移動基站能耗預(yù)測模型的設(shè)計

曾保權(quán)++楊琳芳

摘 要 隨著移動業(yè)務(wù)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(biāo)桿站及相關(guān)能耗樣本，針對影響基站能耗的多因子進(jìn)行分析，提出在該自變量基礎(chǔ)上的多元線性回歸能耗預(yù)測分析模型，為基站的能耗管理提供預(yù)測與評價具有現(xiàn)實意義，實現(xiàn)能耗管理的宏觀預(yù)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(zhǔn)預(yù)測的作用。

【關(guān)鍵詞】基站能耗 能耗預(yù)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(fù)雜的特點編制。由于點多面廣，情況復(fù)雜，移動公司需要派專人或委托代維公司抄表、維護(hù)，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(yùn)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(jī)發(fā)電管理混亂、用電信息分析統(tǒng)計失真。節(jié)能目標(biāo)缺乏科學(xué)依據(jù)。

基站能耗管理系統(tǒng)建設(shè)的目的是對各局站的耗電情況進(jìn)行精細(xì)化的統(tǒng)計和分析，對各種節(jié)能措施的節(jié)能效果進(jìn)行評測：準(zhǔn)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(biāo)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(guān)系，通過分析與對比，針對以下幾個影響進(jìn)行說明，并選擇以下作為線性回歸的自變量。以得出相關(guān)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(jī)房建設(shè)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(quán)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(shè)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(shè)施及蓄電池、直流屏、空調(diào)等設(shè)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(yùn)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(biāo)，是數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)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(biāo)?；咀鳛橐环N特殊的機(jī)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(guān)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(yù)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(jī)表達(dá)式。它的非隨機(jī)表達(dá)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(jī)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(jìn)行統(tǒng)計分析，并在此基礎(chǔ)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(jìn)行樣本分析，該數(shù)據(jù)在以上樣本的基礎(chǔ)上更有參考價值，在此平均值能耗樣本的數(shù)據(jù)中進(jìn)行數(shù)據(jù)驗證，使數(shù)據(jù)具有更可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)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(yù)測下一個能耗點（期間預(yù)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(guān)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(fù)相關(guān)系數(shù)（或觀察值與預(yù)測值的相關(guān)系數(shù)），測定了因變量Y與所有自變量全體之間線性相關(guān)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(guān)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(guān)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(guān)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(yīng)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(guān)參數(shù)，即可得到該能耗預(yù)測值，在實際運(yùn)用中，我們將該能耗實際值填入相關(guān)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(yù)測數(shù)據(jù)的糾偏作用，并對誤差值進(jìn)行統(tǒng)計，經(jīng)實際基站運(yùn)行與實際數(shù)值對比，預(yù)測誤差在項目需求設(shè)計范圍內(nèi)，基本符合預(yù)測的要求。

3 結(jié)論

基站能耗監(jiān)測管理作為當(dāng)前運(yùn)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(jìn)行了更多的投入，如更換計量裝置、通信網(wǎng)關(guān)等，作為運(yùn)營商的節(jié)能管理人員關(guān)注的更多的數(shù)據(jù)挖掘及相關(guān)趨勢的預(yù)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(yù)測模型，對該模型進(jìn)行了擬合度及顯著關(guān)系進(jìn)行了驗證，并在實際項目中對該模型進(jìn)行優(yōu)化及動態(tài)更新，經(jīng)項目運(yùn)行驗證，該模型在該地區(qū)具有良好的能耗預(yù)測效果，具有良好的節(jié)能評估及節(jié)能管理參考價值。

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作者單位

1.廣東雅達(dá)電子股份有限公司 廣東省河源市 517000

2.河源職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息工程學(xué)院 廣東省河源市 517000