CN106162751B

CN106162751B - 业务均衡与节能控制方法及装置

Info

Publication number: CN106162751B
Application number: CN201510208574.2A
Authority: CN
Inventors: 何金薇; 王希栋; 崔春风
Original assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Current assignee: China Mobile Communications Group Co Ltd
Priority date: 2015-04-28
Filing date: 2015-04-28
Publication date: 2020-02-11
Anticipated expiration: 2035-04-28
Also published as: CN106162751A

Abstract

本发明公开了一种业务均衡控制与节能控制方法及装置，包括：针对网络中任一基站，确定UE接入各基站的接入代价；根据所述接入代价，确定UE和基站之间的关联状态，其中所述关联状态是所述基站和网络中UE之间的接入关系；根据所述关联状态，关闭没有UE接入的基站,能够提升节能策略的精确性，降低计算复杂度，提升适用范围。

Description

业务均衡与节能控制方法及装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种业务无均衡与节能控制方法及装置。

背景技术

随着无线通信技术的不断发展，为了满足不断增长的无线宽带业务需求，需要不断增加空中接口带宽和基站数量，使得无线接入网络的能源消耗问题也随之日益严重。目前，针对单设备的节能措施，如符号关断、通道关断等已经进行了充分的研究，对于同制式的分层网络，在长期演进(Long Term Evolution，LTE)通信系统中的宏基站和微基站的重叠覆盖的场景下，针对关断小基站节能的问题进行了充分的研究和仿真，取得了显著的节能效果。但是在目前的现网中，大量存在的是传统的GSM、TD-SCDMA等网络。对于这种多制式网络共存的情况，亟需一种网络级的节能策略，将GSM、TD-SCDMA、LTE三网协同发展，从网络级的角度研究其相互协调配合的方案，以网络效率最优为目标，在保证终端用户感受的基础上，统筹调度无线网络资源，通过网络之间的协作，实现整网的能量效益最大化。

在现网中，GSM、TD-SCDMA和LTE以及WLAN共同支撑地域覆盖的无缝隙性，GSM基站覆盖范围约在1km以上，TD-SCDMA基站覆盖半径约1km，LTE Macro基站覆盖半径为500米，LTE Micro基站为200米，而Pico和Femto等小基站可覆盖10米左右。如图1所示，在某一个区域可能是GSM和TDSCDMA共存，也有可能是LTE Macro和Micro共存。针对该种情况，提出一种业务均衡与节能控制方案，例如基于业务分布具有时间和空间上的不均匀性，因此在午夜整个网络负载低的情况下，适度的考虑关闭一些补热的小基站，转而用宏基站来承载容量，在不影响用户感知的情况下节省了能量。网络级的基站协作关断策略考虑了宏基站作为中心决策点，如图2所示，一个宏基站下重叠覆盖N个小基站的一对多的场景。通过各个小基站向中心宏基站上报各自的业务量，由宏基站统一判断得到各小基站的开关状态，在负载低的时候选择性的关断小基站以节省电量。

但是，该种方式的缺陷在于，首先，判断小基站关断或开启的条件仅限于每个基站的负载状态，是一个较粗粒度的关断策略；其次，涉及的网络范围在一个宏基站的小范围覆盖下，以一个宏基站为单位，根据小范围比如小基站本身或者其周围小基站簇的业务量水平决定某个小基站的开关状态。

发明内容

本发明提供了一种业务均衡与节能控制方法及装置，能够提升节能策略的精确性，降低计算复杂度，提升适用范围。

一种业务均衡控制与节能控制方法，包括：针对网络中任一基站，确定UE接入各基站的接入代价；根据所述接入代价，确定UE和基站之间的关联状态，其中所述关联状态是所述基站和网络中UE之间的接入关系；根据所述关联状态，关闭没有UE接入的基站。

一种业务均衡控制与节能控制装置，包括：用于针对网络中任一基站，确定UE接入各基站的接入代价；以及根据所述接入代价，确定UE和基站之间的关联状态，其中所述关联状态是所述基站和网络中UE之间的接入关系；执行单元，用于根据所述关联状态，关闭没有UE接入的基站。

通过采用上述技术方案，在业务均衡控制与节能控制方法中，针对网络中任一基站，确定每个基站和UE之间的关联状态，根据关联状态，关闭没有UE接入的基站，判断基站开启或关断的条件，不再仅限于基站的负载状态，而是通过按照网络耗能最少原则，将UE进行调度，关闭的基站是没有任何负载的基站，适用范围较广，计算复杂度较低。

附图说明

图1为不同制式下，基站构成的异构网络结构组成示意图；

图2为重叠覆盖的网络结构示意图；

图3为本发明实施例中，提出的业务均衡与节能控制方法流程图；

图4为本发明实施例中，提出的业务均衡与节能控制方法流程图；

图5为基站的功率模型示意图；

图6为网络级关闭基站节能方案岁负载变化的节能力度仿真示意图；

图7为网络级关闭基站节能方案和遍历方案的节能力度对比示意图；

图8为本发明实施例中，提出的业务均衡与节能控制装置结构组成示意图。

具体实施方式

下面将结合各个附图对本发明实施例技术方案的主要实现原理、具体实施方式及其对应能够达到的有益效果进行详细地阐述。

本发明实施例提出一种业务均衡控制与节能控制方法，针对网络中任一基站，根据网络中所有UE和所有基站的关联情况，确定基站的开关状态。在确定关联情况的过程中，依据将UE接入使整网能耗最优的基站为准则，然后根据所述关联情况，关闭没有UE接入的基站，其具体处理流程包括：

步骤一：针对网络中任一基站，确定基站和UE之间的关联状态。

首先，针对网络中任一基站，确定UE接入各基站的接入代价。

其次，根据接入代价，确定UE和基站之间的关联状态。

其中，关联状态是所述基站和网络中UE之间的接入关系。

关联状态可以通过下述参数获得：网络中每个UE的请求速率、基站已有负荷以及基站能够承载的最大负荷等，在此不做具体的限定。

本发明实施例提出的技术方案中，最终网络中各基站中接入的UE，是依据网络中功率消耗最少准则接入各个基站的。该种方式下，UE接入的基站，可能是信号强度最好的基站，也可能是信号强度不是最优的基站。本发明实施例将以此为例来进行详细阐述。

其中，确定任一基站中的每个基站和UE之间的关联状态，包括：

确定用于表征UE选择接入基站的选择矩阵；并确定用于表征UE接入各基站的代价矩阵；根据选择矩阵和代价矩阵，计算得到UE和基站之间的关联状态。

步骤二：根据关联状态，关闭没有UE接入的基站。

本发明实施例提出的技术方案中，为便于阐述，将UE接入各基站的接入代价通过代价矩阵表示，确定用于表征UE选择接入基站之间的对应关系，通过选择矩阵来表示。UE接入各基站的接入代价还可以通过对应关系或者其他方式来描述，在此不做具体的限定。

下面以一具体实例来详细传输本发明实施例上述提出的技术方案：如图3所示，其具体处理流程如下述：

步骤30，UE接入基站。

UE可以接入信号强度最好的基站。

步骤31，获得基站位置，以及各个基站的额定功率值。并获得UE位置，及各个UE承载的业务所需求的数据传输速率。

基站在设置之后，一般不易变动，并且每个基站都有各自的额定功率值，该些数据可以在服务设备中读取。

一种较佳地实施方式，本发明实施例提出的技术方案中，可以选择UE位置、UE承载的业务较为稳定的时段，周期性获得基站位置，以及各个基站的额定功率值。并获得UE位置，及各个UE承载的业务所需求的数据传输速率。这样可以较好地对UE以及UE承载的业务所需求的数据传输速率进行统计，避免由于UE的位置移动性或者UE承载的业务的多变性带来的统计数据不精确的问题。

步骤32，确定选择矩阵和代价矩阵。

其中，选择矩阵是用于表征UE选择接入基站的矩阵，代价矩阵是用于表征UE接入各基站的代价的矩阵。

本发明实施例提出的技术方案中，设定每个基站在其容量范围内可以接入多个UE，每个UE只能接入一个基站。代价矩阵中的数值可以是通过UE到基站的信号强度确定，也可以通过UE所承载的业务的QoS确定，并且，代价矩阵中的数值还可以和基站的负载占用率相关。

一种较佳地实施方式，本发明实施例提出的技术方案中，代价矩阵中的数值是通过UE到基站的信号强度确定的。代价矩阵中的数值通过功率值表征，则针对任一基站，确定UE接入任一基站时该基站的线性功率值，并确定该基站的静态功率值，根据线性功率值与静态功率值，确定用于表征UE接入各基站的代价矩阵中的数值。

将线性功率值与静态功率值做运算，得到的结果作为用于表征UE接入各基站的代价矩阵中的数值。可以将线性功率值与静态功率值的和值，作为用于表征UE接入各基站的代价矩阵中的数值。也可以是将线性功率值与静态功率值的均值，作为用于表征UE接入各基站的代价矩阵中的数值。聚集体计算方法，本发明不做具体的限定。

其中，可以按照下述方式确定线性功率值：

若UE到任一开启状态的基站的信号强度大于基站的接入门限值，则根据该UE到所述基站的信号强度，以及该UE需求的数据传输速率确定该UE占用的资源值，根据该资源值确定所述基站的线性功率值。

若UE到任一开启状态的基站的信号强度小于开启状态的基站的接入门限值，或该基站为关闭状态，则该基站的线性功率值为设定值。

该设定值可以是一个较大的数值。

其中，本发明实施例提出的技术方案中，所有可以接入该基站的UE平均承担该基站的静态功率值。

步骤33，根据选择矩阵和代价矩阵，计算得到UE和基站之间的关联状态。

基于矩阵扩展算法，将代价矩阵按照选择矩阵中UE数量扩展，对扩展后的方阵进行求解，得到UE和基站之间的关联状态。

本发明实施例提出的技术方案中，针对代价矩阵中的任一一行，将代价矩阵中的一行，扩展成N行，N为UE的数量，得到扩展的方阵，然后通过匈牙利算法，对得到的方阵进行求解，获得UE和基站之间的关联状态。

步骤34，根据关联状态，关闭没有UE接入的基站。

可选地，在上述步骤33计算得到UE和基站之间的关联状态之后，步骤34关闭没有UE接入的基站之前，还包括：

确定基站的不同分配方式，根据确定出的分配方式进行遍历，按照基站的开关状态给UE在自身的代价矩阵基础上叠加不同的功耗。

确定基站的不同分配方式，包括：确定基站数量N，根据基站数量N，确定基站的分配方式。

例如，本发明实施例提出的技术方案中，确定基站的分配方式为2^N。

在上述步骤33之后，计算得到的UE和基站之间的关联状态，是在假设基站状态为开或关的时得到的结果，本发明实施例提出的技术方案中，对得到的结果再进行校正，对比每一种分配结果和设定的基站状态，筛选得到符合要求的结果。

在对确定出的结果进行筛选时，可以根据基站的状态和/或基站的容量，对确定出的结果进行筛选。

下面以一实例来进行详细阐述，如图4所示，其具体处理流程如下述：

首先假设通信网络中的终端数量为：NUE，基站数量为：Nsite。基站状态eNBs＝{Sbs1，Sbs2……,SbsN}，Sbsi＝{0,1}，其中每个元素表示基站工作或休眠。

其中每个基站可以在其容量范围内接入多个UE，每个UE只能接入一个基站。用户选择接入的基站的选择矩阵表示为X，其中元素为1，表示UE选择了基站Nsite；UE选择该基站的代价，通过代价矩阵C表示。

其中，代价矩阵C中的数值可以和UE到基站的信号强度相关，也可以和UE业务的QoS相关，亦可以和基站的负载占用率相关。本发明实施例提出的技术方案中，以UE到基站的信号强度及UE业务需求的数据率为例进行详细阐述。

步骤41，UE接入信号最强的基站。

步骤42，确定选择矩阵。

每个UE只能接入一个基站。用户选择接入的基站的选择矩阵表示为X，其中元素为1，表示UE选择了基站Nsite，则选择矩阵X：

步骤43，确定初始代价矩阵。

根据SNR分配给各UE的资源块(RB)，根据功耗模型确定该RB占用的基站的线性功率值，计算初始代价矩阵。

步骤44，确定基站的分配方式。

首先，可以确定网络中的基站的数量N。

其次，确定基站的分配方式为2^N。

步骤45，根据确定出的基站的分配方式，遍历搜索2^N种基站的分配方式。

步骤46，根据遍历结果，按照基站的状态(例如开启或关闭)，针对每个UE，在UE的初始代价矩阵上叠加不同的数值。

初始代价矩阵：

叠加不同的数值：代价矩阵中的各元素数值包括基站的线性功率值和静态功率值。

本发明实施例提出的技术方案中，线性功率值以UE到基站的信号强度及UE业务需求的数据率为例确定UE接入基站的功率消耗。

首先，确定线性功率值：

确定UE接入到某开启基站的信号强度，判断该信号强度和设定门限值之间的大小：

若信号强度大于设定门限值，即UE接入到某开启基站的信号强度在设定门限之上，则根据该UE到该基站的信号强度及该UE需求的数据率估算出该UE占用的资源。

若信号强度小于设定门限值，即用户到某开启基站的信号强度在设定门限值之下，或者该基站是关闭状态，则该UE不能接入该基站，此时，在代价矩阵中该项可以设为一个较大的数值。

如图5所示，根据基站的负载和总功率的模型，为UE到每个基站分配线性功率值。由图5可知，UE占用的资源越多，线性功率值对应也越大。

其次，确定静态功率值。

本发明实施例提出的技术方案中，所有可以接入该基站的UE平均承担该基站的静态功率值。

基站整体消耗的功率不止线性功率值，还有静态功率值。则

代价矩阵C中各元素的数值可以按照下述公式确定：

Ci’＝C+静态功耗(或大数值)

上述公式中的大数值表示若基站设定的状态为关闭，则为其叠加一个大数值。

步骤47，确定出代价矩阵之后，将代价矩阵进行扩展。使用匈牙利算法求解扩展矩阵。

通过把代价矩阵C的一行扩展成NUE行，得到扩展的方阵：

使用匈牙利算法求解上述扩展矩阵，计算得到UE和基站之间的关联状态。

步骤48，判断2^N种基站的分配方式是否全部遍历完毕，如果遍历完毕，执行步骤49，反之，执行步骤45。

步骤49，对得到的结果进行筛选。

可以对比设定的基站的状态、容量，筛选出符合要求的解。

上述对方阵的求解结果，会返回选择矩阵X和基站的开关状态，在初始时假设基站状态eNBs＝{Sbs1，Sbs2……,SbsN}，Sbsi＝{0,1}，其中每个元素表示基站工作或休眠。

则遍历搜索2^Nsite种基站分配方式后，对比每一种分配结果和其设定的基站的开关、容量，筛选出符合要求的解。

其中，在宏微站点1:3，微基站休眠功耗46w的情况下，首先对提出的算法在系统级仿真平台19个宏基站下进行仿真，考虑到相邻宏基站之间的干扰，按照本发明实施例提出的技术方案，进行仿真得到的仿真结果如图6所示。可以看出，低负载时得到提出的网络协作可以把整网功耗降低百分之十几。

为了验证提出的方案的最优性，假设各宏基站之间无干扰，得到提出的网络协作方案在负载较低时，和遍历算法节能力度相同，如图7所示，而且，其算法复杂度比较低，只有遍历基站所需要的2^nsite，复杂度比NsiteNUE低很多。

相应地，本发明实施例还提出一种业务均衡控制与节能控制装置，如图8所示，包括：

确定单元801，用于针对网络中任一基站，确定UE接入各基站的接入代价，根据所述接入代价，确定UE和基站之间的关联状态，其中所述关联状态是所述基站和网络中UE之间的接入关系。

执行单元802，用于根据所述关联状态，关闭没有UE接入的基站。

具体地，上述确定单元801，具体用于确定用于表征用户终端UE选择接入基站的选择矩阵；并确定用于表征UE接入各基站的代价矩阵；

所述装置还包括：

计算单元，用于根据所述选择矩阵和代价矩阵，计算得到UE和基站之间的关联状态。

具体地，上述确定单元801，还用于对得到的UE和基站之间的关联状态进行筛选，确定没有UE接入的基站。

所述代价矩阵中的数值通过功率值表征；所述确定单元，具体用于针对任一基站，确定UE接入任一基站时所述基站的线性功率值；并确定所述任一基站中的所述基站的静态功率值；根据所述线性功率值与所述静态功率值，确定用于表征UE接入各基站的代价矩阵中的数值。

具体地，确定单元801，具体用于按照下述方式确定所述线性功率值：若UE到任一开启状态的基站的信号强度大于所述基站的接入门限值，则根据所述UE到所述基站的信号强度，以及所述UE需求的数据传输速率确定所述UE占用的资源值，根据所述资源值确定所述基站的线性功率值；若UE到任一开启状态的基站的信号强度小于所述开启状态的基站的接入门限值，或所述基站为关闭状态，则所述基站的线性功率值为设定值。

具体地，上述确定单元801，具体用于根据所述基站的状态和/或基站的容量，对得到的UE和基站之间的关联状态进行筛选。

具体地，所述计算单元，具体用于基于矩阵扩展算法，将所述代价矩阵按照选择矩阵中UE数量扩展；对扩展后的方阵进行求解，得到UE和基站之间的关联状态。

本领域的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置(设备)、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、只读光盘、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(设备)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种业务均衡控制与节能控制方法，其特征在于，包括：

针对网络中任一基站，确定UE接入各基站的接入代价；

根据所述接入代价，确定UE和基站之间的关联状态，其中所述关联状态是所述基站和网络中UE之间的接入关系；

根据所述关联状态，关闭没有UE接入的基站；

根据所述接入代价，确定UE和基站之间的关联状态，包括：

确定用于表征UE选择接入基站的选择矩阵；

确定用于表征UE接入各基站的代价矩阵；

根据所述选择矩阵和代价矩阵，计算得到UE和基站之间的关联状态；

根据所述选择矩阵和代价矩阵，计算得到UE和基站之间的关联状态，包括：

基于矩阵扩展算法，将所述代价矩阵按照选择矩阵中UE数量扩展；

对扩展后的方阵进行求解，得到UE和基站之间的关联状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在计算得到UE和基站之间的关联状态之后，还包括：

对得到的UE和基站之间的关联状态进行筛选，确定没有UE接入的基站。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述代价矩阵中的数值通过功率值表征；

确定用于表征UE接入各基站的代价矩阵，包括：

针对任一基站，确定UE接入任一基站时所述基站的线性功率值；并

确定所述任一基站中的所述基站的静态功率值；

根据所述线性功率值与所述静态功率值，确定用于表征UE接入各基站的代价矩阵中的数值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按照下述方式确定所述线性功率值：

若UE到任一开启状态的基站的信号强度大于所述基站的接入门限值，则根据所述UE到所述基站的信号强度，以及所述UE需求的数据传输速率确定所述UE占用的资源值，根据所述资源值确定所述基站的线性功率值；

若UE到任一开启状态的基站的信号强度小于所述开启状态的基站的接入门限值，或所述基站为关闭状态，则所述基站的线性功率值为设定值。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对得到的UE和基站之间的关联状态进行筛选，包括：

根据所述基站的状态和/或基站的容量，对得到的UE和基站之间的关联状态进行筛选。

6.一种业务均衡控制与节能控制装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于针对网络中任一基站，确定UE接入各基站的接入代价；以及根据所述接入代价，确定UE和基站之间的关联状态，其中所述关联状态是所述基站和网络中UE之间的接入关系；

执行单元，用于根据所述关联状态，关闭没有UE接入的基站；

所述确定单元，具体用于确定用于表征UE选择接入基站的选择矩阵；确定用于表征UE接入各基站的代价矩阵；

所述装置还包括：

计算单元，用于根据所述选择矩阵和代价矩阵，计算得到UE和基站之间的关联状态；

所述计算单元，具体用于基于矩阵扩展算法，将所述代价矩阵按照选择矩阵中UE数量扩展；对扩展后的方阵进行求解，得到UE和基站之间的关联状态。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定单元，还用于对得到的UE和基站之间的关联状态进行筛选，确定没有UE接入的基站。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述代价矩阵中的数值通过功率值表征；所述确定单元，具体用于针对任一基站，确定UE接入任一基站时所述基站的线性功率值；并确定所述任一基站中的所述基站的静态功率值；根据所述线性功率值与所述静态功率值，确定用于表征UE接入各基站的代价矩阵中的数值。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于按照下述方式确定所述线性功率值：若UE到任一开启状态的基站的信号强度大于所述基站的接入门限值，则根据所述UE到所述基站的信号强度，以及所述UE需求的数据传输速率确定所述UE占用的资源值，根据所述资源值确定所述基站的线性功率值；若UE到任一开启状态的基站的信号强度小于所述开启状态的基站的接入门限值，或所述基站为关闭状态，则所述基站的线性功率值为设定值。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于根据所述基站的状态和/或基站的容量，对得到的UE和基站之间的关联状态进行筛选。