le中省電模式的發(fā)展

le中省電模式的發(fā)展

隨著ltl網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，son（自組織網(wǎng)絡(luò)）越來(lái)越受運(yùn)營(yíng)商喜愛(ài)。它是一個(gè)沒(méi)有中心網(wǎng)絡(luò)的無(wú)中心網(wǎng)絡(luò)，由具有wlan接收裝置的移動(dòng)終端節(jié)點(diǎn)組成。這是一個(gè)沒(méi)有基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)，不需要依賴現(xiàn)有的固定通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。這是一個(gè)沒(méi)有中心、沒(méi)有組織、沒(méi)有治愈的網(wǎng)絡(luò)。SON具有一系列的自主和智能功能,比如自我配置、自我規(guī)劃、自我優(yōu)化、自我修復(fù)等,可以自動(dòng)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的變化,進(jìn)行參數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)整,使網(wǎng)絡(luò)性能達(dá)到最佳。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥儎?dòng)和鏈路斷開的情況下,SON技術(shù)的自動(dòng)愈合和自動(dòng)組織特性增強(qiáng)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的健壯性;將智能和自動(dòng)化引入到移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)中,使得運(yùn)營(yíng)商在運(yùn)營(yíng)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)能夠以最低、最優(yōu)化的資源給終端用戶提供最優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)性能和最優(yōu)的業(yè)務(wù)體驗(yàn);避免了大量重復(fù)性的人工勞動(dòng),簡(jiǎn)化了流程,能夠顯著提高運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)效率,提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)體驗(yàn)。同時(shí)SON為網(wǎng)絡(luò)管理提供了新的模式,為根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)功耗提供了機(jī)會(huì)。1基于自優(yōu)化范疇的能源節(jié)省在傳統(tǒng)意義上,能源節(jié)省往往只注重終端側(cè),在滿足用戶需求的前提下來(lái)延長(zhǎng)手機(jī)的待機(jī)時(shí)間和通話時(shí)長(zhǎng),其中典型的如不連續(xù)接收技術(shù)(DRX)?，F(xiàn)在能源節(jié)省已經(jīng)突破了這個(gè)范圍,擴(kuò)展到更廣泛的層面上,注重的不僅僅是千瓦時(shí)的功效比,二氧化碳的排放目標(biāo)也越來(lái)越多地受到關(guān)注。在自優(yōu)化的范疇里,能源節(jié)省是通過(guò)優(yōu)化調(diào)整網(wǎng)絡(luò)中的相關(guān)節(jié)點(diǎn)配置來(lái)找到省電的配置方法,并使用于網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然這些優(yōu)化調(diào)整的前提是保證用戶的正常網(wǎng)絡(luò)服務(wù)不受影響,這當(dāng)中網(wǎng)絡(luò)QoS(服務(wù)質(zhì)量)和QoE(體驗(yàn)質(zhì)量)應(yīng)該保持在要求的目標(biāo)范圍內(nèi)。通常情況下,網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)會(huì)在白天某段時(shí)間內(nèi)達(dá)到峰值,在夜晚降至低谷。在不同忙閑時(shí)段對(duì)節(jié)點(diǎn)采用不同的工作配置,能夠在系統(tǒng)閑時(shí)滿足用戶需求的情況下達(dá)到省電的效果。例如,在閑時(shí)讓節(jié)點(diǎn)的工作功率處在低于峰值功率的某一個(gè)百分比,從而達(dá)到降低功耗、提高能源利用效率的目的。能源節(jié)省模式下需要考慮以下幾個(gè)方面。1利用同一地域、不同制式的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行睡眠模式的優(yōu)化現(xiàn)在不同的通信技術(shù)在并行地發(fā)展,在很多情況下,同一個(gè)物理區(qū)域可能會(huì)有多種通信網(wǎng)覆蓋。對(duì)于自組織、自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)來(lái)講,把這些同一地域的不同制式的網(wǎng)絡(luò)看成是同一個(gè)邏輯的網(wǎng)絡(luò),能使某一種制式網(wǎng)絡(luò)的全小區(qū)、全站點(diǎn)或全接入網(wǎng)進(jìn)入睡眠模式成為可能。舉例來(lái)講,某地點(diǎn)同時(shí)覆蓋了2G網(wǎng)絡(luò)和3G網(wǎng)絡(luò),在系統(tǒng)閑時(shí)的情況下,關(guān)閉一部分或者全部3G網(wǎng)絡(luò),用2G網(wǎng)絡(luò)來(lái)覆蓋,在需要的時(shí)候重新激活被關(guān)閉的3G網(wǎng)絡(luò),以此達(dá)到省電的效果。23不同節(jié)點(diǎn)之間的省級(jí)模式在LTE網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部,這種場(chǎng)景又可以分為單節(jié)點(diǎn)覆蓋場(chǎng)景和多節(jié)點(diǎn)容量受限覆蓋場(chǎng)景。這兩種場(chǎng)景在下面會(huì)進(jìn)行詳細(xì)的描述。3son數(shù)據(jù)的輸入從SON的出發(fā)點(diǎn)來(lái)講,它是工作在兩個(gè)或更多的節(jié)點(diǎn)之間的。因此,單節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的工作特性并不應(yīng)該包含在SON的范圍之內(nèi)。然而,這些單節(jié)點(diǎn)測(cè)量的數(shù)據(jù)應(yīng)該看成是SON的輸入數(shù)據(jù),從而用來(lái)找到一個(gè)大體完善的能源節(jié)省模式的配置模型。本地能源節(jié)省模式的參數(shù)調(diào)整包括發(fā)射功率的自適應(yīng)、發(fā)射天線個(gè)數(shù)的降低、使用載波數(shù)的降低、廣播子幀的調(diào)度以及下行特殊時(shí)隙的功率調(diào)整等。2電力節(jié)約算法的需求分析對(duì)于能源節(jié)省算法的需求歸類如下:1多通信制式的覆蓋在實(shí)際工程實(shí)踐中,通過(guò)覆蓋不同的網(wǎng)絡(luò)到同一地區(qū)可以減少出現(xiàn)覆蓋空洞的風(fēng)險(xiǎn),也就是采用多基站合作的方式來(lái)對(duì)某一地點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多通信制式的覆蓋,而不采用單一基站覆蓋的方法。舉例來(lái)講,即使在某一地點(diǎn)存在某一種網(wǎng)絡(luò)覆蓋的空洞(如LTE網(wǎng)絡(luò)),從單一網(wǎng)絡(luò)的觀點(diǎn)來(lái)看,如果有冗余的2G接入網(wǎng)提供基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù),這個(gè)空洞也就不存在了。而喚醒機(jī)制可以允許LTE網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù),當(dāng)然這是基于手機(jī)是在同時(shí)支持2G和3G這兩種網(wǎng)絡(luò)制式的情形下。2總體接入能力為了保證用戶的服務(wù)質(zhì)量,網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)該有接入服務(wù)的流量探測(cè)機(jī)制。冗余的接入網(wǎng)應(yīng)該有能力判斷其本身是否能夠提供用戶需求的服務(wù)以及它是否需要去激活更高一級(jí)的接入網(wǎng)來(lái)提供服務(wù)。在這種情況下,終端的實(shí)際接入能力應(yīng)該考慮其中。比如需要綜合考慮能量消耗和流量情況來(lái)最大限度地節(jié)省能源;需要避免與現(xiàn)有的SON特性沖突,最好是采用現(xiàn)在比較成熟的SON算法和約定;不需要外部(手工)介入,在OAM(操作、管理和維護(hù))層面上不能有手工介入,要遵循SON的原則,不能導(dǎo)致系統(tǒng)的不穩(wěn)定和不確定狀態(tài)。通常,KPI(關(guān)鍵性能指標(biāo))可以用來(lái)衡量節(jié)能算法的性能。KPI指標(biāo)中最重要的指標(biāo)包括掉話率、呼叫阻塞率、用戶面吞吐量、語(yǔ)音質(zhì)量、移動(dòng)相關(guān)指標(biāo)(如切換失敗率)等。為了衡量節(jié)能算法,更多的KPI應(yīng)該包括能量/比特、二氧化碳(kg)/比特、功耗/愛(ài)爾蘭、能量/比特/秒等。3能源節(jié)省管理方法和步驟下面就單節(jié)點(diǎn)覆蓋場(chǎng)景、容量或者能力受限的場(chǎng)景來(lái)詳細(xì)闡述能源節(jié)省管理的一些具體方法。3.1其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方式這種覆蓋場(chǎng)景是由LTE節(jié)點(diǎn)或冗余的2G/3的網(wǎng)絡(luò)提供。大體分成兩種用例:第一種是LTE內(nèi)異頻組網(wǎng),小區(qū)內(nèi)采用不同的頻率組網(wǎng)。一種典型的組網(wǎng)方式是宏小區(qū)和微小區(qū)的部署方式,以及宏小區(qū)下家庭節(jié)點(diǎn)的部署方式。第二種組網(wǎng)方式就是上文提到過(guò)的跨接入模式的組網(wǎng)方式。在這種情況下,一種可行的能源節(jié)省方法是,在有宏小區(qū)覆蓋的前提下,當(dāng)系統(tǒng)服務(wù)需求很低或者在沒(méi)有需求的時(shí)候關(guān)閉熱點(diǎn)基站,由宏小區(qū)來(lái)維持小區(qū)內(nèi)的服務(wù)。下面討論在單節(jié)點(diǎn)覆蓋的情景下存在的主要問(wèn)題和可能的解決方案。3.1.1負(fù)荷信息的獲取通常采用常規(guī)的配置來(lái)對(duì)小區(qū)進(jìn)行管理,可以使用定時(shí)調(diào)度在OAM下載本地的管理策略,其中系統(tǒng)的負(fù)荷信息可以用作最后判決的參考數(shù)據(jù);或者通過(guò)接入網(wǎng)間的信號(hào)進(jìn)行控制,不需要OAM的參與。并且,當(dāng)本小區(qū)關(guān)閉的時(shí)候,應(yīng)通知相關(guān)的跨模式接入的冗余小區(qū),而且在冗余小區(qū)的負(fù)荷達(dá)到一定程度并發(fā)出請(qǐng)求的時(shí)候能夠重新激活本小區(qū)。3.1.2激活火炬檢測(cè)站點(diǎn)由于用戶是不均勻地分散在小區(qū)內(nèi)各個(gè)地方因此從覆蓋的角度來(lái)講各個(gè)熱點(diǎn)基站的覆蓋程度是不一樣的。因此功耗調(diào)整的目標(biāo)就是要找到其中的一個(gè)或幾個(gè)熱點(diǎn)基站能夠最大限度地承擔(dān)起小區(qū)的流量要求,而將其他基站關(guān)閉。下面有幾種可供選擇的方案:a)根據(jù)預(yù)先定義的每個(gè)熱點(diǎn)基站負(fù)荷高低的不同時(shí)間段來(lái)做判斷。這些時(shí)間段通常是由歷史數(shù)據(jù)用統(tǒng)計(jì)的方法得出。那些高負(fù)荷的熱點(diǎn)基站會(huì)被優(yōu)先激活。b)激活所有的熱點(diǎn)基站。那些低負(fù)荷或無(wú)負(fù)荷的熱點(diǎn)在后期將被關(guān)閉。c)將休眠的熱點(diǎn)基站暫時(shí)性地激活。將它們保持在監(jiān)聽模式監(jiān)聽I(yíng)oT(熱噪聲干擾)。熱噪聲干擾的數(shù)值可以用來(lái)間接地表示在基站附近活動(dòng)用戶的數(shù)量。d)去激活的熱點(diǎn)基站進(jìn)入一種探測(cè)工作模式發(fā)射下行參考信號(hào)。這些參考信號(hào)可以被連接態(tài)或空閑態(tài)的手機(jī)終端測(cè)量到,測(cè)量的結(jié)果發(fā)給宏小區(qū)基站。宏小區(qū)基站可以利用這些測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)決定應(yīng)該激活哪些小區(qū)。e)利用手機(jī)終端對(duì)熱點(diǎn)基站的定位和地理信息來(lái)激活正確的基站。3.1.3熱點(diǎn)設(shè)施用量過(guò)大在一些情況下,小區(qū)關(guān)閉的實(shí)施方案和判決條件可能會(huì)產(chǎn)生矛盾。這其中主要有兩點(diǎn):一是怎樣使總體能量效率最大化,二是怎樣避免在關(guān)閉小區(qū)的時(shí)候而導(dǎo)致工作小區(qū)的負(fù)荷過(guò)載。具體的解決方案可以參考如下:a)正在覆蓋的工作小區(qū)觀察自身和臨小區(qū)的負(fù)荷信息,決定應(yīng)該關(guān)閉哪些熱點(diǎn)基站。b)熱點(diǎn)基站發(fā)送關(guān)閉請(qǐng)求消息,由宏小區(qū)來(lái)做判決。如果本地的管理策略和宏小區(qū)的策略不一致,就會(huì)導(dǎo)致頻繁的小區(qū)開關(guān)操作,引起乒乓效應(yīng)。例如熱點(diǎn)基站遵循本地策略關(guān)閉后,宏小區(qū)要求其重新打開,然后熱點(diǎn)基站又關(guān)閉,如此循環(huán),其更深層次的原因可能是宏小區(qū)在自身能力滿足服務(wù)需求的情況下發(fā)送了熱點(diǎn)小區(qū)的激活請(qǐng)求。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)調(diào)整相關(guān)的節(jié)能算法的參數(shù)來(lái)得到解決。3.2動(dòng)態(tài)調(diào)整的機(jī)制容量或者能力受限的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景如圖1所示。在滿載工作模式下,在峰值服務(wù)流量吞吐時(shí)間段內(nèi),所有的小區(qū)都工作在非能源節(jié)省模式下,保證目標(biāo)的QoS達(dá)標(biāo)。在非峰值情況下,可以適當(dāng)降低激活的小區(qū)或基站的數(shù)目,部署節(jié)能補(bǔ)償?shù)男^(qū)或基站來(lái)保證覆蓋范圍。另外,這些節(jié)能補(bǔ)償?shù)男^(qū)或基站提供有效的服務(wù)來(lái)保證剩余流量的QoS處在目標(biāo)水平線上。用來(lái)節(jié)能的小區(qū)可以完全關(guān)閉。從圖1中可以看出,在非峰值服務(wù)期間,右圖邊緣節(jié)能小區(qū)關(guān)閉后,中心的節(jié)能補(bǔ)償小區(qū)擴(kuò)大了覆蓋范圍,為整個(gè)地區(qū)的用戶提供覆蓋服務(wù)。在鄉(xiāng)村地區(qū),基站的密度要大到足夠能覆蓋目標(biāo)(覆蓋受限的場(chǎng)景),然而在城市地區(qū),由于用戶的密度原因,對(duì)系統(tǒng)的容量需求會(huì)很高(容量受限場(chǎng)景)?？梢杂妙A(yù)期的忙時(shí)小時(shí)數(shù)、流量需求等參數(shù)來(lái)確定小區(qū)的覆蓋范圍。由于各種因素的影響,例如每天、每星期、每個(gè)季節(jié)的不同,網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)流量的衡量維度時(shí)時(shí)刻刻都在變化,這樣一來(lái),動(dòng)態(tài)調(diào)整的機(jī)制就為能量節(jié)省功能提供發(fā)揮作用的機(jī)會(huì)。詳細(xì)來(lái)說(shuō),就是通過(guò)對(duì)小區(qū)或基站進(jìn)行部分或全部的開關(guān)來(lái)達(dá)到降低小區(qū)基站密度的目的。需要說(shuō)明的是,在這種容量受限的場(chǎng)景下,需要控制小區(qū)的覆蓋范圍。太大的覆蓋范圍會(huì)導(dǎo)致小區(qū)之間干擾的發(fā)生(干擾受限的場(chǎng)景)。這一點(diǎn)在同頻復(fù)用的時(shí)候顯得尤為突出。為了盡量避免這種問(wèn)題的發(fā)生,可以采取一定的方法,例如調(diào)整天線傾角增加功率衰減、采用較低的天線高度等?？紤]到小區(qū)密度的動(dòng)態(tài)調(diào)整,節(jié)能設(shè)置也應(yīng)該動(dòng)態(tài)地進(jìn)行修改。因此,可能的開關(guān)操作應(yīng)該伴隨著更深層次的調(diào)整來(lái)達(dá)到控制覆蓋范圍的目的,例如上面提到的傾角、衰減設(shè)置等。需要指出的是,這些調(diào)整動(dòng)作會(huì)影響SON的規(guī)劃、優(yōu)化和相關(guān)設(shè)置,因此需要進(jìn)行仔細(xì)的考慮和謹(jǐn)慎的修改。另外,建議對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行密切的監(jiān)視,如KPI等。因?yàn)樾^(qū)覆蓋的場(chǎng)景很難預(yù)料,覆蓋空洞、干擾、移動(dòng)切換等問(wèn)題出現(xiàn)的可能性會(huì)比較大。調(diào)整轉(zhuǎn)換的過(guò)程看起來(lái)非常復(fù)雜,但對(duì)連接態(tài)和空閑態(tài)的手機(jī)的影響應(yīng)該盡可能的小。連接態(tài)的手機(jī)可以由網(wǎng)絡(luò)的改變促使其切換,也可以由算法本身觸發(fā)其切換?？臻e態(tài)的手機(jī)應(yīng)該在整個(gè)調(diào)整過(guò)程中可以訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)并能被呼叫,應(yīng)該避免覆蓋空洞和強(qiáng)干擾的出現(xiàn)。為了在系統(tǒng)級(jí)描述能源節(jié)省模式和非能源節(jié)省模式,需要進(jìn)行網(wǎng)元間的狀態(tài)切換,如圖2所示。4采用新的能源節(jié)