CN114245445A - 一种基站节能的装置及方法 - Google Patents

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CN114245445A CN202111576776.4A CN202111576776A CN114245445A CN 114245445 A CN114245445 A CN 114245445A CN 202111576776 A CN202111576776 A CN 202111576776A CN 114245445 A CN114245445 A CN 114245445A
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王计斌
陈大龙
霍永章
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Abstract

本发明公开了一种基站节能的装置及方法，该基站节能的装置包括射频单元和网管系统，所述射频单元与所述网管系统通信连接，还包括服务器和电源控制器，所述电源控制器安装在所述射频单元的外部，所述电源控制器用于控制所述射频单元的开启与关闭；所述服务器通过网络与所述电源控制器进行控制交互，所述服务器用于射频单元的节能策略及所述电源控制器的控制。该基站节能的装置及方法通过周期内基站资源利用率结合工作日、节假日等基站状态判断并控制射频单元的开启或关闭，为运营商提供一种在4G、5G网络资源无使用或低使用效率的情况下降低网络设备能耗问题。

Description

一种基站节能的装置及方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种基站节能的装置及方法。
背景技术
移动网络的能耗直接关系到运营商的运维成本，在4G时代，网络的总体能耗(电费)已经达到运营商运维成本的16％。在移动通信网络中，能耗主要集中在基站、传输、电源和机房空调等部分。其中，基站是整个移动通信网络能耗的主要来源，占整个网络能耗的80％以上。在基站中，负责处理计算的基带单元(BBU)的功耗相对较小，射频单元(RRU/AAU)、散热系统等能耗较大。
传统的基站节能通常采用亚帧、通道关断及深度休眠等方面开展软件节能方案。亚帧关断是基站检测到部分下行亚帧(符号)无数据发送时，在此周期内关闭功率放大器等射频硬件，降低静态功耗。亚帧关断主要适用于低负荷场景。通道关断是室外宏站通过关闭(或休眠)部分发射射频通道，以达到降低功耗的目的。通道关断主要适用于通道数量较多的基站扇区。深度休眠是基站关闭AAU或RRU功放、绝大部分射频以及数字通路，仅保留最基本的数字接口电路，使AAU进入深度休眠状态以达到降低功耗的目的。深度休眠适用于5G负荷不高的场景或者时段。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基站节能装置，为运营商提供一种在4G、5G网络资源无使用或低使用效率的情况下降低网络设备能耗问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该基站节能的装置，包括射频单元和网管系统，所述射频单元与所述网管系统通信连接，还包括服务器和电源控制器，所述电源控制器安装在所述射频单元的外部，所述电源控制器用于控制所述射频单元的开启与关闭；所述服务器通过网络与所述电源控制器进行控制交互，所述服务器用于射频单元的节能策略及所述电源控制器的控制。
作为本发明的优选技术方案，所述服务器包括数据处理及控制模块、服务器通信模块和存储模块，所述数据处理及控制模块与所述存储模块相连接且形成双向数据传输，所述数据处理及控制模块与所述服务器通信模块相连接且形成双向数据传输；所述数据处理及控制模块对采集的射频单元的指标数据进行异常值处理，并将处理后的数据存放到存储模块中，所述服务器通信模块用于通信传输数据。
作为本发明的优选技术方案，所述电源控制器包括控制器通信模块、主控模块、电子开关；所述电子开关与所述主控模块相连接且形成双向数据传输，所述主控模块与所述控制器通信模块相连接且形成双向数据传输；所述控制器通信模块通过通信网络与所述服务器通信模块形成通信连接。
所述射频单元的控制粒度为1小时。射频单元控制粒度为一个小时，一个小时是常规话务统计指标数据产生的周期粒度；该控制粒度可根据网管系统能够提供的射频单元话务统计指标数据产生的周期粒度变化，如15分钟、30分钟粒度。
作为本发明的优选技术方案，所述射频单元包括AAU或RRU；所述控制通信模块为2G、3G、4G、5G、IOT通信模组、运营商传输模块中的一种；通信网络为私有云服务器或公有云服务器或运营商传输网。
本发明要解决的技术问题是提供一种基站节能方法，为运营商提供一种在4G、5G网络资源无使用或低使用效率的情况下降低网络设备能耗问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该基站节能的方法，具体包括以下步骤：
S1：采集设定周期内网络中基站扇区下各射频单元的话务量统计指标数据，并进行如空数据、超百比例数据、负值数据等异常数据处理后，将数据存放至存储模块中；
S2：根据存储模块中的一个周期的数据，建立基站扇区各射频单元24小时分时段的资源利用率基本库，并存储至存储模块中；
S3：判断各时段的资源利用率是否为零或低于设定资源利用率阀值，并进行标注；
S4：标注完成后将各时段的资源利用率子表存储到存储模块中，形成基站扇区各射频单的射频单元控制库；
S5：判断当天日期类型，确定当天射频单元控制库；
S6：每天整点时间通过网管系统提取当前射频单元状态，并形成当前射频单元状态库；
S7：通过对比基站扇区各射频单元的当天射频控制库与所述步骤S6形成的当前射频单元状态库中射频单元状态，并对电源控制器进行关闭和开启控制，从而实现节能。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤S7的具体步骤为：
S71：服务器的数据处理及控制模块提取存放在存储模块中的当天射频单元控制库的所有射频单元的在该时段的状态标记；
S72：将提取的状态与所述步骤S6中形成的当前射频单元状态库中射频单元状态进行对比，根据对比结果对射频单元进行关闭或开启的控制。
采用上述技术方案，通过对4G、5G基站扇区中的RRU或AAU(射频单元)进行业务量分析，对RRU或AAU的零业务量或低业务量的时段进行智能关闭，达到基站节能的效果。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤S72根据比对结果对射频单元进行关闭或开启的具体步骤为：
S721：若当天射频单元控制库中当前时段状态的标记为关闭且当前射频单元状态库中为去激活状态；或当天射频单元控制库中当前时段的标记为开启且当前射频单元状态库中为激活状态，则不进行操作；
S722：若当天射频单元控制库中当前时段状态的标记为关闭且当前射频单元状态库中为激活状态，数据处理及控制模块则将这部分射频单元的去激活指令通过服务器通信模块发送给网管系统，由网管系统对这部分射频单元进行去激活操作；去激活操作完成后，数据处理及控制模块将这部分射频单元的关闭指令通过服务器通信模块经通信网络发送给射频单元对应的电源控制器；电源控制器的主控模块接收到关闭指令后，将电子开关置于关状态，停止射频单元供电；
S723：若当天射频单元控制库中当前时段标记的是开启且当前射频单元状态库中为去激活状态，数据处理及控制模块将这部分射频单元的开启指令通过服务器通信模块经通信网络发送给射频单元对应的电源控制器；电源控制器的主控模块接收到开启指令后，将电子开关置于开状态，提供射频单元供电；射频单元供电后，数据处理及控制模块将这部分射频单元的激活指令通过服务器通信模块发送给网管系统，由网管系统对这部分射频单元进行激活操作。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤S1中的设定周期(一定周期)至少为24小时，或一周或一个月或一季度或半年或一年；所述步骤S2中的资源利用基本库包括：日常资源利用率表Rate_Libday、周资源利用率表Rate_Libweek、节假日资源利用率表Rate_Libholiday；单个射频单元资源利用率计算公式为：以每小时计算，
Figure BDA0003425465360000041
其中，j＝0,…,24；实际业务量包含：语音业务量和数据业务量；无线资源为该射频单元所能承载的业务量；日常资源利用率i＝1,…,365；星期一资源利用率i＝第1周星期一,…,第54周星期一；星期二资源利用率i＝第1周星期二,…,第54周星期二；……星期日资源利用率i＝第1周星期日,…,第54周星期日；国庆节资源利用率i＝国庆节第1天,…,国庆节第7天；春节资源利用率i＝春节第1天,…,春节第7天。周期为最少一天24小时话务统计指标数据，也可以采集一周、一个月、一个季度、半年、一年甚至更长时间每天24小时的话务统计指标数据；采集的数据周期越长，建立的资源利用率基本库越准确；语音业务量和数据业务量；无线资源为该射频单元所能承载的业务量。
服务器根据设定周期的话务统计指标数据，建立基站扇区各射频单元24小时分时段资源利用率基本库Rrate_Libx，Rrate_Libday＝{‘0’：‘Rate0’，‘1’：‘Rate1’,‘2’：‘Rate2’,......,‘23’：‘Rate23’}；资源利用率基本库根据采集话务统计指标数据的周期长短，可建立分项资源利用率表包括：日常资源利用率表Rate_Libday、周资源利用率表Rate_Libweek(如星期一、星期二资源利用率表)、节假日资源利用率表Rate_Libholiday(如国庆节、春节资源利用率表等)。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤S3中对判断各时段的资源利用率是否为零或低于一定门限的具体为：服务器的数据处理及控制模块提取存储模块中的资源利用率基本库Rrate_Libx，并对资源利用率基本库中的各资源利用率子表的每个射频单元每个时段的资源利用率进行判断，若该时段超过设定阀值N天(N可根据业务需求结合工程定)，则资源利用率Rate＝0或Rate≤Ratethreshold，Ratethreshold为设定的资源利用率阀值，可根据业务结合工程需求定)，将该时段控制信息Control标记为off，否则标记为on。
作为本发明的优选技术方案，所述步骤S4中的射频单元控制库包括：日常射频单元控制表，周射频单元控制表，节假日射频单元控制表；所述步骤S5具体为：服务器的数据处理及控制模块首先提取并判断当天日期是否为节假日或周几，并且按节假日射频单元控制表、周射频单元控制表、日常射频单元控制表优先级顺序选择为当天射频单元控制库。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该基站节能的装置及方法通过周期内基站资源利用率结合工作日、节假日等基站状态判断并控制射频单元的开启或关闭，为运营商提供一种在4G、5G网络资源无使用或低使用效率的情况下降低网络设备能耗问题。
附图说明
图1是本发明的基站节能方法的流程图；
图2是本发明的基站节能装置的结构逻辑图；
图3是本发明的基站节能装置的中通信结构图；
图4是本发明的基站节能装置的电源控制器与射频单元逻辑关系图。
具体实施方式
所附附图中以非限制性的举例形式，说明本发明的一个实施例，随后，在详细描述中较清楚的显示本发明的另外一些特性和优点。
实施例：如图2所示，该基站节能的装置，包括射频单元和网管系统，所述射频单元与所述网管系统通信连接，还包括服务器和电源控制器，如图4所示，所述电源控制器安装在所述射频单元的外部，所述电源控制器用于控制所述射频单元的开启与关闭；所述服务器通过网络与所述电源控制器进行控制交互，所述服务器用于射频单元的节能策略及所述电源控制器的控制；所述服务器包括数据处理及控制模块、服务器通信模块和存储模块，所述数据处理及控制模块与所述存储模块相连接且形成双向数据传输，所述数据处理及控制模块与所述服务器通信模块相连接且形成双向数据传输；所述数据处理及控制模块对采集的射频单元的指标数据进行异常值处理，并将处理后的数据存放到存储模块中，所述服务器通信模块用于通信传输数据；所述电源控制器包括控制器通信模块、主控模块、电子开关；所述电子开关与所述主控模块相连接且形成双向数据传输，所述主控模块与所述控制器通信模块相连接且形成双向数据传输；如图3所示，所述控制器通信模块通过通信网络与所述服务器通信模块形成通信连接；所述射频单元的控制粒度为1小时；射频单元控制粒度为一个小时，一个小时是常规话务统计指标数据产生的周期粒度；该控制粒度可根据网管系统能够提供的射频单元话务统计指标数据产生的周期粒度变化，如15分钟、30分钟粒度；所述射频单元包括AAU或RRU；所述控制通信模块为2G、3G、4G、5G、IOT通信模组、运营商传输模块中的一种；通信网络为私有云服务器或公有云服务器或运营商传输网。
如图1所示，以采集一年(365天)周期内话务统计指标数据，每天24个小时，该基站节能的方法，具体包括以下步骤：
S1：采集设定周期(一定周期)内网络中基站扇区下各射频单元的话务量统计指标数据，并进行异常处理(如空数据、超百比例数据、负值数据等异常数据处理)后，将数据存放至存储模块中；所述步骤S1中的设定周期(一定周期)至少为24小时，或一周或一个月或一季度或半年或一年；采集周期越长建立的资源利用率基本库越准确；
S2：根据存储模块中的一个周期的数据，建立基站扇区各射频单元24小时分时段的资源利用率基本库，并存储至存储模块中；
所述步骤S2中的资源利用基本库包括：日常资源利用率表Rate_Libday、周资源利用率表Rate_Libweek、节假日资源利用率表Rate_Libholiday；单个射频单元资源利用率计算公式为：以每小时计算，
Figure BDA0003425465360000061
其中，j＝0,…,24；实际业务量包含：语音业务量和数据业务量；无线资源为该射频单元所能承载的业务量；日常资源利用率i＝1,…,365；星期一资源利用率i＝第1周星期一,…,第54周星期一；星期二资源利用率i＝第1周星期二,…,第54周星期二；……星期日资源利用率i＝第1周星期日,…,第54周星期日；国庆节资源利用率i＝国庆节第1天,…,国庆节第7天；春节资源利用率i＝春节第1天,…,春节第7天；服务器根据设定周期的话务统计指标数据，建立基站扇区各射频单元24小时分时段资源利用率基本库Rrate_Libx，Rrate_Libday＝{‘0’：‘Rate0’，‘1’：‘Rate1’,‘2’：‘Rate2’,......,‘23’：‘Rate23’}；资源利用率基本库根据采集话务统计指标数据的周期长短，可建立分项资源利用率表包括：日常资源利用率表Rate_Libday、周资源利用率表Rate_Libweek(如星期一、星期二资源利用率表)、节假日资源利用率表Rate_Libholiday(如国庆节、春节资源利用率表等)；
S3：判断各时段的资源利用率是否为零或低于设定资源利用率阀值，并进行标注；所述步骤S3中对判断各时段的资源利用率是否为零或低于一定门限的具体为：服务器的数据处理及控制模块提取存储模块中的资源利用率基本库Rrate_Libx，并对资源利用率基本库中的各资源利用率子表的每个射频单元每个时段的资源利用率进行判断，若该时段超过设定阀值N天(N可根据业务需求结合工程定)，则资源利用率Rate＝0或Rate≤Ratethreshold，Ratethreshold为设定的资源利用率阀值，可根据业务结合工程需求定)，将该时段控制信息Control标记为off，否则标记为on。
S4：服务器的数据处理及控制模块将标注完成“off”或“on”的各时段的资源利用率子表存储到存储模块中，形成基站扇区各射频单的射频单元控制库；
所述步骤S4中的射频单元控制库包括：日常射频单元控制表，周射频单元控制表，节假日射频单元控制表；
S5：判断当天日期类型，确定当天射频单元控制库；所述步骤S5具体为：服务器的数据处理及控制模块首先提取并判断当天日期是否为节假日或周几，并且按节假日射频单元控制表、周射频单元控制表、日常射频单元控制表优先级顺序选择为当天射频单元控制库；例如当天为国庆节，服务器控制策略以节假日射频单元控制表作为当天射频单元控制库；
S6：每天整点时间通过网管系统提取当前射频单元状态，并形成当前射频单元状态库；
S7：通过对比基站扇区各射频单元的当天射频控制库与所述步骤S6形成的当前射频单元状态库中射频单元状态，并对电源控制器进行关闭和开启控制，从而实现节能。
所述步骤S7的具体步骤为：
S71：服务器的数据处理及控制模块提取存放在存储模块中的当天射频单元控制库的所有射频单元的在该时段的状态标记；
S72：将提取的状态与所述步骤S6中形成的当前射频单元状态库中射频单元状态进行对比，根据对比结果对射频单元进行关闭或开启的控制；
所述步骤S72根据比对结果对射频单元进行关闭或开启的具体步骤为：
S721：若当天射频单元控制库中当前时段状态的标记为关闭且当前射频单元状态库中为去激活状态；或当天射频单元控制库中当前时段的标记为开启且当前射频单元状态库中为激活状态，则不进行操作；
S722：若当天射频单元控制库中当前时段状态的标记为关闭且当前射频单元状态库中为激活状态，数据处理及控制模块则将这部分射频单元的去激活指令通过服务器通信模块发送给网管系统，由网管系统对这部分射频单元进行去激活操作；去激活操作完成后，数据处理及控制模块将这部分射频单元的关闭指令通过服务器通信模块经通信网络发送给射频单元对应的电源控制器；电源控制器的主控模块接收到关闭指令后，将电子开关置于关状态，停止射频单元供电；
S723：若当天射频单元控制库中当前时段标记的是开启且当前射频单元状态库中为去激活状态，数据处理及控制模块将这部分射频单元的开启指令通过服务器通信模块经通信网络发送给射频单元对应的电源控制器；电源控制器的主控模块接收到开启指令后，将电子开关置于开状态，提供射频单元供电；射频单元供电后，数据处理及控制模块将这部分射频单元的激活指令通过服务器通信模块发送给网管系统，由网管系统对这部分射频单元进行激活操作。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细的说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种基站节能的装置，包括射频单元和网管系统，所述射频单元与所述网管系统通信连接，其特征在于，还包括服务器和电源控制器，所述电源控制器安装在所述射频单元的外部，所述电源控制器用于控制所述射频单元的开启与关闭；所述服务器通过网络与所述电源控制器进行控制交互，所述服务器用于射频单元的节能策略及所述电源控制器的控制。
2.根据权利要求1所述的基站节能的装置，其特征在于，所述服务器包括数据处理及控制模块、服务器通信模块和存储模块，所述数据处理及控制模块与所述存储模块相连接且形成双向数据传输，所述数据处理及控制模块与所述服务器通信模块相连接且形成双向数据传输；所述数据处理及控制模块对采集的射频单元的指标数据进行异常值处理，并将处理后的数据存放到存储模块中，所述服务器通信模块用于通信传输数据。
3.根据权利要求2所述的基站节能的装置，其特征在于，所述电源控制器包括控制器通信模块、主控模块、电子开关；所述电子开关与所述主控模块相连接且形成双向数据传输，所述主控模块与所述控制器通信模块相连接且形成双向数据传输；所述控制器通信模块通过通信网络与所述服务器通信模块形成通信连接。
4.根据权利要求3所述的基站节能的装置，其特征在于，所述射频单元包括AAU或RRU；所述控制通信模块为2G、3G、4G、5G、IOT通信模组、运营商传输模块中的一种；通信网络为私有云服务器或公有云服务器或运营商传输网。
5.一种基站节能的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1：采集设定周期内网络中基站扇区下各射频单元的话务量统计指标数据，并进行如空数据、超百比例数据和负值数据异常数据处理后，将数据存放至存储模块中；
S2：根据存储模块中的一个周期的数据，建立基站扇区各射频单元24小时分时段的资源利用率基本库，并存储至存储模块中；
S3：判断各时段的资源利用率是否为零或低于设定资源利用率阀值，并进行标注；
S4：标注完成后将各时段的资源利用率子表存储到存储模块中，形成基站扇区各射频单的射频单元控制库；
S5：判断当天日期类型，确定当天射频单元控制库；
S6：每天整点时间通过网管系统提取当前射频单元状态，并形成当前射频单元状态库；
S7：通过对比基站扇区各射频单元的当天射频控制库与所述步骤S6形成的当前射频单元状态库中射频单元状态，并对电源控制器进行关闭和开启控制，从而实现节能。
6.根据权利要求5所述的基站节能的方法，其特征在于，所述步骤S7的具体步骤为：
S71：服务器的数据处理及控制模块提取存放在存储模块中的当天射频单元控制库的所有射频单元的在该时段的状态标记；
S72：将提取的状态与所述步骤S6中形成的当前射频单元状态库中射频单元状态进行对比，根据对比结果对射频单元进行关闭或开启的控制。
7.根据权利要求6所述的基站节能的方法，其特征在于，所述步骤S72根据比对结果对射频单元进行关闭或开启的具体步骤为：
S721：若当天射频单元控制库中当前时段状态的标记为关闭且当前射频单元状态库中为去激活状态；或当天射频单元控制库中当前时段的标记为开启且当前射频单元状态库中为激活状态，则不进行操作；
S722：若当天射频单元控制库中当前时段状态的标记为关闭且当前射频单元状态库中为激活状态，数据处理及控制模块则将这部分射频单元的去激活指令通过服务器通信模块发送给网管系统，由网管系统对这部分射频单元进行去激活操作；去激活操作完成后，数据处理及控制模块将这部分射频单元的关闭指令通过服务器通信模块经通信网络发送给射频单元对应的电源控制器；电源控制器的主控模块接收到关闭指令后，将电子开关置于关状态，停止射频单元供电；
S723：若当天射频单元控制库中当前时段标记的是开启且当前射频单元状态库中为去激活状态，数据处理及控制模块将这部分射频单元的开启指令通过服务器通信模块经通信网络发送给射频单元对应的电源控制器；电源控制器的主控模块接收到开启指令后，将电子开关置于开状态，提供射频单元供电；射频单元供电后，数据处理及控制模块将这部分射频单元的激活指令通过服务器通信模块发送给网管系统，由网管系统对这部分射频单元进行激活操作。
8.根据权利要求6所述的基站节能的方法，其特征在于，所述步骤S1中的设定周期至少为24小时，或一周或一个月或一季度或半年或一年；所述步骤S2中的资源利用基本库包括：日常资源利用率表Rate_Libday、周资源利用率表Rate_Libweek、节假日资源利用率表Rate_Libholiday；单个射频单元资源利用率计算公式为：以每小时计算，
Figure FDA0003425465350000031
其中，j＝0,…,24；实际业务量包含：语音业务量和数据业务量；无线资源为该射频单元所能承载的业务量；日常资源利用率i＝1,…,365；星期一资源利用率i＝第1周星期一,…,第54周星期一；星期二资源利用率i＝第1周星期二,…,第54周星期二；……星期日资源利用率i＝第1周星期日,…,第54周星期日；国庆节资源利用率i＝国庆节第1天,…,国庆节第7天；春节资源利用率i＝春节第1天,…,春节第7天。
9.根据权利要求8所述的基站节能的方法，其特征在于，所述步骤S3中对判断各时段的资源利用率是否为零或低于一定门限的具体为：服务器的数据处理及控制模块提取存储模块中的资源利用率基本库Rrate_Libx，并对资源利用率基本库中的各资源利用率子表的每个射频单元每个时段的资源利用率进行判断，若该时段超过设定阀值N天，则资源利用率Rate＝0或Rate≤Ratethreshold，Ratethreshold为设定的资源利用率阀值，，将该时段控制信息Control标记为off，否则标记为on。
10.根据权利要求9所述的基站节能的方法，其特征在于，所述步骤S4中的射频单元控制库包括：日常射频单元控制表，周射频单元控制表，节假日射频单元控制表；所述步骤S5具体为：服务器的数据处理及控制模块首先提取并判断当天日期是否为节假日或周几，并且按节假日射频单元控制表、周射频单元控制表、日常射频单元控制表优先级顺序选择为当天射频单元控制库。
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