[發明專利]一種基于異構蜂窩無線網絡的節能方法及其實現結構

有效

• 申請號: 201110436215.4
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN102413554A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發明（設計）人: 文倩;危彥;王龍威;張宏綱;趙志峰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 陳昱彤

技術領域

本發明涉及蜂窩無線通信網絡，特別涉及一種在利用兩種以上類型基站布網的異構蜂窩網絡中降低網絡能量消耗的方法及其實現結構。

背景技術

近年來，由于溫室氣體的過量排放和全球變暖問題的加劇，對生態環境的保護以及減少人類活動對環境的負面影響已然日趨嚴峻。由于用戶數的周期指數級的攀升，各種通信網絡的規模越來越大，信息與通信技術產業(ICT產業)的能量消耗占世界總能耗的比例也迅速增加，ICT產業正逐步發展成為高能量消耗行業。目前，ICT產業消耗全球2％-10％的電能，但是這一能耗比例在現有能源使用模式下正在以每十年翻一倍的速度增加。因此，基于保護生態環境的目的，提高通信系統的能量利用效率十分必要。

除了社會責任和保護生態環境的義務的出發點之外，改善ICT產業的能量有效性同樣有其經濟方面的因素和商業動力。在各大移動運營商的各種運營成本中，能耗成本占了近一半的比例。因此，改善ICT產業的能量有效利用從商業化的角度來看可以為運營商帶來更加巨大的利潤空間，為通信企業的可持續發展創造有利條件。

蜂窩網絡作為ICT產業的占據十分重要地位的組成部分，其能量消耗也同樣占了ICT產業的極大一部分。現有的蜂窩網絡基本上都是基于滿足峰值期用戶容量需求的原則而設計。然而，蜂窩網絡用戶峰值時刻很少出現，由于用戶的行為模式具有白天-夜晚差異性以及用戶在辦公區與住宅區之間的規律往返活動，蜂窩網絡的負載流量在不同時刻不同地點波動較大，呈現出明顯的時空差異性特征。網絡負載的這種時空差異性特征正好與蜂窩網絡的最大化容量的設計準則背道而馳。這樣一來，當網絡中的負載流量較低時(例如，白天住宅區的負載流量或者晚上辦公區的負載流量)，大量蜂窩基站雖然沒有用戶接入卻維持工作狀態，以維持峰值流量，從而造成整個網絡能量的極大浪費。如果能夠讓蜂窩網絡根據網絡流量的變化動態調整各個基站的工作狀態，使得在網絡負載較低時關閉部分不必要的基站，將大大的減少網絡能量的浪費，改善網絡能量的利用效率。

然而，在現有的技術標準中，例如，3GPP的各大標準，都沒有考慮到降低蜂窩網絡的能量消耗問題，自然就沒有對應的解決方案和協議支持。雖然節約能量作為一個口號已經出現在3GPP?RAN工作組的會議議程當中，但到目前為止沒有制定任何關于提高蜂窩網絡的能量有效性的標準。現有的蜂窩基站依然是一旦投入運營就一直維持工作狀態，即使服務區域中沒有用戶需要服務，基站也同樣消耗極大部分能量，能量浪費現象十分嚴重，造成蜂窩網絡整體的能量利用效率十分低。

雖然在部分蜂窩網絡中，例如GSM網絡，有相關的標準提出根據網絡中的用戶負載的變化調整子載波的個數，動態打開或者關閉一個或多個子載波，以減少能量的不必要浪費。但是單個子載波的能量消耗十分有限，這只能局部緩和蜂窩網絡基站能量嚴重浪費的問題，無法徹底解決該問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種面向異構無線通信網絡的蜂窩小區動態切換在工作狀態與睡眠狀態的方法，使網絡中的部分小區基站在通信網絡負載值較低的情況下進入睡眠狀態，降低整體異構無線通信網絡的能量消耗，從而解決在蜂窩網絡中的用戶較少或者完全沒有用戶的情況下基站依然維持工作狀態帶來的嚴重的能量浪費問題。

本發明的思路是：在分層蜂窩網絡中，根據網絡環境參數的變化，諸如反映蜂窩小區負載水平的統計參數、負載均衡操作觸發統計量等等，為了降低分層蜂窩網絡的能量消耗以提高整體網絡的能量的利用效率，在需要時交替地增加或者減少工作狀態的蜂窩小區。

具體地說，本發明實現其目的所采取的技術方案是：該面向異構無線通信網絡的蜂窩小區動態打開和關閉方法是：

本發明異構無線通信網絡至少包括兩種類型的蜂窩小區：第一類蜂窩小區為基礎小區，用于保證服務區域內的基本無線覆蓋；第二類蜂窩小區為輔助小區，用于增加網絡中的用戶容量，可與基礎小區進行通信。本發明異構無線通信網絡采用垂直分層結構(Hierarchical?Clustering?Structure，HCS)，基礎小區位于HCS結構底層，而輔助小區則位于HCS結構上層，基礎小區和輔助小區之間通過雙工通信鏈路進行通信。

本發明所述節能方法包括以下步驟：

(1)基礎小區的基站讀取在該基礎小區的服務范圍內的輔助小區的工作狀態信息，并判斷輔助小區是否處于睡眠狀態：如果輔助小區處于睡眠狀態，則執行步驟(2)，否則執行步驟(7)；

(2)基礎小區的基站統計其所服務的基礎小區的用戶負載值；