信息与通信技术(ICT, Information&Communication Technology)的能耗已经成为影响全球温室效应的重要因素之一。由于ICT工业80%的能量都消耗在使用过程中,因此,如何降低通信设备运维过程中的能耗引起了业界的广泛关注。作为ICT工业的重要组成部分,无线通信网运行维护过程中所消耗的能量也在逐年增长。高能效的无线通信网的设计和研究已成为了当前的热点。在无线通信网中,由于无线接入网节点数量众多,其能耗占据了整个移动通信网总能耗的近60%,因此提高无线接入节点的能效对于ICT工业的节能减排具有重要意义。由于当前整个无线通信网的容量都是按照峰值业务量来设计的。在夜间,基站承载的业务量很低,大量的空闲资源和能量被浪费。因此,在网络处于低业务量时,通过网络管理控制休眠部分基站,是当前无线通信网主流节能方式之一。实现节能需要对各基站进行频繁的控制,而传统无线通信网网络管理需要大量的人工配置和操作,并不适用于节能场景。3GPP在自组织网络(SON, Self-Organizing Network)用例中,提出节能管理的概念来实现对无线通信网的接入节点的自主节能。节能管理研究对运营中的网络,在网络处于低业务量时,如何通过信令控制关闭部分的基站,并控制相邻的基站完成区域的覆盖和容量补偿。节能管理的关键问题包括节能触发和恢复策略、无线通信网的能耗组成、以及具体的节能方法等。当前在这些关键技术的研究上还存在一些不足。在节能管理和触发策略上,基站的业务量被作为判定节能和恢复的重要条件之一。预测业务量的方法虽然基于现网的变化规律,但是均存在一定的偏差,从而会对节能的方法的精确性带来影响。同时,迟滞时间的影响往往被忽略。在无线通信网的能耗模型上,无线参数与基站能耗之间的关系缺乏系统的研究,同时基站功耗的动态部分与基站内业务分布、覆盖和容量的关系,也缺乏精确的量化。在具体的节能方法上,一方面缺少现网不规则拓扑下兼顾动态业务量的覆盖补偿方法,另一方面也缺乏对节能相关的无线参数的建模和分析,同时节能方法对性能带来的影响的也有待验证。基于以上问题,本文针对四种不同的网络场景,分别提出了对应的综合节能管理机制。每种机制均从自主节能管理框架、节能触发和恢复条件、无线通信网的能耗模型、具体的节能方法等各个方面进行了深入研究。具体来说,本文的贡献在于：(1)针对业务量均匀分布的、以宏基站为主的网络场景(兼容3G和LTE/LTE-A等技术体制),提出了一种新的基于基站覆盖定义信号功率调整的集中式自主节能机制。首先提出了自主节能管理的功能模块及流程,之后分析了节能触发和恢复的条件,并给出了基于覆盖定义信号功率的能耗模型。在覆盖补偿方法上,局部的补偿以三角元(Trigonal Pair,缩写为TP)为主。基于局部TP补偿方法,本文进一步提出了区域化的基站状态确定方法。在确定了区域的基站状态下,我们建立兼顾区域覆盖的数学模型,并通过改进的模拟退火算法求解出补偿状态基站的覆盖定义信号功率值。最后给出了节能机制的有效性评估方法,并进行了仿真分析结果。(2)针对业务量非均匀分布、多域业务混合、且不支持远程天线调整的网络场景(3G网络为主,兼容LTE/LTE-A),提出了一种新的基于基站多业务信道功率调整的集中式自主节能管理机制。该机制首先给出了自主节能管理的功能和流程,之后提出了符合该场景的节能触发和恢复条件,以及基于业务信道功率的能耗模型。在局部的覆盖补偿方法上,以双基站OP (Opposite Pair)补偿为主。基于局部的OP补偿,我们提出了区域的基站状态确定方法。之后,针对补偿基站,以基站的业务信道功率组成的矩阵作为调节参数,建立兼顾覆盖、业务量的数学模型,并通过符合多参数优化的免疫优化算法来求解出补偿状态基站的业务信道功率值,给出仿真分析结果。(3)针对业务量非均匀分布、多域业务混合,且支持远程天线调整的网络场景(包括3G,LTE/LTE-A等多种制式),提出了一种新的基于多参数联合调整的集中式自主节能管理机制。该机制同样给出了自主节能管理的功能和流程,分析了符合该场景的节能触发和恢复条件,以及对应的能耗模型。在局部的覆盖补偿方法上,以改进式TP补偿为主。之后,我们提出了区域内基站状态确定方法。针对补偿基站,首次以天线倾角、发射功率组成的向量及矩阵作为调节参数,建立兼顾覆盖和性能影响的数学模型,并通过高效粒子群算法求解出所需调整的参数值,给出仿真分析结果。(4)针对基站间存在接口的先进通信体制(例如LTE/LTE-A),以及多种小区／基站共存的异构场景,提出了一种基于几何拓扑的多阶段分布式节能管理机制。首先给出了分布式自主节能管理的功能和流程。之后针对触发和恢复条件、无线通信网能耗模型、异构网络的覆盖补偿方式、阶段式节能触发和恢复方法、节能机制的性能评估方法等关键问题进行了分别研究。首先,将触发条件扩展为多阶段。在局部补偿上,从几何拓扑的角度分析OP和TP的最佳的补偿半径。在多阶段的节能触发和恢复方法上,将求解算法降维到线型复杂度。在性能评估上,从区域业务量的空间分布角度评估干扰分布、业务速率等性能指标。最后通过仿真验证非均匀拓扑下不同区域的节能效率、覆盖等各方面的性能。本文以区域业务量变化为基础,针对四种不同的网络场景提出了四种完备的节能管理机制。每种机制中都对自主节能涉及的关键技术进行了对应的分析研究。最后通过仿真验证了这些机制在不同网络场景下的可行性和有效性,具有一定的现实意义。