CN108093467A - 一种降低网络能耗的通信方法、小蜂窝设备及相关系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低网络能耗的通信方法、小蜂窝设备及系统。涉及无线通信技术领域，所述方法适用于小蜂窝设备，包括下述步骤：检测自身负载量参数；根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态。本发明可以保证QoS基础上，合理地降低能耗，实现异构Small Cell网络的绿色通信。

Description

一种降低网络能耗的通信方法、小蜂窝设备及相关系统

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种降低网络能耗的通信方法、小蜂窝设备及系统。

背景技术

小蜂窝(Small Cell)是一种低发射功率，小范围覆盖的小型基站设备，作为3G/4G宏蜂窝网络的补充，Small Cell能够使运营商以更低的代价为用户提供更好的无线宽带语音及数据业务，而且随着LTE网络容量的不断提升，Small Cell正扮演着越来越重要的角色。

Small Cell和宏基站组成的蜂窝网络通过使用宏微协同技术以及抗干扰技术，可以实现网络容量数倍甚至更高幅度的提升，极大缓解了无线通信网络的容量压力。在传统宏蜂窝网络中，仅存在宏基站这一种类型的基站，因此，传统宏蜂窝网络属于同构网络。而将Small Cell引入到传统宏蜂窝网络后，各种Small Cell之间因发射功率的不同而形成覆盖面积大小不等的蜂窝小区，这使得不同种类Small Cell的部署分布形成不同的网络层，从而构成异构型的网络架构，通常把这种由宏基站和Small Cell构成的异构性网络称为异构Small Cell网络。

为了满足当前持续迅猛增长的通信需求，运营商和用户往往会在异构小蜂窝网络中部署大量的Small Cell，从而导致异构Small Cell网络一直能耗过高；另一方面，在将来，更高频率的频谱资源会被采用，相比低频信号，高频信号在自由空间中传播时受到路径损耗、多径干扰和阴影衰落等信道衰落因素的影响更加严重，为了弥补高频信号的这一缺点以获得较好的网络覆盖性能，在前一方面的基础上将会有更多的Small Cell被部署，这导致异构Small Cell网络的能耗问题进一步趋于严重。

如何在保证异构Small Cell网络的服务质量(QoS，Quality of Service)的基础上，降低异构Small Cell网络的能耗，实现绿色通信，成为亟待解决的问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种降低网络能耗的通信方法、小蜂窝设备及系统。

第一方面，本发明实施例提供一种降低网络能耗的通信方法，包括：

检测自身负载量参数；

根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；

当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态。

在一个实施例中，所述运行状态包括：至少两级运行状态；不同级别运行状态对应不同的能耗；

根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态，包括：

判断所检测的负载量参数的值是否小于预设的第一门限值；

当所检测的负载量参数的值小于预设的第一门限值时，确定需要迁移至下一级运行状态。

在一个实施例中，迁移至下一级运行状态，具体包括：

进一步关闭预设的正在运行的硬件和/或软件程序。

在一个实施例中，当迁移至能耗最低的运行状态时，还包括：

停止检测自身负载量参数。

上述实施例可以在能耗最低的运行状态下，停止检测自身负载量参数，进一步节省自身能耗，尽最大可能地降低Small Cell的能耗。

在一个实施例中，当处于能耗最低的运行状态时，还包括：

监听宏基站发出的控制信令；

当接收到宏基站发出的唤醒控制信令时，从当前运行状态迁移至能耗最高的运行状态。

上述实施例可以在Small Cell停止检测自身负载量参数的情况下，在存在所覆盖的用户的需求时，依然能够被唤醒，重新为用户服务。

在一个实施例中，上述方法还包括：判断所检测的负载量参数的值是否大于等于预设的第二门限值；

当所检测的负载量参数的值大于等于预设的第二门限值时，确定需要迁移至能耗更高的上一级运行状态。

上述实施例，在为用户量较多，Small Cell负载较高的情况下，反向向能耗更高的运行状态迁移提供了可能。

在一个实施例中，上述运行状态包括：活跃状态、浅睡眠状态和深睡眠状态，上述状态的能耗依次降低。

第二方面，本发明实施例提供一种小蜂窝设备，包括：

检测模块，用于检测自身负载量参数；

状态迁移确定模块，用于根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；

状态迁移模块，用于当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态。

在一个实施例中，所述运行状态包括：至少两级运行状态；不同级别运行状态对应不同的能耗；

所述状态迁移确定模块，具体用于判断所检测的负载量参数的值是否小于预设的第一门限值；当所检测的负载量参数的值小于预设的第一门限值时，确定需要迁移至下一级运行状态。

在一个实施例中，所述状态迁移模块，具体用于进一步关闭预设的正在运行的硬件和/或软件程序。

在一个实施例中，所述状态迁移模块，还用于停止检测自身负载量参数。

在一个实施例中，所述设备还包括：

监听模块，用于监听宏基站发出的控制信令；

所述状态迁移模块，还用于当所述监听模块接收到宏基站发出的唤醒控制信令时，从当前运行状态迁移至能耗最高的运行状态。

在一个实施例中，所述运行状态包括：活跃状态、浅睡眠状态和深睡眠状态，上述状态的能耗依次降低。

第三方面，本发明实施例提供一种异构Small Cell网络系统，包括：宏基站和至少一个小蜂窝设备；

所述小蜂窝设备，用于周期性检测自身负载量参数；根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态；

所述宏基站，用于对迁移至能耗最低的运行状态的所述小蜂窝设备进行监控，当确定所述小蜂窝设备覆盖区域内存在活跃的用户终端时，向所述小蜂窝设备发出唤醒控制信令。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的上述降低网络能耗的通信方法、小蜂窝设备及系统，基于Small Cell自身实时检测负载量的机制，Small Cell可以主动感知自身当前的负载量，并可根据该负载量的大小迁移至预设的能耗较低的下一级运行状态，可以保证QoS基础上，合理地降低能耗，实现异构Small Cell网络的绿色通信。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例提供的降低网络能耗的通信方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的Small Cell唤醒机制的流程图；

图3为本发明实施例提供的三种工作状态迁移关系的示意图；

图4为本发明实施例提供的Small Cell执行降低网络能耗的通信方法的一个实例；

图5为本发明实施例提供的小蜂窝设备的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的异构Small Cell网络系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

针对异构Small Cell网络高耗能的问题，本发明实施例提供了一种降低网络能耗的通信方法，为异构Small Cell网络制定了能量节省策略，通过该策略来降低异构SmallCell网络的能耗，实现异构Small Cell网络的绿色通信。

该方法实施例应用于异构Small Cell网络中的Small Cell设备，该方法包括下述步骤：

S11、检测自身负载量参数；

S12、根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；当判断结果为是时，执行下述步骤S13，否则转向步骤S11；

S13、迁移至能耗更低的下一级运行状态。

本发明实施例提供的上述方法中，负载量参数可以是任何可以表征Small Cell自身负载的参数，例如常用的负载量强度的参数，负载量强度表示Small Cell当前负载量的高低参数，Small Cell可以通过现有技术中的算法，根据自身当前的负载量(用户数)，从而计算出其当前的负载量强度。

本发明实施例提供的上述降低网络能耗的通信方法，基于Small Cell自身实时检测负载量的机制，Small Cell可以主动感知自身当前的负载量，并可根据该负载量的大小迁移至预设的能耗较低的下一级运行状态，可以保证QoS基础上，合理地降低能耗，实现异构Small Cell网络的绿色通信。

上述步骤S11，可以是周期性执行，即按照预设的时间间隔周期性执行，或者基于其他触发条件的触发来执行，以达到实时监控自身负载情况的目的。其周期亦可以是固定的时间或者可以调整的时间，具体实施时可参照Small Cell总体负载情况而定。

上述S12中，运行状态包括：至少两级运行状态；不同级别运行状态对应不同的能耗；

例如可以按照负载情况，将Small Cell自身的工作状态分为多级运行状态，包括但不限于：两级、三级及以上运行状态，各级别运行状态分别与不同的能耗对应。例如，分为三级运行状态，级别从高到低，其对应的能耗亦从高到低，即最高级运行状态同时对应能耗最高的状态，最低运行状态同时对应能耗最低的状态。

举例来说，例如可以预先设置下述三级运行状态：活跃状态、浅睡眠状态和深睡眠状态，上述状态的能耗依次降低。

相应地，上述步骤S12中，根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态，具体通过下述步骤实现：

判断所检测的负载量参数的值是否小于预设的第一门限值；

当所检测的负载量参数的值小于预设的第一门限值时，确定需要迁移至下一级运行状态。

第一门限值可以根据整体网络负载情况设定，一种方式是每个周期都检测第一门限值，发现负载量参数小于该第一门限值，则迁移至能耗更低的下一级运行状态，否则保持在本运行状态不变。

具体来说，迁移至下一级运行状态，可以通过进一步关闭预设的正在运行的硬件和/或软件程序来实现。换言之，即在上级运行状态的基础上，进一步关闭可能的硬件和/或正在运行的软件程序。

较佳地，当迁移至能耗最低的运行状态时，还包括：停止检测自身负载量参数。在这种状态下，Small Cell能耗之低已达到极致。

当Small Cell处于能耗最低的运行状态且已停止检测自身负载量参数时，即跳出上述S11～S13的流程的循环，为了避免Small Cell一旦处于能耗最低的运行状态，而无法继续迁移至其他运行状态，本发明实施例提供的上述方法，当Small Cell处于能耗最低的运行状态时，参照图2所示，还可以执行下述步骤：

S21、监听宏基站发出的控制信令；

S22、当接收到宏基站发出的唤醒控制信令时，从当前运行状态迁移至能耗最高的运行状态。

进一步地，本发明实施例提供的上述降低网络能耗的通信方法，还可以在每个周期判断负载量参数的值在大于等于第一门限值时，进一步判断其是否大于预设的第二门限值，当大于时，确定需要迁移至能耗更高的上一级运行状态。实现运行状态根据网络情况的动态迁移。

一般而言，第二门限值可大于第一门限值，也可以等于第一门限值，为了避免状态的迁移过于频繁对Small Cell自身带来不必要负担，可采用第二门限值大于第一门限值的方式。

下面以Small Cell运行状态分为活跃状态、浅睡眠状态和深睡眠状态三种为例进一步地说明：

三种状态的定义如下：

活跃状态：该状态即Small Cell的正常运行状态，在该状态下，Small Cell设备内部的所有硬件组成单元都处于工作中以保证Small Cell能够服务于用户。

浅睡眠：基于睡眠机制，Small Cell设备内部的某些硬件组成单元可被关闭，比如跟网络信号发射和处理相关的微处理器、射频收发信机、功率放大器等。当处于活跃状态的Small Cell关闭其内的部分硬件组成单元后，该Small Cell就被视为从活跃状态进入了浅睡眠状态，不再服务用户以节省自身能耗。

深睡眠：在浅睡眠的基础上，Small Cell进一步关闭其在浅睡眠期间保持运行的那部分硬件组成单元中的一部分，例如某些辅助硬件单元或软件，此时该Small Cell就被视为从浅睡眠状态进入了深睡眠状态或继续维持当前深睡眠状态以进一步节省自身能耗。

参照图3所示，活跃状态、浅睡眠状态和深睡眠状态活跃状态、浅睡眠状态和深睡眠状态三种工作状态迁移关系的示意图。

基于基站负载实时检测机制，当Small Cell处于活跃状态及浅睡眠状态时，SmallCell都能周期性主动感知自身当前负载量，而当Small Cell处于深睡眠状态时则禁用负载实时检测机制以在深睡眠期间令该Small Cell能够最大程度地节省能耗。本专利使用负载量强度一词来表示Small Cell当前自身负载量的高低程度，即Small Cell的负载量越高，表明该Small Cell的负载量强度越大，反之，Small Cell的负载量越小，则表明该SmallCell的负载量强度越小。

参照图4所示，Small Cell默认运行在活跃状态并周期性检测自身当前的负载量强度，一旦活跃的Small Cell的负载量强度Vac小于预先设置的负载量强度门限值Vn，表明此时Small Cell覆盖范围内的通信需求较低，该Small Cell就会立即从活跃状态进入浅睡眠状态，从而节省自身能耗；进入浅睡眠状态的Small Cell仍然保持周期性检测自身当前的负载量强度的能力，下个检测周期到来时，如果此时浅睡眠的Small Cell的负载量强度Vls仍然小于Vn，如果表明此时Small Cell覆盖范围的通信需求持续较低，则该Small Cell就会立即从浅睡眠状态进入深睡眠状态，并停用检测自身当前的负载量强度的能力，从而进一步节省自身能耗。对于处于深睡眠状态的Small Cell，宏基站通过回程链路，宏基站可与其覆盖范围内的Small Cell建立监控关系，会周期性确定这些Small Cell的覆盖范围内是否存在活跃的用户，这可让宏基站判定Small Cell内是否存在活跃用户。一旦宏基站确定深睡眠的Small Cell内存在活跃的用户请求，宏基站立刻向该Small Cell发送唤醒控制信令，该Small Cell立即从深睡眠状态转换到活跃状态开始服务于用户，反之，若深睡眠的Small Cell内不存在活跃的用户请求，那么该Small Cell维持深睡眠状态，从而继续节省能量。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种小蜂窝设备及异构Small Cell网络系统，由于这些设备和系统所解决问题的原理与前述降低网络能耗的通信方法相似，因此该装置和客户端的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的一种小蜂窝设备，参照图5所示，包括：

检测模块51，用于检测自身负载量参数；

状态迁移确定模块52，用于根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；

状态迁移模块53，用于当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态。

进一步地，上述运行状态包括：至少两级运行状态；不同级别运行状态对应不同的能耗；

相应地，上述状态迁移确定模块53，具体用于判断所检测的负载量参数的值是否小于预设的第一门限值；当所检测的负载量参数的值小于预设的第一门限值时，确定需要迁移至下一级运行状态。

在一个实施例中，上述状态迁移模块53，具体用于进一步关闭预设的正在运行的硬件和/或软件程序。

在一个实施例中，上述状态迁移模块53，还用于判断所检测的负载量参数的值是否大于等于预设的第二门限值；

相应地，状态迁移模块53，还用于当上述状态迁移模块53所检测的负载量参数的值大于等于预设的第二门限值时，确定需要迁移至能耗更高的上一级运行状态。

在一个实施例中，上述状态迁移模块53，还用于停止检测自身负载量参数。

在一个实施例中，参照5所示，上述设备还可以包括：监听模块54，用于监听宏基站发出的控制信令；

相应地，上述状态迁移模块53，还用于当监听模块54接收到宏基站发出的唤醒控制信令时，从当前运行状态迁移至能耗最高的运行状态。

在一个实施例中，上述运行状态包括：活跃状态、浅睡眠状态和深睡眠状态，上述状态的能耗依次降低。

本发明实施例还提供了一种异构Small Cell网络系统，参照图6所示，包括：宏基站61和至少一个小蜂窝设备62；

小蜂窝设备61，用于周期性检测自身负载量参数；根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态；

宏基站62，用于对迁移至能耗最低的运行状态的所述小蜂窝设备进行监控，当确定所述小蜂窝设备覆盖区域内存在活跃的用户终端时，向所述小蜂窝设备发出唤醒控制信令。

根据本发明实施例还提供一种小蜂窝设备，包括：

处理器；

用于存储处理器可执行命令的存储器；

其中，处理器被配置为：

检测自身负载量参数；

根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；

当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态。

本发明实施例还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由小蜂窝设备的处理器执行时，使得小蜂窝设备能够执行上述降低网络能耗的通信方法。

关于上述实施例中的小蜂窝设备，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、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和光学存储器等)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、设备(系统)、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。

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 (14)

1.一种降低网络能耗的通信方法，其特征在于，包括：

检测自身负载量参数；

根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；

当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述运行状态包括：至少两级运行状态；不同级别运行状态对应不同的能耗；

根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态，包括：

判断所检测的负载量参数的值是否小于预设的第一门限值；

当所检测的负载量参数的值小于预设的第一门限值时，确定需要迁移至下一级运行状态。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态，具体包括：

进一步关闭预设的正在运行的硬件和/或软件程序。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当迁移至能耗最低的运行状态时，还包括：

停止检测自身负载量参数。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，当处于能耗最低的运行状态时，还包括：

监听宏基站发出的控制信令；

当接收到宏基站发出的唤醒控制信令时，从当前运行状态迁移至能耗最高的运行状态。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：判断所检测的负载量参数的值是否大于等于预设的第二门限值；

当所检测的负载量参数的值大于等于预设的第二门限值时，确定需要迁移至能耗更高的上一级运行状态。

7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述运行状态包括：活跃状态、浅睡眠状态和深睡眠状态，上述状态的能耗依次降低。

8.一种小蜂窝设备，其特征在于，包括：

检测模块，用于检测自身负载量参数；

状态迁移确定模块，用于根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；

状态迁移模块，用于当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述运行状态包括：至少两级运行状态；不同级别运行状态对应不同的能耗；

所述状态迁移确定模块，具体用于判断所检测的负载量参数的值是否小于预设的第一门限值；当所检测的负载量参数的值小于预设的第一门限值时，确定需要迁移至下一级运行状态。

10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述状态迁移模块，具体用于进一步关闭预设的正在运行的硬件和/或软件程序。

11.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述状态迁移模块，还用于停止检测自身负载量参数。

12.如权利要求11所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：

监听模块，用于监听宏基站发出的控制信令；

所述状态迁移模块，还用于当所述监听模块接收到宏基站发出的唤醒控制信令时，从当前运行状态迁移至能耗最高的运行状态。

13.如权利要求8-11任一项所述的方法，其特征在于，所述运行状态包括：活跃状态、浅睡眠状态和深睡眠状态，上述状态的能耗依次降低。

14.一种异构Small Cell网络系统，其特征在于，包括：宏基站和至少一个小蜂窝设备；

所述小蜂窝设备，用于周期性检测自身负载量参数；根据自身所处的运行状态和所检测的负载量参数，判断是否迁移至预设的能耗更低的下一级运行状态；当判断结果为是时，迁移至所述能耗更低的下一级运行状态；

所述宏基站，用于对迁移至能耗最低的运行状态的所述小蜂窝设备进行监控，当确定所述小蜂窝设备覆盖区域内存在活跃的用户终端时，向所述小蜂窝设备发出唤醒控制信令。