CN114666877B - 基于业务类型的移动边缘计算辅助基站动态休眠节能方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于业务类型的移动边缘计算辅助基站动态休眠节能方法，包括：步骤1，基于用户业务数据包，分析获得用户的业务类型；计算微基站负载量；步骤2，判断是否存在微基站的负载量过载，若是则将该微基站的部分用户切换给候选基站；步骤3，判断微基站是否满足休眠条件，若满足则基于用户的业务类型，微基站切换所有用户给候选集站，执行步骤3，否则结束运行；步骤4，判断微基站是否成功切换所有的用户给候选集站，若成功则休眠该微基站，否则结束运行。本发明结合业务类型与负载的微基站休眠方法，既保证了特殊业务的实时性稳定性要求，提升了用户的体验，又能动态休眠微基站，节约了能源。

Description

基于业务类型的移动边缘计算辅助基站动态休眠节能方法

技术领域

本发明涉及基于业务类型的移动边缘计算辅助基站动态休眠节能方法，属于微基站休眠方法技术领域。

背景技术

随着第五代移动通信技术的不断发展应用，人们对移动通信的需求逐渐形成多样化和差异化的特点。业务量分布不均匀、部分区域的用户往往需要获得更高的通信速率，这就导致了在实际的组网方式中，会采用密集组网的技术，通常出现这样的场景：一个宏基站为区域内所有的用户提供宏覆盖，满足用户基本的使用需求。在宏基站的覆盖范围内又存在若干的微基站，为部分用户提供更高速率的服务。

微基站密集组网的技术是如今移动通信发展的一种趋势。然而这样也会随之产生出资源浪费的问题。用户的需求具有多样性和时变性的特点，并不是每时每刻都需要进行高速率的业务，而保持微基站的激活状态需要大量能源进行支撑，这就要求我们研究出一种合适的微基站的休眠与唤醒的方法，在其他基站能够满足用户需求时，休眠一些微基站。

现有的一些针对微基站休眠的技术方案，主要是从微基站的负载量出发，然而，这种方法只考虑了负载量这一个单一的指标，随着移动终端的能力不断变强，移动终端可以进行的业务类型也越来越多。有些对实时性要求较高的业务，比如网络直播、在线游戏和视频通话等需要一直保持稳定的高速率连接，即使当前时刻的微基站还没有达到传统阈值也不一定能够给这些业务类型提供良好稳定的服务。所以，需要结合用户的业务类型考虑出一种新的实现微基站动态休眠的方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供基于业务类型的移动边缘计算辅助基站动态休眠节能方法，满足不同类型业务的需要，提升用户的体验感。

为达到上述目的，本发明提供基于业务类型的移动边缘计算辅助基站动态休眠节能方法，包括：

步骤1，基于用户业务数据包，分析获得用户的业务类型；

计算微基站负载量；

步骤2，判断是否存在微基站的负载量过载，若是则将该微基站的部分用户切换给候选基站；

步骤3，判断微基站是否满足休眠条件，若满足则基于用户的业务类型，微基站切换所有用户给候选集站，执行步骤3，否则结束运行；

步骤4，判断微基站是否成功切换所有的用户给候选集站，若成功则休眠该微基站，否则结束运行。

优先地，分析获得用户的业务类型，包括：

按照用户对业务的实时性与稳定性需求，将智能移动终端进行的业务类型分为一类业务、二类业务和三类业务；

一类业务的实时性与稳定性要求最高，包括网络直播、云游戏和视频通话；

二类业务的实时性与稳定性要求居中，包括高清视频和高品质音乐；

三类业务的实时性与稳定性要求最低，包括语音、图片浏览和微信聊天。

优先地，计算微基站负载量，包括：

给一类业务、二类业务和三类业务分别分配权重因子α、权重因子β和权重因子γ，权重因子α＞权重因子β＞权重因子γ；

获取微基站下所有用户的上行瞬时速率和下行瞬时速率；

取上行瞬时速率和下行瞬时速率的均值，获得用户的瞬时速率；

根据不同业务类型对应的权重因子，计算当前微基站所有用户的瞬时速率加权和，获得当前微基站的负载量R。

优先地，休眠条件包括条件1、条件2和条件3；

条件1为：负载量R＜微基站负载门限R₀，负载门限R₂＜负载量R＜负载门限R₁，微基站只包括三类业务；

条件2为：负载量R＜微基站负载门限R₀，负载门限R₃＜负载量R＜负载门限R₂，微基站不包括一类业务；

条件3为：负载量R＜微基站负载门限R₀，负载量R＜负载门限R₃。

优先地，基于用户的业务类型，微基站切换所有用户给候选集站，包括：

当前微基站按照三类业务的用户、二类业务的用户和一类业务的用户顺序切换给候选基站；

在处理相同业务类型的用户时，当前微基站按照用户的瞬时速率由高到低的顺序切换用户给候选基站。

优先地，微基站切换所有用户给候选集站时，移动边缘计算设备统计所有已经激活的微基站到该用户的信号强度和所有已经激活的微基站的负载量，将到该用户的接收信号强度大于γ并且在接入该用户后负载量仍小于微基站负载门限R₀的所有已经激活的微基站作为候选基站；

若候选基站数目为0，则该用户无法被切换；

若候选基站数目为1，那么该用户切换到唯一的候选基站中；

若候选基站数目大于1，则根据该用户的业务类型，将用户切换到合适的候选基站。

优先地，若候选基站数目大于1，则根据该用户的业务类型，将用户切换到合适的候选基站，包括：

若用户的业务类型为三类业务，则根据候选基站的负载量，将用户切换到负载量最低的候选基站；

若用户的业务类型为二类业务，则综合考虑候选基站的负载量和信号强度，将用户切换到合适的候选基站；

若用户的业务类型为一类业务，则将用户切换到接收信号强度最高的候选集站。

优先地，微基站切换所有用户给候选集站时，若用户的业务类型为二类业务，则综合考虑候选基站的负载量和信号强度，将用户切换到合适的候选基站，包括：

将候选基站按照负载量由低到高进行排序，将候选基站按照用户接收信号强度由高到低进行排序，分别对这两个排序序号赋予0.5的权重，计算候选基站的负载量排序序号和对应的候选集站的用户接收信号排序序号加权和，得到新的排序列表；

在新的排序列表中选择排名最高的候选基站接入。

优先地，步骤2，包括：

判断所有微基站是否满足R₄＜负载量R，R₀≤R₄，

若满足，则该微基站切换部分用户给候选基站；

微基站每次成功切换用户后，判断微基站的负载量是否小于负载门限R₅，若小于则停止切换，否则循环本步骤；

该微基站切换部分用户给候选基站，包括：

移动边缘计算设备获取所有已经激活的微基站到该用户的信号强度和所有已经激活的微基站的负载量，将到该用户的接收信号强度大于γ并且在接入该用户后负载量仍小于微基站负载门限R₀的所有已经激活的微基站作为候选基站；

若候选基站数目为0，则激活离该用户最近的休眠的微基站，并将用户切换到该休眠的微基站；

若候选基站数目为1，那么该用户被切换到唯一的候选基站中；

若候选基站数目大于1，则根据该用户的业务类型，将用户切换到合适的候选基站。

本发明所达到的有益效果：

本发明提出了一种基于业务类型以及负载利用移动边缘计算设备辅助的基站休眠节能方法，按照用户业务的实时性与稳定性需求不同，将现在智能移动终端可以进行的业务类型分为三个等级；本发明在微基站尝试休眠之前，会先判断所有的微基站是否存在过载行为，如果有会将该微基站的部分用户切换给其他的候选集站，避免影响后续的判断休眠条件，保证了整个步骤的顺畅运行；

当微基站负载低于门限R₁高于R₂时，如果只包含三类业务该微基站会尝试休眠；当微基站负载低于门限R₂高于R₃，并且不包含一类业务用户，该微基站会尝试休眠；当微基站负载低于门限R₃时，不管存在什么类型业务，微基站都会尝试休眠；

本发明结合业务类型与负载的微基站休眠方法，既保证了特殊业务的实时性稳定性要求，提升了用户的体验，又能动态休眠微基站，节约了能源。

附图说明

图1是本发明的网络架构图；

图2是本发明的流程图。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

基于业务类型的移动边缘计算辅助基站动态休眠节能方法，网络中存在若干微基站为热点地区提供服务，这些微基站的覆盖范围可能互相重叠。同时网络中存在着一种移动边缘计算设备，可以通过光纤与所有微基站连接。边缘计算设备的功能在于，可以分析用户的数据包，对用户进行业务分类。移动边缘计算设备还可以作为对微基站的控制设备，向微基站发出休眠与激活的指令。

按照用户对业务的实时性与稳定性需求把常见的移动终端业务划分为3类。一类业务的实时性与稳定性要求最高，常见的一类业务包括网络直播、云游戏和视频通话。二类业务的实时性与稳定性要求次之，包括高清视频和高品质音乐。三类业务的实时性与稳定性要求最低，包括常见的语音业务、图片浏览和微信聊天。

在计算微基站负载时，分别给这三种不同的业务类型分配三个权重因子α，β，γ，从大到小排序分别对应一类业务、二类业务和三类业务。统计当前微基站下所有用户上行瞬时速率和下行瞬时速率，取上行瞬时速率和下行瞬时速率均值，表征用户的瞬时速率。根据不同业务类型赋予对应的权重因子，计算当前微基站所有用户的瞬时速率加权和，以此来表示微基站当前的负载量。

在这样的场景下我们设计了一种基于业务类型以及负载的微基站休眠方法，具体流程如下：

首先计算得出当前微基站的负载量R。微基站负载门限R₀作为微基站正常工作的标识，只有当前负载量低于微基站负载门限R₀，微基站才有可能尝试休眠。

比较当前负载量R与各个负载门限之间的关系，并且对微基站当前正在进行的业务类型进行判断。当微基站负载低于负载门限R₁高于负载门限R₂时，如果该微基站只包含三类业务，那么该微基站会尝试对所有用户按照一定的顺序流程进行切换。如果所有的用户都顺利切换到其他符合条件的微基站中，当前微基站被休眠。如果有用户无法被切换到其他微基站，则等待一段时间后重新执行休眠流程。

当微基站负载低于负载门限R₂高于负载门限R₃，并且不包含一类业务用户。该微基站会按上述同样方法尝试切换所有用户后进行休眠。当微基站负载低于负载门限R₃时，不管当前微基站正在执行任何的业务类型，立即按照同样的方式尝试切换用户后休眠。

需要说明的是，在切换过程中按照先切换第三类业务用户，再切换第二类业务用户的顺序进行切换。在处理同类业务用户时，按照速率由高到低的顺序，先切换速率高的用户，再切换速率低的用户。

用户在进行切换时，除了当前服务的微基站，移动边缘计算设备同时统计所有已经被激活的微基站到该用户的信号强度以及这些微基站的负载量，将满足到该用户的接收信号强度大于并且在接入该用户后微基站负载仍小于负载门限R₀的基站作为候选基站，得到一个候选基站列表。

如果候选基站的数目为0，那么该用户无法被切换。当前服务基站保持激活状态，等待一段时间后重新执行流程。

如果候选基站的数目为1，那么该用户切换到唯一的候选基站中。

如果候选基站的数目大于1，那么要根据该用户正在进行的业务类型选择合适的基站接入。如果用户的业务为三类业务，那么用户根据候选基站的负载情况，选择负载最低的候选基站进行接入。如果用户的业务为二类业务，那么综合考虑候选基站的负载情况和信号强度，具体来说，分别将候选基站按照负载量大小由低到高以及用户接收信号强度由高到低的顺序进行排序。分别对这两个排序序号赋予0.5的权重计算得到一个新的排序情况。在这个新的顺序中选择排名最高的微基站接入。如果该用户业务为一类业务，那么在候选基站中选择接收信号强度最高的微基站接入。

当微基站过载时，需要切换部分用户，激活其他微基站进行接入。

如果当前微基站的负载大于R₄，则判定该微基站过载。按照先切换三类业务用户，再切换二类业务用户，最后切换一类业务用户的顺序进行切换。在处理同类业务用户时，按照业务速率由高到低的顺序，先切换速率高的用户，再切换速率低的用户。直至基站的负载小于负载门限R₅。针对某个需要进行切换的用户，进行如下操作：

统计所有已经被激活基站到该用户的信号强度以及这些基站的负载量，将满足到该用户的接收信号强度大于γ并且在接入该用户后微基站负载仍然小于负载门限R₀的基站作为候选基站，得到一个候选基站列表。

如果候选基站的数目为0，根据常用的几何定位方法，确定用户大致位置，移动边缘计算设备激活离该用户最近的休眠的微基站，并让用户接入该微基站。

如果候选基站的数目为1，那么该用户切换到唯一的候选基站中。

如果候选基站的数目大于1，那么要根据该用户正在进行的业务类型选择合适的基站接入。如果用户的业务为三类业务，那么用户根据候选基站的负载情况，选择负载最低的候选基站进行接入。如果用户的业务为二类业务，那么综合考虑候选基站的负载情况和信号强度，具体来说，分别将候选基站按照负载量大小由低到高以及用户接受信号强度由高到低的顺序进行排序。分别对这两个排序序号赋予0.5的权重计算得到一个新的排序情况。在这个新的顺序中选择排名最高的微基站接入。如果该用户业务为一类业务，那么在候选基站中选择接收信号强度最高的微基站接入。

移动边缘计算设备和微基站在现有技术中可采用的型号很多，本领域技术人员可根据实际需求选用合适的型号，本实施例不再一一举例。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.基于业务类型的移动边缘计算辅助基站动态休眠节能方法，其特征在于，包括：

步骤1，基于用户业务数据包，分析获得用户的业务类型；

计算微基站负载量；

其中，所述分析获得用户的业务类型，包括：

按照用户对业务的实时性与稳定性需求，将智能移动终端进行的业务类型分为一类业务、二类业务和三类业务；

一类业务的实时性与稳定性要求最高，包括网络直播、云游戏和视频通话；

二类业务的实时性与稳定性要求居中，包括高清视频和高品质音乐；

三类业务的实时性与稳定性要求最低，包括语音、图片浏览和微信聊天；

其中，所述计算微基站负载量，包括：

给一类业务、二类业务和三类业务分别分配权重因子α、权重因子β和权重因子γ，权重因子α＞权重因子β＞权重因子γ；

获取微基站下所有用户的上行瞬时速率和下行瞬时速率；

取上行瞬时速率和下行瞬时速率的均值，获得用户的瞬时速率；

根据不同业务类型对应的权重因子，计算当前微基站所有用户的瞬时速率加权和，获得当前微基站的负载量R；

步骤2，判断是否存在微基站的负载量过载，若是则将该微基站的部分用户切换给候选基站；

步骤3，判断微基站是否满足休眠条件，若满足则基于用户的业务类型，微基站切换所有用户给候选基站，执行步骤4，否则结束运行；

其中，所述休眠条件包括条件1、条件2和条件3；

条件1为：负载量R＜微基站负载门限R₀，负载门限R₂＜负载量R＜负载门限R₁，微基站只包括三类业务；

条件2为：负载量R＜微基站负载门限R₀，负载门限R₃＜负载量R＜负载门限R₂，微基站不包括一类业务；

条件3为：负载量R＜微基站负载门限R₀，负载量R＜负载门限R₃；

其中，所述基于用户的业务类型，微基站切换所有用户给候选基站，包括：

当前微基站按照三类业务的用户、二类业务的用户和一类业务的用户顺序切换给候选基站；

在处理相同业务类型的用户时，当前微基站按照用户的瞬时速率由高到低的顺序切换用户给候选基站；

其中，微基站切换所有用户给候选基站时，移动边缘计算设备统计所有已经激活的微基站到该用户的信号强度和所有已经激活的微基站的负载量，将到该用户的接收信号强度大于γ并且在接入该用户后负载量仍小于微基站负载门限R₀的所有已经激活的微基站作为候选基站；

若候选基站数目为0，则该用户无法被切换；

若候选基站数目为1，那么该用户切换到唯一的候选基站中；

若候选基站数目大于1，则根据该用户的业务类型，将用户切换到合适的候选基站；

其中，若候选基站数目大于1，则根据该用户的业务类型，将用户切换到合适的候选基站，包括：

若用户的业务类型为三类业务，则根据候选基站的负载量，将用户切换到负载量最低的候选基站；

若用户的业务类型为二类业务，则综合考虑候选基站的负载量和信号强度，将用户切换到合适的候选基站；微基站切换所有用户给候选基站时，若用户的业务类型为二类业务，则综合考虑候选基站的负载量和信号强度，将用户切换到合适的候选基站，包括：

将候选基站按照负载量由低到高进行排序，将候选基站按照用户接收信号强度由高到低进行排序，分别对这两个排序序号赋予0.5的权重，计算候选基站的负载量排序序号和对应的候选基站的用户接收信号排序序号加权和，得到新的排序列表；

在新的排序列表中选择排名最高的候选基站接入；

若用户的业务类型为一类业务，则将用户切换到接收信号强度最高的候选基站；

步骤4，判断微基站是否成功切换所有的用户给候选基站，若成功则休眠该微基站，否则结束运行。

2.根据权利要求1所述的基于业务类型的移动边缘计算辅助基站动态休眠节能方法，其特征在于，步骤2，包括：

判断所有微基站是否满足R₄＜负载量R，R₀≤R₄，

若满足，则该微基站切换部分用户给候选基站；

微基站每次成功切换用户后，判断微基站的负载量是否小于负载门限R₅，若小于则停止切换，否则循环本步骤；

该微基站切换部分用户给候选基站，包括：

移动边缘计算设备获取所有已经激活的微基站到该用户的信号强度和所有已经激活的微基站的负载量，将到该用户的接收信号强度大于γ并且在接入该用户后负载量仍小于微基站负载门限R₀的所有已经激活的微基站作为候选基站；

若候选基站数目为0，则激活离该用户最近的休眠的微基站，并将用户切换到该休眠的微基站；

若候选基站数目为1，那么该用户被切换到唯一的候选基站中；

若候选基站数目大于1，则根据该用户的业务类型，将用户切换到合适的候选基站。