CN1719917A - 一种移动通信系统的基站电源管理装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动通信系统的基站电源管理装置和方法，该装置是在基站各个功能模块中，设计安装有基站控制单元可以自动控制的供电开关，基站控制单元可以监控主电源的供电情况，以及备用电池的剩余容量参数，根据电源管理的算法发出控制命令关掉相应模块。本发明的装置和方法可使基站设备在主电源故障情况下，显著的延长基站使用备用电池的工作时间，可以继续保证接口ATM数据流的接收和转发服务，不影响链型组网及其他级联组网方式下的后续基站接入无线网络控制器(RNC)。并且，本发明可以在基站业务量减少的时候，如在业务量很小的夜间运行时间，减少基站的运行功率，为运营商节约大量的运营成本。

Description

一种移动通信系统的基站电源管理装置和方法

技术领域

本发明涉及移动通信系统的基站电源管理装置和方法，尤其涉及当基站链型组网、混合型组网时，具有备用电池的前一级基站在主电源供电故障时，能够保证后级站点仍然可以接入无线网络控制器(RNC)，保证Iub口ATM(Asynchronous Transfer Mode)数据转发功能的基站电源管理装置和方法。

背景技术

在移动通讯系统中，移动基站收发信台Node B实现与移动终端之间的无线传输及相关的控制功能，在这种情况下，基站的供电稳定性很重要，基站为了减少供电故障引起的业务中断，基站备有直流备用电池/电源设施在紧急情况下的供电。受到备用电池容量的限制，基站在供电故障情况下，目前基站能够继续提供服务的时间是有限的。

另外，在移动通讯系统中，基站的组网方式根据实际情况，存在星型组网、链型组网以及混合型等多种组网方式。在链型组网或者其他有级联关系的混合型组网方式中，基站与RNC的通信都要通过前一级基站的Iub接口转发完成，Iub口的转发功能需要由基站的接口单元实现，RNC与Node B之间的物理连接支持E1或STM-1(Synchronous Transfer Mode 1)光接口，由接口单元完成ATM数据的交换，根据VCI(Virtual Channel Identifier)/VPI(Virtual PathIdentifier)分发给其他基站。假如前一级基站因为故障，如供电故障导致该基站关闭，将影响这种组网方式的下一级基站通信。

公开号为CN1357174的专利《无线通信装置中利用增加的待机时间减少功率消耗》是一种在空闲状态下降低运行时钟频率的方式来减少功耗，但该方法可以降低的功耗有限，并且不能提供接口ATM数据交换转发的功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基站电源管理装置和方法，在主电源故障时，保证基站的接口单元能够长时间的提供服务，即能在基站主电源供电故障情况下，使移动通信基站Iub口继续提供ATM数据转发功能的电源管理装置和方法，减少因基站电源故障引起的移动通信业务故障，并且可以根据业务量的变化，有效的减小基站耗电功率，为运营商节约大量的运营成本。

为了实现上述目的，本发明提供了一种基站电源管理装置，所述基站的功能单元包括有基站控制单元、基站接口单元、基带处理单元、收发信机单元、功放单元、电源监控单元、备用电池监控单元，其特点在于，还包括：

一可接受开关控制命令的开关控制装置，设置在所述基带处理单元、收发信机单元、功放单元的相应电源模块中；

一可策略驱动的电源开关命令控制模块，设置在所述基站控制单元中，用于在所述基站控制单元通过电源监控单元监测到主电源故障时，结合备用电池监控单元所监测到的备用电池的剩余容量参数，发出电源开关控制命令；

一可开关电源的执行电路模块，用于连通所述基站控制单元与其它功能单元，将所述电源开关控制命令传送至设置有所述开关控制装置的电源模块，进而关闭或开启相应单元。

上述的基站电源管理装置，其特点在于，所述可开关电源的执行电路模块包括：

一在位信号单元，连接至所述电源开关命令控制模块，用于指示所在单元模块目前是否在位工作，如果在位工作，则输出一个在位信号给所述基站控制单元；

一信号接收单元，接收来自所述基站控制单元发出的电源开关控制命令，并发送相应指示至相应电源模块，进而关闭或开启相应单元。

上述的基站电源管理装置，其特点在于，所述信号接收单元采用数字电路高低电平来指示，高电平1指示电源开命令，低电平0指示电源关命令。

上述的基站电源管理装置，其特点在于，所述可开关电源的执行电路模块还包括一电平转换与隔离单元，用于将所述逻辑高低电平转换并隔离为能够操作电源模块的电平。

上述的基站电源管理装置，其特点在于，所述开关控制装置还可设置在除基站控制单元、基站接口单元外的其它耗电功能单元上。

本发明还提供了一种基站电源管理方法，所述基站的功能单元包括有基站控制单元、基站接口单元、基带处理单元、收发信机单元、功放单元、电源监控单元、备用电池监控单元，其特点在于，包括如下步骤：

步骤一，设置一可接受开关控制命令的开关控制装置位于所述基带处理单元、收发信机单元、功放单元的相应电源模块中；

步骤二，设置一可策略驱动的电源开关命令控制模块位于所述基站控制单元中；

步骤三，设置一可开关电源的执行电路模块，连通所述基站控制单元与其它功能单元；

步骤四，所述基站控制单元根据所述电源监控单元和备用电池监控单元所监控到基站的主电源的供电情况以及备用电池的剩余容量参数，根据电源管理策略发出电源开关控制命令，关闭或开启相应功能单元。

上述的基站电源管理方法，其特点在于，在步骤四中，

在供电正常以及业务运行正常的情况下，由基站控制单元发出各个功能单元模块正常供电的命令，基站各个功能单元模块处于正常运行状态；

在主电源故障的情况下，基站控制单元获得故障告警，并根据一定的电源管理策略来控制基站其他功能单元模块的工作。

上述的基站电源管理方法，其特点在于，所述电源管理策略是可定制或者预设的不可定制的，且策略的制定与当时的业务量，备用电池的容量，运行的时间和用户的干预策略有关。

上述的基站电源管理方法，其特点在于，所述电源管理策略包括：

当故障发生的时候，如果备用电池的容量还比较大，可以继续保持基站的全部功能模块正常运行；

在故障情况下，当备用电池的容量下降到第一域值，或者停电时间超过一个用户设置的第一停电时间，可以控制基站的其他部件，使小区的容量下降，降低系统的容量，来减少基站的功耗，延长基站的工作时间；

在故障持续存在，并当备用电池的容量下降到第二域值，或者停电时间超过一个用户设置的第二停电时间时，由基站控制单元发出基站全部用户业务模块的关闭命令，仅保留基站控制单元、基站接口单元的正常工作。

上述的基站电源管理方法，其特点在于，所述电源管理策略包括：根据基站控制单元预先设置也可以在基站的操作维护终端人为设置，在给定的时间范围内，选择关闭基站的部分功能单元，仅保留基站控制单元、基站接口单元的正常工作，以自动地调节基站业务容量，并降低大量电力消耗。

本发明提出一种移动通信系统中保证Iub口ATM数据转发功能的基站电源管理装置和方法，使基站设备在主电源故障情况下，显著的延长基站使用备用电池的工作时间，可以继续保证接口ATM数据流的接收和转发服务，不影响链型组网及其他级联组网方式下的后续基站的运行。并且，本发明可以在基站业务量减少的时候，如在业务量很小的夜间运行时间，减少基站的运行功率，为运营商节约大量的运营成本。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1是本发明的基站接口单元功能示意图；

图2是本发明的基站电源管理装置的原理框图；

图3是本发明的电源控制电路示意框图。

具体实施方式

从Node B基站的结构上分析，基站主要由控制单元、Iub接口单元、基带处理单元、收发信机单元、功放及天线单元组成。其中基站的主要耗电模块是收发信机单元、功放单元、基带处理单元。Iub接口单元的功耗所占基站总功耗的比例不大。

本发明是在基站各个功能模块中，设计安装有基站控制单元可以自动控制的供电开关，基站控制单元可以监控主电源的供电情况，以及备用电池的剩余容量参数，根据电源管理的算法发出控制命令关掉相应模块。

在供电正常以及业务运行正常的情况下，由基站控制单元发出各个模块单元正常供电的命令，基站各个功能模块处于正常运行状态。

在主电源故障的情况下，基站控制单元获得故障告警，控制单元根据一定的策略来控制基站其他部件的工作。

流程：[故障检测]--->[策略控制]--->[命令执行]

这个策略是可定制或者预设的不可定制的。策略的制定与当时的业务量，备用电池的容量，运行的时间和用户的干预策略有关。

下面是几种可能的规则，系统的控制策略可能包含，但是不仅限于下面的控制策略。

当故障发生的时候，如果备用电池的容量还比较大，可以继续保持基站的全部功能模块正常运行；

在故障情况下，当备用电池的容量下降到第一域值，或者停电时间超过一个用户设置的第一停电时间，为了保证系统能够尽可能的长时间的提供服务，可以控制基站的其他部件，使小区的容量下降，比如每个扇区仅保留一个小区工作；对于多载波小区，仅保留一个载波工作，降低系统的容量，来减少基站的功耗，延长基站的工作时间；

在故障持续存在，当备用电池的容量下降到第二域值，或者停电时间超过一个用户设置的第二停电时间，为了保证链型组网形式下，下一级基站业务的正常运行，由基站控制单元发出基站全部用户业务模块的关闭命令，仅保留基站控制单元、基站接口单元的正常工作，这样，本基站能够保证接口单元的ATM数据转发功能正常工作，使RNC和其他基站的业务通讯正常进行。

在这种情况下，整个基站的运行功率下降到非常低的水平，根据一个典型的基站配置，所保留的关键单元功率与基站额定功率相比，可以下降一个数量级左右，按照以往基站配置的电池容量，在配置了本发明的电源管理装置后，同样的电池可以保证基站控制部分继续工作，并维持下一级业务正常。

另外一种可能应用的策略是，减少设备在低业务量下的功耗。比如基站在夜间业务量减少的情况下，依然保持全基站的运行实际上也造成了能源的消耗，并给运营商带来不小的运营成本。在本发明的装置中，可以根据基站控制单元预先设置也可以在基站的操作维护终端人为设置，在给定的时间范围内，选择关闭基站的部分功能单元，自动的调节基站业务容量，并降低了大量电力消耗。

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述：

图1是基站接口单元功能示意图，在基站1中，由基站接口单元3(Iub接口)完成ATM数据流的接收和转发，在链型网络配置时可实现对多个基站的级联功能。在上行方向，可接收本基站1，以及链型网络中的下一级联基站4的数据，经过ATM交换后，由数据收发光接口54通过STM-1传输6，或由E1数据收发IMA模块55，通过E1传输5，输送到网络侧设备2。在下行方向，通过数据收发光接口54、E1数据收发IMA模块55接收网络侧设备2发来的的信元流，根据VCI/VPI在ATM交换、管理53进行分发给相应的本基站1或级联基站4。本发明的发明目的就是要保证这部分功能最大限度的得到保证。

在链型组网方式中，第一级基站(Node B)1和RNC设备2连接，该基站1通过Iub接口3级联和下一个基站(Node B)4连接，同样，下一个基站(Node B)4也通过Iub接口级联和其他Node B连接。Iub接口3可以支持STM-1光传输接口6、E1传输5，并提供本基站的接口服务，Iub口控制平面52的传输承载都采用ATM AAL5(ATM Adaptation Layer type 5)，用户平面51，在Iub接口上采用AAL2(ATM Adaptation Layer type 2)承载。NodeB在实现ATM数据流的接收后，通过ATM交换单元53将其他基站的数据实现转发功能。假如第一级基站发生供电故障，不但本基站服务中断，同时因ATM数据流转发功能不能进行，则会导致下一级基站的通信中断，即中断服务。因此目前这种结构中，基站的可靠性容易被供电可靠性影响。

图2是基站电源管理装置的原理框图，在以前的基站中，由基站控制单元11、电源监控8、备用电池监控9、基站接口单元(161-16n)、基站收发信机(171-17n)、功放单元(181-18n)、基带处理单元(191-19n)七个部分组成，基站控制单元11是整个基站的操作维护中心，但不具有对其他外围单元执行电源开关控制的功能。

本发明所述装置是在原来基站的基础上，在各个外围功能模块之中增加了可以控制的电源开关，如图中，本发明在主要耗电功能单元模块，例如基站收发信机、功放单元、基带处理单元中增加了可以接受开关控制的部分，即可接受开关控制命令的开关控制装置25，设置在所述基站的主要耗电单元模块的相应电源模块中。另外基站控制单元11在原有的基础上，新增了可策略驱动的命令部分，即可策略驱动的电源开关命令控制模块22，设置在所述基站控制单元中，用于在所述基站控制单元通过所述电源监控单元监测到主电源故障时，结合所述基站控制单元通过所述备用电池监控单元所监测到的备用电池的剩余容量参数，发出电源开关控制命令。

具体的新增部分，如图3，是电源控制电路示意图：

可开关电源的功能单元10中，原有的内部功能模块15和以前一样，但新增了一部分电路，即可开关电源的执行电路模块20，用于连通所述基站控制单元与其它单元模块，将所述电源开关控制命令传送至相应主要耗电单元模块的电源模块，进而关闭或开启相应单元模块。

其中在位信号单元23的功能是指示本单元目前是否在机架上工作，如果在位工作，就输出一个在位信号给控制单元11。

信号接收单元21的功能是接收来自控制单元11发出的电源开关命令，典型的，可以采用数字电路高低电平来指示，如逻辑‘1’指示电源开命令，逻辑‘0’指示电源关命令。

电平转换与隔离单元26的功能是将逻辑高低电平转换并隔离为能够操作电源模块的电平，典型的，电源模块是-48V的电源模块，就需要将数字逻辑电平通过光耦隔离转换为-48V的信号。

转换后的-48V信号这时候可以直接连接电源模块23、24的开关控制输入脚，这样控制单元11就可以直接控制电源模块13、14。

在基站控制单元11中，原有控制部分12，这部分仍然和以前一样。本发明新增了可策略驱动的电源开关命令控制模块22，这部分可以是个软件判断程序，即根据使用者预期的设置，根据电池容量、运行情况做出判断的程序。

在运行过程中，控制单元11通过与电源监控8、备用电池监控9的信号接口，随时可以获得当前的供电情况以及备用电池的电能情况。

基站控制单元11通过与基站收发信机、功放单元、基带处理单元的接口，可以知道当前基站哪些功能单元正在机架槽位上工作；在电源异常时，可以通过关电控制线路将任何一个功能单元单独关闭。

这样，通过使用本装置，就可以在电源故障时，策略性的关闭基站功率消耗大的功能模块，保证电池给关键的Iub口长时间的供电。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1、一种移动通信系统的基站电源管理装置，所述基站的功能单元包括有基站控制单元、基站接口单元、基带处理单元、收发信机单元、功放单元、电源监控单元、备用电池监控单元，其特征在于，还包括：

一可接受开关控制命令的开关控制装置，设置在所述基带处理单元、收发信机单元、功放单元的相应电源模块中；

一可策略驱动的电源开关命令控制模块，设置在所述基站控制单元中，用于在所述基站控制单元通过电源监控单元监测到主电源故障时，结合备用电池监控单元所监测到的备用电池的剩余容量参数，发出电源开关控制命令；

一可开关电源的执行电路模块，用于连通所述基站控制单元与其它功能单元，将所述电源开关控制命令传送至设置有所述开关控制装置的电源模块，开启或关闭相应功能单元。

2、根据权利要求1所述的移动通信系统的基站电源管理装置，其特征在于，所述可开关电源的执行电路模块包括：

一在位信号单元，连接至所述电源开关命令控制模块，用于指示所在单元模块目前是否在位工作，如果在位工作，则输出一个在位信号给所述基站控制单元；

一信号接收单元，接收来自所述基站控制单元发出的电源开关控制命令，并发送相应指示至相应电源模块，进而开启或关闭相应单元。

3、根据权利要求2所述的移动通信系统的基站电源管理装置，其特征在于，所述信号接收单元采用数字电路高低电平来指示，高电平1指示电源开命令，低电平0指示电源关命令。

4、根据权利要求3所述的移动通信系统的基站电源管理装置，其特征在于，所述可开关电源的执行电路模块还包括一电平转换与隔离单元，用于将所述逻辑高低电平转换并隔离为能够操作电源模块的电平。

5、根据权利要求1或4所述的移动通信系统的基站电源管理装置，其特征在于，所述开关控制装置还可设置在除基站控制单元、基站接口单元外的其它耗电功能单元上。

6、一种移动通信系统的基站电源管理方法，所述基站的功能单元包括有基站控制单元、基站接口单元、基带处理单元、收发信机单元、功放单元、电源监控单元、备用电池监控单元，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，设置一可接受开关控制命令的开关控制装置位于所述基带处理单元、收发信机单元、功放单元的相应电源模块中；

步骤二，设置一可策略驱动的电源开关命令控制模块位于所述基站控制单元中；

步骤三，设置一可开关电源的执行电路模块，连通所述基站控制单元与其它功能单元；

步骤四，所述基站控制单元根据所述电源监控单元和备用电池监控单元所监控到基站的主电源的供电情况以及备用电池的剩余容量参数，根据电源管理策略发出电源开关控制命令，开启或关闭相应功能单元。

7、根据权利要求6所述的移动通信系统的基站电源管理方法，其特征在于，在步骤四中，

在供电正常以及业务运行正常的情况下，由基站控制单元发出各个功能单元模块正常供电的命令，基站各个功能单元模块处于正常运行状态；

在主电源故障的情况下，基站控制单元获得故障告警，并根据一定的电源管理策略来控制基站其他功能单元模块的工作。

8、根据权利要求7所述的移动通信系统的基站电源管理方法，其特征在于，所述电源管理策略是可定制或者预设的不可定制的，且策略的制定与当时的业务量，备用电池的容量，运行的时间和用户的干预策略有关。

9、根据权利要求8所述的移动通信系统的基站电源管理方法，其特征在于，所述电源管理策略包括：

当故障发生的时候，如果备用电池的容量还比较大，可以继续保持基站的全部功能模块正常运行；

在故障情况下，当备用电池的容量下降到第一域值，或者停电时间超过一个用户设置的第一停电时间，可以控制基站的其他部件，使小区的容量下降，降低系统的容量，来减少基站的功耗，延长基站的工作时间；

在故障持续存在，并当备用电池的容量下降到第二域值，或者停电时间超过一个用户设置的第二停电时间时，由基站控制单元发出基站全部用户业务模块的关闭命令，仅保留基站控制单元、基站接口单元的正常工作。

10、根据权利要求8或9所述的移动通信系统的基站电源管理方法，其特征在于，所述电源管理策略包括：根据基站控制单元预先设置也可以在基站的操作维护终端人为设置，在给定的时间范围内，选择关闭基站的部分功能单元，仅保留基站控制单元、基站接口单元的正常工作，以自动地调节基站业务容量，并降低大量电力消耗。

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