应的可服务用户群的方式可以为：判断基站到用户的当前信道增益是否不小于预设信道增益阈值，如果基站到用户的当前信道增益不小于预设信道增益阈值，则该用户可以作为该基站所对应的可被服务用户，即该用户属于该基站的可服务用户群，而如果基站到用户的当前信道增益小于预设信道增益阈值，则该用户可以不可以作为该基站所对应的可被服务用户，即该用户不属于该基站的可服务用户群。

具体的，基站所确定出的当前可用绿色能源量可以为：当前时段开始时可用绿色能源量-当前时段的已消耗绿色能源量+当前时段的已收集绿色能源量；本领域技术人员可以理解的是，考虑到存在电池损耗问题，当前可用绿色能源量可以为：μ(当前时段开始时可用绿色能源量-当前时段的已消耗绿色能源量)+当前时段的已收集绿色能源量，μ为与电池损耗有关的参数。

具体的，基站所确定出的某一可被服务用户的当前待处理业务量可以为：当前时段开始时待处理业务量-当前时段已处理业务量+当前时段新产生的业务量。

具体的，基站所确定出的某一可被服务用户的当前所允许的时延可以为：当前时段开始时所允许的时延-时段时长。

具体的，基站获得其到可被服务用户的当前信道增益可以采用现有技术获得，由于基站获得其到可被服务用户的当前信道增益的具体实现方式不是本方案的发明点，在此不做赘述。

S102，根据所获得的当前所允许的时延与预设时延阈值的比较结果，确定各个可被服务用户所属的业务集合，其中，该业务集合包括实时业务用户集合和非实时业务用户集合；

具体的，为了区分各个可被服务用户的时延容忍性，可以判断每一可被服务用户的当前所允许的时延与预设时延阈值的大小关系，其中，如果当前所允许时延大于预设时延阈值，则相应的可被服务用户所属的业务集合为非实时业务用户集合，而如果当前所允许时延不大于预设时延阈值，则相应的可被服务用户所属的业务集合为实时业务用户集合。需要说明的是，为了保证用户业务需求，实时业务用户集合中的可被服务用户为下一时段内需要被服务的用户，而在保证后续所提及的能量效率最高，可以使非实时业务用户集合中的部分用户在下一时段内被服务。

S103，根据当前可用绿色能源量、基站到可被服务用户的当前信道增益、可被服务用户所属的业务集合、各个基站所对应的可服务用户群、当前待处理业务量，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式；

其中，预先设定的协作休眠方式所依据的处理原则用于保证：下一时段内至少实时业务用户集合中可被服务用户均被服务的前提下，参与协作休眠的所有基站的能量效率最高，且绿色能源相对于传统能源优先被使用。

在确定出当前可用绿色能源量、基站到可被服务用户的当前信道增益、可被服务用户所属的业务集合、各个基站所对应的可服务用户群、当前待处理业务量后，基站协作休眠系统可以结合预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式，其中，所确定出的协作休眠方式的运用能够在保证用户业务需求的情况下，降低网络的整体能耗并有效利用绿色能源，最终提高整体网络的能量效率和绿色能耗比。

所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，包括：

能量效率最高且受限于：各个基站对用户的服务约束条件、用户业务优先级约束条件和绿色能源约束条件；

其中，能量效率的计算公式为R_k为可被服务用户k的传输速率且为所述蜂窝异构网络中各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗的函数，为基站b的所有能量消耗且 $P_b^{\mathrm{total}}=P_b^{\mathrm{total}0}+P_b^{\mathrm{total}1}={\mathrm{\φ}}_b({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0})+(\mathrm{\ρ}{P}_b^{\mathrm{tx}1}+P_b^{\mathrm{sw}1}+P_b^{\mathrm{cc}1}),$ 其中，k∈{1，2，...，K}，K为所述蜂窝异构网络所覆盖的可被服务用户的个数，b∈{0，1，2，...，L}，(L+1)为所述蜂窝异构网络中基站个数，φ_b为预设的用于区分能源优先级的、与当前可用绿色能源量相关的值且φ_b＜1，ρ为传输能耗利用率相关参数，为基站b以绿色能源供能的能量消耗，为基站b以传统能源供能的能量消耗，为基站b对所有可被服务用户的以绿色能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站设备固耗，为基站b对所有可被服务用户的以传统能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站设备固耗；

其中，各个基站对用户的服务约束条件：A_kP_k＝0，A_k为对角块矩阵且A_k＝diag{a₀，a₁，a₂，...，a_L}，若b∈D_k则a_b＝0，否则a_b＝1，D_k为可被服务用户k的可服务基站群且D_k＝{b|k∈D_b&&b∈{0，1，2，...，L}}，D_b为基站b的可服务用户群，P_k为与各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗相关的向量；

其中，所述用户业务优先级约束条件为：R_k＝B_k 且R_k≤B_k B_k为可被服务用户k的当前待处理业务量，S_r为实时业务用户集合，S_nr为非实时业务用户集合；

其中，所述绿色能源约束条件为：b∈{0，1，２，...，L}且b∈{0，1，2，...，L}，为基站b的当前可用绿色能源量，为基站b对所有可被服务用户的传输能耗且 为基站b的最大的传输能耗。

其中，本领域技术人员可以理解的是，结合能量效率最高原则、基站到可被服务用户的当前信道增益以及后续的各个约束条件可以求解各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗，进而基于所确定出的传输能耗确定出各个基站在下一时段的工作状态。并且，需要说明的是，对于直接能够为可被服务用户提供传输能耗(即功率分配)而无需预编码的通信方式而言，R_k为关于各个基站到该可被服务用户k的当前信道增益和各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗的函数，并且，P_k为各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗的向量；而对于需要预编码进而为可被服务用户提供传输能耗(即功率分配)的通信方式而言，R_k为关于各个基站到该可被服务用户k的当前信道增益和所有基站对可被服务用户k的预编码向量w_k的函数，其中，w_k，b为基站b对可被服务用户k的预编码向量，进而可以通过p_bk＝||w_k，b｜｜²求得所有基站分别对各个可被服务用户k的传输能耗，并且，Ｐ_k为所有基站对可被服务用户k的预编码向量。

并且，φ_b可以为与基站b所对应当前可用绿色能源量成预定反比关系的值，当然，也可以由基站相关的运营商根据所需消耗的绿色能源的比例自行设定，其中，当绿色能源效率比例要求越高，φ_b的值越小。可以理解得是，，通过引入能源优先级可鼓励用户连接至绿色能源供能充足的基站优先使用绿色能源以提高绿色能耗比。

基于上述的预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，相应的，如图2所示，所述根据所述当前可用绿色能源量、基站到可被服务用户的当前信道增益、可被服务用户所属的业务集合、各个基站所对应的可服务用户群、当前待处理业务量，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式，可以包括如下步骤：

S201，根据各个基站所对应的可服务用户群，确定各个可被服务用户所对应的可服务基站群，进而依据各个可被服务用户所对应的可服务基站群和各个基站对用户的服务约束条件，确定下一时刻各个基站对用户的服务约束条件所对应的约束内容；

S202，根据当前可用绿色能源量、预先获得的各个基站的最大传输功耗和绿色能源约束条件，确定下一时段绿色能源约束条件所对应的约束内容；

S203，根据可被服务用户所属的业务集合和用户业务优先级条件，确定下一时段用户业务优先级条件所对应的优先级内容；

S204，根据所确定出的下一时段所对应的各个基站可服务用户群所对应的服务约束内容、绿色能源约束条件所对应的约束内容、用户业务优先级条件所对应的优先级内容、基站到可被服务用户的当前信道增益，以及能量效率的计算公式，计算能量效率最高时各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗；

其中，所有基站分别对各个可被服务用户的传输能耗即为：每一基站对每一可被服务用户的传输能耗。

S205，根据各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗，确定各个基站在下一时段的工作状态，其中，该工作状态为休眠状态或被唤醒状态。

具体的，确定各个基站在下一时段的工作状态所利用的公式为：

$q_b=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{if}{P}_b^{\mathrm{tx}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{bk}}=0\\ 1& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中，q_b＝0表示基站b在下一时段处于休眠状态，q_b＝1表示基站b在下一时段处于被唤醒状态，P_bk为下一时段基站b对可被服务用户k的传输能耗。

需要强调的是，当基站数目较少时，可以通过对{q_b}进行遍历，利用迭代等方式求取{p_bk}；当基站数目较多时，可以通过现有的低复杂度启发算法进行相应的求解，从而得到各个基站相应的{q_b}和{p_bk}。并且，由于本领域人员在面临所确定出的下一时段所对应的各个基站可服务用户群所对应的服务约束内容、绿色能源约束条件所对应的约束内容、用户业务优先级条件所对应的优先级内容、基站到可被服务用户的当前信道增益以及能量效率的计算公式时，可以根据现有方法计算出能量效率最高时所有基站分别对各个可被服务用户的传输能耗，而本方案的发明点不在于计算过程本身，因此，在此对具体的计算过程不做介绍。

S104，将所确定出的各个基站在下一时段的协作休眠方式通知各个基站，以使得各个基站在下一时段依据该协作休眠方式进行协作休眠。

其中，各个基站按照协作休眠方式中与自身对应的方式进行协作休眠。

在确定出各个基站在下一时段的协作休眠方式后，基站协作休眠系统可以将所确定出的各个基站在下一时段的协作休眠方式通知各个基站，以使得：各个基站在下一时段依据该协作休眠方式进行协作休眠。

需要强调的是，各个基站可以在每一时段的预定时间点采集当前可用绿色能源量和可被服务用户的当前用户信息，并将所采集的信息上报给基站协作休眠系统，以由基站协作休眠系统在当前时段预先确定出下一时段各个基站的协作休眠方式；并且，宏基站和微基站均有在下一时段处于休眠的可能性，但是，处于休眠的各个基站仍可以在该下一时段中的预定时间点确定相关信息并上报给基站协作休眠系统。

与现有技术相比，本方案中，在下一时段到达之前，预先确定出各个基站的协作方式，并通知各个基站以使得各个基站按照协作休眠方式进行协作休眠，其中，在确定协作休眠方式时所依据的处理原则为：下一时段内至少实时业务用户集合中可被服务用户均被服务的前提下，参与协作休眠的所有基站的能量效率最高，且绿色能源相对于传统能源优先被使用。因此，通过本方案能够在保证用户业务需求的情况下，降低网络的整体能耗并有效利用绿色能源，最终提高整体网络的能量效率和绿色能耗比。

具体的，与现有技术相比，本发明实施例具有如下优势：

首先，本方案引入了绿色能源环境下的休眠，现有的大多为在传统能源下的休眠，即使有绿色能源大多考虑的是绿色能源如何分配来满足用户的需求，不涉及休眠问题。

其次，本方案引入了实时业务和非实时业务的分类，这是因为：如不考虑基站休眠来提高能量效率的话，基站可以一直处于唤醒工作状态把全部用户的业务服务完，但是这样不利于基站的休眠来节约能耗，因此，考虑到非实时业务的时延容忍性，使得在下一时段内处理待处理业务中的全部实时业务，在能量效率仍可提高的情况下使待处理业务中的非实时业务得到部分处理，剩余的非实时业务后续的时段处理，从而有利于基站的协作休眠。而在传统的方案中大多只考虑到了业务的大小，不考虑业务的时延容忍性，业务在考虑时刻全部被处理，不利于基站休眠节能。

再次，能源的选择：在混合能源下为了提高绿色能耗比减少绿色能源的利用，引入在能量效率公式中引入了参数φ_b来区分能源优先级，优先消耗绿色能源。

最后，协作休眠方式所依据的处理规则为能量效率最高，且要约束于绿色能源可用量、实时非实时业务优先级和基站的服务用户群约束。并且，在现有的基础上，在能量消耗中加入基站切换能耗来防止基站状态频繁切换，以延长基站的寿命，而在现有方案中因为不考虑该能耗参数可能使基站在唤醒和休眠状态下频繁切换，不利于基站的使用寿命。

下面结合一具体的应用实例，对本发明实施例所提供的一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法进行介绍。其中，基站协作休眠系统位于宏基站内，宏基站负责调控宏基站自身和相关联的微基站的运行。

本应用实例中，假设一个M₀根天线宏基站覆盖范围下的异构网络如图3所示，其中，宏基站覆盖范围下有L个装有M根天线的微基站，宏基站连接至传统电网由传统能源进行供能，所有的微基站由绿色能源进行供应，在宏基站覆盖范围内有K个采用单天线的可被服务用户；并且，假设所有的可被服务用户共用一个时频资源块RB，RB中每个子载波的带宽为W。

在此异构网络场景下可被服务用户k接收的信号为：

$y_k=h_k^H{w}_k{x}_k+h_k^H{\mathrm{\Σ}}_{j=1,j\≠k}^K{w}_j{x}_j+z_k$

其中，为h_k的共轭转置，h_k为所有基站到可被服务用户k的信道增益向量且h_kb为基站b到可被服务用户k的信道增益向量，为所有基站对可被服务用户k的预编码向量，w_k，b为基站b对可被服务用户k的预编码向量，b∈{0，1，2，...，L}，b＝0表示为宏基站，L为微基站个数，b＝0时(即h_kb属于M₀×1维的复数域)且(即w_k，b属于M₀×1维的复数域)，b≠0时(即h_kb属于M×1维的复数域)且(即w_k，b属于M×1维的复数域)；x_k为对可被服务用户k的传输信号且E{|x_k|²}＝1，z_k为可被服务用户k的高斯白噪声。为了便于分析基站的能源分配问题，本应用实例设采用线性预编码，当然并不局限于此，具体的，由香农定律计算可被服务用户k可达到的传输速率为：

$R_k=\log (1+\frac{{\left|h_k^H{w}_k\right|}^2}{\underset{j\≠k}{\mathrm{\Σ}}{\left|h_k^H{w}_j\right|}^2+{\mathrm{\σ}}^2})$

其中，R_k为关于h_kb为基站b到可被服务用户k的信道增益向量和所有基站对可被服务用户k的预编码向量w_k的函数，σ²为高斯白噪声的方差。

基于上述前提内容，本应用实例所提供的蜂窝异构网络基站协作休眠方法，可以包括如下步骤：

a.在任意一时段内，宏基站获得各个基站在当前时段的预定时间点所确定出的当前可用绿色能源量、可服务用户群和可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息，其中，任一可被服务用户的当前用户信息包括：当前待处理业务量B_k，当前所允许的时延T_k以及基站到可被服务用户的当前信道增益h_kb；

其中，由于宏基站由传统能源供能，因此，宏基站的当前可用绿色能源为0，而任一微基站b当前可用绿色能源量为其中为当前时段开始时可用绿色能源量，为当前时段的已消耗绿色能源量，E_b为当前时段的已收集绿色能源量，μ为与电池损耗有关的参数。

并且，由于微基站低发射功率和大幅度信道衰落因素，为了保证通信质量，设任意一基站b的可服务用户群D_b＝{k|k∈{1，2，...，K}and||h_kb||≥γ_N}，其中，需要说明的是，宏基站为所有可被服务用户的基站。

b.根据所获得的当前所允许的时延T_k与预设时延阈值Δt的比较结果，确定各个可被服务用户所属的业务集合，其中，该业务集合包括实时业务用户集合和非实时业务用户集合；

其中，宏基站根据各个可被服务用户的当前所允许的时延T_k与预设时延阈值Δt的大小关系，将可被服务用户分为两大类：

对于T_k≤Δt的可被服务用户而言，其属于实时业务用户集合S_r，而对于T_k＞Δt的可被服务用户而言，其属于非实时业务用户集合S_nr，并且，在下一时段内至少实时业务用户集合中的可被服务用户被服务。

c.根据当前可用绿色能源量可被服务用户所属的业务集合、各个基站所对应的可服务用户群D_b、当前待处理业务量B_k、基站到可被服务用户的当前信道增益h_kb，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式；

具体的，所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，可以包括：

能量效率最高且受限于：用户编码约束条件、用户业务优先级约束条件和绿色能源约束条件；

其中，能量效率的计算公式为R_k为可被服务用户k的传输速率，为基站b的所有能量消耗且 $P_b^{\mathrm{total}}=P_b^{\mathrm{total}0}+P_b^{\mathrm{total}1}={\mathrm{\φ}}_b({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0})+(\mathrm{\ρ}{P}_b^{\mathrm{tx}1}+P_b^{\mathrm{sw}1}+P_b^{\mathrm{cc}1}),$ k∈{1，2，...，K}，K为宏基站所覆盖的可被服务用户的个数，b∈{0，1，2，...，L}，L为微基站的个数，b＝0表示宏基站，w_k为所有基站对可被服务用户k的预编码向量，w_k，b为基站b对可被服务用户k的预编码向量，其中，b＝0时b≠0时φ_b为预设的用于区分能源优先级的、与当前可用绿色能源量相关的值且φ_b＜1，ρ为传输能耗利用率相关参数，为基站b以绿色能源供能的能量消耗，为基站b以传统能源供能的能量消耗，为基站b对所有可被服务用户的以绿色能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站设备固耗，为基站b对所有可被服务用户的以传统能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站设备固耗；其中，为基站b对所有可被服务用户的传输能耗且

其中，各个基站对用户的服务约束条件：A_k为对角块矩阵且A_k＝diag{a₀I_M0，a₁I_M，a₂I_M，...，a_LI_M}，I_M0为M₀×M₀的单位矩阵，I_M为M×M的单位矩阵，若b∈D_K则a_b＝0，否则a_b＝1，D_k为可被服务用户k的可服务基站群且D_k＝{b|k∈D_b&&b∈{1，2，...，L}}∪{0}，宏基站为各个基站所覆盖的可被服务用户的服务基站，D_b为基站b的可服务用户群，M为微基站的天线数，M₀为宏基站的天线数；

其中，所述用户业务优先级约束条件为：R_k＝B_k 且R_k≤B_k B_k为可被服务用户k的当前待处理业务量，S_r为实时业务用户集合，S_nr为非实时业务用户集合；

其中，所述绿色能源约束条件为：b∈{0，1，2，...，L}且b∈{0，1，2，...，L}，为基站b的当前可用绿色能源量，为基站b的最大的传输功耗。

其中，对于上述处理规则而言：

(1)宏基站根据各个基站的可服务用户群D_b统计各个可被服务用户所对应的可服务基站群，D_k＝{b|k∈D_b&&b∈{1，2，...，L}}∪{0}，k＝1，2，..，K，宏基站为覆盖区域内任何可被服务用户的服务基站。设A_k＝diag{a₀I_M0，a₁I_M，a₂I_M，...，a_LI_M}为一对角块矩阵，其中，若b∈D_k则a_b＝0，否则a_b＝1，则有：

$A_k{w}_k=0_{(M_0+\mathrm{ML})\×1}$

(2)任一基站b有两种工作状态q_b：被唤醒状态q_b＝1和休眠状态q_b＝0，基站b的所有能量消耗为：

$P_b^{\mathrm{total}}=P_b^{\mathrm{total}0}+P_b^{\mathrm{total}1}={\mathrm{\φ}}_b({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0})+(\mathrm{\ρ}{P}_b^{\mathrm{tx}1}+P_b^{\mathrm{sw}1}+P_b^{\mathrm{cc}1}),$

其中，基站的传输能耗为且基站状态切换能耗为(当q_b在0和1间切换时否则)且以及基站设备固耗为(q_b＝1时基站工作设备固耗和q_b＝0时基站休眠设备固耗)且需要说明的是，在基站能量消耗中考虑基站状态切换能耗可以有效防止基站的频繁切换，延长基站的使用寿命。并且，基站b需要为可被服务用户k分配的传输能耗为p_bk＝||w_k，b||²，当基站b不为任何用户传输数据，即 $P_b^{\mathrm{tx}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{\left|\right|w_{k,b}\left|\right|}^2=0$ 时，q_b＝0，否则q_b＝1。

由于本应用实例宏基站仅由传统能源供应，微基站仅由绿色能源供应，则所有基站的加权能耗 $\underset{b=0}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{P}_b^{\mathrm{total}}=P_0^{\mathrm{total}1}+\underset{b=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{P}_b^{\mathrm{total}0}=(\mathrm{\ρ}{P}_0^{\mathrm{tx}1}+P_0^{\mathrm{sw}1}+P_0^{\mathrm{cc}1})+\underset{b=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_b(\mathrm{\ρ}{P}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0}),$ 其中，φ_b是与基站b的当前可用绿色能源量的参数，可以用来区别能源选择优先级，具体的，基站的当前可用绿色能源量越大，则φ_b越小，基站的绿色能源被使用的优先级越高。本应用实例中，可以假设φ_b与微基站的当前可用绿色能源量成反比，且有φ₀＝1，其中C为固定常数，为了鼓励用户优先选择由绿色能源供能的微基站，提高网络的绿色能耗比，一般选择C＞1，则有0＜φ_b＜φ₀＝1。相应的，绿色能源约束条件为：

$0\≤P_b^{\mathrm{total}0}\≤E_b^R,b\∈\{1,2,...,L\}$

(3)宏基站确定所有基站分别对各个可被服务用户的传输能耗{p_ak}以及各个基站在下一时段的工作状态{q_b}，即计算如下分式非线性规划问题：

${\mathrm{\η}}_{\mathrm{EE}}=\max \frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{R}_k}{(\mathrm{\ρ}{P}_0^{\mathrm{tx}1}+P_0^{\mathrm{sw}1}+P_0^{\mathrm{cc}1})+\underset{b=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\φ}}_b(\mathrm{\ρ}{P}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0})}$

且受限于：

条件1)： $A_k{w}_k=0_{(M_0+\mathrm{ML})\×1}$

条件2) $R_k=B_k,\∀k\∈S_r$

条件3) $R_k\≤B_k,\∀k\∈S_{\mathrm{nr}}$

条件4) $P_b^{\mathrm{total}0}\≤E_b^R,b\∈\{1,2,...,L\}$

条件5) $P_b^{\mathrm{tx}}\≤P_b^{\max },b\∈\{0,1,2,...,L\}$

条件1)为各个基站对用户的服务约束条件，条件2)和3)为用户业务优先级条件，条件4)和5)为绿色能源约束条件。

由于宏基站的φ₀＝1，选择优先级最低，基站会优先消耗微基站绿色能源，若绿色能源不足则调用宏基站的传统能源，在优化问题取最优解时，由2)可以保证实时业务用户全部可以得到服务，由3)可以使部分非实时用户得到部分服务，且此时网络能量效率大于只服务实时用户时的网络能量效率。上述优化问题是关于{w_k}的优化问题，通过{w_k}可以确定{q_b}和{P_bk}，为了便于求解通过相应方法可以将分式优化问题等价转换为减式优化问题：

$F(\mathrm{\η},w)=\max \{\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{R}_k-\}\mathrm{\η}\underset{b=0}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}({\mathrm{\φ}}_b{P}_b^{h,\mathrm{tot}}+P_b^{c,\mathrm{tot}})=0$

受限于：条件1)、2)、3)、4)和5)，其中，为基站b所消耗的绿色能源，为基站b所消耗的传统能源。

具体的，确定各个基站在下一时段的传输能耗所利用的公式：

$P_{\mathrm{bk}}={\left|\right|w_{k,b}\left|\right|}^2$

其中，P_bk为基站b对可被服务用户k的传输能耗，w_K，b为基站b对可被服务用户k的预编码向量，w_k为所有基站对可被服务用户k的预编码向量，k∈{1，2，...，K}，K为宏基站所覆盖的可被服务用户的个数，b∈{0，1，2，..，L}，L为微基站的个数，b＝0表示宏基站；

具体的，确定各个基站在下一时段的工作方式所利用的公式为：

$q_b=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{if}{P}_b^{\mathrm{tx}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{bk}}=0\\ 1& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中，q_b＝0表示基站b在下一时段处于休眠状态，q_b＝1表示基站b在下一时段处于被唤醒状态，为基站b对所有可被服务用户k的传输消耗。

其中，当基站数目较少时可以通过对{q_b}进行遍历，利用迭代等方法求取{w_k，b}求得相应{p_bk}的值，当基站数目较多时可以通过相应的低复杂度启发式算法进行相应的求解，得到各个基站相应的最优{q_b}和{p_bk}。

d.将所确定出的各个基站在下一时段的协作休眠方式通知各个基站，以使得各个基站在下一时段依据该协作休眠方式进行协作休眠。

宏基站在确定出各个基站的工作状态和资源调度方式后，可以通知各个基站，以使得q_b＝0的基站进入休眠状态，q_b＝1的基站根据{P_bk}为相应可被服务用户编码进行数据传输。

通过本应用实例，能够在保证用户业务需求的情况下，降低网络的整体能耗并有效利用绿色能源，最终提高整体网络的能量效率和绿色能耗比。

需要强调的是，上述应用实例仅仅作为示例，并不应该构成对本发明实施例的限定。

相应于上述方法实施例，本发明实施例还提供了一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统，所述蜂窝异构网络中的各个基站通过绿色能源和/或传统能源进行供能；如图4所示，所述系统包括：

信息获得模块410，用于在任意一时段内，获得各个基站在当前时段的预定时间点所确定出的当前可用绿色能源量、可服务用户群以及可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息，其中，任一可被服务用户的当前用户信息包括：当前待处理业务量、当前所允许的时延和基站到可被服务用户的当前信道增益；

业务集合确定模块420，用于根据所获得的当前所允许的时延与预设时延阈值的比较结果，确定各个可被服务用户所属的业务集合，其中，所述业务集合包括实时业务用户集合和非实时业务用户集合；

协作休眠方式确定模块430，用于根据所述当前可用绿色能源量、所述基站到可被服务用户的当前信道增益、所述可被服务用户所属的业务集合、所述各个基站所对应的可服务用户群、所述当前待处理业务量，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式，其中，所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理原则用于保证：下一时段内至少实时业务用户集合中可被服务用户均被服务的前提下，参与协作休眠的所有基站的能量效率最高，且绿色能源相对于传统能源优先被使用；

协作休眠方式通知模块440，用于将所确定出的各个基站在下一时段的协作休眠方式通知各个基站，以使得各个基站在下一时段依据所述协作休眠方式进行协作休眠。

与现有技术相比，本方案中，在下一时段到达之前，预先确定出各个基站的协作休眠方式，并通知各个基站以使得各个基站按照协作休眠方式进行协作休眠，其中，在确定协作休眠方式时所依据的处理原则为：下一时段内至少实时业务用户集合中可被服务用户均被服务的前提下，参与协作休眠的所有基站的能量效率最高，且绿色能源相对于传统能源优先被使用。因此，通过本方案能够在保证用户业务需求的情况下，降低网络的整体能耗并有效利用绿色能源，最终提高整体网络的能量效率和绿色能耗比。

具体的，所述协作休眠方式确定模块440利用的所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，包括：

能量效率最高且受限于：各个基站对用户的服务约束条件、用户业务优先级约束条件和绿色能源约束条件；

其中，能量效率的计算公式为R_k为可被服务用户k的传输速率且为所述蜂窝异构网络中所有基站分别对可被服务用户k的传输能耗的函数，为基站b的所有能量消耗且 $P_b^{\mathrm{total}}=P_b^{\mathrm{total}0}+P_b^{\mathrm{total}1}={\mathrm{\φ}}_b({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0})+(\mathrm{\ρ}{P}_b^{\mathrm{tx}1}+P_b^{\mathrm{sw}1}+P_b^{\mathrm{cc}1}),$ 其中，k∈{1，2，...，K}，K为所述蜂窝异构网络所覆盖的可被服务用户的个数，b∈{0，1，2，...，L}，(L+1)为所述蜂窝异构网络中基站个数，φ_b为预设的用于区分能源优先级的、与当前可用绿色能源量相关的值且φ_b＜1，ρ为传输能耗利用率相关参数，为基站b以绿色能源供能的能量消耗，为基站b以传统能源供能的能量消耗，为基站b对所有可被服务用户的以绿色能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站设备固耗，为基站b对所有可被服务用户的以传统能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站设备固耗；

其中，各个基站对用户的服务约束条件：A_kP_k＝0，A_k为对角块矩阵且A_k＝diag{a₀，a₁，a₂，...，a_L}，若b∈D_k则a_b＝0，否则a_b＝1，D_k为可被服务用户k的可服务基站群且D_k＝{b|k∈D_b&&b∈{0，1，2，...，L}}，D_b为基站b的可服务用户群，P_k为与各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗相关的向量；

其中，所述用户业务优先级约束条件为：R_k＝B_k 且R_k≤B_k B_k为可被服务用户k的当前待处理业务量，S_r为实时业务用户集合，S_nr为非实时业务用户集合；

其中，所述绿色能源约束条件为：b∈{0，1，2，...，L}且 为基站b的当前可用绿色能源量，为基站b对所有可被服务用户的传输能耗且 为基站b的最大的传输能耗。

具体的，所述协作休眠方式确定模块440，如图5所示，可以包括：

服务约束条件内容确定单元441，用于根据所述各个基站所对应的可服务用户群，确定各个可被服务用户所对应的可服务基站群，进而依据所述各个可被服务用户所对应的可服务基站群和各个基站对用户的服务约束条件，确定下一时刻各个基站对用户的服务约束条件所对应的约束内容；

能源约束内容确定单元442，用于根据所述当前可用绿色能源量、预先获得的各个基站的最大传输功耗和所述绿色能源约束条件，确定下一时段所述绿色能源约束条件所对应的约束内容；

用户业务优先级内容确定单元443，用于根据可被服务用户所属的业务集合和所述用户业务优先级条件，确定下一时段所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容；

传输能耗确定单元444，用于根据所确定出的下一时段所对应的所述各个基站可服务用户群所对应的服务约束内容、所述绿色能源约束条件所对应的约束内容、所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容、所述基站到可被服务用户的当前信道增益，以及能量效率的计算公式，计算能量效率最高时各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗；

工作状态确定单元445，用于根据各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗，确定各个基站在下一时段的工作状态，其中，所述工作状态为休眠状态或被唤醒状态。

具体的，所述工作状态确定单元445确定各个基站在下一时段的工作状态所利用的公式为：

$q_b=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{if}{P}_b^{\mathrm{tx}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{bk}}=0\\ 1& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中，q_b＝0表示基站b在下一时段处于休眠状态，q_b＝1表示基站b在下一时段处于被唤醒状态，P_bk为基站b对可被服务用户k的传输能耗。

具体的，φ_b为与基站b所对应当前可用绿色能源量成预定反比关系的值。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

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、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠方法，其特征在于，所述蜂窝异构网络中的各个基站通过绿色能源和/或传统能源进行供能；所述方法包括：

在任意一时段内，获得各个基站在当前时段的预定时间点所确定出的当前可用绿色能源量、可服务用户群以及可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息，其中，任一可被服务用户的当前用户信息包括：当前待处理业务量、当前所允许的时延和基站到可被服务用户的当前信道增益；

根据所获得的当前所允许的时延与预设时延阈值的比较结果，确定各个可被服务用户所属的业务集合，其中，所述业务集合包括实时业务用户集合和非实时业务用户集合；

根据所述当前可用绿色能源量、所述基站到可被服务用户的当前信道增益、所述可被服务用户所属的业务集合、所述各个基站所对应的可服务用户群、所述当前待处理业务量，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式，其中，所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理原则用于保证：下一时段内至少实时业务用户集合中可被服务用户均被服务的前提下，参与协作休眠的所有基站的能量效率最高，且绿色能源相对于传统能源优先被使用；

将所确定出的各个基站在下一时段的协作休眠方式通知各个基站，以使得各个基站在下一时段依据所述协作休眠方式进行协作休眠。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，包括：

能量效率最高且受限于：各个基站对用户的服务约束条件、用户业务优先级约束条件和绿色能源约束条件；

其中，能量效率的计算公式为R_k为可被服务用户k的传输速率且为所述蜂窝异构网络中所有基站分别对可被服务用户k的传输能耗的函数，为基站b的所有能量消耗且 $P_b^{\mathrm{total}}=P_b^{\mathrm{total}0}+P_b^{\mathrm{total}1}={\mathrm{\φ}}_b({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0})+({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}1}+P_b^{\mathrm{sw}1}+P_b^{\mathrm{cc}1}),$ 其中，k∈{1，2，...，K}，K为所述蜂窝异构网络所覆盖的可被服务用户的个数，b∈{0，1，2，...，L}，(L+1)为所述蜂窝异构网络中基站个数，φ_b为预设的用于区分能源优先级的、与当前可用绿色能源量相关的值且φ_b＜1，ρ为传输能耗利用率相关参数，为基站b以绿色能源供能的能量消耗，为基站b以传统能源供能的能量消耗，为基站b对所有可被服务用户的以绿色能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站设备固耗，为基站b对所有可被服务用户的以传统能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站设备固耗；

其中，各个基站对用户的服务约束条件：A_kP_k＝0，A_k为对角块矩阵且A_k＝diag{a₀，a₁，a₂，...，a_L}，若b∈D_k则a_b＝0，否则a_b＝1，D_k为可被服务用户k的可服务基站群且D_k＝{b|k∈D_b&&b∈{0，1，2，...，L}}，D_b为基站b的可服务用户群，P_k为与各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗相关的向量；

其中，所述用户业务优先级约束条件为：R_k＝B_k 且R_k≤B_k B_k为可被服务用户k的当前待处理业务量，S_r为实时业务用户集合，S_nr为非实时业务用户集合；

其中，所述绿色能源约束条件为：b∈{0，1，2，...，L}且b∈{0，1，2，...，L}，为基站b的当前可用绿色能源量，为基站b对所有可被服务用户的传输能耗且 为基站b的最大的传输能耗。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述当前可用绿色能源量、所述基站到可被服务用户的当前信道增益、所述可被服务用户所属的业务集合、所述各个基站所对应的可服务用户群、所述当前待处理业务量，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式，包括：

根据所述各个基站所对应的可服务用户群，确定各个可被服务用户所对应的可服务基站群，进而依据所述各个可被服务用户所对应的可服务基站群和各个基站对用户的服务约束条件，确定下一时刻各个基站对用户的服务约束条件所对应的约束内容；

根据所述当前可用绿色能源量、预先获得的各个基站的最大传输功耗和所述绿色能源约束条件，确定下一时段所述绿色能源约束条件所对应的约束内容；

根据可被服务用户所属的业务集合和所述用户业务优先级条件，确定下一时段所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容；

根据所确定出的下一时段所对应的所述各个基站可服务用户群所对应的服务约束内容、所述绿色能源约束条件所对应的约束内容、所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容、所述基站到可被服务用户的当前信道增益，以及能量效率的计算公式，计算能量效率最高时各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗；

根据各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗，确定各个基站在下一时段的工作状态，其中，所述工作状态为休眠状态或被唤醒状态。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定各个基站在下一时段的工作状态所利用的公式为：

$q_b=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{if}{P}_b^{\mathrm{tx}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{bk}}=0\\ 1& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中，q_b＝0表示基站b在下一时段处于休眠状态，q_b＝1表示基站b在下一时段处于被唤醒状态，P_bk为在下一时段基站b对可被服务用户k的传输能耗。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的方法，其特征在于，φ_b为与基站b所对应当前可用绿色能源量成预定反比关系的值。

6.一种应用于蜂窝异构网络的基站协作休眠系统，其特征在于，所述蜂窝异构网络中的各个基站通过绿色能源和/或传统能源进行供能；所述系统包括：

信息获得模块，用于在任意一时段内，获得各个基站在当前时段的预定时间点所确定出的当前可用绿色能源量、可服务用户群以及可服务用户群中可被服务用户的当前用户信息，其中，任一可被服务用户的当前用户信息包括：当前待处理业务量、当前所允许的时延和基站到可被服务用户的当前信道增益；

业务集合确定模块，用于根据所获得的当前所允许的时延与预设时延阈值的比较结果，确定各个可被服务用户所属的业务集合，其中，所述业务集合包括实时业务用户集合和非实时业务用户集合；

协作休眠方式确定模块，用于根据所述当前可用绿色能源量、所述基站到可被服务用户的当前信道增益、所述可被服务用户所属的业务集合、所述各个基站所对应的可服务用户群、所述当前待处理业务量，以及预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，确定各个基站在下一时段的协作休眠方式，其中，所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理原则用于保证：下一时段内至少实时业务用户集合中可被服务用户均被服务的前提下，参与协作休眠的所有基站的能量效率最高，且绿色能源相对于传统能源优先被使用；

协作休眠方式通知模块，用于将所确定出的各个基站在下一时段的协作休眠方式通知各个基站，以使得各个基站在下一时段依据所述协作休眠方式进行协作休眠。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述协作休眠方式确定模块利用的所述预先设定的协作休眠方式所依据的处理规则，包括：

能量效率最高且受限于：各个基站对用户的服务约束条件、用户业务优先级约束条件和绿色能源约束条件；

其中，能量效率的计算公式为R_k为可被服务用户k的传输速率且为所述蜂窝异构网络中所有基站分别对可被服务用户k的传输能耗的函数，为基站b的所有能量消耗且 $P_b^{\mathrm{total}}=P_b^{\mathrm{total}0}+P_b^{\mathrm{total}1}={\mathrm{\φ}}_b({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}0}+P_b^{\mathrm{sw}0}+P_b^{\mathrm{cc}0})+({\mathrm{\ρP}}_b^{\mathrm{tx}1}+P_b^{\mathrm{sw}1}+P_b^{\mathrm{cc}1}),$ 其中，k∈{1，2，...，K}，K为所述蜂窝异构网络所覆盖的可被服务用户的个数，b∈{0，1，2，...，L}，(L+1)为所述蜂窝异构网络中基站个数，φ_b为预设的用于区分能源优先级的、与当前可用绿色能源量相关的值且φ_b＜1，p为传输能耗利用率相关参数，为基站b以绿色能源供能的能量消耗，为基站b以传统能源供能的能量消耗，为基站b对所有可被服务用户的以绿色能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以绿色能源供能的基站设备固耗，为基站b对所有可被服务用户的以传统能源供能的传输能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站状态切换能耗，为预先获得的基站b的以传统能源供能的基站设备固耗；

其中，各个基站对用户的服务约束条件：A_kP_k＝0，A_k为对角块矩阵且A_k＝diag{a₀，a₁，a₂，...，a_L}，若b∈D_k则a_b＝0，否则a_b＝1，D_k为可被服务用户k的可服务基站群且D_k＝{b|k∈D_b&&b∈{0，1，2，...，L}}，D_b为基站b的可服务用户群，P_k为与各个基站分别对可被服务用户k的传输能耗相关的向量；

其中，所述用户业务优先级约束条件为：R_k＝B_k 且R_k≤B_k B_k为可被服务用户k的当前待处理业务量，S_r为实时业务用户集合，S_nr为非实时业务用户集合；

其中，所述绿色能源约束条件为：b∈{0，1，2，...，L}且b∈{0，1，2，...，L}，为基站b的当前可用绿色能源量，为基站b对所有可被服务用户的传输能耗且 为基站b的最大的传输能耗。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述协作休眠方式确定模块，包括：

服务约束条件内容确定单元，用于根据所述各个基站所对应的可服务用户群，确定各个可被服务用户所对应的可服务基站群，进而依据所述各个可被服务用户所对应的可服务基站群和各个基站对用户的服务约束条件，确定下一时刻各个基站对用户的服务约束条件所对应的约束内容；

能源约束内容确定单元，用于根据所述当前可用绿色能源量、预先获得的各个基站的最大传输功耗和所述绿色能源约束条件，确定下一时段所述绿色能源约束条件所对应的约束内容；

用户业务优先级内容确定单元，用于根据可被服务用户所属的业务集合和所述用户业务优先级条件，确定下一时段所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容；

传输能耗确定单元，用于根据所确定出的下一时段所对应的所述各个基站可服务用户群所对应的服务约束内容、所述绿色能源约束条件所对应的约束内容、所述用户业务优先级条件所对应的优先级内容、所述基站到可被服务用户的当前信道增益，以及能量效率的计算公式，计算能量效率最高时各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗；

工作状态确定单元，用于根据各个基站分别对各个可被服务用户在下一时段的传输能耗，确定各个基站在下一时段的工作状态，其中，所述工作状态为休眠状态或被唤醒状态。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述工作状态确定单元确定各个基站在下一时段的工作状态所利用的公式为：

$q_b=\left\{\begin{array}{cc}0& \mathrm{if}{P}_b^{\mathrm{tx}}=\underset{k=1}{\overset{K}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{\mathrm{bk}}=0\\ 1& \mathrm{else}\end{array}\right.$

其中，q_b＝0表示基站b在下一时段处于休眠状态，q_b＝1表示基站b在下一时段处于被唤醒状态，P_bk为在下一时段基站b对可被服务用户k的传输能耗。

10.根据权利要求7-9任意一项所述的系统，其特征在于，φ_b为与基站b所对应当前可用绿色能源量成预定反比关系的值。