基于可再生能源供能基站有效覆蓋范圍選擇方法與系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于可再生能源供能基站有效范圍選擇方法，包括：S1：計(jì)算可再生能源供能基站的有效覆蓋面積；S2：根據(jù)可再生能源供能基站的有效覆蓋面積選擇可再生能源供能基站的覆蓋范圍。本發(fā)明將可再生能源供能基站覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)能量可持續(xù)性分別作為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)性能衡量標(biāo)準(zhǔn)，考慮可再生能源供能基站能量獲取和消耗的不確定性，以聯(lián)合優(yōu)化基站覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)能量可持續(xù)性為目標(biāo)制定基站覆蓋范圍調(diào)整方案，提高了能量利用效率并動(dòng)態(tài)適應(yīng)可再生能源的不確定性。本發(fā)明還公開了一種基于可再生能源供能基站有效范圍選擇系統(tǒng)。
【專利說明】基于可再生能源供能基站有效覆蓋范圍選擇方法與系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于可再生能源供能基站有效覆蓋范圍選擇方法與系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]無線寬帶網(wǎng)絡(luò)與智能終端的飛速發(fā)展，使得無線多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)成為無線寬帶網(wǎng)絡(luò)的主流業(yè)務(wù)，所占數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)比例超過60%。但是，無線寬帶覆蓋與多媒體數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)量飛速增長的同時(shí)，無線通信也成為信息通信產(chǎn)業(yè)中能耗增長速度最快的領(lǐng)域。通信網(wǎng)運(yùn)行過程中的巨大能耗，不僅給環(huán)境造成了污染，同時(shí)也給企業(yè)帶來了高昂的運(yùn)營成本。因此，綠色化將成為今后通信行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。由于基站耗能在通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中占據(jù)很大的比重，如何在適應(yīng)基站多元能量源不確定性的同時(shí)，滿足對(duì)小區(qū)移動(dòng)終端的良好覆蓋，減少基站的能量消耗，并保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)基站能量供應(yīng)的可持續(xù)性成為亟待解決的問題。
[0003]隨著我國信息化建設(shè)的加速推進(jìn)以及互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)新業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？焖贁U(kuò)張，通信業(yè)能源消耗呈現(xiàn)快速增長態(tài)勢(shì)，其能源消耗占全國能源消耗的比重和對(duì)全社會(huì)的影響逐年增加。為提高資源能源利用效率，構(gòu)建綠色通信網(wǎng)絡(luò)，全面實(shí)現(xiàn)通信業(yè)“十二五”節(jié)能減排目標(biāo)任務(wù)，工信部發(fā)布了《工業(yè)和信息化部關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)通信業(yè)節(jié)能減排工作的指導(dǎo)意見》，制定了節(jié)能主要目標(biāo)，包括到2015年末，通信網(wǎng)全面應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)，初步達(dá)到國際通信業(yè)能耗可比先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)單位電信業(yè)務(wù)總量綜合能耗較2010年底下降10% ;促進(jìn)社會(huì)節(jié)能減排量達(dá)到通信業(yè)自身能耗排放量的5倍以上；電信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享全面推進(jìn)，數(shù)量上有提高、范圍上有拓展、模式上有創(chuàng)新；新能源和可再生能源應(yīng)用比例逐年提高。
[0004]針對(duì)綠色無線通信網(wǎng)絡(luò)，國內(nèi)外已有很多研究，主要集中于降低無線通信網(wǎng)絡(luò)能量消耗、提高能量利用效率的技術(shù)，探索部署效率、頻譜效率與能量效率的基本權(quán)衡關(guān)系。但是通信業(yè)能耗降低基礎(chǔ)管理比較薄弱，能耗統(tǒng)計(jì)體系、監(jiān)測(cè)管理體系和市場(chǎng)節(jié)能機(jī)制有待完善和提升，綠色發(fā)展任務(wù)艱巨，節(jié)能減排面臨較大挑戰(zhàn)。
[0005]從整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的能耗分布來看，在通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行中，基站設(shè)備的能耗也占到了很大比重。中國目前有超過百萬個(gè)通信基站，其主設(shè)備以及配套的空調(diào)和供電能耗每年耗電量超過上百億度，占據(jù)了通信行業(yè)大部分電力消耗。因此，開展基站節(jié)能降耗也是通信綠色發(fā)展中一個(gè)迫切需要解決的問題。近年來，可再生能源技術(shù)的發(fā)展為基站的節(jié)能減排提供了新的解決思路。隨著太陽能、風(fēng)能產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)品的日趨成熟，通信行業(yè)已經(jīng)具備了大規(guī)模應(yīng)用可再生能源的技術(shù)條件。特別是小型化和模塊化的太陽能極板，小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其適用于中小規(guī)模的通信基站負(fù)荷，成為完全或部分替代市電供電的最佳選擇。根據(jù)實(shí)際自然環(huán)境與條件，將多種可再生能源技術(shù)單獨(dú)或者與電網(wǎng)聯(lián)合為移動(dòng)通信基站提供通信能量，將構(gòu)成面向能量多元化的無線通信網(wǎng)絡(luò)。然而，將可再生能源引入無線通信網(wǎng)絡(luò)中依然存在很多問題和挑戰(zhàn)。例如，由于可再生能源的能量獲取和消耗具有不確定性，同時(shí)能量的消耗也受無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍的影響，如何充分利用可再生能源合理調(diào)整基站的覆蓋范圍無線接入網(wǎng)基站部署的關(guān)鍵問題。
[0006]現(xiàn)有的技術(shù)方案中，無線網(wǎng)絡(luò)的資源管理和基站覆蓋優(yōu)化問題大多針對(duì)采用固定電網(wǎng)供電的基站進(jìn)行研究，以單一化的恒定能量源為前提條件。動(dòng)態(tài)調(diào)整覆蓋范圍的方法主要有小區(qū)呼吸、無定形小區(qū)兩種。文獻(xiàn)提出“小區(qū)呼吸”的概念，指動(dòng)態(tài)地調(diào)整小區(qū)的覆蓋半徑，即在活躍用戶減少時(shí)減小覆蓋半徑以減小發(fā)射功率達(dá)到節(jié)能的目的。動(dòng)態(tài)調(diào)整覆蓋范圍的方法主要有小區(qū)呼吸、無定形小區(qū)兩種。無定形小區(qū)是指用戶動(dòng)態(tài)地選擇可用的接入點(diǎn)，綜合信道條件傳輸距離等因素選擇能量消耗小的接入點(diǎn)進(jìn)行接入。無定形小區(qū)方式和小區(qū)呼吸方式相比更更能保證業(yè)務(wù)請(qǐng)求得到及時(shí)的滿足，但是無定形小區(qū)方式打破了蜂窩小區(qū)的結(jié)構(gòu)在干擾管理方面存在巨大挑戰(zhàn)、管理復(fù)雜度大大提升。由于宏蜂窩可以保證覆蓋、小型蜂窩主要用于擴(kuò)容，為減少管理復(fù)雜度，本課題選取小區(qū)呼吸的方式調(diào)整無線接入點(diǎn)的覆蓋范圍。
[0007]專利“一種動(dòng)態(tài)調(diào)整基站覆蓋的方法及系統(tǒng)”設(shè)計(jì)了一種根據(jù)設(shè)置的覆蓋區(qū)域中當(dāng)前的話務(wù)級(jí)別調(diào)整覆蓋區(qū)域中各個(gè)基站的覆蓋的方法。專利“基站覆蓋范圍調(diào)整方法、裝置及系統(tǒng)”提供一種基站覆蓋范圍調(diào)整方法、裝置及系統(tǒng)。現(xiàn)有技術(shù)在調(diào)整基站覆蓋范圍時(shí)主要考慮覆蓋區(qū)域中當(dāng)前的話務(wù)級(jí)別、扇區(qū)的吞吐率等參數(shù)，進(jìn)而對(duì)扇區(qū)的天線下傾角或天線發(fā)射功率進(jìn)行覆蓋范圍的調(diào)整。若扇區(qū)的吞吐率大于或等于重負(fù)載門限，則根據(jù)終端在切換時(shí)向扇區(qū)上報(bào)的信號(hào)質(zhì)量數(shù)據(jù)以及預(yù)先存儲(chǔ)的參考數(shù)據(jù)表，獲得用于調(diào)整扇區(qū)的天線下傾角或天線發(fā)射功率的步長值；向扇區(qū)所屬的基站發(fā)送攜帶有步長值的第一調(diào)整指令，以供基站在接收到第一調(diào)整指令之后，根據(jù)步長值對(duì)扇區(qū)的天線下傾角或天線發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整，以使基站的覆蓋范圍得到調(diào)整，使得基站能夠保持與相鄰基站之間的覆蓋重疊區(qū)域的大小，使位于覆蓋重疊區(qū)域內(nèi)的終端能夠進(jìn)行正常的語音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，減少切換不成功或者乒乓切換情況的發(fā)生，提高終端在覆蓋重疊區(qū)域內(nèi)的通信質(zhì)量。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是這些節(jié)能技術(shù)都只針對(duì)市網(wǎng)供電的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，探討基站在傳統(tǒng)固定能源的支持下如何減少能量的消耗，忽視了對(duì)可再生能源供能基站的研究與分析。在可再生能源供能基站存在的無線通信網(wǎng)中，能量來源多元化，可再生能源的能量狀態(tài)受空間、時(shí)間影響，具有不確定性；另外，無線通信網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)化，廣泛部署小型蜂窩以滿足擴(kuò)充小區(qū)容量的需求，但同時(shí)存在冗余部署和能量浪費(fèi)。而在小區(qū)覆蓋范圍的調(diào)整技術(shù)只注重實(shí)時(shí)性能標(biāo)準(zhǔn)(如當(dāng)前話務(wù)量、扇區(qū)吞吐量等)，欠缺對(duì)基站服務(wù)可持續(xù)性的考慮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何充分利用可再生能源合理調(diào)整基站的覆蓋范圍無線接入網(wǎng)基站部署的關(guān)鍵問題。
[0010]為此目的，本發(fā)明提出了一種基于可再生能源供能基站有效范圍選擇方法，包括具體以下步驟:
[0011]S1:計(jì)算可再生能源供能基站的有效覆蓋面積；
[0012]S2:根據(jù)可再生能源供能基站的有效覆蓋面積選擇可再生能源供能基站的覆蓋范圍。
[0013]進(jìn)一步地,所述步驟SI進(jìn)一步包括:
[0014]Sll:計(jì)算所述可再生能源供能基站的覆蓋范圍；[0015]S12:判定所述可再生能源供能基站提供的服務(wù)類型；
[0016]S13:根據(jù)所述服務(wù)類型，計(jì)算服務(wù)中斷概率；
[0017]S14:根據(jù)所述覆蓋范圍和所述服務(wù)中斷概率計(jì)算所述可再生能源供能基站使用不同候選發(fā)射功率時(shí)的所述有效覆蓋面積。
[0018]具體地，所述可再生能源供能基站的所述服務(wù)類型有不可中斷類型和可中斷類型。
[0019]進(jìn)一步地,所述步驟S13進(jìn)一步地包括:
[0020]S131:若所述服務(wù)類型為所述不可中斷類型，計(jì)算所述服務(wù)中斷概率
【權(quán)利要求】
1.一種基于可再生能源供能基站有效覆蓋范圍選擇方法，其特征在于，包括具體以下步驟: S1:計(jì)算可再生能源供能基站的有效覆蓋面積； S2:根據(jù)可再生能源供能基站的有效覆蓋面積選擇可再生能源供能基站的覆蓋范圍。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟SI進(jìn)一步包括: S11:計(jì)算所述可再生能源供能基站的覆蓋范圍； S12:判定所述可再生能源供能基站提供的服務(wù)類型； S13:根據(jù)所述服務(wù)類型，計(jì)算服務(wù)中斷概率； S14:根據(jù)所述覆蓋范圍和所述服務(wù)中斷概率計(jì)算所述可再生能源供能基站使用不同候選發(fā)射功率時(shí)的所述有效覆蓋面積。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述可再生能源供能基站的所述服務(wù)類型有不可中斷類型和可中斷類型。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S13進(jìn)一步地包括: S131:若所述服務(wù)類型為所述不可中斷類型，計(jì)算所述服務(wù)中斷概率
5.一種基于可再生能源供能基站有效覆蓋范圍選擇系統(tǒng)，其特征在于，包括: 信息輸入模塊，用于獲得可再生能源供能基站覆蓋范圍選擇所需的數(shù)據(jù)信息； 影響因素計(jì)算模塊，用于計(jì)算影響所述可再生能源供能基站所述有效覆蓋面積的因素； 有效覆蓋面積計(jì)算模塊，用于根據(jù)影響所述可再生能源供能基站所述有效覆蓋面積的因素確定所述有效覆蓋面積。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述影響所述可再生能源供能基站所述覆蓋面積的因素包括:所述可再生能源供能基站能量獲取過程特性、所述可再生能源供能基站能量消耗過程特性、能源儲(chǔ)存現(xiàn)狀及需求和/或候選發(fā)射功率。
7.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 基站覆蓋范圍選擇方案確定模塊，用于根據(jù)比較使用不同所述候選發(fā)射功率時(shí)所述有效覆蓋面積，確定所述可再生能源功能基站的所述覆蓋范圍。
8.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述影響因素計(jì)算模塊還包括: 覆蓋范圍計(jì)算單元，用于計(jì)算所述可再生能源供能基站的覆蓋范圍； 基站服務(wù)類型判斷單元，用于判定所述可再生能源供能基站提供的服務(wù)類型；服務(wù)中斷概率計(jì)算單元，用于當(dāng)所述服務(wù)類型為所述不可中斷類型，計(jì)算服務(wù)中斷概
率尸
【文檔編號(hào)】H04W52/02GK103906075SQ201410080012
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月6日
【發(fā)明者】馮志勇, 張奇勛, 許穎, 張平, 張雨馳 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)