CN105592536A - 5g网络中动态开启/关闭微蜂窝的节能方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种5G网络中动态开启/关闭微蜂窝的节能方法，属于移动通信网络中的节能技术领域。本方法通过设计一个网络的流量门限值T_L、T_H表示门限值的下限和上限；当宏蜂窝的流量负载值高于上限时，通过开启微蜂窝来补充当前所需要的网络容量，当流量负载值低于下限时，通过关闭一些微蜂窝来提高网络的资源利用率，从而达到节能的目的。本发明很好地解决了异构网络中针对低流量时动态的微蜂窝能耗的问题，在设定的门限范围内最大化的关闭微蜂窝数，这样既可以节能微蜂窝的能耗问题，又能提高网络资源的利用率。

Description

5G网络中动态开启/关闭微蜂窝的节能方法

技术领域

本发明属于移动通信网络中的节能技术领域，涉及一种5G网络中动态开启/关闭微蜂窝的节能方法。

背景技术

随着第五代移动通信(5G)时代的到来，业务应用和用户体验的需求迫使网络运营商需要寻找新的技术来降低运营成本，提高数据传输速率，从而提升用户体验质量。成倍增长的数据业务使得网络设施的需求急剧扩大，同时也引起了大量的能量消耗。绿色节能作为5G的重要需求之一，要求网络的总能耗在用户数据流量成千倍增长时不会提高。预计到2020年，未来5G网络中端到端每比特能耗需要降低到现在的1/1000。IMT-2020推进组提出了未来5G还将致力于改善网络建设的运营能耗与成本效率。因此，未来5G通信在维持各类业务增长的同时，减少能耗是十分必要的，能耗成本的增加也使得人们越来越多的关注降低能耗的方法。

信息通信产业对国民经济的发展做出了重大贡献，在节能环保经济中扮演着重要角色。提高通信***的能效，以实现可持续发展战略，这将直接影响国家乃至世界经济的未来发展。因此，研究绿色通信网络的节能机制将具有十分重要的意义。

能源角度：日益严重的世界能源危机已经波及到以信息通信产业为代表的高能耗行业。据保守估计，截止到2025年，移动通信互联网行业的耗电量将可能增加到2006年时耗电水平的5倍以上。而单单信息通信行业中的基础设施部分的耗电量将增长到2006年耗电量的14倍，据此推测到2025年时，通信网络设备的耗电量将占据整个行业总耗电量的43％。由此可以发现，通信信息领域的能源消耗增长速度极快，若按照这样的态势长久发展下去，必将使得能源危机问题更加严重。因此，降低通信领域的能源消耗将大幅缓解目前的能源危机压力，同时还可促进其他相关产业在降低能源消耗方面的改革与创新。

环境角度：移动通信领域的温室气体排放量巨大^[4]，碳排放量每年以较大的速度增长。相关研究表明，到2019年，全球信息通信产业的温室气体排放量将增加至少40％，这将对人类的生存环境带来巨大挑战。面对日益严重的全球气候变暖问题，降低信息通信领域的能源消耗，减少温室气体排放对实现可持续发展战略至关重要。

经济角度：移动通信领域巨大的能源消耗必将导致通信产业的运营与维护成本的极大提高，并继而对产业的经济效益造成负面影响，阻碍通信行业整体竞争力的提升。业界认为如果削减三分之一的碳排放将获得高于投资的经济效益与产出。因此，研究搭建高能效、低污染的通信信息网络将对人类社会经济效益的提高有极大的帮助。

现有的移动网络的节能技术有很多，基于流量负载的基站关闭节能技术，绿色通信的中继协作技术，基于休眠的宏蜂窝节能技术等。都是为了移动通信***的节能提供重要的技术支持。以上所述的策略主要是根据接入网中流量的变化决定基站的关闭，通过减少活跃基站的数目来达到节能的目的。在低负载的情况下，关闭不必要的基站，这些关闭的基站策略或者是随机关闭的，或者是基于流量负载进行基站关闭的。但这些策略没有评估基站关闭小区的网络覆盖以及基站的负载情况。当基站关闭后，活跃的基站要对关闭基站区域的用户提供服务，但在提供服务之前，并未评估活跃基站的负载情况，这就容易造成基站负载不均衡，从而降低了网络的服务质量。

现有的异构网络中节能技术有很多，其设计前提主要是根据当前网络的流量负载强度，例如提出了单用户以及多用户无线***的资源分配方案，通过适时激活中继来减少网络能耗。或者在未来5G网络中通过减少激活小区的数量和范围及采用休眠策略等方法能带来的节能程度。另外，随着基站状态的转换，用户的连接问题主要考虑接收信号质量和基站负载^]两个方面。现有技术中很多的中继技术以及基站的关闭策略只考虑到当前网络的流量负载情况，没有结合5G理念来达到未来网络中预期的效果，同样的，没有考虑到该过程中对用户QoS的影响，需要在网络能耗及通信质量之间取得一定的平衡。业界专家普遍认为绿色通信是在保证用户通信体验的前提下，尽可能地降低网络资源消耗、减少温室气体排放的互联通信的网络结构。但是很多技术的研究没有真正意义上考虑到用户体验这一指标。并不能很好的实现保证节能的情况下，同时能够考虑用户体验度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种5G网络中动态开启/关闭微蜂窝的节能方法，该方法利用宏基站定期的探测宏蜂窝区域的流量负载来决定微蜂窝是否关闭，在流量负载较低时，关闭一些不必要的微蜂窝有助于降低络的能耗，从而达到网络节能的目的；在流量负载随着用户增多而变高时，开启一些处于关闭状态的微蜂窝来满足当前的流量强度，提高网络容量适应用户的需求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种5G网络中动态开启/关闭微蜂窝的节能方法，在该方法中，通过设计一个网络的流量门限值T_L、T_H表示门限值的下限和上限；当宏蜂窝的流量负载值高于上限时，通过开启微蜂窝来补充当前所需要的网络容量，当流量负载值低于下限时，通过关闭一些微蜂窝来提高网络的资源利用率，从而达到节能的目的。

进一步，本方法具体包括以下步骤：

步骤1)：首先定义网络的门限值T_H、T_L，分别表示流量负载强度的最高值和最低值；

步骤2)：宏蜂窝随时检查当前网络的负载情况和用户流量信息，当宏蜂窝的流量强度值高于T_H时，在此宏基站下不活跃的微蜂窝就需要激活来满足这一时段的网络容量需求；当宏蜂窝的流量强度值低于T_L时，就要适当的关闭微蜂窝来提高网络的资源利用率，并且要保证网络的QOS；

步骤3)：通过对门限的设定以及对微蜂窝的状态监测，根据当前的流量强度来决定微蜂窝的状态，进而保证网络的资源利用率以及用户的体验度。

本发明的有益效果在于：本发明所述方法很好地解决了异构网络中针对低流量时动态的微蜂窝能耗的问题，在设定的门限范围内最大化的关闭微蜂窝数，这样既可以节能微蜂窝的能耗问题，又能提高网络资源的利用率。本发明主要解决热点区域的宏蜂窝处于低流量负载的情况，适当的关闭不必要的微蜂窝来达到节能的目的。其次，随着流量的变化，当流量强度高于门限值时，又可以实时的开启微蜂窝来满足服务需求。通过这种方式，可以很好地解决5G网络中基站能耗问题，同时在考虑网络QOS(即用户满意度)的情况下进行基站的节能优化处理，对5G的绿色通信理念提供有力的技术支持。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：

图1为微蜂窝的开启过程流程图；

图2为微蜂窝的关闭过程流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。

本发明提供了一种5G网络中动态开启/关闭微蜂窝的节能方法，在该方法中，通过设计一个网络的流量门限值T_L、T_H表示门限值的下限和上限；当宏蜂窝的流量负载值高于上限时，通过开启微蜂窝来补充当前所需要的网络容量，当流量负载值低于下限时，通过关闭一些微蜂窝来提高网络的资源利用率，从而达到节能的目的。

在本实施例中，考虑的是两层的宏-微蜂窝异构网络模型。适用于密集的网络场景中，例如公共场所。宏基站周围有微蜂窝提供覆盖，微蜂窝是随机分布在宏蜂窝周围。

宏蜂窝提供了基本的覆盖，而微蜂窝的部署则帮助在热点处于高负载的情况下提供补充，进而满足用户的服务需求。宏蜂窝必须始终开着来控制微蜂窝的开启/关闭状态。本发明的目的就是要最大化微蜂窝的关闭数目来达到节能的效果。

本方法具体包括以下步骤：

步骤1)：首先定义网络的门限值T_H、T_L，分别表示流量负载强度的最高值和最低值；

步骤2)：宏蜂窝随时检查当前网络的负载情况和用户流量信息，当宏蜂窝的流量强度值高于T_H时，在此宏基站下不活跃的微蜂窝就需要激活来满足这一时段的网络容量需求；当宏蜂窝的流量强度值低于T_L时，就要适当的关闭微蜂窝来提高网络的资源利用率，并且要保证网络的QOS；

步骤3)：通过对门限的设定以及对微蜂窝的状态监测，根据当前的流量强度来决定微蜂窝的状态，进而保证网络的资源利用率以及用户的体验度。

当宏蜂窝的流量负载高于T_H，宏基站将用户的信息和激活一个微蜂窝后来预测宏蜂窝的负载情况。宏基站开启微蜂窝，这可分流很多带宽资源以及把适合的用户转移到就近的微蜂窝上。这样宏基站检查他的负载和对比他的T_H。重复这些过程直到负载低于T_H时。相似的，当流量负载低于T_L时，宏基站同样收集信息和预测在关闭微蜂窝时的宏蜂窝的流量情况。这样最大化的关闭微蜂窝和用户转移到其他活跃的基站。重复以上直到宏蜂窝的流量控制在在T_H与T_L之间。这样既能保证资源利用率，又能确保网络的QOS。图1为微蜂窝的开启过程流程图；图2为微蜂窝的关闭过程流程图。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种5G网络中动态开启/关闭微蜂窝的节能方法，其特征在于：在该方法中，通过设计一个网络的流量门限值T_L、T_H表示门限值的下限和上限；当宏蜂窝的流量负载值高于上限时，通过开启微蜂窝来补充当前所需要的网络容量，当流量负载值低于下限时，通过关闭一些微蜂窝来提高网络的资源利用率，从而达到节能的目的。

2.根据权利要求1所述的一种5G网络中动态开启/关闭微蜂窝的节能方法，其特征在于：本方法具体包括以下步骤：

步骤1)：首先定义网络的门限值T_H、T_L，分别表示流量负载强度的最高值和最低值；

步骤2)：宏蜂窝随时检查当前网络的负载情况和用户流量信息，当宏蜂窝的流量强度值高于T_H时，在此宏基站下不活跃的微蜂窝就需要激活来满足这一时段的网络容量需求；当宏蜂窝的流量强度值低于T_L时，就要适当的关闭微蜂窝来提高网络的资源利用率，并且要保证网络的QOS；

步骤3)：通过对门限的设定以及对微蜂窝的状态监测，根据当前的流量强度来决定微蜂窝的状态，进而保证网络的资源利用率以及用户的体验度。