[發明專利]5G網絡中動態開啟/關閉微蜂窩的節能方法

在審

• 申請號: 201610056942.0
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105592536A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 張治中;郝敏
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W52/02
• 分類號: H04W52/02;H04W52/24;H04W52/34
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

技術領域

本發明屬于移動通信網絡中的節能技術領域，涉及一種5G網絡中動態開啟/關閉微蜂窩 的節能方法。

背景技術

隨著第五代移動通信(5G)時代的到來，業務應用和用戶體驗的需求迫使網絡運營商需 要尋找新的技術來降低運營成本，提高數據傳輸速率，從而提升用戶體驗質量。成倍增長的 數據業務使得網絡設施的需求急劇擴大，同時也引起了大量的能量消耗。綠色節能作為5G的 重要需求之一，要求網絡的總能耗在用戶數據流量成千倍增長時不會提高。預計到2020年， 未來5G網絡中端到端每比特能耗需要降低到現在的1/1000。IMT-2020推進組提出了未來5G還 將致力于改善網絡建設的運營能耗與成本效率。因此，未來5G通信在維持各類業務增長的同 時，減少能耗是十分必要的，能耗成本的增加也使得人們越來越多的關注降低能耗的方法。

信息通信產業對國民經濟的發展做出了重大貢獻，在節能環保經濟中扮演著重要角色。 提高通信系統的能效，以實現可持續發展戰略，這將直接影響國家乃至世界經濟的未來發展。 因此，研究綠色通信網絡的節能機制將具有十分重要的意義。

能源角度：日益嚴重的世界能源危機已經波及到以信息通信產業為代表的高能耗行業。 據保守估計，截止到2025年，移動通信互聯網行業的耗電量將可能增加到2006年時耗電水平 的5倍以上。而單單信息通信行業中的基礎設施部分的耗電量將增長到2006年耗電量的14倍， 據此推測到2025年時，通信網絡設備的耗電量將占據整個行業總耗電量的43％。由此可以發現， 通信信息領域的能源消耗增長速度極快，若按照這樣的態勢長久發展下去，必將使得能源危 機問題更加嚴重。因此，降低通信領域的能源消耗將大幅緩解目前的能源危機壓力，同時還 可促進其他相關產業在降低能源消耗方面的改革與創新。

環境角度：移動通信領域的溫室氣體排放量巨大^[4]，碳排放量每年以較大的速度增長。 相關研究表明，到2019年，全球信息通信產業的溫室氣體排放量將增加至少40％，這將對人類 的生存環境帶來巨大挑戰。面對日益嚴重的全球氣候變暖問題，降低信息通信領域的能源消 耗，減少溫室氣體排放對實現可持續發展戰略至關重要。

經濟角度：移動通信領域巨大的能源消耗必將導致通信產業的運營與維護成本的極大提 高，并繼而對產業的經濟效益造成負面影響，阻礙通信行業整體競爭力的提升。業界認為如 果削減三分之一的碳排放將獲得高于投資的經濟效益與產出。因此，研究搭建高能效、低污 染的通信信息網絡將對人類社會經濟效益的提高有極大的幫助。

現有的移動網絡的節能技術有很多，基于流量負載的基站關閉節能技術，綠色通信的中 繼協作技術，基于休眠的宏蜂窩節能技術等。都是為了移動通信系統的節能提供重要的技術 支持。以上所述的策略主要是根據接入網中流量的變化決定基站的關閉，通過減少活躍基站 的數目來達到節能的目的。在低負載的情況下，關閉不必要的基站，這些關閉的基站策略或 者是隨機關閉的，或者是基于流量負載進行基站關閉的。但這些策略沒有評估基站關閉小區 的網絡覆蓋以及基站的負載情況。當基站關閉后，活躍的基站要對關閉基站區域的用戶提供 服務，但在提供服務之前，并未評估活躍基站的負載情況，這就容易造成基站負載不均衡， 從而降低了網絡的服務質量。

現有的異構網絡中節能技術有很多，其設計前提主要是根據當前網絡的流量負載強度， 例如提出了單用戶以及多用戶無線系統的資源分配方案，通過適時激活中繼來減少網絡能耗。 或者在未來5G網絡中通過減少激活小區的數量和范圍及采用休眠策略等方法能帶來的節能程 度。另外，隨著基站狀態的轉換，用戶的連接問題主要考慮接收信號質量和基站負載^]兩個方 面。現有技術中很多的中繼技術以及基站的關閉策略只考慮到當前網絡的流量負載情況，沒 有結合5G理念來達到未來網絡中預期的效果，同樣的，沒有考慮到該過程中對用戶QoS的影響， 需要在網絡能耗及通信質量之間取得一定的平衡。業界專家普遍認為綠色通信是在保證用戶 通信體驗的前提下，盡可能地降低網絡資源消耗、減少溫室氣體排放的互聯通信的網絡結構。 但是很多技術的研究沒有真正意義上考慮到用戶體驗這一指標。并不能很好的實現保證節能 的情況下，同時能夠考慮用戶體驗度。

發明內容