基于距离与负载结合的微基站动态休眠方法及系统与流程

本发明涉及无线通信技术领域，特别涉及一种基于距离与负载结合的微基站动态休眠方法及系统。

背景技术：

随着5g超密集组网的提出，即通过在传统蜂窝网覆盖范围内密集部署小蜂窝，密集网络的部署使得网络总体容量大大提高，解决了热点区域用户高速率请求的问题。在密集组网中，宏基站用于确保区域覆盖，小蜂窝则部署在例如办公室、体育场或者商场等热点区域，不仅可以有效地减少覆盖空洞，而且也可以提高热点区域的系统容量。

随着用户数量的高速增加和无线网络规模的不断扩大，高容量的通信网络面临着新的巨大的挑战。其主要问题是信息和通信技术(informationandtechnology，ict)中，各种无线通信设备所带来的巨大能耗。美国著名咨询机构gartner调查显示，信息通信行业消耗的能源占全球总消耗能源的2％-10％。并且在无线网络中，核心网的能耗占网络总能耗的13％、rnc/bsc占5％、基站占79％、用户占3％。显然，核心网和基站的能耗占蜂窝网络总能耗的主要部分。因此，基站能耗的控制是需要迫切解决的问题。

无线通信业务在时间和空间上呈现不均匀性，给节省网络能耗带来了机会。为了满足各个时刻的业务需求，基站是按照峰值业务需求部署的。当业务量比较多时，基站的能量效率较高。相反，当业务量下降到很少或者没有业务到达时，基站的能量效率较低。从上面分析可知，在轻负载或者无负载的时候，基站可以处于关断状态。

然而，在宏蜂窝下大规模的部署小蜂窝会增加系统的总能耗。由宏蜂窝和大量小蜂窝组成的密集异构网，其总功耗来自宏蜂窝和所有小蜂窝的功耗，在系统总体处于低业务负载情况下，如果开启所有的小蜂窝，则会因小蜂窝过低的能量效率造成不必要的能量浪费。因此，如何在低业务负载情况下动态的调整小蜂窝开启或者关闭状态，降低网络的总体能耗显得极其重要。

现有技术提出了一种基于随机关断基站的策略，即系统中每一个基站都具有相同的关断概率。该策略在进行基站关断时，并没有考虑基站的负载情况，如果关断的基站其负载较高，并且该基站距离宏基站较远的话(处于边缘区域)，这部分用户的qos不能得到保障。如何在关断基站后既可以保证用户qos的情况下，又能够最大化的降低系统的能耗是一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于距离与负载结合的微基站动态休眠方法及系统。通过综合考虑距离和负载来控制微基站休眠，使得降低系统能耗的同时保证用户qos。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于距离与负载结合的微基站动态休眠方法，包括以下步骤：

步骤1，关闭到宏基站距离小于rth的微基站；

步骤2，判断系统总能耗是否下降，且宏基站发射功率是否达到最大发射功率值；若系统总能耗下降且宏基站发射功率未达到最大发射功率值，则执行步骤3，否则，方法停止。

步骤3，继续关闭剩余的微基站，优先关闭负载小的微基站。

进一步，所述步骤3具体包括以下步骤，

301，关闭剩余微基站中负载最小的微基站；

302，判断系统总能耗是否下降，且宏基站发射功率是否达到最大发射功率值；若系统总能耗下降且宏基站发射功率未达到最大发射功率值，则执行步骤301，否则，方法停止。

进一步，所述步骤1执行之前还包括以下步骤，

判定系统当前负载是否处于高负载情况，若处于高负载状态，则激活所有基站；否则，执行步骤1。

进一步，通过宏基站的用户密度判断系统当前负载是否处于高负载情况，若用户密度大于等于λth则判定系统当前为高负载情况，若当用户密度小于λth时则判定当前负载为低负载状态，λth为宏基站的用户密度门限值。

基于距离与负载结合的微基站动态休眠系统，包括判断模块，用于判断当前系统及微基站是否满足休眠条件；确定模块，用于确定微基站是否执行休眠，并发送工作状态指令至微基站；执行模块，用于根据确定模块发送的工作状态指令执行相应的动作。

进一步，所述判断模块包括第一判断单元，用于判定系统当前负载是否处于高负载情况，若处于高负载状态，则激活所有基站；否则，开始休眠方法。

进一步，所述判断模块包括第二判断单元，关闭到宏基站距离小于rth的微基站后，通过第二判断单元判断系统总能耗是否下降，且宏基站发射功率是否达到最大发射功率值，判断是否继续关闭到宏基站距离大于rth的剩余微基站。

进一步，所述判断模块包括第三判断单元，关闭到宏基站距离大于rth的剩余微基站的过程中，每关断一个微基站后判断系统总功耗是否下降并且判断宏基站发射功率是否达到其最大值，进而确定是否继续关闭剩余的微基站。

本发明的有益效果在于：本发明提供的一种基于距离与负载结合的微基站动态休眠方法及系统，通过综合考虑距离和负载动态调整基站的工作模式，控制微基站休眠，能够最大化地降低系统能耗，同时保证用户qos。

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为基于距离与负载结合的微基站动态休眠方法的流程图；

图2为第一判断单元的工作流程图；

图3为第二判断单元和第三判断单元的工作流程图；

图4为基于距离与负载结合的微基站动态休眠系统结构图；

图5为判断单元的结构示意图。

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。

本发明提供的一种基于距离与负载结合的微基站动态休眠方法及系统，系统中基站的工作模式包括激活模式和睡眠模式，根据微基站到宏基站的距离及系统当前负载和微基站当前负载动态调整基站的工作模式，控制微基站休眠，降低系统的能耗。基于距离与负载结合的微基站动态休眠方法，如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤1，关闭到宏基站距离小于rth的微基站。具体的，将所有微基站与宏基站距离从小到大排序，将以宏基站为圆心，rth为半径，将覆盖范围内的微基站全部进行关断。

在步骤1开始之前，还需判定系统当前负载是否处于高负载情况，若处于高负载状态，则激活所有基站，暂时不执行基于距离与负载结合的微基站动态休眠方法；否则，执行步骤1。

通过宏基站的用户密度判断系统当前负载是否处于高负载情况，若用户密度大于等于λth则判定系统当前为高负载情况，若当用户密度小于λth时则判定当前负载为低负载状态，λth为宏基站的用户密度门限值。如果当前系统负载较低，用户密度小于λth，则可以关闭部分微基站，执行步骤1。

步骤2，判断系统总能耗是否下降，且宏基站发射功率是否达到最大发射功率值；以此来判断是否继续关闭与宏基站之间的距离大于rth的微基站；若系统总能耗下降且宏基站发射功率未达到最大发射功率值，则执行步骤3，否则，方法停止，不继续关断微基站。

步骤3，继续关闭剩余的微基站，优先关闭负载小的微基站。具体的，将剩余的微基站按照负载从低到高重新排序，从负载低的开始依次关断微基站直到系统总功耗上升或者宏基站发射功率达到最大值时停止关闭微基站，最后返回每个微基站的工作状态。

微基站负载的大小，通过微基站的业务量大小进行判断。业务量越小说明其负载越小，应该越优先考虑关断；业务量越大表示该微基站的负载越大。

在关闭与宏基站之间的距离大于rth的微基站的过程中，每关闭一个微基站后，对系统的总能耗和宏基站发射功率进行判断，判断系统总能耗是否下降，且宏基站发射功率是否达到最大发射功率值，若系统总能耗下降且宏基站发射功率未达到最大发射功率值，则继续关断剩余的微基站；否则，即关断微基站后，系统功耗上升或宏基站发射功率达到其最大值，则不再继续关闭微基站。具体包括以下步骤：

301，关闭剩余微基站中负载最小的微基站；

302，判断系统总能耗是否下降，且宏基站发射功率是否达到最大发射功率值；若系统总能耗下降且宏基站发射功率未达到最大发射功率值，则执行步骤301，否则，方法停止；

本发明还提供了一种基于距离与负载结合的微基站动态休眠系统，如图2所示，该系统包括：

判断模块，用于判断当前系统及微基站是否满足休眠条件。如图3所示，判断模块具体包括：

第一判断单元，其工作流程如图4所示，用于判断系统当前负载和微基站负载是否处于高负载情况，若处于高负载状态，则激活所有基站；否则，开始休眠方法。定义处于宏基站中的用户密度门限值为λth，如果用户密度高于λth则判定系统当前为高负载情况，反之当用户密度低于λth时则判定当前负载为低负载状态。

第二判断单元，关闭到宏基站距离小于rth的微基站后，通过第二判断单元判断系统总能耗是否下降，且宏基站发射功率是否达到最大发射功率值，判断是否继续关闭到宏基站距离大于rth的剩余微基站。

第三判断单元，关闭到宏基站距离大于rth的剩余微基站的过程中，每关断一个微基站后判断系统总功耗是否下降并且判断宏基站发射功率是否达到其最大值，进而确定是否继续关闭剩余的微基站。第二判断单元和第三判断单元的流程图如图5所示。

确定模块，根据判断模块的判断结果，确定微基站是否执行休眠，并发送工作状态指令至微基站。

在判断模块的判断结果为当前系统负载和微基站负载不处于高负载情况，将以rth为半径的覆盖范围内的微基站全部进行关断。系统总功耗下降且宏基站发射功率未达到最大值，确定可以将继续关断剩余的微基站，否则确定不能继续关断微基站。

可以继续关断微基站时，将剩余的微基站按照负载大小重新排序，从负载最小的开始依次关断微基站，每关断一个微基站后判断系统总功耗是否下降并且判断宏基站发射功率是否达到其最大值，直到系统总功耗上升或者宏基站发射功率达到最大值时停止关闭微基站，最后发送微基站的工作状态指令，如果该微基站可以关闭则发送“0”指令，反之当该微基站不可关闭时则发送“1”指令。

执行模块，用于根据确定模块发送的工作状态指令执行相应的动作，“0”和“1”指令分别表示关闭微基站指令和开启微基站指令。

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做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。