CN105592537B - 一种5g中继网络节能方法及*** - Google Patents

一种5g中继网络节能方法及*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5G中继网络节能方法及***，通过判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站；使得基站激活数最少，避免了资源的浪费，同时也减少了激活时间，带来了大大的方便。

Description

一种5G中继网络节能方法及***
技术领域
本发明涉及第五代移动通信(5G)中继技术领域，尤其涉及的是一种5G中继网络节能方法及***。
背景技术
中继技术将是第五代移动通信(5G)的重要技术，针对其网络节能问题，主要是通过关闭5G(第五代移动电话行动通信标准，也称第五代移动通信技术)网络中部分业务负载量较低的基站来达到节能降耗的目标。由于绝大部分用户的日夜习惯(白天工作晚上休息)及潮沙效应(白天集中到商业办公区域晚上返回到住宅区)将导致蜂窝网局部地区业务的锐减。但是网络在规划的时候都是按照峰值业务量来规划的，这就导致了很多小区的峰值容量没有得到充分的利用。所以当某些小区业务量很低甚至完全为零时,可以通过关闭其基站以减少能耗。不过，此时的基站关闭完全是被动的，受通信业务潮沙效应的控制。因此，可称之为基站被动关闭策略。此策略的应用局限性比较大。
在基站被动关闭策略中，某个基站可以关闭的条件是其覆盖范围内没有任何用户,但是实际中很少出现这种情况。在业务量较低时,我们可以通过控制网络的拓扑结构,由无线通信***主动发起通信业务的潮沙效应。比如,增强发射功率、调整天线高度、倾斜度、基站协作或者小继等扩大基站覆盖范围,将更多的用户吸引到该基站所覆盖范围,以获得服务。其次,关闭不需要的基站,以节约能源，这些基站为空闲基站，小区内没有用户接入网络。关闭空闲基站不会影响用户的接入。
在实际的通信网络中，需要计算出最少的基站激活数。一般的计算方法是：每次选取当时情况下,可以为最多用户提供服务的基站激活,直到所有的用户都有基站为其提供服务，这样的方法就使得需要激活的基站数量较多，造成资源的浪费同时也增加了激活时间，在实际情况中，是希望获得最小的基站激活数。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种5G中继网络节能方法及***，旨在解决现有技术中需要激活的基站数量较多造成资源浪费及增加激活时间的问题。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
一种5G中继网络节能方法，其中，包括：
A、判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站。
所述的5G中继网络节能方法，其中，在所述步骤A中，可为最多用户提供服务的基站，表示的是在基站的可用带宽限制内可同时接入的用户数最多。
所述的5G中继网络节能方法，其中，在所述步骤A中，若存在多个服务用户数最多的基站，则在所述多个基站中选取其中被占用带宽最大的基站并激活。
所述的5G中继网络节能方法，其中，所述步骤A具体包括：
A1、建立特殊基站群对应的集合S；建立基站群对应的集合B包含5G网络中所有基站；
A2、计算当前情况下可为所有用户提供服务的基站数，判断是否存在特殊基站，并判断到的特殊基站添加到集合S中；
A3、判断集合S是否为空，若为否，则执行步骤A4；若为是，则执行步骤A7；
A4、从集合S中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，接入特殊基站下对应的用户，然后在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行步骤A5；
A5、将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则执行步骤A6；若为是，则执行步骤A9；
A6、判断集合S是否为空，若为否，则返回步骤A4；若为是，则返回步骤A2；
A7、在所有基站集合B中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行步骤A8；
A8、将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则返回步骤A2；若为是，则执行步骤A9；
A9、在激活基站间进行负载均衡。
所述的5G中继网络节能方法，其中，所述步骤A1还包括：建立特殊基站群对应的集合S并设置为空。
一种5G中继网络节能***，其中，包括：
基站激活模块，用于判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站。
所述的5G中继网络节能***，其中，在所述基站激活模块中，可为最多用户提供服务的基站，表示的是在基站的可用带宽限制内可同时接入的用户数最多。
所述的5G中继网络节能***，其中，在所述基站激活模块中，若存在多个服务用户数最多的基站，则在所述多个基站中选取其中被占用带宽最大的基站并激活。
所述的5G中继网络节能***，其中，所述基站激活模块包括：
集合建立单元，用于建立特殊基站群对应的集合S；建立基站群对应的集合B包含5G网络中所有基站；
集合添加单元，用于计算当前情况下可为所有用户提供服务的基站数，判断是否存在特殊基站，并判断到的特殊基站添加到集合S中；
第一集合判断单元，用于判断集合S是否为空，若为否，则执行特殊基站激活单元；若为是，则执行基站激活单元；
特殊基站激活单元，用于从集合S中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，接入特殊基站下对应的用户，然后在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行特殊基站更新单元；
特殊基站更新单元，用于将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则执行第二集合判断单元；若为是，则执行负载均衡单元；
第二集合判断单元，用于判断集合S是否为空，若为否，则返回特殊基站激活单元；若为是，则返回集合添加单元；
基站激活单元，用于在所有基站集合B中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行步骤A8；
更新判断单元，用于将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则返回集合添加单元；若为是，则执行负载均衡单元；
负载均衡单元，用于在激活基站间进行负载均衡。
所述的5G中继网络节能***，其中，所述集合建立单元，还用于建立特殊基站群对应的集合S并设置为空。
本发明所提供的一种5G中继网络节能方法及***，有效地解决了现有技术中需要激活的基站数量较多造成资源浪费及增加激活时间的问题，通过判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站；使得基站激活数最少，避免了资源的浪费，同时也减少了激活时间，带来了大大的方便。
附图说明
图1为本发明提供的5G中继网络节能方法较佳实施例的流程图。
图2为本发明提供的5G中继网络节能方法应用实施例的方法流程图。
图3为仿真***模型示意图。
图4为基站休眠算法性能比较示意图。
图5为不同小区半径下激活基站的比例示意图。
图6为不同小区半径下运营功率的消耗示意图。
图7为本发明提供的55G中继网络节能***较佳实施例的结构框图。
具体实施方式
本发明提供一种5G中继网络节能方法及***，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1，图1为本发明提供的5G中继网络节能方法较佳实施例的流程图，如图所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S100、判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；
其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站。
下面结合具体的实施例对上述步骤进行详细的描述。
在步骤S100中，判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站。
在实际的通信网络中，需要计算出最小的基站激活数。一般的计算方法是：每次选取当时情况下，可以为最多用户提供服务的基站激活,直到所有的用户都有基站为其提供服务，这样的方法就使得需要激活的基站数量较多，造成资源的浪费同时也增加了激活时间，在实际情况中是希望获得最小的基站激活数。
为了避免上述问题的出现，本发明提出了一种新型的基站休眠方法,其基本思想是:每次选取激活基站时,首先判断是否存在一类特殊基站；如果存在，则在这类基站中选取当时情况下可以为最多用户提供服务的基站激活，并优先接入前面提到的那些用户；如果不存在，则在所有基站中选取当时情况下可以为最多用户提供服务的基站激活。特殊基站是指，若其关闭，则必然存在某些用户不能接入网络。
优选地，在所述步骤S100中，可为最多用户提供服务的基站，表示的是在基站的可用带宽限制内可同时接入的用户数最多。优选地，在所述步骤S100中，若存在多个服务用户数最多的基站，则在所述多个基站中选取其中被占用带宽最大的基站并激活。
具体来说，之前提到每次选取的激活基站是选择可以为最多用户提供服务的基站激活，但需要注意两点:首先是可以提供服务的用户数不代表其覆盖范围内的用户数，其表示的是在其可用带宽限制内最多可同时接入的用户数。例如基站A覆盖范围内有N个用户,但是若这N个用户全部接入基站A,则其占用的带宽之和将超过基站A的可用带宽，所以基站A可服务的用户数不大于其覆盖范围内的用户数；其次是如果同时存在几个这样服务用户数最多的基站，则在这几个基站中选取其中被占用带宽最大的，即剩余带宽最小的基站。
请参阅图2，图2为本发明提供的5G中继网络节能方法应用实施例的方法流程图，进一步地，所述步骤S100具体包括：
S101、建立特殊基站群对应的集合S；建立基站群对应的集合B包含5G网络中所有基站；
S102、计算当前情况下可为所有用户提供服务的基站数，判断是否存在特殊基站，并判断到的特殊基站添加到集合S中；
S103、判断集合S是否为空，若为否，则执行步骤S104；若为是，则执行步骤S107；
S104、从集合S中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，接入特殊基站下对应的用户，然后在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行步骤S105；
S105、将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则执行步骤S106；若为是，则执行步骤S109；
S106、判断集合S是否为空，若为否，则返回步骤S104；若为是，则返回步骤S102；
S107、在所有基站集合B中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行步骤S108；
S108、将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则返回步骤S102；若为是，则执行步骤S109；
S109、在激活基站间进行负载均衡。
具体来说，就是先进行初始化流，建立特殊基站集合S；建立集合B包含网络中所有基站。集合S也就是特殊基站群。然后在步骤S102中，计算当前情况下可为所有用户提供服务的基站数，判断是否存在特殊基站，并判断到的特殊基站添加到集合S中。优选地，所述步骤S101还包括：建立特殊基站群对应的集合S并设置为空。
再判断集合S是否为空，一种情况是，若不为空，则表明存在特殊基站，那么执行步骤S104。在步骤S104中从集合S中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，接入特殊基站下对应的用户，然后在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，然后进行更新，更新是指将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户。在更新之后，再判断用户是否为空，若为否，则执行步骤S106；若为是，则在激活基站间进行负载均衡。在步骤S106中，判断集合S是否为空，若为否，则返回步骤S104；若为是，则返回步骤S102。其中，判断用户为空，是指激活基站的用户是否为空，若为空，则表示激活基站上没有用户了，若不为空，则表明激活基站上还有用户。
上述判断集合S是否为空的另一种情况，若为空，则表明不存在特殊基站，那么执行步骤S107，在所有基站集合B中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则返回步骤S102；若为是，则在激活的基站间进行负载均衡。其中，判断用户为空，是指该基站的用户是否为空，若为空，则表示该基站上没有用户了，若不为空，则表明该基站上还有用户。
本发明通过上述的方法流程，提供了一种主动基站休眠策略，获得最少的基站激活数量，从而实现了对5G中继网络的节能，相比现有的基站被动关闭策略，本发明要激活的基站数量较少，大大减少了资源的浪费，同时减少了激活时间，带来了大大的方便。
以下以对本发明的仿真来对本发明详细说明如下。
如图3所示，图3为仿真***模型示意图，六边形代表一个小区对应有一个基站，图中区域面积为初始用户数为1000，每个小区的半径为200m。在图3中分布了3个热点地区，每个用户(包括以后新到达的用户)有5％的概率处于其中一个热点地区，在热点地区用户属于正态分布，否则将平均分布在整个区域，采用的传播模型为：PL＝36.7log10(d)+22.7+26log10(fc)，其中，PL表示信道衰落(dB)，fc代表载波频率(GHz)，d表示通信距离，发射功率设置20W。为了保证新到达的用户可以接入服务，每个激活的基站都预留一部分带宽，用α表示预留带宽的比例。若用户发现没有基站可以为其提供服务，则出现中断现象。很明显，当α变大的时候，预留宽带变多，可用宽带变小，此时的休眠策略较为保守，即激活的基站比例较高，同事用户的中断概率变小，所以需要适当调节α以取得节能和中断概率的平衡，具体仿真参数见表1。
载波频率f<sub>c</sub> 2GHz
基站的最大可用带宽 5MHz
用户需求的速率 122kbit/s
噪声功率谱密度N<sub>0</sub> 4×10<sup>-21</sup>
用户到达率λ 5.55/s
平均服务时长μ 180s
表1
请参阅图4，图4为基站休眠算法性能比较示意图，图4表明本发明提供的基站休眠方法与现有基站休眠方法集中式算法的性能比较示意，如图所示，当用户中断概率相同的时候，本发明提供的基站休眠方法取得更好的性能，即消耗更少的运营能量和获得更高的绿色效率。
同时，为了评估小区半径对基站休眠策略的影响，继续进一步的仿真，在给定区域面积、用户数量、用户到达率和平均服务时间不变的情况下，改变小区半径的大小。此时为了保证小区数量是整数，小区半径取了一些特殊的值，具体数值如表2所示。
Figure BDA0000931152170000101
表2
请一并参阅图5和图6，图5为不同小区半径下激活基站的比例示意图，图6为不同小区半径下运营功率的消耗示意图。图5和图6分别显示了在采用基站休眠策略时，不同小区半径情况下激活基站的比例和所消耗的运营功率。对于较高的用户中断概率需求(10-4)其所激活的基站比较多，所消耗的运营功率也更多。在中断概率等于10-3的情况下，166m的小区半径激活基站的比例最小，但是200m的小区半径激活基站的比例最小，此时该小区半径也消耗最少的功率。通过结果可以看出小区半径对给定区域内网络整体消耗的运营功率影响较大，网络规划时需要针对具体区域内情况进行实际分析，合理布局。
以上是对本发明的仿真验证。本发明提供的5G中继网络节能方法，同时也是一种新的基站休眠方法，根据上述的仿真数据，可知，本发明提供的基站休眠方法性能更好，即消耗更少的运营能量和获得更高的绿色效率。
基于上述5G中继网络节能方法，本发明还提供了一种5G中继网络节能***，如图7所示，所述***包括：
基站激活模块10，用于判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站；具体如步骤S100所述。
进一步地，在所述基站激活模块中，可为最多用户提供服务的基站，表示的是在基站的可用带宽限制内可同时接入的用户数最多。
进一步地，在所述基站激活模块中，若存在多个服务用户数最多的基站，则在所述多个基站中选取其中被占用带宽最大的基站并激活。
进一步地，所述基站激活模块包括：
集合建立单元，用于建立特殊基站群对应的集合S；建立基站群对应的集合B包含5G网络中所有基站；
集合添加单元，用于计算当前情况下可为所有用户提供服务的基站数，判断是否存在特殊基站，并判断到的特殊基站添加到集合S中；
第一集合判断单元，用于判断集合S是否为空，若为否，则执行特殊基站激活单元；若为是，则执行基站激活单元；
特殊基站激活单元，用于从集合S中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，接入特殊基站下对应的用户，然后在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行特殊基站更新单元；
特殊基站更新单元，用于将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则执行第二集合判断单元；若为是，则执行负载均衡单元；
第二集合判断单元，用于判断集合S是否为空，若为否，则返回特殊基站激活单元；若为是，则返回集合添加单元；
基站激活单元，用于在所有基站集合B中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行步骤A8；
更新判断单元，用于将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则返回集合添加单元；若为是，则执行负载均衡单元；
负载均衡单元，用于在激活基站间进行负载均衡。
进一步地，所述集合建立单元，还用于建立特殊基站群对应的集合S并设置为空。
综上所述，本发明提供的一种5G中继网络节能方法及***，通过判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站；使得基站激活数最少，避免了资源的浪费，同时也减少了激活时间，带来了大大的方便，具有非常大的商业价值。本发明是应用在5G中继技术的基站管理***中，可大大节能。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种5G中继网络节能方法，其特征在于，包括：
A、判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站；
所述步骤A具体包括：
A1、建立特殊基站群对应的集合S；建立基站群对应的集合B包含5G网络中所有基站；
A2、计算当前情况下可为所有用户提供服务的基站数，判断是否存在特殊基站，并判断到的特殊基站添加到集合S中；
A3、判断集合S是否为空，若为否，则执行步骤A4；若为是，则执行步骤A7；
A4、从集合S中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，接入特殊基站下对应的用户，然后在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行步骤A5；
A5、将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则执行步骤A6；若为是，则执行步骤A9；
A6、判断集合S是否为空，若为否，则返回步骤A4；若为是，则返回步骤A2；
A7、在所有基站集合B中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行步骤A8；
A8、将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则返回步骤A2；若为是，则执行步骤A9；
A9、在激活基站间进行负载均衡。
2.根据权利要求1所述的5G中继网络节能方法，其特征在于，在所述步骤A中，可为最多用户提供服务的基站，表示的是在基站的可用带宽限制内可同时接入的用户数最多。
3.根据权利要求1或2所述的5G中继网络节能方法，其特征在于，在所述步骤A中，若存在多个服务用户数最多的基站，则在所述多个基站中选取其中被占用带宽最大的基站并激活。
4.根据权利要求1所述的5G中继网络节能方法，其特征在于，所述步骤A1还包括：建立特殊基站群对应的集合S并设置为空。
5.一种5G中继网络节能***，其特征在于，包括：
基站激活模块，用于判断5G网络的基站群中是否存在特殊基站群，若存在，则在特殊基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；若不存在，则在基站群中选取当时可为最多用户提供服务的基站并激活；其中，所述特殊基站是指若该特殊基站关闭，则必然存在某些用户不能接入5G网络的基站；
所述基站激活模块包括：
集合建立单元，用于建立特殊基站群对应的集合S；建立基站群对应的集合B包含5G网络中所有基站；
集合添加单元，用于计算当前情况下可为所有用户提供服务的基站数，判断是否存在特殊基站，并判断到的特殊基站添加到集合S中；
第一集合判断单元，用于判断集合S是否为空，若为否，则执行特殊基站激活单元；若为是，则执行基站激活单元；
特殊基站激活单元，用于从集合S中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，接入特殊基站下对应的用户，然后在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行特殊基站更新单元；
特殊基站更新单元，用于将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则执行第二集合判断单元；若为是，则执行负载均衡单元；
第二集合判断单元，用于判断集合S是否为空，若为否，则返回特殊基站激活单元；若为是，则返回集合添加单元；
基站激活单元，用于在所有基站集合B中选择可为最多用户提供服务的基站并激活，在不超过可用带宽的情况下接入最多用户，并执行步骤A8；
更新判断单元，用于将选定的激活基站从集合B和集合S中除去，同时除去与其通信的用户，再判断用户是否为空，若为否，则返回集合添加单元；若为是，则执行负载均衡单元；
负载均衡单元，用于在激活基站间进行负载均衡。
6.根据权利要求5所述的5G中继网络节能***，其特征在于，在所述基站激活模块中，可为最多用户提供服务的基站，表示的是在基站的可用带宽限制内可同时接入的用户数最多。
7.根据权利要求5或6所述的5G中继网络节能***，其特征在于，在所述基站激活模块中，若存在多个服务用户数最多的基站，则在所述多个基站中选取其中被占用带宽最大的基站并激活。
8.根据权利要求5所述的5G中继网络节能***，其特征在于，所述集合建立单元，还用于建立特殊基站群对应的集合S并设置为空。
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Denomination of invention: A 5g relay network energy saving method and system

Effective date of registration: 20211230

Granted publication date: 20200214

Pledgee: Guangzhou Baiyun Branch of China Construction Bank Co.,Ltd.

Pledgor: GUANGZHOU GOLDEN TREE NETWORK COMMUNICATIONS CO.,LTD.

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