le中省电模式的发展

le中省电模式的发展

随着ltl网络的快速发展，son（自组织网络）越来越受运营商喜爱。它是一个没有中心网络的无中心网络，由具有wlan接收装置的移动终端节点组成。这是一个没有基础设施的网络，不需要依赖现有的固定通信网络基础设施。这是一个没有中心、没有组织、没有治愈的网络。SON具有一系列的自主和智能功能,比如自我配置、自我规划、自我优化、自我修复等,可以自动适应网络的变化,进行参数的动态调整,使网络性能达到最佳。在网络拓扑变动和链路断开的情况下,SON技术的自动愈合和自动组织特性增强了移动网络的健壮性;将智能和自动化引入到移动通信网络中,使得运营商在运营复杂网络的同时能够以最低、最优化的资源给终端用户提供最优的网络性能和最优的业务体验;避免了大量重复性的人工劳动,简化了流程,能够显著提高运营商的运营效率,提升整个网络的业务体验。同时SON为网络管理提供了新的模式,为根据系统负荷来动态调整系统功耗提供了机会。1基于自优化范畴的能源节省在传统意义上,能源节省往往只注重终端侧,在满足用户需求的前提下来延长手机的待机时间和通话时长,其中典型的如不连续接收技术(DRX)。现在能源节省已经突破了这个范围,扩展到更广泛的层面上,注重的不仅仅是千瓦时的功效比,二氧化碳的排放目标也越来越多地受到关注。在自优化的范畴里,能源节省是通过优化调整网络中的相关节点配置来找到省电的配置方法,并使用于网络。当然这些优化调整的前提是保证用户的正常网络服务不受影响,这当中网络QoS(服务质量)和QoE(体验质量)应该保持在要求的目标范围内。通常情况下,网络中的网络服务会在白天某段时间内达到峰值,在夜晚降至低谷。在不同忙闲时段对节点采用不同的工作配置,能够在系统闲时满足用户需求的情况下达到省电的效果。例如,在闲时让节点的工作功率处在低于峰值功率的某一个百分比,从而达到降低功耗、提高能源利用效率的目的。能源节省模式下需要考虑以下几个方面。1利用同一地域、不同制式的网络进行睡眠模式的优化现在不同的通信技术在并行地发展,在很多情况下,同一个物理区域可能会有多种通信网覆盖。对于自组织、自优化网络来讲,把这些同一地域的不同制式的网络看成是同一个逻辑的网络,能使某一种制式网络的全小区、全站点或全接入网进入睡眠模式成为可能。举例来讲,某地点同时覆盖了2G网络和3G网络,在系统闲时的情况下,关闭一部分或者全部3G网络,用2G网络来覆盖,在需要的时候重新激活被关闭的3G网络,以此达到省电的效果。23不同节点之间的省级模式在LTE网络内部,这种场景又可以分为单节点覆盖场景和多节点容量受限覆盖场景。这两种场景在下面会进行详细的描述。3son数据的输入从SON的出发点来讲,它是工作在两个或更多的节点之间的。因此,单节点内部的工作特性并不应该包含在SON的范围之内。然而,这些单节点测量的数据应该看成是SON的输入数据,从而用来找到一个大体完善的能源节省模式的配置模型。本地能源节省模式的参数调整包括发射功率的自适应、发射天线个数的降低、使用载波数的降低、广播子帧的调度以及下行特殊时隙的功率调整等。2电力节约算法的需求分析对于能源节省算法的需求归类如下:1多通信制式的覆盖在实际工程实践中,通过覆盖不同的网络到同一地区可以减少出现覆盖空洞的风险,也就是采用多基站合作的方式来对某一地点实现多通信制式的覆盖,而不采用单一基站覆盖的方法。举例来讲,即使在某一地点存在某一种网络覆盖的空洞(如LTE网络),从单一网络的观点来看,如果有冗余的2G接入网提供基本的网络服务,这个空洞也就不存在了。而唤醒机制可以允许LTE网络实时地恢复网络服务,当然这是基于手机是在同时支持2G和3G这两种网络制式的情形下。2总体接入能力为了保证用户的服务质量,网络中应该有接入服务的流量探测机制。冗余的接入网应该有能力判断其本身是否能够提供用户需求的服务以及它是否需要去激活更高一级的接入网来提供服务。在这种情况下,终端的实际接入能力应该考虑其中。比如需要综合考虑能量消耗和流量情况来最大限度地节省能源;需要避免与现有的SON特性冲突,最好是采用现在比较成熟的SON算法和约定;不需要外部(手工)介入,在OAM(操作、管理和维护)层面上不能有手工介入,要遵循SON的原则,不能导致系统的不稳定和不确定状态。通常,KPI(关键性能指标)可以用来衡量节能算法的性能。KPI指标中最重要的指标包括掉话率、呼叫阻塞率、用户面吞吐量、语音质量、移动相关指标(如切换失败率)等。为了衡量节能算法,更多的KPI应该包括能量/比特、二氧化碳(kg)/比特、功耗/爱尔兰、能量/比特/秒等。3能源节省管理方法和步骤下面就单节点覆盖场景、容量或者能力受限的场景来详细阐述能源节省管理的一些具体方法。3.1其他网络设计方式这种覆盖场景是由LTE节点或冗余的2G/3的网络提供。大体分成两种用例:第一种是LTE内异频组网,小区内采用不同的频率组网。一种典型的组网方式是宏小区和微小区的部署方式,以及宏小区下家庭节点的部署方式。第二种组网方式就是上文提到过的跨接入模式的组网方式。在这种情况下,一种可行的能源节省方法是,在有宏小区覆盖的前提下,当系统服务需求很低或者在没有需求的时候关闭热点基站,由宏小区来维持小区内的服务。下面讨论在单节点覆盖的情景下存在的主要问题和可能的解决方案。3.1.1负荷信息的获取通常采用常规的配置来对小区进行管理,可以使用定时调度在OAM下载本地的管理策略,其中系统的负荷信息可以用作最后判决的参考数据;或者通过接入网间的信号进行控制,不需要OAM的参与。并且,当本小区关闭的时候,应通知相关的跨模式接入的冗余小区,而且在冗余小区的负荷达到一定程度并发出请求的时候能够重新激活本小区。3.1.2激活火炬检测站点由于用户是不均匀地分散在小区内各个地方因此从覆盖的角度来讲各个热点基站的覆盖程度是不一样的。因此功耗调整的目标就是要找到其中的一个或几个热点基站能够最大限度地承担起小区的流量要求,而将其他基站关闭。下面有几种可供选择的方案:a)根据预先定义的每个热点基站负荷高低的不同时间段来做判断。这些时间段通常是由历史数据用统计的方法得出。那些高负荷的热点基站会被优先激活。b)激活所有的热点基站。那些低负荷或无负荷的热点在后期将被关闭。c)将休眠的热点基站暂时性地激活。将它们保持在监听模式监听IoT(热噪声干扰)。热噪声干扰的数值可以用来间接地表示在基站附近活动用户的数量。d)去激活的热点基站进入一种探测工作模式发射下行参考信号。这些参考信号可以被连接态或空闲态的手机终端测量到,测量的结果发给宏小区基站。宏小区基站可以利用这些测量数据来决定应该激活哪些小区。e)利用手机终端对热点基站的定位和地理信息来激活正确的基站。3.1.3热点设施用量过大在一些情况下,小区关闭的实施方案和判决条件可能会产生矛盾。这其中主要有两点:一是怎样使总体能量效率最大化,二是怎样避免在关闭小区的时候而导致工作小区的负荷过载。具体的解决方案可以参考如下:a)正在覆盖的工作小区观察自身和临小区的负荷信息,决定应该关闭哪些热点基站。b)热点基站发送关闭请求消息,由宏小区来做判决。如果本地的管理策略和宏小区的策略不一致,就会导致频繁的小区开关操作,引起乒乓效应。例如热点基站遵循本地策略关闭后,宏小区要求其重新打开,然后热点基站又关闭,如此循环,其更深层次的原因可能是宏小区在自身能力满足服务需求的情况下发送了热点小区的激活请求。这个问题可以通过调整相关的节能算法的参数来得到解决。3.2动态调整的机制容量或者能力受限的网络场景如图1所示。在满载工作模式下,在峰值服务流量吞吐时间段内,所有的小区都工作在非能源节省模式下,保证目标的QoS达标。在非峰值情况下,可以适当降低激活的小区或基站的数目,部署节能补偿的小区或基站来保证覆盖范围。另外,这些节能补偿的小区或基站提供有效的服务来保证剩余流量的QoS处在目标水平线上。用来节能的小区可以完全关闭。从图1中可以看出,在非峰值服务期间,右图边缘节能小区关闭后,中心的节能补偿小区扩大了覆盖范围,为整个地区的用户提供覆盖服务。在乡村地区,基站的密度要大到足够能覆盖目标(覆盖受限的场景),然而在城市地区,由于用户的密度原因,对系统的容量需求会很高(容量受限场景)。可以用预期的忙时小时数、流量需求等参数来确定小区的覆盖范围。由于各种因素的影响,例如每天、每星期、每个季节的不同,网络中服务流量的衡量维度时时刻刻都在变化,这样一来,动态调整的机制就为能量节省功能提供发挥作用的机会。详细来说,就是通过对小区或基站进行部分或全部的开关来达到降低小区基站密度的目的。需要说明的是,在这种容量受限的场景下,需要控制小区的覆盖范围。太大的覆盖范围会导致小区之间干扰的发生(干扰受限的场景)。这一点在同频复用的时候显得尤为突出。为了尽量避免这种问题的发生,可以采取一定的方法,例如调整天线倾角增加功率衰减、采用较低的天线高度等。考虑到小区密度的动态调整,节能设置也应该动态地进行修改。因此,可能的开关操作应该伴随着更深层次的调整来达到控制覆盖范围的目的,例如上面提到的倾角、衰减设置等。需要指出的是,这些调整动作会影响SON的规划、优化和相关设置,因此需要进行仔细的考虑和谨慎的修改。另外,建议对网络的性能进行密切的监视,如KPI等。因为小区覆盖的场景很难预料,覆盖空洞、干扰、移动切换等问题出现的可能性会比较大。调整转换的过程看起来非常复杂,但对连接态和空闲态的手机的影响应该尽可能的小。连接态的手机可以由网络的改变促使其切换,也可以由算法本身触发其切换。空闲态的手机应该在整个调整过程中可以访问网络并能被呼叫,应该避免覆盖空洞和强干扰的出现。为了在系统级描述能源节省模式和非能源节省模式,需要进行网元间的状态切换,如图2所示。4采用新的能源节