一種基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球氣候變化對(duì)環(huán)境的壓力日益加劇，世界各國，尤其是歐美發(fā)達(dá)國家，對(duì)各 個(gè)行業(yè)碳排放量的限制越來越嚴(yán)格。隨著近幾年來3G、4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù) 的發(fā)展和應(yīng)用，通信行業(yè)進(jìn)入了新的快速發(fā)展階段。
[0003] 根據(jù)ITU統(tǒng)計(jì)研究，2015年全球移動(dòng)電話用戶已達(dá)近71億，無線信號(hào)覆蓋超過95% 的全球人口。ICT技術(shù)設(shè)備的制造和使用、數(shù)據(jù)傳輸及日益重要的數(shù)據(jù)中心都是溫室氣體的 來源。通信行業(yè)市場調(diào)查分析報(bào)告統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年，通信行業(yè)能源消費(fèi)總量累計(jì) 671.06萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同比增長4.9%，增幅與上年持平；電力消費(fèi)總量456.2億千瓦時(shí)，同比 增長8.1 %，占行業(yè)能源消費(fèi)總量的比重為83.55 %，較2013年提高2.47個(gè)百分點(diǎn)。雖然能源 消費(fèi)較去年有所優(yōu)化，《2015年思科全球移動(dòng)數(shù)據(jù)流量預(yù)測報(bào)告》預(yù)計(jì)，2014年至2019年的 全球移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)流量將會(huì)增長10倍，每月達(dá)到24.3EB(1EB= 10億GB)，潛在的能耗增加仍會(huì) 帶來巨大的能耗挑戰(zhàn)。5G研究階段，能效指標(biāo)也被列為下一代移動(dòng)通信技術(shù)演進(jìn)的重要評(píng) 估項(xiàng)目。
[0004]無線通信需求急速增長帶來了大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備部署及運(yùn)營所帶來的能耗。但根 據(jù)對(duì)用戶行為的分析可以發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)中的業(yè)務(wù)流量存在明顯的潮汐效應(yīng)，而網(wǎng)絡(luò)資源通常 是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)流量峰值進(jìn)行部署以保障服務(wù)質(zhì)量的，而在網(wǎng)絡(luò)低負(fù)載階段，大部分網(wǎng)絡(luò) 資源處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，造成了低能效高能耗的能源浪費(fèi)。
[0005] 軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Defined Network，SDN)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（Network Function Virtualization，NFV)技術(shù)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的引入和發(fā)展，將推動(dòng)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的 革新，借助控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離思想，在控制平面通過功能編排部署智能感知系統(tǒng)，利用信息感 知技術(shù)可以對(duì)無線接入平面、底層網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、業(yè)務(wù)應(yīng)用、終端進(jìn)行多維度檢測和管控，可以 實(shí)現(xiàn)全面提升網(wǎng)絡(luò)智能感知與決策能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能方法，能夠提尚網(wǎng)絡(luò)的整體性能。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本申請(qǐng)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能方法，應(yīng)用于城市密集部署蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，該方法包括： [0009]控制器為接入的基站按照負(fù)載均衡原則分配虛擬設(shè)備，所述虛擬設(shè)備包括第一虛 擬設(shè)備、第二虛擬設(shè)備和第三虛擬設(shè)備；
[0010]第一虛擬設(shè)備根據(jù)獲取并存儲(chǔ)的基站負(fù)載信息，獲得區(qū)域業(yè)務(wù)量時(shí)間相關(guān)特性信 息和區(qū)域業(yè)務(wù)量空間相關(guān)特性信息，并上報(bào)給第二虛擬設(shè)備；
[0011]第二虛擬設(shè)備根據(jù)接收到第一虛擬設(shè)備上報(bào)的區(qū)域業(yè)務(wù)量時(shí)間相關(guān)特性信息，以 及獲取并存儲(chǔ)的區(qū)域基站容量總和，若確定當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)處于重載狀態(tài)，則向第三虛擬設(shè)備發(fā) 送基站拓?fù)湔?qǐng)求;在接收到第三虛擬設(shè)備響應(yīng)的基站拓?fù)湫畔r(shí)，根據(jù)接收到的區(qū)域業(yè)務(wù) 量空間特性信息配置網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容策略，并下發(fā)到控制器；
[0012] 控制器根據(jù)接收到的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容策略為基站，以及各虛擬設(shè)備配置更新參數(shù)，并將 對(duì)應(yīng)的更新參數(shù)攜帶在更改消息發(fā)送給對(duì)應(yīng)的基站和虛擬設(shè)備；
[0013] 基站在接收到配置更新消息時(shí)，根據(jù)配置更新消息中攜帶的更新參數(shù)進(jìn)行參數(shù)配 置;并向控制器，以及虛擬設(shè)備發(fā)送配置已更改消息；
[0014] 虛擬設(shè)備接收到基站發(fā)送的配置已更改消息時(shí)，根據(jù)接收到的配置更新消息中攜 帶的更新參數(shù)進(jìn)行參數(shù)配置;并向控制器發(fā)送配置更已更改消息。
[0015] 由上面的技術(shù)方案可知，本申請(qǐng)中通過基于SDN和NFV實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管 理、統(tǒng)一分配、統(tǒng)一部署和統(tǒng)一控制，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài) 調(diào)整，能夠提高網(wǎng)絡(luò)的整體性能。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例一中實(shí)現(xiàn)基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能的流程示意圖；
[0017] 圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例二中實(shí)現(xiàn)基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能的流程示意圖；
[0018] 圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例中城市密集部署蜂窩網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例， 對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種基于虛擬網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能方法，應(yīng)用于包括多個(gè)基站的城市密 集部署蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，基于SDN和NFV實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分配、統(tǒng)一部署和統(tǒng)一 控制，使得整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)負(fù)載情況進(jìn)行虛擬網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)擴(kuò)容或縮容，能夠提高網(wǎng)絡(luò)的 整體性能。
[0021] 城市密集部署蜂窩網(wǎng)絡(luò)，如城市商務(wù)區(qū)域與住宅區(qū)域，網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)負(fù)載在時(shí)間與空 間上都具有明顯的動(dòng)態(tài)特性。
[0022] 基站進(jìn)入激活狀態(tài)，會(huì)向控制器發(fā)送接入請(qǐng)求，以接入網(wǎng)絡(luò)。
[0023] 控制器接收到基站發(fā)送的接入請(qǐng)求后，控制器按照負(fù)載均衡原則為基站分配接入 的虛擬設(shè)備，所述虛擬設(shè)備包括:第一虛擬設(shè)備、第二虛擬設(shè)備、第三虛擬設(shè)備、第四虛擬設(shè) 備和第五虛擬設(shè)備;根據(jù)實(shí)際需要還可以分配更多的虛擬設(shè)備。
[0024]其中，第一虛擬設(shè)備為具有負(fù)載分析功能的虛擬設(shè)備，第二虛擬設(shè)備為具有節(jié)能 策略功能的虛擬設(shè)備，第三虛擬設(shè)備為具有無線拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)功能的虛擬設(shè)備;第四虛擬設(shè)備 為具有連接管理功能的虛擬設(shè)備，第五虛擬設(shè)備為具有移動(dòng)性管理功能的虛擬設(shè)備。其中， 第四虛擬設(shè)備和第五虛擬設(shè)備根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用確定是否分配、是否配置。
[0025]上述五類設(shè)備由于是虛擬設(shè)備，因此在實(shí)際應(yīng)用中可以是五類虛擬模塊，五類虛 擬設(shè)備可以在一個(gè)物理設(shè)備上，也可以在不同物理設(shè)備上，還可以任意組合在同一物理設(shè) 備上，本申請(qǐng)實(shí)施例中不做具體限制。
[0026]針對(duì)接入的第一虛擬設(shè)備和第三虛擬設(shè)備，建立到基站之間的信息感知接口，用 于獲取基站上的相關(guān)信息。
[0027] 第一虛擬設(shè)備通過建立的信息感知接口向基站發(fā)送負(fù)載信息上報(bào)請(qǐng)求消息，并設(shè) 置上報(bào)周期；
[0028] 基站在接收到負(fù)載信息上報(bào)消息時(shí)，按照上報(bào)周期向第一虛擬設(shè)備周期性響應(yīng)應(yīng) 答消息，并在該應(yīng)答消息中攜帶負(fù)載信息上報(bào)請(qǐng)求消息中所請(qǐng)求的基站負(fù)載信息，該基站 負(fù)載信息包括:基站業(yè)務(wù)量、用戶位置信息、用戶業(yè)務(wù)流量。
[0029] 第一虛擬設(shè)備根據(jù)存儲(chǔ)的基站負(fù)載信息獲得區(qū)域業(yè)務(wù)量時(shí)間相關(guān)特性信息和區(qū) 域業(yè)務(wù)量空間相關(guān)特定信息的具體過程為：
[0030] 根據(jù)基站周期性上報(bào)的基站業(yè)務(wù)量統(tǒng)計(jì)出區(qū)域業(yè)務(wù)量的時(shí)間離散函數(shù)，存在明顯 的高業(yè)務(wù)量時(shí)間和低業(yè)務(wù)量時(shí)間，且存在明顯的周期性，使用余弦函數(shù)(1)擬合方式可得出 區(qū)域業(yè)務(wù)量的時(shí)間相關(guān)函數(shù)：
[0031] Volume(t) =Acos(23Tft)+Bsin(23rft)+C (1);
[0032] 其中，Volume(t)是時(shí)間t的業(yè)務(wù)量擬合函數(shù)，cos(2Jift)和sin(2Jift)是回歸變量， A、B和C是回歸系數(shù)。
[0033]在某一具體時(shí)間點(diǎn)下根據(jù)用戶位置信息、用戶業(yè)務(wù)流量，按照合適的經(jīng)煒度粒度 統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)量空間離散函數(shù)(2)。
[0035] 其中，% 是經(jīng)度為λη，煒度為^地點(diǎn)統(tǒng)計(jì)的業(yè)務(wù)量，δ λ和Δφ分 別是經(jīng)度和煒度統(tǒng)計(jì)粒度間隔，Volume(x,λ, φ)是在經(jīng)度為λ，煒度為φ坐標(biāo)下用戶X的 業(yè)務(wù)流量。
[0036] 上述確定區(qū)域業(yè)務(wù)量時(shí)間相關(guān)特性信息和區(qū)域業(yè)務(wù)量空間相關(guān)特定信息的方式 為本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N實(shí)現(xiàn)方式，在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，不限于該種實(shí)現(xiàn)方式。
[0037]第三虛擬設(shè)備通過建立的信息感知接口向基站發(fā)送基站配置信息請(qǐng)求消息；
[0038] 基站在接收到基站配置信息請(qǐng)求消息時(shí)，向第三虛擬設(shè)備響應(yīng)應(yīng)答消息，并在應(yīng) 答消息中攜帶基站位置信息，配置總?cè)萘浚?br>[0039] 第三虛擬設(shè)備在接收到基站應(yīng)答的基站位置信息和配置總?cè)萘繒r(shí)，獲取區(qū)域基站 總?cè)萘?，并上?bào)給第二虛擬設(shè)備。在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中基站的密度、覆蓋范 圍等配置各基站所屬的區(qū)域。
[0040] 第三虛擬設(shè)備實(shí)時(shí)維護(hù)無線接入網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞娜忠晥D，包括無線接入網(wǎng)底層網(wǎng)絡(luò) 拓?fù)滟Y源及網(wǎng)絡(luò)配置，即基站拓?fù)湫畔?，在第二虛擬設(shè)備請(qǐng)求基站拓?fù)湫畔r(shí)，將維護(hù)的基 站拓?fù)湫畔l(fā)送給第二虛擬設(shè)備