一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统和方法技术方案

一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统和方法，包括多个混合能源供电通信基站和与之通信的接入控制管理系统；混合能源供电通信基站包括太阳能采集模块、储能装置、能量管理系统、基站；接入控制管理系统与多个基站通信连接，接入控制管理系统包括信息分析模块、信息处理模块、接入执行模块。终端发出接入基站的请求时，获取终端接入基站的接入判决参数；对接入判决参数进行模糊逻辑处理；获取终端接入所有基站的接入判决值，向最大的接入判决值所在的基站发送信号进行接入执行的操作。本发明专利技术基于模糊逻辑对接入判决参数综合分析，在保证终端通信服务质量的基础上，实现了各基站之间的太阳能利用率均衡、负载均衡和网络节能减排的目的。

Access control system and method for hybrid power supply mobile communication network

Access control system and method for a hybrid energy supply of the mobile communication network includes a plurality of mixed energy power supply and communication base station access and communication control management system; mixed energy power supply communication base station comprises a solar collection module, energy storage, energy management system, the base station; access control management system communicates with a plurality of base stations connected. The information analysis module, information processing module, access execution module includes an access control management system. A terminal station access request, access decision parameter acquisition terminal access to the base station; the access decision parameters of fuzzy logic processing; access decision acquisition terminal access all of the base value of the value of the base station sends a signal to the maximum access access decision execution operation. The invention of fuzzy logic comprehensive analysis judgment on parameter based access, while ensuring the quality of service terminal communication, the realization of the base station between the utilization rate of solar energy balance, load balancing and network energy saving purposes.

【技术实现步骤摘要】
一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统和方法
本专利技术涉及新能源领域和移动通信
，尤其涉及绿色通信技术，以及混合能源供电移动通信网络的接入控制方法和系统。
技术介绍
为了满足移动数据业务量的高速增长和网络系统容量、带宽以及用户服务质量要求的不断提高，移动通信网络的覆盖广度和覆盖深度不断升级，基站部署密度越来越高，这将导致移动通信网络的能量消耗和碳排放量呈爆炸式增加。因此，采取有效的节能措施降低网络能耗、碳排放量成为了当前以及未来移动通信网络的重要目标之一。太阳能具有分布广泛、供电过程中无碳排放的特点，将其引入移动通信网络，以绿色环保的“开源”方式减少网络能耗和碳排放的“绝对量”，成为了移动通信网络发展的必然趋势。在城市热点区域中，将太阳能作为绿色能源引入市电供能的移动通信网络构成了“混合能源供电移动通信网络(HybridEnergypoweredcellularNetworks,HybE-Net)”。HybE-Net是指能量供应端即包含太阳能又包含市电的移动通信网络，主要应用于城市热点区域和基站密集部署的地区。在HybE-Net中，太阳能作为主要供能端为网络中的通信基站进行供电，当太阳能受到环境和气候条件影响而导致供能不足时，市电作为备用供能端对通信基站继续供电。由此可见，HybE-Net不仅可以保障网络的服务质量，还可以极大程度上减少网络的市电消耗和碳排放量。然而，在HybE-Net中，太阳能能量采集受到自然环境和气候条件的影响，具有随机性。同时，通信基站的能量消耗随着移动终端的数量、服务时长、分布等因素的变化而变化，具有不确定性。这将导致HybE-Net中各基站之间出现太阳能利用率悬殊的现象，即一部分基站的太阳能出现盈余，而另一部分基站则需要借助市电才能维持运行。该现象使得引入的太阳能无法被最大化利用，HybE-Net中的市电能耗和碳排放量无法被有效地降低。接入控制是无线资源管理中的重要组成部分，也是影响网络资源利用率的重要因素。接入控制根据网络的负载状况、资源使用情况、通信链路质量等参数，为移动终端选择最优的网络，在保证终端通信服务质量的前提下，使网络的资源利用率达到最优。因此，HybE-Net中的移动终端的接入方法需要在保证终端通信服务质量的基础上，尽可能地使各基站之间的太阳能利用率到达均衡，从而实现降低网络市电能耗和碳排放量的目的。现有的接入选择方法主要关注通信链路质量、系统的可用带宽、负载、时延等网络参数对终端接入的影响，缺乏对通信基站的太阳能状态的分析，尚未从节能减排的角度权衡终端业务需求、网络参数和基站太阳能使用状况等各要素之间的关系。如：Bandwidthborrowing‐basedQoSapproachforadaptivecalladmissioncontrolinmulticlasstrafficwirelesscellularnetworks[J].InternationalJournalofCommunicationSystems,2013,26(7):811-831.WangQ,YuFR,SunY.Optimaljointbasestationanduserequipment(BS-UE)admissioncontrolforenergy-efficientgreenwirelesscellularnetworks[C]//GlobalCommunicationsConference(GLOBECOM),2012IEEEIEEE,2012:2119-2124.KimHM,MelikovA,FattakhovaM,etal.AnAnalyticalApproachtotheAnalysisofGuard-Channel-BasedCallAdmissionControlinWirelessCellularNetworks[J].JournalofAppliedMathematics,2012(19):1-7.SethA,GuptaHM.AdynamicQoSprovisioningcalladmissioncontrolincellularmobileusingfuzzylogic[J].InternationalJournalofWirelessandMobileComputing,2012,5(4):365-373.考虑到HybE-Net中不同位置的通信基站具有不同的太阳能采集能力，传统的接入控制算法显然已经不能处理HybE-Net中的接入控制和资源优化问题。同时，ACCESSSELECTIONMETHODANDSYSTEMFORRENEWABLEENERGY-POWEREDBASESTATION提出了一种太阳能供能基站的接入选择方法，该方法虽然能够为HybE-Net中的接入控制方法提供启发，但不具有针对性。这是因为HybE-Net中的太阳能与市电的交替性供电增加了网络接入控制方法的复杂性。
技术实现思路
基于上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统和控制方法，解决以下几个技术问题：①在HybE-Net中，不同位置基站的太阳能采集和能源消耗能力均不相同，如何分析和量化各基站的太阳能能量状态及其变化特征；②如何评估移动终端接入不同基站对HybE-Net中太阳能利用率均衡性和负载均衡性的影响；③在综合考虑终端通信链路质量、系统的可用带宽、基站太阳能能量状态、太阳能能量耗尽概率和系统阻塞率等要素的基础上，如何提出一种有效的HybE-Net移动终端接入控制方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统，包括多个混合能源供电通信基站和与多个混合能源供电通信基站通信连接的接入控制管理系统；所述混合能源供电通信基站包括太阳能采集模块101，将太阳能采集模块101采集的能量进行存储的储能装置102，与储能装置102和市电连接的能量管理系统104，与能量管理系统104连接的基站103；所述接入控制管理系统108与多个混合能源供电通信基站的多个基站103通信连接，所述接入控制管理系统包括：接收基站103并进行处理的信息分析模块105，所述信息分析模块105用于获取终端m接入基站i的接入判决参数；根据接入判决参数获取终端m接入基站i的接入判决值的信息处理模块106，所述信息处理模块106还用于获取终端m接入基站i以外其它基站的接入判决值，并获取终端m的接入判决值集合，根据集合中的接入判决值，判断终端m接入哪个基站；对接入进行执行的接入执行模块107，所述接入执行模块107与基站103通信连接。所述基站103通过LTE或者LTE-A中X2与H1接口连接接入控制管理系统108。一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统方法，包括：终端m发出接入基站的请求时，控制管理系统108通过以下步骤判断接入哪个基站：STP1：获取终端m接入基站i的接入判决参数，所述接入判决参数包括：根据终端m接入基站i可获取的数据传输速率得到的终端m接入基站i的通信满意度，基站i的系统可用带宽，基站i的太阳能能量状态，基站i的太阳能能量耗尽概率，基站i的系统阻塞率；STP2：对终端m接入基站i的接入判决参数进行模糊逻辑处理，获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统，其特征在于：包括多个混合能源供电通信基站和与多个混合能源供电通信基站通信连接的接入控制管理系统；所述混合能源供电通信基站包括太阳能采集模块(101)，将太阳能采集模块(101)采集的能量进行存储的储能装置(102)，与储能装置(102)和市电连接的能量管理系统(104)，与能量管理系统(104)连接的基站(103)；所述接入控制管理系统(108)与多个混合能源供电通信基站的多个基站(103)通信连接，所述接入控制管理系统包括：接收基站(103)并进行处理的信息分析模块(105)，所述信息分析模块(105)用于获取终端m接入基站i的接入判决参数；根据接入判决参数获取终端m接入基站i的接入判决值的信息处理模块(106)，所述信息处理模块(106)还用于获取终端m接入基站i以外其它基站的接入判决值，并获取终端m的接入判决值集合，根据集合中的接入判决值，判断终端m接入哪个基站；对接入进行执行的接入执行模块(107)，所述接入执行模块(107)与基站(103)通信连接。

【技术特征摘要】
2017.01.06 CN 20171001177291.一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统，其特征在于：包括多个混合能源供电通信基站和与多个混合能源供电通信基站通信连接的接入控制管理系统；所述混合能源供电通信基站包括太阳能采集模块(101)，将太阳能采集模块(101)采集的能量进行存储的储能装置(102)，与储能装置(102)和市电连接的能量管理系统(104)，与能量管理系统(104)连接的基站(103)；所述接入控制管理系统(108)与多个混合能源供电通信基站的多个基站(103)通信连接，所述接入控制管理系统包括：接收基站(103)并进行处理的信息分析模块(105)，所述信息分析模块(105)用于获取终端m接入基站i的接入判决参数；根据接入判决参数获取终端m接入基站i的接入判决值的信息处理模块(106)，所述信息处理模块(106)还用于获取终端m接入基站i以外其它基站的接入判决值，并获取终端m的接入判决值集合，根据集合中的接入判决值，判断终端m接入哪个基站；对接入进行执行的接入执行模块(107)，所述接入执行模块(107)与基站(103)通信连接。2.根据权利要求1所述的一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统，其特征在于：所述基站(103)通过LTE或者LTE-A中X2与H1接口连接接入控制管理系统(108)。3.一种混合能源供电移动通信网络的接入控制系统方法，其特征在于，包括：终端m发出接入基站的请求时，控制管理系统(108)通过以下步骤判断接入哪个基站：STP1：获取终端m接入基站i的接入判决参数，所述接入判决参数包括：根据终端m接入基站i可获取的数据传输速率得到的终端m接入基站i的通信满意度，基站i的系统可用带宽，基站i的太阳能能量状态，基站i的太阳能能量耗尽概率，基站i的系统阻塞率；STP2：对终端m接入基站i的接入判决参数进行模糊逻辑处理，获取终端m接入基站i的接入判决值Ⅰ；STP3：使用STP1～STP2的方法获取终端m接入除基站i以外的基站的接入判决值，并与终端m接入基站i的接入判决值形成接入判决值集合，选择接入判决值集合中最大的接入判决值作为最终的接入判决值，向该最终的接入判决值所在的基站发送信号进行接入执行的操作。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述STP3中获取最终的接入判决值时，进一步计算太阳能利用率的均衡程度和基站的负载均衡程度，获取最终的综合接入判决值：STP31：根据太阳能利用率的均衡程度，计算终端m接入基站i的接入判决值Ⅱ；STP32：根据基站的负载均衡程度，计算终端m接入基站i的接入判决值III；STP33：比较STP2，STP31和STP32中的三个接入判决值的大小，选择小的接入判决值作为终端m接入基站i的综合接入判决值；STP5：获取终端m接入除基站i以外的基站的综合接入判决值，并与终端m接入基站i的综合接入判决值形成综合接入判决值集合，选择综合接入判决值集合中最大的综合接入判决值作为接入判决值，向该最终的接入判决值所在的基站发送信号进行接入执行的操作。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述STP1中，获取通信满意度、系统可用带宽、太阳能能量状态、太阳能能量耗尽概率，系统阻塞率的方法为：(1)通信满意度：在传输带宽为w的加性高斯白噪声信道条件下，终端m接入到基站i可获得的数据传输速率ri,m表示为其中，表示基站i的发射功率；di,m表示终端m与基站i之间的距离；ψ表示路径损耗指数；κ是常数，依赖于基站的天线特性和信道损耗；σ0表示高斯白噪声的功率谱密度；终端m在不同传输速率ri,m条件下的为

【专利技术属性】
技术研发人员：王恒，徐广印，崔岩，应继来，曲建华，王振锋，赵贞贞，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：河南,41