专利名称：一种应用于gsm基站的节能方法
技术领域：
本发明涉及到移动通信系统中基站的节能方法，尤其涉及到有多个处理单元的容量较大的中心基站，在现有的业务处理流程中添加了新的模块，形成一个新的节能子系统，使基站能够根据业务负荷自动及时调整参与运行的处理单元数量，从而达到节省能源的目的。
背景技术：
GSM系统的设备可以分为交换分系统SSS，亦称为网络分系统，基站分系统BSS，移动站及操作维护分系统OSS四大分系统设备。在移动通信运营商的运营成本中，基站分系统所消耗的电力占到很大一部分，如果能够有效减少这部分开支，则会大幅度节省运营成本并达到节省能源消耗的目的。
基站分系统BSS主要负责GSM系统中与无线及传输相关的系统功能。如提供对无线资源的管理，向交换分系统提供与陆地有线信道对应的无线信道的分配，建立和释放，向移动用户提供通过有限的无线资源接入到网络的方法，以及控制移动用户越区切换管理等功能。
实验数据表明，基站系统在每天24小时的每个小时内业务负载量是不同的，业务最高峰时业务量和最低时相差可以达十倍之多，但是即使在业务量最少的时段，现行的基站系统也是全功率运转的，这其中有一部分功率被浪费掉了，如果能够使基站根据业务量自动调整参与运行的处理单元数量，在业务量低谷时段关闭不必要的处理单元，则可以达到节省电力的目的。
基站分系统主要有基站控制器BSC和基站收发信站BTS两个功能实体所组成。
基站控制器实现的功能主要有陆地信道管理，对A接口和Abis接口进行管理控制，执行BSC-BTS之间信道的分配(包括物理信道和逻辑信道)。由于无线信道与Abis接口的陆地信道分配是一一对应的关系，因而BSC也就是负责无线接口上的信道分配。
无线信道管理，执行对无线信道结构的管理(即逻辑信道的组合，物理信道的映射等)，向用户分配专用信道，对射频信道的功率控制等。
负责三种越区切换BSC内部的小区内部，BSC内部的小区间以及BSC之间的业务越区切换。
操作维护功能，包括对业务的测量和对某一移动站的观察。BSC控制着这些观察和测量的触发，取样，收集数据，建立文件和传输文件到操作维护中心OMC-B。
支持小区分裂或扩充，增加或减少基站收发信站的部分或全部设备，增加或减少无线陆地信道等。
基站收发信站主要具有处理基站分系统有关无线接续的功能。包括完成逻辑信道到物理信道的映射(包括信道组合等)。
对移动站随机接入和越区切换接入的检测。
对无线信道的编码/解码，信道调制解调，交织和去交织，数据的加密和解密，TDMA帧建立，跳频等功能。
处理对其设备内各部分的操作维护功能。
当移动站从空闲模式变化到专用模式，向基站发起接入请求，原因可能是下述之一1.执行小区位置更新。
2.响应寻呼。
3.建立呼叫，包括附加业务请求，发送短信息请求。
无论哪种原因，移动站都是向基站发出信道接入请求，基站收发信站检测到该请求之后，交付给基站控制器由其给移动站业务分配信道并建立连接，从而移动站可以进行通信业务。
信道请求和分配过程如图1所示。
切换过程发生于网络指定移动站接入其他小区的信道，发生的原因多种多样，但切换决定权在基站控制器。一旦新小区选定，移动站就必须与原小区和新小区的管理实体进行传输协调。该处理总是由两个主要过程组成(1)基站控制器首先触发一系列事件，用以建立一条可能的路径。一旦路径建立，则向移动站发送切换指令。
(2)移动站按指令接入新信道，并触发网络交换路径，释放原路径。
切换执行过程如图2所示。
所谓的交换点可以是原BSC，也可是新BSC或者是其他单元，取决与越区切换的种类。交换点负责建立到新的BSC所必须的有线资源和无线资源。在本发明中涉及的越区切换均是BSC内部BTS之间切换，所以交换点就是原BSC。
无论哪种类型的切换，当交换点收到切换完成信息后，都开始以某种适当的方式释放原来的路径和无线资源。
发明内容
本发明的目的是使移动通信系统的基站能够根据业务量的实时变化对业务予以集中，关闭闲置的业务处理单元，从而节约能耗。本发明是一种应用于移动通信系统基站的节能方法，实现的手段是基于基站原有业务处理流程设计新的业务量自适应系统，该系统能够监测业务量多少的变化，并根据业务量多少调整参与运行的功能模块数量，从而避免在业务低谷时期部分模块的空转，在不影响服务质量的前提下提高电力使用效率。
该系统的功能及特性描述如下a.能够不间断的对基站的业务负荷量进行由程序控制的监控，测量和分析。
b.基于对业务量的分析，能够形成业务集中及转移的解决方案。
c.根据上述的解决方案，能够对业务进行转移，关闭不需要的业务处理单元，达到节省电能的目的。
为实现本发明目的，本发明采取的技术方案是一种基于基站负载的业务量自适应方法，其特点是，包括以下步骤a.由操作者在操作维护中心端设定程序参数，包括系统启动方式，启动时间，无线收发信台业务量测量频度，基站控制器业务量报告上交时间等；b.系统启动后，基站控制器向操作维护中心发出指令下载请求，操作维护中心确认后，将操作者的设置命令下达给基站控制器；c.基站控制器接到命令后，予以执行，一方面按照命令指示配置自身的上交报告格式，另一方面按照命令中规定的频度对无线收发信台执行业务测量，并且在规定的时间上将业务量报告上传给操作维护中心；d.在操作维护中心指定的频度时间点上，基站控制器对无线收发信台下达业务测量命令，无线收发信台收到命令后，予以执行，对自有所有信道占用情况进行扫描，并将每个信道占用与否及负荷大小报告给基站控制器，并附加扫描完成标志；e.基站控制器接收到无线收发信台的扫描结果数据后，按照事先设定的规格形成将要上交给操作维护中心的业务量测量报告，并向操作维护中心发出递交报告申请；f.操作维护中心收到基站控制器的递交报告申请后，予以批准并接受报告数据，核心决策模块对报告数据进行分析，并做出决策，决策算法见后，操作维护中心再将决策命令下达给基站控制器；g.基站控制器收到决策命令后，予以执行，首先对源无线收发信台上的业务进行转移至目的无线收发信台，然后对空闲的无线收发信台执行开启或关闭；
h.无线收发信台收到基站控制器的命令后，对命令中涉及的业务执行小区内切换，电源模块对命令中涉及的无线收发信台执行开启或者关闭；i.无线收发信台将命令执行结果返回给基站控制器；一次业务量自适应调节循环结束。
为实现上述方法的系统结构上由三个单元模块组成，分别是图3中所示的无线收发信台(BTS)，基站控制器(BSC)，操作维护中心(OMC-B)。它们之间的接口及通信协议模块也属于该系统。无线收发信台是业务的直接承载者，在一个普通的基站中，往往有多个无线收发信台同时处理业务。在该系统中，每个无线收发信台都可以由内嵌在其中的电源控制模块接受基站控制器的指令实现开启到关闭及关闭到开启状态之间的转换。无线收发信台自带的功能保证了它对自身所有信道每个时刻的使用情况是可以测量的，在此基础上，基于无线收发信台和基站控制器之间Abis接口的通信模块1可以完成向基站控制器报告指定时刻无线收发信台的信道占用情况。基站控制器收到该报告后，再由基于基站控制器和操作维护中心之间A接口的通信模块2将该报告上传给操作维护中心。在操作维护中心，决策模块对收到的报告进行分析，形成业务转移集中方案，并由通信模块2传回给基站控制器。基站控制器的执行模块对报告进行解析，并翻译成自身可以执行的动作，包括越区切换，关闭或开启某个无线收发信台等。最后无线收发信台执行基站控制器的动作指令，完成一次业务量自适应调整操作。该系统图解由图4所示。
上述为实现一种基于基站负载的业务量自适应方法的上述系统的模块之一——操作维护中心，其作用是依靠运行在之上的软件包，指挥无线收发信台，基站控制器完成对业务量的检测及报告，做出决策，并对基站控制器下达相关命令，达到对无线收发信台的控制。其核心在于作为决策模块的软件包。
运行在操作维护中心端的软件包提供了一个可以供操作者使用的人机接口界面(MMI)，操作者可以通过更改软件的参数来调控该子系统。
通过人机接口界面，操作者可以a.开启或者关闭该节能子系统，或者通过编程实现定时开关。
b.设置对无线收发信台业务负荷扫描的时间间隔和基站控制器上交报告的时刻，并可以在无线收发信台可以实现的基础上自由配置报告中包含的指标及报告形式。
c.根据实际需要实现对业务量门限的设置。
d.手动进行当前某个无线收发信台上的移动站进行越区切换，实现对物理及逻辑信道的分配，建立及释放。
e.手动关闭任意一个无线收发信台并保留接口模块，也能通过接口模块重新启动该无线收发信台。
f.查询最近一段时期内每个小时的业务报告，从而对基站业务量变化做出人工分析。
所述软件包所能提供的除人机接口界面外，还完成如下功能a.可以按程序设定实现定时开关或者定时监控。
b.子系统启动后响应基站控制器的下载请求，将所设定的业务扫描频度，报告发送频度，报告格式及所要求的各项指标传送至基站控制器。
c.在约定的时间段接收由基站控制器发送来的业务量监测报告。
d.储存每个小时收到的业务报告供操作者查阅并删除一定时间长度以前的报告以节省空间。
e.分析由基站控制器发送来的业务量监测报告并按照所设定的算法判断是否采取行动关闭或开启某些无线收发信台。
f.对基站控制器下达命令，包括(1)新的物理及逻辑信道分配方案。
(2)现有业务的集中方案，指定需要转移业务的无线收发信台以及接收转移业务的无线收发信台。
(3)需要启动的无线收发信台数量。
所述软件的算法如下衡量业务量的主要指标是信道的占用率，即当前参与业务处理的信道数量占总信道数量的比例。
设每个无线收发信台所承载的信道数量为n，所述基站共有B个无线收发信台，相应地，该基站总的信道数量是nB，当前处于业务处理状态中的信道数量是t，当前处于开启状态的无线收发信台数量是b，定义信道裕量为a(0＜a＜n)，即，若当前有x个信道处于业务处理状态，则下一周期应开启x+a个信道以备移动台的随机接入。
下一周期应该开启的无线收发信台为NEXT，
NEXT＝[(t+a)/n]+1若NEXT＞B，则取NEXT＝B若NEXT＞b，则说明在过去一个周期中，业务量呈上升趋势，应该开启新的无线收发信台以增加信道数量；若NEXT＝b，则不采取任何动作；若NEXT＜b，则说明上一个周期中业务量呈减少趋势，应关闭不需要的无线收发信台以节省电能。
关闭的程序如下为当前开启的无线收发信台赋予1～b的编号作为权重，业务负荷最大者为b，最轻者为1，如遇相同者，则随机取其一赋以较大的权重。
则1～(b-NEXT)号无线收发信台将被关闭。按编号由低至高，依次将其上的业务转移至保留的无线收发信台并将其关闭。
为实现上述一种基于基站负载的业务量自适应方法，所述系统的特征还在于基站控制器作为整个子系统的中枢神经，无线收发信台和操作维护中心沟通的桥梁，解析操作维护中心的命令，落实到无线收发信台上；并定期监测无线收发信台的业务状况报告给操作维护中心。所述基站控制器其特征还在于所述子系统启动之后，通过通信模块2从操作维护中心下载由操作者设置的扫描时间段及频度，以及报告中包含的各项指标及形式。
按照预先设定的频度定期对无线收发信台的业务负荷情况进行扫描，下达命令给无线收发信台并接收返回的数据，形成报告，对各个小时段内的报告进行汇总。
在预先设定的时间点上将这一时段的报告上交给操作维护中心端的所述软件。
接收由操作维护中心传递下来的人工操作命令，包括手动关闭或开启某个无线收发信台，手动对某个信道越区切换等。
基站控制器在接到由操作维护中心传送过来的动作命令后，进行的操作可能有a.通过通信模块1传达给无线收发信台开启指定数量的无线收发信台的命令。
b.接收由所述软件给出的新的物理及逻辑信道分配方案，并将其落实到具体的无线收发信台上，确定所要转移的业务以及所要执行操作的一对无线收发信台。
c.对选定的所要转移的业务实现无线收发信台小区之间的越区切换。
d.关闭指定的某些无线收发信台。
上述系统的特征还在于控制无线收发信台开启或关闭的电源控制模块，其特征在于位于主导地位的电源主控制模块，接受来自基站控制器的命令，并传达给各二级电源控制模块执行。
从属于所述电源主控制模块的各二级电源控制模块，每个二级电源控制模块控制着对应的一个无线收发信台的开启或关闭。
电源主控制模块通过通信模块1与基站控制器通信，接受来自基站控制器的命令。
本发明的特征还在于能够控制无线收发信台之间业务越区切换的越区切换控制模块，其特征在于通过通信模块1与基站控制器进行通信，接受基站控制器传达的越区切换命令。
能够实现将某指定业务从指定的源头无线收发信台转移至目的无线收发信台。
本发明的特征还在于，作为该节能方法所最终调控的对象无线收发信台，其特征在于每个无线收发信台的开启或关闭受与其对应的二级电源控制模块的控制。
可以执行来自基站控制器的控制命令，包括-业务负荷量及其他各项指标扫描并上报命令。
-基站控制器完成规划的越区切换命令。
-落实由操作维护中心完成的新的物理及逻辑信道分配方案。
本发明的特征还在于基于无线收发信台和基站控制器之间Abis接口标准的通信模块1，其特征在于为基站控制器和电源控制模块提供通信接口，使电源控制命令得以顺利执行。
为基站控制器和越区切换控制模块提供通信接口。
传达基站控制器的信道扫描命令并收集各无线收发信台的信道占用情况扫描结果，上传给基站控制器。
本发明所述方法能够有效地提高基站电能的使用效率，节省基站的电能开支。
本发明的性能特征由以下的实施例及其附图进一步描述。
图1是通信过程中的信道请求和分配过程示意图。
图2是通信业务越区切换过程示意图。
图3是基站系统组成结构。
图4是所述业务自适应系统组成图。
图5是无线收发信台组成图。
图6是基站控制器组成图。
具体实施例方式本发明是一种应用于移动通信系统基站的节能方法，通过实时动态调整参与业务处理的无线收发信台数量，提高电能利用效率，达到节省耗电，降低运营成本的目的。
该业务量自适应系统由电源控制模块，越区切换控制模块，业务状况报告模块，命令解析及执行模块，决策模块，通信模块1，通信模块2等模块组成。
电源控制模块由两级组成，主控制模块和二级控制模块，主控制模块连接所有二级控制模块和命令解析及执行模块，执行电源管理命令。二级控制模块与无线收发信台直接相连，能够控制无线收发信台的开启或关闭。
越区切换控制模块协调所有无线收发信台之间的业务转移及分配，与命令解析及执行模块相连，接受其切换指令将业务从一个无线收发信台转移到另一个上。
业务状况报告模块位于基站控制器内，与通信模块1相连，接收由其定时上传的信道占用状况报告，并按照决策模块的要求进行整理后递交给决策模块。
命令解析及执行模块亦位于基站控制器内，同时和决策模块，业务状况报告模块，越区切换控制模块，电源控制模块相连。在每次业务自适应调节的循环中，命令解析及执行模块首先接收决策模块做出的业务转移及分配解决方案，并对其解析，提取业务报告的相关参数标准传递给业务状况报告模块，供其确定报告规格，提交频度等参数。并将业务转移及电源管理命令解析成越区切换控制模块和电源控制模块可以执行的形式，传递给它们执行。
决策模块位于操作维护中心，是运行在其上的一个软件包，其核心算法如前所述，此外，决策模块提供一个人机界面接口，供操作者使用。
通信模块1连结着无线收发信台和基站控制器，为其两端的模块提供通信接口。命令解析及执行模块通过通信模块1与越区切换控制模块和电源控制模块进行命令的传递。业务状况报告模块通过通信模块1定期收集各无线收发信台的信道占用情况。
通信模块2位于基站控制器和操作维护中心之间，为决策模块和业务状况报告模块提供上行的通信接口，为决策模块和命令解析及执行模块提供下行通信接口。
权利要求
1.一种应用于GSM基站的节能方法，其特征在于，该方法包含以下步骤a.由操作者在操作维护中心端设定程序参数，包括系统启动方式，启动时间，无线收发信台业务量测量频度，基站控制器业务量报告上交时间等；b.系统启动后，基站控制器向操作维护中心发出指令下载请求，操作维护中心确认后，将操作者的设置命令下达给基站控制器；c.基站控制器接到命令后，予以执行，一方面按照命令指示配置自身的上交报告格式，另一方面按照命令中规定的频度对无线收发信台执行业务测量，并且在规定的时间上将业务量报告上传给操作维护中心；d.在操作维护中心指定的频度时间点上，基站控制器对无线收发信台下达业务测量命令，无线收发信台收到命令后，予以执行，对自有所有信道占用情况进行扫描，并将每个信道占用与否及负荷大小报告给基站控制器，并附加扫描完成标志；e.基站控制器接收到无线收发信台的扫描结果数据后，按照事先设定的规格形成将要上交给操作维护中心的业务量测量报告，并向操作维护中心发出递交报告申请；f.操作维护中心收到基站控制器的递交报告申请后，予以批准并接受报告数据，核心决策模块对报告数据进行分析，并做出决策，决策算法见后，操作维护中心再将决策命令下达给基站控制器；g.基站控制器收到决策命令后，予以执行，首先对源无线收发信台上的业务进行转移至目的无线收发信台，然后对空闲的无线收发信台执行开启或关闭；h.无线收发信台收到基站控制器的命令后，对命令中涉及的业务执行小区内切换，电源模块对命令中涉及的无线收发信台执行开启或者关闭；i.无线收发信台将命令执行结果返回给基站控制器；一次业务量自适应调节循环结束。
全文摘要
本发明是应用于GSM移动通信系统基站的新型节能方法，能够实现业务量测量，业务转移方案决策，业务转移实施，关闭空余业务单元等功能，能够有效地节省基站耗电，提高电能使用效率。
文档编号H04W24/10GK101080047SQ20071011771
公开日2007年11月28日 申请日期2007年6月22日 优先权日2007年6月22日
发明者钟晓峰, 周世东, 赵明, 张新亮, 王京, 许希斌, 粟欣, 肖立民 申请人:清华大学