TW201301921A

TW201301921A - 移動通信系統中的節能方法

Info

Publication number: TW201301921A
Application number: TW101108135A
Authority: TW
Inventors: Chong-Xian Zhong; Fei Yin; Tao Yang
Original assignee: Alcatel Lucent
Priority date: 2011-03-21
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-01-01
Also published as: TWI596966B; CN102695251B; EP2689606A4; US20140018077A1; EP2689606A2; CN102695251A; WO2012127325A3; US9398528B2; WO2012127325A2

Abstract

本發明提出了移動通信系統中的節能方法。在移動通信系統中，由OAM單元實現節能優先順序的集中式管理。各基地台從OAM(運行、管理和維護)單元獲取自身以及相鄰基地台的節能優先順序，並根據自身的負載、自身以及相鄰基地台的節能優先順序資訊確定是否是候選節能基地台或候選補償基地台。候選節能基地台可以與其相鄰基地台通信以協商進入節能模式。藉由使用本發明中提供的技術方案，可以由OAM單元實現節能優先順序的集中管理，並由各基地台根據自身的負載情況、自身以及相鄰基地台的節能優先順序資訊，動態地確定是否是候選節能基地台或候選補償基地台、並與相鄰基地台通信以協商進入節能模式；這樣可以靈活、有效地適應負載情況的變化，從而更為合理地實現系統節能，同時減少節能模式對系統性能的影響。

Description

移動通信系統中的節能方法

本發明涉及移動通信技術，更具體地，涉及移動通信系統中的節能技術。

無線接入網路(RAN)設備通常按照處理高峰時間的業務能力進行配置。然而，實際業務量是隨著時間而變化的。例如，在白天業務量高，而在深夜業務量低。

藉由引入先進的能量管理機制，可以在業務量低的時候(例如深夜)關閉設備及其某些功能，或者限制設備及其某些功能的資源消耗，從而達到節能的目的。例如，基地台可以在白天工作於較高發射功率以支援更多業務量，而在深夜業務量較低時降低其發射功率。基地台甚至可以在業務量非常低的時候進入休眠模式，不發射資料信號。藉由這種方式可以在不降低服務品質的同時節省整個系統的能源消耗。

然而，降低發射功率或者進入休眠模式會影響信號覆蓋區域，並且某些用戶設備需要移交到相鄰社區的基地台。節能基地台及其相鄰基地台需要執行各自的操作以調整發射功率並且維持用戶體驗。例如，當某節能基地台進入休眠模式時，需要其若干相鄰基地台增大發射功率以維持無盲區的信號覆蓋。

然而，隨意地降低發射功率可能造成信號覆蓋盲區並顯著地影響用戶體驗，而隨意地增加相鄰基地台的發射功率可能會造成比較嚴重的小區間干擾。

因此，需要一種具體可行的技術方案以實現在不降低服務品質的情況下節約系統的能源消耗。

在3GPP的技術規範(TS)和技術報告(TR)中，目前僅提及了節能的高層概念，藉由在不同使用場景下關閉基地台(例如eNB)來實現節能。然而實現移動通信系統節能的具體可行的技術方案尚未出現。

為了滿足上述需要，本發明提出了基於節能優先順序的技術方案以實現移動通信系統中的節能。

在本發明的一個實施例中，提供了一種在OAM單元中用於輔助節能的方法，包括：接收所轄基地台的負載報告；至少部分地基於所述基地台的負載及其類型，確定所述基地台的節能優先順序；其中，當一個基地台的負載越高時，其節能優先順序越低。

在本發明的一個實施例中，提出了一種在基地台中用於節能的方法，包括以下步驟：S1．從OAM單元獲得所述基地台及其相鄰基地台的節能優先順序資訊；S2．根據所述基地台的負載、所述基地台及其相鄰基地台的節能優先順序資訊，確定所述基地台是否是候選節能基地台或候選補償基地台；其中，當所述基地台具有最高節能優先順序並且所述基地台的負載低於第一定限或第二定限，則所述基地台是候選節能基地台；當所述基地台的負載低於第三定限並且所述基地台不具有最高節能優先順序，則所述基地台是候選補償基地台；其中，所述第三定限高於所述第一定限，所述第一定限高於所述第二定限。

在上述在基地台中用於節能的方法的一個實施例中，還包括步驟：S3．與所述相鄰基地台通信以協商進入節能模式。

藉由使用本發明中提供的技術方案，可以由OAM(運行、管理和維護)單元實現節能優先順序的集中管理，並由各基地台實現基於節能優先順序的節能基地台的分散式確認。各基地台可以根據自身的負載情況、自身以及相鄰基地台的節能優先順序資訊，動態地確定是否是候選節能基地台或候選補償基地台、並與相鄰基地台通信以協商進入節能模式；這樣可以靈活、有效地適應系統中各基地台的負載情況的變化，從而更為合理、有效地實現系統節能的目的，同時減少節能模式對系統性能的影響。

本領域技術人員應能理解，對應於不同的協定標準，基地台具有不同的特定稱謂。例如在LTE系統或LTE-A系統中，基地台又稱為節點B(Node B)或進化節點B(eNB)。本發明中所稱的基地台，例如但不限於LTE-A系統中的進化節點B。

圖1示出了根據本發明的一個實施例的移動通信系統中的基地台社區的配置示意圖。圖中示出了七個社區及其各自的基地台10-16，其中基地台11-16所轄社區為基地台10所轄社區的相鄰社區，基地台11-16均為基地台10的相鄰基地台。圖1中所示是蜂窩移動通信系統中的一種典型配置，圖中實線圈大體上示出了各基地台的信號覆蓋範圍。

圖2示出了根據本發明的一個實施例的在OAM(運行、管理和維護)單元中用於輔助節能的方法20的流程圖。如圖所示，該方法20包括兩個步驟21和22。

在步驟21中，OAM單元接收所轄基地台的負載報告。

在步驟22中，OAM單元至少部分地基於所述基地台的負載及其類型，確定所述基地台的節能優先順序。

其中，當一個基地台的負載越高時，其節能優先順序越低。

此處所稱的負載是一個可以量化的概念，其組成可以包括以下各項的任意組合：- 基地台所實際使用的物理資源塊；- 基地台所轄社區內的用戶設備的測量；- 基地台所轄社區內的干擾情況。

具體的組合的方式可以藉由以上述各項為參數的函數來實現。通常理解，一個基地台所實際使用的物理資源塊越多，其負載越高；一個基地台所轄社區內的用戶設備的測量(例如參考信號接收功率)越差，則該基地台的負載越高；一個基地台所轄社區內的干擾情況越嚴重，則該基地台的負載越高。可以根據需要來選擇任何合適的函數以確定基地台的負載。例如在本發明的一個實施例中，可以簡單地將負載等同於基地台所實際使用的物理資源塊。

在同一個移動通信系統中還可能存在著多種不同類型的基地台，例如宏基地台(macro BS)、微基地台(micro BS)、微微基地台(pico BS)、家庭基地台(femto BS)。OAM單元在確定一個基地台的節能優先順序時，還應考慮該基地台的類型。例如，兩個具有基本相同負載的基地台，一個是宏基地台、另一個是微基地台，則OAM單元可以確定該巨集基地台的節能優先順序高於該微基地台。

在本發明的一個實施例中，上述方法20還包括一個步驟：OAM單元將一個基地台及其相鄰基地台的節能優先順序資訊通知給該基地台。具體地，該通知可以是由OAM單元定期地執行，或者可以是回應於基地台的請求而執行。但該通知是回應於基地台的請求而執行時，可以進一步降低整個系統的信令開銷。

圖3示出了根據本發明的一個實施例的在基地台中用於節能的方法30的流程圖。如圖所示，該方法30包括兩個步驟31和32。下面結合圖1、圖3，以基地台10為例來說明該方法30。

在步驟31中，基地台10將從OAM單元獲得自身及其相鄰基地台(也就是基地台11-16)的節能優先順序資訊。

該步驟可以基於OAM單元就節能優先順序資訊的定期通知而實現，或者由基地台10根據需要向OAM單元發送請求而得以實現。

在步驟32中，基地台10將根據其負載、其節能優先順序資訊以及相鄰基地台(也就是基地台11-16)的節能優先順序資訊，確定基地台10是否是候選節能基地台或候選補償基地台。具體的判斷結果根據負載、節能優先順序以及三個負載定限來確定。其中，當基地台10的節能優先順序在其自身以及相鄰基地台11-16的節能優先順序之中為最高，並且基地台10的負載低於第一定限或第二定限，則確定基地台10是候選節能基地台。當基地台10的負載低於第三定限並且基地台10的節能優先順序在其自身以及相鄰基地台11-16的節能優先順序之中並非最高，則確定基地台10是候選補償基地台。其中，所述第三定限高於所述第一定限，所述第一定限高於所述第二定限。

如前面所述，此處所稱的負載是一個可以量化的概念，其組成可以包括以下各項的任意組合：- 基地台所實際使用的物理資源塊；- 基地台所轄社區內的用戶設備的測量；- 基地台所轄社區內的干擾情況。

在同一個移動通信系統中還可能存在著多種不同類型的基地台，例如宏基地台(macro BS)、微基地台(micro BS)、微微基地台(pico BS)、家庭基地台(femto BS)。不同類型的基地台關於發射功率、承載能力等方面具有不同的設置或要求，因此，對於某種類型的基地台，存在著與該類型基地台相對應的一組三個負載定限(也就是第一定限、第二定限、第三定限)。在步驟32中，基地台10應採用與其類型相對應的那一組定限來確定其是否是候選節能基地台或候選補償基地台。

在該方法30中，只有候選節能基地台才可以啟動節能模式，而可能產生的移交和盲區覆蓋主要由候選補償基地台來承擔。本發明中所提出的節能模式包括：降低發射功率模式或休眠模式。第一定限、第二定限分別作為這兩種的節能模式的觸發條件之一，使得能夠實現更為靈活、精細的節能管理。

在一個實施例中，當基地台10確定其自身是候選節能基地台或候選補償基地台之後，將向相鄰基地台11-16發送指示資訊，用於指示其是候選節能基地台或候選補償基地台的身份狀態。

其他基地台11-16也均執行類型的步驟，以分別確定各自的身份狀態，並向其相鄰基地台發送相應的指示資訊。於是，每一個基地台將能夠得知其自身以及其相鄰基地台的(是候選節能基地台或候選補償基地台、或兩者均不是)身份狀態。

當基地台10是候選節能基地台，方法30還包括步驟33(圖中未示出)：基地台10與其相鄰基地台通信以協商進入節能模式。

在一個實施例中，當基地台10是候選節能基地台、並且其負載低於第二定限，則方法30的步驟33還包括：- 向相鄰候選補償基地台發送請求，所述請求指示基地台10希望進入休眠模式；- 當接收到來自所述相鄰候選補償基地台的補償確認時，基地台10進入休眠模式。

也就是說，負載低於第二定限是候選節能基地台進入休眠模式的觸發條件之一。候選節能基地台進入休眠模式需要相鄰候選補償基地台的支援，候選節能基地台所服務的用戶設備需要移交(handover)給相鄰候選補償基地台，候選節能基地台的信號覆蓋區域也需要由相鄰候選補償基地台加以覆蓋。相鄰候選補償基地台被允許增大發射功率以覆蓋由於候選節能基地台進入休眠模式可能帶來的覆蓋盲區。

對於進入休眠模式的基地台10，可以基於OAM單元或其他高層的信令而喚醒。當OAM單元或其他高層單元基於用戶設備的位址資訊發現在基地台10的原始覆蓋區域內的用戶設備的負載高於第二定限，則發送信令消息(例如藉由S1介面)給基地台10，以指示基地台10退出休眠模式。

而負載處於第一定限和第二定限之間是候選節能基地台進入降低發射功率的觸發條件之一。在一個實施例中，當基地台10是候選節能基地台，並且其負載低於第一定限並且高於第二定限，則方法30的步驟33包括：-基地台10在不產生覆蓋盲區的情況下降低其發射功率。該實施例通常發生於基地台10所轄社區中不存在邊緣用戶需要移交(handover)的情況下。圖1中的虛線圈大體上示出了基地台10降低發射功率後的信號覆蓋範圍。

在另一個實施例中，當基地台10是候選節能基地台，並且其負載低於第一定限並且高於第二定限，並且基地台10所轄社區中存在邊緣用戶需要移交，則方法30的步驟33包括：-基地台10與相鄰候選補償基地台通信以協商移交基地台10當前所轄社區的邊緣用戶。具體地，基地台10可以向相鄰候選補償基地台發送移交請求，相鄰候選補償基地台根據自身的剩餘負載能力來決定是否接受移交請求。當基地台10接收到相鄰補償基地台的接受移交請求的確認，則接著完成移交。然後，基地台10在不產生覆蓋盲區的情況下降低其發射功率；或者基地台10降低其發射功率，而相鄰候選補償基地台增大發射功率到不產生覆蓋盲區。

在另一個實施例中，當基地台10是候選節能基地台，並且其負載低於第一定限並且高於第二定限，並且基地台10所轄社區中存在邊緣用戶需要移交，則方法30的步驟33包括：- 根據希望移交的用戶設備的接收信號品質報告，按照所述接收信號品質的優劣順序，依次向所述接收信號品質滿足預定條件的相鄰候選補償基地台發送移交請求；- 當接收到來自相鄰候選補償基地台的移交確認後，移交所述希望移交的用戶設備。

這裏的接收信號品質報告，可以包括以下各項的任意組合：參考信號接收功率(RSRP)的指示、接收信號強度指示(RSSI)、參考信號接收品質(RSRQ)的指示、通道品質指示(CQI)。也就是說，當用戶設備對於一個相鄰候選補償基地台的接收信號品質不滿足預定條件，則該相鄰候選補償基地台不被允許接受該用戶設備的移交，以保證該用戶設備的接收性能體驗。

更具體地，在上述移交請求發送步驟中，基地台10首先向負載低於第三定限並且高於第一定限的那些相鄰候選補償基地台發送移交請求；當這些相鄰候選補償基地台的負載變化到重新高於第三定限，將不再接收新的移交。如果基地台10的移交請求未能得到接收確認，或者至少部分地未能得到接收確認，則然後，基地台10將向負載低於第一定限的那些相鄰候選補償基地台發送移交請求；當這些相鄰候選補償基地台的負載變化到重新高於第三定限，將不再接收新的移交。

在一個實施例中，當基地台10是候選節能基地台，並且其負載低於第一定限並且高於第二定限，並且基地台10所轄社區中存在邊緣用戶需要移交，方法30的步驟33還包括：- 當相鄰候選補償基地台均不能接受移交請求，則基地台10向相鄰候選節能基地台發送移交請求。

在一個實施例中，當基地台12的負載低於第三定限，並且接收到來自相鄰候選節能基地台10的移交請求時，方法30在步驟31、32之外還包括：- 如果基地台12的剩餘負載能力滿足所述移交請求時，則確定接受移交，並向相鄰候選節能基地台10發送移交確認。

在另一個實施例中，當基地台12的負載低於第一定限，並且接收到來自相鄰候選節能基地台10的移交請求時，方法30在步驟31、32之外還包括：- 如果基地台12的剩餘負載能力不滿足所述來自相鄰候選節能基地台10的移交請求時，確定使得剩餘負載能力滿足所述來自相鄰候選節能基地台10的移交請求所需要釋放的用戶設備；- 根據所述需要釋放的用戶設備的接收信號品質報告，按照所述接收信號品質的優劣順序，依次向相鄰候選補償基地台發送移交請求。

具體地，基地台11-16可以稱為基地台10的第一跳相鄰基地台。基地台17-19是基地台12的相鄰基地台而並非基地台10的相鄰基地台，基地台17-19可以稱為基地台10的第二跳相鄰基地台。負載低於第一定限並且剩餘負載能力不足的第一跳相鄰基地台12可以按照與候選節能基地台10移交邊緣用戶相類似的方式，向其相鄰的、基地台10的第二跳相鄰基地台17-19發送移交請求。當基地台10的第二跳相鄰基地台的剩餘負載能力仍不能滿足要求時，還可以進一步向基地台10的第三跳相鄰基地台發送移交請求以釋放負載。基地台10的更多跳相鄰基地台的造作以此類推。圖4中的箭頭大體上示出了這種多跳移交的方式。藉由這種多跳移交的方式，可以提高候選節能基地台的移交請求得到滿足的可能性，從而最大化能量節省，並且可以在整個網路當中平衡負載。

在一個實施例中，當候選節能基地台10的相鄰基地台中那些負載低於第三定限的基地台仍不能滿足基地台10所需要移交的用戶設備的接收信號品質的要求，則候選節能基地台可以進一步向負載超過第三定限的相鄰基地台發送移交請求，以請求這些基地台向第二跳相鄰基地台釋放部分負載以接收來自基地台10的移交。然後，可以再次應用上述的多跳移交方式。

在一個實施例中，當基地台10是候選節能基地台，並且其相鄰基地台11-16中不存在候選節能基地台或候選補償基地台，方法30在步驟31、32之外還包括：- 按照節能優先順序的高低順序，依次向相鄰基地台發送請求以請求所述相鄰基地台釋放負載以能夠接受所述希望移交的用戶設備。

具體地，基地台10首先向具有最高節能優先順序的第一跳相鄰基地台發送請求以請求其釋放負載。該具有最高節能優先順序的第一跳相鄰基地台將執行本應由候選節能基地台所執行的上述方法30。如果基地台10的該第一跳相鄰基地台的相鄰基地台中那些基地台10的第二跳相鄰基地台不存在候選節能基地台或候選補償基地台，則基地台10向具有第二高優先順序的第一跳相鄰基地台發送請求以請求其釋放負載。該具有第二高節能優先順序的第一跳相鄰基地台將執行本應由候選節能基地台所執行的上述方法30。如果仍不能滿足基地台10的移交請求，則基地台10向具有第三高節能優先順序的第一跳相鄰基地台發送請求以請求其釋放負載，以此類推。

如果基地台10的所有第一跳相鄰基地台仍不能滿足其移交請求，則基地台10按照節能優先順序的高低順序，進一步向第二跳相鄰基地台請求釋放負載。

在另一個實施例中，某區域存在兩個或更多候選節能基地台，這多個候選節能基地台可以基本上同時啟動進入節能模式的程式。而這多個候選節能基地台共同的候選補償基地台基於“先到先得”的原則來處理來自這多個候選節能基地台的移交請求。而具有相同節能優先順序的候選節能基地台彼此之間不接收移交。

藉由使用本發明中提供的技術方案，可以由OAM( 運行、管理和維護)單元實現節能優先順序的集中管理，並由各基地台實現基於節能優先順序的節能基地台的分散式確認。各基地台可以根據自身的負載情況、自身以及相鄰基地台的節能優先順序資訊，動態地確定是否是候選節能基地台或候選補償基地台、並與相鄰基地台通信以協商進入節能模式；這樣可以靈活、有效地適應系統中各基地台的負載情況的變化，從而更為合理、有效地實現系統節能的目的，同時減少節能模式對系統性能的影響。

本領域技術人員應能理解，上述實施例均是示例性而非限制性的。在不同實施例中出現的不同技術特徵可以進行組合，以取得有益效果。本領域技術人員在研究圖式、說明書及申請專利範圍的基礎上，應能理解並實現所揭示的實施例的其他變化的實施例。在申請專利範圍中，術語“包括”並不排除其他裝置或步驟；不定冠詞“一個”不排除多個；術語“第一”、“第二”用於標示名稱而非用於表示任何特定的順序。申請專利範圍中的任何圖式標記均不應被理解為對保護範圍的限制。申請專利範圍中出現的多個部分的功能可以由一個單獨的硬體或軟體模組來實現。某些技術特徵出現在不同的申請專利範圍附屬項中並不意味著不能將這些技術特徵進行組合以取得有益效果。

10‧‧‧基地台

11‧‧‧基地台

12‧‧‧基地台

13‧‧‧基地台

14‧‧‧基地台

15‧‧‧基地台

16‧‧‧基地台

17‧‧‧基地台

18‧‧‧基地台

19‧‧‧基地台

藉由閱讀參照以下圖式所作的對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其他特徵、目的和優點將會變得更加明顯：圖1示出了根據本發明的一個實施例的移動通信系統中的基地台(社區)的配置示意圖；圖2示出了根據本發明的一個實施例的在OAM(運行、管理和維護)單元中用於輔助節能的方法20的流程圖；圖3示出了根據本發明的一個實施例的在基地台中用於節能的方法30的流程圖；圖4示出了根據本發明的一個實施例的基地台負載的多跳移交；在圖中，貫穿不同的示圖，相同或類似的圖式標記表示對應的特徵。

Claims

一種在基地台中用於節能的方法，包括以下步驟：S1．從OAM(運行、管理和維護)單元獲得該基地台及其相鄰基地台的節能優先順序資訊；S2．根據該基地台的負載、該基地台及其相鄰基地台的節能優先順序資訊，確定該基地台是否是候選節能基地台或候選補償基地台；其中，當該基地台具有最高節能優先順序並且該基地台的負載低於第一定限或第二定限，則該基地台是候選節能基地台；當該基地台的負載低於第三定限並且該基地台不具有最高節能優先順序，則該基地台是候選補償基地台；其中，該第三定限高於該第一定限，該第一定限高於該第二定限。
根據申請專利範圍第1項之方法，其中，該負載包括以下各項的任意組合：該基地台所實際使用的物理資源塊；該基地台所轄社區內的用戶設備的測量；該基地台所轄社區內的干擾情況。
根據申請專利範圍第1項之方法，其中，還包括：向相鄰基地台發送指示資訊，用於指示該基地台是候選節能基地台或候選補償基地台。
根據申請專利範圍第1項之方法，其中，當該基地台是候選節能基地台，還包括：S3．與該相鄰基地台通信以協商進入節能模式。
根據申請專利範圍第4項之方法，其中，當該基地台的負載低於該第二定限，該步驟S3包括：- 向相鄰候選補償基地台發送請求，該請求指示該基地台希望進入休眠模式；- 當接收到來自該相鄰候選補償基地台的補償確認時，該基地台進入休眠模式。
根據申請專利範圍第4項之方法，其中，當該基地台的負載低於該第一定限並且高於該第二定限，該步驟S3包括：- 該基地台在不產生覆蓋盲區的情況下降低其發射功率。
根據申請專利範圍第6項之方法，其中，該步驟S3還包括：- 與相鄰候選補償基地台通信以協商移交該基地台當前所轄社區的邊緣用戶。
根據申請專利範圍第4項之方法，其中，該步驟S3包括：- 根據希望移交的用戶設備的接收信號品質報告，按照該接收信號品質的優劣順序，依次向該接收信號品質滿足預定條件的相鄰候選補償基地台發送移交請求；- 當接收到來自相鄰候選補償基地台的移交確認後，移交該希望移交的用戶設備。
根據申請專利範圍第8項之方法，其中，該步驟S3還包括： - 當相鄰候選補償基地台均不能接受該移交請求，則向相鄰候選節能基地台發送移交請求。
根據申請專利範圍第1項之方法，其中，當該基地台的負載低於該第三定限，並且接收到來自相鄰候選節能基地台的移交請求時，還包括：- 如果該基地台的剩餘負載能力滿足該移交請求時，則確定接受移交，並向該相鄰候選節能基地台發送移交確認。
根據申請專利範圍第1項之方法，其中，當該基地台的負載低於該第一定限，並且接收到來自相鄰候選節能基地台的移交請求時，還包括：- 如果該基地台的剩餘負載能力不滿足該來自相鄰候選節能基地台的移交請求時，確定使得剩餘負載能力滿足該來自相鄰候選節能基地台的移交請求所需要釋放的用戶設備；- 根據該需要釋放的用戶設備的接收信號品質報告，按照該接收信號品質的優劣順序，依次向相鄰候選補償基地台發送移交請求。
根據申請專利範圍第1項之方法，其中，當該基地台是候選節能基地台，並且其相鄰基地台中不存在候選節能基地台或候選補償基地台，還包括：- 按照節能優先順序的高低順序，依次向相鄰基地台發送請求以請求該相鄰基地台釋放負載以能夠接受該希望移交的用戶設備。
一種在OAM(運行、管理和維護)單元中用於輔助節能的方法，包括：接收所轄基地台的負載報告；至少部分地基於該基地台的負載及其類型，確定該基地台的節能優先順序；其中，當一個基地台的負載越高時，其節能優先順序越低。
根據申請專利範圍第13項之方法，其中，還包括：將該基地台及其相鄰基地台的節能優先順序資訊通知給該基地台。