通信领域流量预测驱动的基站节能策略
2025-01-16 15:05
No.1329467781707735040
技术概要
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本技术提出一种通信技术领域的基站休眠方法,通过分析历史流量数据提取特征向量,并计算空间单元时序相似度构建时空依赖图。结合空间环境数据,提取静态和动态环境特征,计算模型参数。利用流量预测模型对目标区域进行预测,构建优化目标函数并求解,以实现基站休眠控制方案,提高休眠控制的精确度。
背景技术
通信基站作为现代通信的核心基础设施,通过对信号的接收、解调、处理和转发,为基站覆盖范围内的终端用户提供语音、短信及数据传输等多种服务。近年来,以5G为代表的新一代通信网络正在迅速融入并推动经济社会各个领域的发展。然而,随着智能移动终端的广泛普及,以及虚拟现实、车联网等新兴应用的快速崛起,当前5G基站能耗已达无线通信网络总能耗的70%,对通信基站的电力消耗和运营成本提出更高标准和更高要求。此外,通信流量在时间和空间上的分布不均,造成的网络资源浪费进一步加剧了能耗问题。例如,城市地区在高峰时段常常面临网络资源紧张,而农村地区在非高峰时段则出现资源严重过剩的情况。通过预测未来的通信流量,对通信基站实施动态休眠控制,是提升网络资源利用效率、降低通信基站能耗、促进绿色通信的最简单、直观和有效的手段。 当前,我国已建成全球规模最大、技术最先进的5G通信网络,使得通信网络的数据容量和连接密度显著提升,为大规模数据采集与分析奠定了坚实基础。与此同时,智能手机、智能手表、电脑等设备的持有量持续增长,每个终端设备在使用过程中将源源不断产生大量数据。这些数据蕴含着用户日常活动中网络流量丰富的时空变化模式,能够提供覆盖面全、动态性强、可靠性高的数据基础。 基站休眠策略旨在满足用户网络流量需求的基础上,尽可能休眠多的基站,以减少基站能耗。然而,网络流量受到节日、天气、交通等诸多业务环境因素的影响,其变化规律复杂多样,往往随时空位置而变化。如何理解网络流量的空间异质动态变化,对网络流量进行实时、精准预测,是基站休眠策略实施的重要前提。现有基于流量预测的基站休眠方法主要分为基于统计理论的方法和基于深度学习的方法。基于统计理论的方法应用线性参数化数学模型对历史网络流量数据的时间依赖性进行拟合,具有计算简单、模型参数可解释的特点。然而,实际网络流量表现复杂的非线性特征和空间依赖性,这使得基于统计理论的方法固有的样本独立性假设难以成立,无法对网络流量时空变化规律进行全面精准拟合。基于深度学习的方法应用深度神经网络模型对大规模历史网络流量数据中蕴含的复杂时空依赖性进行拟合,具有特征挖掘深、拟合能力强的优势。这些方法多关注于网络流量的整体时空依赖性,较少关注局部空间异质性。即便一些模型考虑了局部空间异质性,其较高的建模成本也成为其实际应用的主要限制。此外,这些方法忽视了空间异质性的动态性,难以揭示不同时刻业务环境下的网络流量时空动态规律,进而影响用户网络流量需求的预测效率和精度,导致存在对基站进行休眠控制的准确性低的问题。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
谭骁勇  邓敏  谌恺祺  雷凯媛
技术所属: 中南大学
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