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移動基站能耗預測模型的設計

2017-06-05 16:37曾保權楊琳芳
電子技術與軟件工程 2017年7期
關鍵詞:線性回歸

曾保權++楊琳芳

摘 要 隨著移動業(yè)務的迅速發(fā)展,基站能耗的不斷攀升,為鐵塔公司的節(jié)能減排工作帶來一定的壓力,根據(jù)廣東省某地區(qū)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(xiàn)實意義,實現(xiàn)能耗管理的宏觀預測,并動態(tài)更新能耗樣本庫,實現(xiàn)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(jié)能管理

隨著通信基站數(shù)量的迅速增加,移動公司的基站數(shù)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(shù)量迅速增加,用電成本已經(jīng)成為運營商的主要成本,而且比例還在逐年增加,節(jié)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(fā)電管理混亂、用電信息分析統(tǒng)計失真。節(jié)能目標缺乏科學依據(jù)。

基站能耗管理系統(tǒng)建設的目的是對各局站的耗電情況進行精細化的統(tǒng)計和分析,對各種節(jié)能措施的節(jié)能效果進行評測:準確統(tǒng)計現(xiàn)有局(站)能耗數(shù)據(jù),監(jiān)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(jié)能措施的實際節(jié)能效果;根據(jù)標桿站點采集的數(shù)據(jù),建立模型,通過分析得到不同條件下最優(yōu)的節(jié)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(shù),按基站機房建設的國家規(guī)范及要求規(guī)定,需保持一定的溫濕度范圍,一般來說,不管基站的產(chǎn)權屬性如何,面積越大,空調(diào)耗能會越大,目前空調(diào)是基站中重要的耗能設備。

1.2 基站溫度

基站溫度作為環(huán)境參數(shù)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(diào)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(jù)室外溫度自動調(diào)節(jié)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(shù)據(jù)中心能源效率的指標,是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負載使用的能源之比,PUE值已經(jīng)成為國際上比較通行的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標?;咀鳛橐环N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(jù)基站能耗的多因子影響分析,可以確定該能耗數(shù)據(jù)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(jù)廣東省某地區(qū)的基站能耗數(shù)據(jù)統(tǒng)計樣本,通過具體分析數(shù)據(jù),建立該區(qū)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(shù)(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(shù)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(jù)廣東省某地區(qū)1356個基站能耗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,并在此基礎上形成能耗挖掘數(shù)據(jù),本研究課題擬選用其中的平均值參數(shù)進行樣本分析,該數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中進行數(shù)據(jù)驗證,使數(shù)據(jù)具有更可靠的數(shù)據(jù)基礎及依據(jù)。

根據(jù)以上樣本平均值參數(shù)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(xiàn)能耗趨勢的動態(tài)管理。

根據(jù)以上樣本數(shù)據(jù),確定了線性回歸的相關參數(shù)配置,如表2所示為模型摘要表,表針了該方程的擬合優(yōu)度,其中R是Y和Xi的復相關系數(shù)(或觀察值與預測值的相關系數(shù)),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(shù)中,通過最小二乘法或矩陣法等方法,可以得出相關系數(shù),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(jù)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(shù),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(shù),從而實現(xiàn)模型的動態(tài)更新,確保了實際數(shù)據(jù)對預測數(shù)據(jù)的糾偏作用,并對誤差值進行統(tǒng)計,經(jīng)實際基站運行與實際數(shù)值對比,預測誤差在項目需求設計范圍內(nèi),基本符合預測的要求。

3 結論

基站能耗監(jiān)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(tǒng)計分析方面進行了更多的投入,如更換計量裝置、通信網(wǎng)關等,作為運營商的節(jié)能管理人員關注的更多的數(shù)據(jù)挖掘及相關趨勢的預測,以輔助管理者實現(xiàn)決策分析、評估等作用,本文主要以廣東省某地區(qū)的基站能耗數(shù)據(jù)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(yōu)化及動態(tài)更新,經(jīng)項目運行驗證,該模型在該地區(qū)具有良好的能耗預測效果,具有良好的節(jié)能評估及節(jié)能管理參考價值。

參考文獻

[1]龔霞,魏翼飛,宋梅,等.基于綠色基站的節(jié)能方案探討[J].移動通信,2014(14).

[2]付彩風.綠色宏基站能耗模型關鍵參數(shù)研究[J].綠色建筑,2015(04):61-64.

[3]張堯.移動通信基站節(jié)能系統(tǒng)的研究與設計[D].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)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(yè)技術學院電子與信息工程學院 廣東省河源市 517000

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