移動基站能耗預測模型的設計

曾保權++楊琳芳

摘 要 隨著移動業務的迅速發展，基站能耗的不斷攀升，為鐵塔公司的節能減排工作帶來一定的壓力，根據廣東省某地區的標桿站及相關能耗樣本，針對影響基站能耗的多因子進行分析，提出在該自變量基礎上的多元線性回歸能耗預測分析模型，為基站的能耗管理提供預測與評價具有現實意義，實現能耗管理的宏觀預測，并動態更新能耗樣本庫，實現能耗模型的在基站精準預測的作用。

【關鍵詞】基站能耗 能耗預測 線性回歸 節能管理

隨著通信基站數量的迅速增加，移動公司的基站數量大，分布面廣，安裝位置分散且情況復雜的特點編制。由于點多面廣，情況復雜，移動公司需要派專人或委托代維公司抄表、維護，以滿足基站的電量核算、用電分析等能耗日常管理。特別是近年來，隨著基站數量迅速增加，用電成本已經成為運營商的主要成本，而且比例還在逐年增加，節能降耗已成為公司重點工作之一。但目前基站用電管理缺乏有效手段：柴油機發電管理混亂、用電信息分析統計失真。節能目標缺乏科學依據。

基站能耗管理系統建設的目的是對各局站的耗電情況進行精細化的統計和分析，對各種節能措施的節能效果進行評測：準確統計現有局（站）能耗數據，監控站點能耗情況，找出并分析能耗異常變化的站點；測試、評估基站采用的各種節能措施的實際節能效果；根據標桿站點采集的數據，建立模型，通過分析得到不同條件下最優的節能措施和方法。

1 能耗影響因子分析

影響基站能耗的因素諸多，本研究擬從基站的深層次關系，通過分析與對比，針對以下幾個影響進行說明，并選擇以下作為線性回歸的自變量。以得出相關模型。

1.1 基站面積

基站面積是決定移動基站的一個重要參數，按基站機房建設的國家規范及要求規定，需保持一定的溫濕度范圍，一般來說，不管基站的產權屬性如何，面積越大，空調耗能會越大，目前空調是基站中重要的耗能設備。

1.2 基站溫度

基站溫度作為環境參數在基站中具有決定作用，通信基站中通信設施及蓄電池、直流屏、空調等設備受該因素影響較大，故對基站能耗具有很大的影響作用，一般在基站中根據室外溫度自動調節溫度或保持恒溫的方式來運行。

1.2 PUE值

Power Usage Effectiveness的簡寫，是評價數據中心能源效率的指標，是數據中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比，PUE值已經成為國際上比較通行的數據中心電力使用效率的衡量指標。基站作為一種特殊的機房，該值對基站具有同樣重要的作用。

2 能耗模型建立

根據基站能耗的多因子影響分析，可以確定該能耗數據受多個因子的影響而變化，并具有一定的線性關系，符合多元線性回歸的特征，故本文擬根據廣東省某地區的基站能耗數據統計樣本，通過具體分析數據，建立該區域的能耗預測模型，具體實驗過程如下：

2.1 模型建立

Y=β0+β1X1+β2X2+...+βmXm+e；

其中，βj（j=1，2，...，m）為偏回歸系數（partial regression coefficent），表示在其他自變量保持不變的情況下，自變量Xm變動一個單位所引起的因變量Y的平均變動.上式也被稱為總體回歸函數的隨機表達式。它的非隨機表達式為

E（Y∣X1i，X2i，…Xki，）=β0+β1X1i+β2X2i+…+βkXki。

e（residual）表示去除m個自變量對Y的影響后的隨機誤差，又稱為殘值。

2.2 模型驗證

本項目在實施過程中，我們根據廣東省某地區1356個基站能耗數據進行統計分析，并在此基礎上形成能耗挖掘數據，本研究課題擬選用其中的平均值參數進行樣本分析，該數據在以上樣本的基礎上更有參考價值，在此平均值能耗樣本的數據中進行數據驗證，使數據具有更可靠的數據基礎及依據。

根據以上樣本平均值參數繪制的能耗趨勢曲線如圖1所示，本課題需研究的重點是建立模型，預測下一個能耗點（期間預測能耗值）所在處，以實現能耗趨勢的動態管理。

根據以上樣本數據，確定了線性回歸的相關參數配置，如表2所示為模型摘要表，表針了該方程的擬合優度，其中R是Y和Xi的復相關系數（或觀察值與預測值的相關系數），測定了因變量Y與所有自變量全體之間線性相關程度。

模型顯著性校驗，是檢驗所有自變量與因變量之間的線性關系是否顯著，是否可用線性模型來表示，通過判斷顯著性.043<.05，可以判定自變量與因變量之間存在顯著的線性關系。

在以上樣本參數中，通過最小二乘法或矩陣法等方法，可以得出相關系數，如下所示，β0=-8456.411，β1=50.509，β2=298.8，β3=-88.746；如表4所示。

2.3 模型應用

根據以上得到的基站能耗模型，通過輸入某個時間段的（如月份）的相關參數，即可得到該能耗預測值，在實際運用中，我們將該能耗實際值填入相關樣本庫中，重新計算偏回歸系數，從而實現模型的動態更新，確保了實際數據對預測數據的糾偏作用，并對誤差值進行統計，經實際基站運行與實際數值對比，預測誤差在項目需求設計范圍內，基本符合預測的要求。

3 結論

基站能耗監測管理作為當前運營商常用的常見方式，目前大部分都在自動采集及統計分析方面進行了更多的投入，如更換計量裝置、通信網關等，作為運營商的節能管理人員關注的更多的數據挖掘及相關趨勢的預測，以輔助管理者實現決策分析、評估等作用，本文主要以廣東省某地區的基站能耗數據樣本為研究實體，分析影響基站能耗的因素，并計算出基站能耗的能耗預測模型，對該模型進行了擬合度及顯著關系進行了驗證，并在實際項目中對該模型進行優化及動態更新，經項目運行驗證，該模型在該地區具有良好的能耗預測效果，具有良好的節能評估及節能管理參考價值。

參考文獻

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[3]張堯.移動通信基站節能系統的研究與設計[D].哈爾濱：哈爾濱工業大學，2014.

作者單位

1.廣東雅達電子股份有限公司 廣東省河源市 517000

2.河源職業技術學院電子與信息工程學院 廣東省河源市 517000