Algoritmos eficientes para gestão energética das estações base de sistemas de comunicação móveis

Abstract

Com o crescimento exponencial de consumo de dados e a subsequente expansão de infraestruturas das redes de comunicação móveis, é crucial criar estratégias que reduzam o consumo energético. Na verdade, 80% da energia total consumida é utilizada pelas estações base. As fortes variações espaciais e temporais do tráfego oferecido exigem uma implementação heterogénea de estações base, recorrendo a diferentes tamanhos associados a tecnologias distintas (GSM, UMTS e LTE), que respondem aos requisitos de capacidade e cobertura. Tipicamente, as macro-células utilizam frequências inferiores para garantir a cobertura numa maior área de serviço (as chamadas células de cobertura). As micro-células recorrem a frequências superiores e têm uma cobertura menor, sendo utilizadas para aumentar a capacidade do sistema em zonas específicas (chamadas de células de capacidade). É proposta uma estratégia de gestão de estações base, consciente do tráfego da rede. Usando medições do tráfego e da estimativa da área de cobertura das células, são identificados pares de células de cobertura e capacidade. Foram identificados pares de células de cobertura e capacidade, onde a célula de cobertura cobre a área servida pela outra. Uma análise de tráfego permite identificar períodos do dia em que a célula de capacidade poderá ser desligada, ou seja, quando o tráfego agregado das duas células é suficientemente baixo para ser entregue à célula de cobertura.

With the exponential growth of data consumption and the subsequent expansion of the infrastructures of mobile communication networks, it is crucial to devise strategies that reduce energy consumption. In fact 80% of the total spent power is used by the base stations. The strong spatial and temporal variations of offered traffic require heterogeneous deployment of base stations, by recurring to different sizes associated with distinct technologies (GSM, UMTS and LTE), to address coverage and capacity requirements. Typically, macro-cells use lower frequencies to guarantee coverage in larger areas of service (so-called coverage-cells). Micro-cells use higher frequencies and have a lower coverage and are used to increase the system capacity in specific zones (so-called capacity-cells). A traffic aware strategy for the management of base stations’ activity is proposed. Using traffic load measurements and estimating cells’ coverage areas, it identifies coverage and capacity cells pairs, where the coverage-cell covers the area served by the other. A traffic analysis identifies periods in the day where capacitycells may be switched-off, when aggregate traffic of both cells is sufficiently low to be handed-over to the coverage-cell.