[发明专利]一种面向5G基站的复合式能耗优化控制方法

说明书

本发明公开了一种面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，包括：构建包括用户、5G基站和5G控制中心的蜂窝通信系统；建立用户分配模型和基站状态选择模型；初始化参数；统计所有用户的基本信息，以时间片长度最小化为一级目标求解用户分配模型的最优解得到用户分配策略，根据用户分配策略与用户数据连接；每个5G基站统计需要传输的数据总量，以能耗服务权衡值最小化为二级目标利用深度强化学习算法求解基站状态选择模型的最优解得到基站状态策略；每个5G基站根据基站状态策略对各自的状态进行切换，更新用户分配模型和基站状态选择模型的网络参数。本发明可在保障用户服务的前提下节省更多能源消耗，实现基站能源消耗优化问题的双重优化。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种面向5G基站的复合式能耗优化控制方法。

背景技术

随着5G移动设备的爆炸性增长，移动网络正面临着巨大的数据传输需求。同时，巨大的通信需求给信息通信技术(Information and Communication Technology，ICT)带来了严重的能源消耗问题。研究数据显示，ICT每年消耗全球约4.7％的电力资源，并产生全球1.7％的碳排放总量。另一方面，5G也已经成为ICT的主流通信技术，那么如何绿色地、智能地控制5G基站成为了近年来学者与运营商们研究的热点问题。

目前，大多数5G基站仍然采用固定用户分配原则，如邻近原则。然而，与传统的LTE基站不同，5G基站部署更加密集，这意味着5G用户在建立数据连接时可以有更多的5G基站作为选择。当5G基站面对不同的5G用户时，灵活地选择基站工作策略是降低能源成本的有效方法，而人工智能(Artificial Intelligence，AI)为5G基站节能策略选择提供了有效途径。然而，目前已有的5G基站节能策略大多只关注用户的数据量对于能源消耗的影响，并且大部分的实验都是基于模拟数据。另一方面，由于目前较多的5G基站节能策略都是在基站空闲时直接对5G基站进行关断控制操作，而当5G用户需要使用基站进行数据通信时再将其进行启动激活。这意味着用户需要等待更长的时间才能获取5G服务，也即5G用户在享受5G服务需要承受更多的时延，这同样会对用户的服务质量(Quality of Service，QoS)产生极大的负面影响。

发明内容

针对现有技术中为降低能耗对5G基站直接进行关断控制降低了用户服务质量的问题，本发明提出了一种面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，可以在保障用户服务质量的前提下复合地对5G基站进行多样化状态控制并最大化的优化基站能源消耗。为解决以上技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种面向5G基站的复合式能耗优化控制方法，包括如下步骤：

S1，构建包括用户、5G基站和5G控制中心的蜂窝通信系统；

S2，利用神经网络分别建立用户分配模型和基站状态选择模型；

S3，设置时间片总数T，初始化用户分配模型的网络参数、基站状态选择模型的网络参数、时间片长度τ以及初始时间片t＝0；

S4，执行t＝t+1，统计所有用户的基本信息，以时间片长度最小化为一级目标函数求解用户分配模型的最优解得到用户分配策略A_u，5G基站根据用户分配策略A_u与用户进行数据连接；

S5，所有数据连接建立后，每个5G基站根据所连接的5G用户数量统计需要传输的数据总量，以能耗服务权衡值最小化为二级目标函数利用深度强化学习算法求解基站状态选择模型的最优解得到基站状态策略A_s；

S6，每个5G基站根据基站状态策略A_s对各自的状态进行切换，根据奖励函数计算用户分配模型和基站状态选择模型的奖励，并对用户分配模型和基站状态选择模型的网络参数进行更新，判断t＜T，如果是返回步骤S3，否则结束。

所述步骤S4包括如下步骤：