(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111564799.3 (22)申请日 2021.12.20 (71)申请人 国网河南省电力公司经济技 术研究 院 地址 450000 河南省郑州市二七区嵩 山南 路87号院办公区C楼1-10层 申请人 国家电网有限公司 (72)发明人 杨萌　邓振立　李虎军　冯心雨　 刘军会　邓方钊　赵文杰　杨钦臣　 尹硕　宋大为　金曼　柴喆　 郭兴五　路尧　陈兴　陈丽娟　 (74)专利代理 机构 北京同辉知识产权代理事务 所(普通合伙) 11357 代理人 赵丹(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) H02J 13/00(2006.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 113/04(2020.01) (54)发明名称 一种考虑5G通信基站电力网络拓扑分布的 基站调控方法 (57)摘要 本发明公开一种考虑5G通信基站电力网络 拓扑分布的基站调控方法， 包括如下步骤： S1、 分 析5G宏基站与微基站地理分布与电气分布特性， 绘制考虑网络拓扑的5G宏基站与微基站分布图； S2、 分析5G基站供用电特性， 构建基站功耗模型、 用户分布与需求模型、 基站储能供电可靠性模 型； S3、 构建内层优化模型， 考虑移动通信服务商 需求以5G基站用电总费用最小为优化目标； S4、 构建外层优化模 型， 考虑电网需求以拓扑节点峰 谷差最小为优化目标； S5、 利用启发式算法综合 考虑服务商与电网双方需求内外嵌套迭代求解 5G基站有源天线单元 发射功耗、 内部储能充 放电 策略与移动用户连接方案。 综合考虑通信服务商 与电网的需求， 优化基站调控策略。 权利要求书5页 说明书11页 附图3页 CN 114254506 A 2022.03.29 CN 114254506 A 1.一种考虑5G通信基站电力网络拓扑分布的基站调控方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： S1、 分析5G宏基站与微基站地理分布与电气分布特性， 绘制考虑网络拓扑的5G宏基站 与微基站分布图； S2、 分析5G基站供用电特性， 构建基站功耗模型、 用户分布与需求模型、 基站储能供电 可靠性模型； S3、 构建内层优化模型， 考虑移动通信服务商需求以5G基站用电总费用最小为优化目 标； S4、 构建外层优化模型， 考虑电网需求以拓扑节点峰谷 差最小为优化目标； S5、 利用启发式算法综合考虑服务商与电网双方需求内外嵌套迭代求解5G基站有源天 线单元发射功耗、 内部储能充放电策略与移动用户连接方案 。 2.根据权利要求1所述的一种考虑5G通信基站电力网络拓扑分布的基站调控方法， 其 特征在于， 所述S1具体包括如下步骤： S1.1、 分析5G通信基站中宏基站与微基站的地理分布； S1.2、 构建电力网络 拓扑。 3.根据权利要求2所述的一种考虑5G通信基站电力网络拓扑分布的基站调控方法， 其 特征在于， 所述S2具体包括如下步骤： S2.1、 分析5G宏基站与微基站用电特性， 构建基站 功耗模型； 5G基站功耗主要由两部分构成： 静态功耗与动态功耗， 静态功耗由基带处理单元、 传输 设备、 照明设备产生， 动态 功耗由有源天线单 元、 空调等设备产生， 具体 计算公式为： 公式①中， Pbs,t代表基站bs在t时刻时的总运行功耗； Pbs0为基站bs的静态功耗； 为动态功耗部分； δbs表示基站总功耗与基站发射功耗的正比例关系系数； 代表基站bs 在t时刻时的发射功率； S2.2、 构建用户分布模型； 移动用户的地理分布与宏基站的距离成泊松分布， 角度成均匀分布； rk,m＝P(dm,min,dm,max)     ② θk,m＝U( θm,min, θm,max)    ③ 公式②、③中， rk,m为用户k与宏基站m间的距离； θk,m为用户k与宏基站m间的角度； dm,max 为宏基站m的最远覆盖距离； dm,min为宏基站m的最近覆盖距离； θm,max为宏基站m的信号最大 发射角度； θm,min为宏基站m的信号 最小发射角度； 移动用户人数在一天中存在两个峰值， 且居民区、 商业区等不同地理功能区分布趋势 有所差别， 故而针对不同功能区人数进行最大似然混合高斯分布拟合， 其概率密度函数如 下： 公式④中， p(x|k)＝N(x|uk,∑k)是第k个高斯模型的概率密度函数， 即第k个模型产生x权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 114254506 A 2的概率； p(k)＝ πk是第k个高斯模型的权 重， 其满足所有高斯模型权 重之和为1的约束； S2.3、 构建用户需求模型； 移动用户在通信时关注于自身通信质量， 故而在为移动用户选择5G基站接入时应考虑 其信息传输 速率。 引入通信参数信干噪比： 公式⑤中， 表示用户k与基站b s在时间t 时的信干噪比； 表示用户k与宏基站m 在时间t时的信干噪比； 表示用户k与微基站n在时间t 时的信干噪比； 表示宏基站m 在时间t时的发射功率； 表示微基站n在时间t时的发射功率； 表示微基站i在时间t时 的发射功率； Nm表示宏基站 m的热噪声， Nn表示微基站n的热噪声， 一般为定值； 表 示除n以外的微基站对微基站n的干扰； N为微基站的集合； i为除微基站n以外的微基站； gk,m 表示宏基站m与用户k之间的信道增益， gk,n表示微基站n与用户k之间的信道增益， gk,i表示 微基站i与用户k之间的信道增益， 路径损耗计算公式如下： 公式⑥中， gk,bs为用户k与基站bs间的信道增益； Abs为基站bs固定路径损耗值； dk,bs为用 户k与基站bs间的距离； d0,bs为基站bs的参 考距离； α 为路径损耗衰减指数； 由香农定理得信道信息传输 速度如下： 公式⑦中， Rk,bs,t为用户k与基站bs连接在时间t时的信道信息传输速率； Wk,bs,t为基站 bs分给用户k的带宽值； S2.4、 基站储能供电可靠性模型； 为保证5G宏基站在市电中断后， 后备储能电池能有效供电， 建立基站电池供电可靠性 模型， 设置基站通信负载率如下： 公式⑧中， ηm,t为宏基站m在时间t时的通信负载率； Xk,m,t为用户k与宏基站m在时间t时 的连接关系， 若连接则为1， 未连接为0； Wk,m,t为用户k与宏基站m在时间t时所分的带宽； 为宏基站m的总带宽 。 4.根据权利要求3所述的一种考虑5G通信基站电力网络拓扑分布的基站调控方法， 其 特征在于， 所述S2中根据基站通信负载率将宏基站分为 三种状态：权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 114254506 A 3