EP1559289A2

Method and device for the optimisation of cellular wireless message networks

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17 claims: 17 independent, 0 dependent

  1. 1
    Claims of equivalent WO 2004043096 A2 Translation of claims of equivalent WO 2004043096 A2 Patent claims 1. Method for optimizing communication networks, in particular of cellular wireless communication networks with mobile subscribers, in which a service or a mixture of several messaging services is offered simultaneously to a subscriber, and for the smallest in approximately rectangular patches location-related values ​​of both the subscriber traffic per service offered and the line-related received power of a reference signal radiated from each radio cell with a constant transmission power, both either by measurements, analytical methods or simulations or any combinations thereof, in sufficient area resolution, especially in the form of matrices of these sizes covering a particular region, present characterized, that in a model of the communication network, an iteratively optimized network configuration is provided by accumulation of suitably weighted service specific subscriber traffic values ​​of the rectangular patches and localized adaptation of the original network configuration for use in the real communication network. Patentansp rüche 1. Verfahren zur Optimierung von Nachrichtennetzen, insbesondere von zellularen drahtlosen Nachrichtennetzen mit mobilen Teilnehmern, in denen ein Dienst oder eine Mischung aus mehreren Diensten zur Nachrichtenübertragung einem Teilnehmer gleichzeitig angeboten wird, und für kleinste in etwa rechteckige Flächenstücke ortsbezogene Werte sowohl des Teilnehmerverkehrs je angebotenem Dienst als auch der zeilbezogenen Empfangsleistung eines mit konstanter Sendeleistung von jeder Funkzelle ausgestrahlten Referenzsignals, beide jeweils entweder durch Messungen, analytische Methoden oder Simulationen oder auch beliebige Kombinationen davon gewonnen, in ausreichender flächenmäßiger Auflösung, insbesondere in Form von eine bestimmte Region abdeckenden Matrizen dieser Größen, vorliegen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Modell des Nachrichtennetzes eine iterativ optimierte Netzkonfiguration durch Akkumulation von geeignet gewichteten dienstspezifischen Teilnehmerverkehrswerten der rechteckigen Flächenstücke und lokal begrenzte Anpassung der ursprünglichen Netzkonfiguration zur Verwendung in dem realen Nachrichtennetz bereitgestellt wird.
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    Verfahren zur Optimierung von Nachrichtennetzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Pfadverluste bei der Signalübertragung, insbesondere solche, die durch entfernungsmäßige Dämpfung der Sendeleistung hervorgerufen werden, in dem Modell des Nachrichtennetzes berücksichtigt werden. Second Method for the optimization of communication networks according to claim 1, characterized in that path losses in the transmission of signals, in particular those caused by the distance-wise attenuation of the transmission power, are taken into account in the model of the communication network.
  3. 3
    Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pfadverluste bei der Wichtung der dienstspezifischen Teilnehmerverkehrswerte berücksichtigt werden. Third A method according to claim 2, characterized in that the path losses are taken into account in the weighting of the service-specific subscriber traffic values. , Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the weighting of the individual service-specific subscriber traffic values ​​is calculated in each case according to the radio interference effectively generated by the associated service and the resource utilization per subscriber, whereby, depending on the radio standard used in the communications network, parameters such as eg. the system bandwidth, the channel bandwidth, the ratio of signal power to interference power to be achieved, the spreading factor, the average or maximum data rate, the activity factor, the code limit, etc., of the respective service. . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wichtung der einzelnen dienstspezifischen Teilnehmerverkehrswerte jeweils nach der durch den zugehörigen Dienst effektiv erzeugten Funkinterferenz und der Ressourcenauslastung pro Teilnehmer berechnet wird, wobei je nach im Nachrichtennetz verwendetem Funkstandard Parameter, wie bspw. die Systembandbreite, die Kanalbandbreite, das zu erreichende Verhältnis von Signalleistung zu Interferenzleistung, der Spreizfaktor, die mittlere bzw. maximale Datenrate, der Aktivitätsfaktor, die Codebegrenzung usw., des jeweiligen Dienstes Berücksichtigung finden.
  4. 4
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass für die iterative Veränderung gewisser . Einstellungen der Netzkonfiguration zur Erzielung einer größtmöglichen Ausgeglichenheit der Verteilung des Teilnehmerverkehrs pro Funkzelle zwischen den einzelnen Funkzellen eine rechentechnische Implementierung eines mathematischen Optimierungsverfahrens •eingesetzt wird. 5th Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for the iterative change certain. Settings of the network configuration to achieve the greatest possible balance of the distribution of the subscriber traffic per radio cell between the individual radio cells a computational implementation of a mathematical optimization method•is used.
  5. 5
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die optimierte Netzkonfiguration durch anschließende Netzsimulation eines adäquaten Funknetzmodells validiert wird. 6th Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the optimized network configuration is validated by subsequent network simulation of an adequate radio network model.
  6. 6
    7. Verfahren nach einem der Ansprüche. 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die optimierte Netzkonfiguration im Funknetzmodell angewandte Netzsimulation nach einer dynamischen Netzsimulationsmethode, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie das zeitbezogene Verhalten des Nachrichtennetzes zwecks Ermittlung von aussagekräftigen Kenngrößen zur Beurteilung der Netzeigenschaften, der Netzqualität und des Netzverhaltens adäquat modelliert, arbeitet. 7th Method according to one of the claims. 1 to 6, characterized in that the network simulation applied to the optimized network configuration in the radio network model is based on a dynamic network simulation method which is characterized in particular by the time-related behavior of the communications network for determining meaningful parameters for assessing network characteristics, network quality and network behavior adequately modeled, works. Method according to one of the preceding claims, characterized, that the network simulation applied to the optimized network configuration in the radio network model is based on a static network simulation method, which is characterized in particular by that it models a large number of instantaneous states of the communications network ("Monte Carlo simulation"), as a rule without consideration of the before and after states for the purpose of determining statistical parameters for assessing the network characteristics, is working. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, dass die auf die optimierte Netzkonfiguration im Funknetzmodell angewandte Netzsimulation nach einer statischen Netzsimulationsmethode, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass sie eine große Anzahl von Augenblickszuständen des Nachrichtennetzes („Monte-Carlo-Simulation") in der Regel ohne Betrachtung der vorher und nachher folgenden Zustände zwecks Ermittlung statistischer Kenngrößen zur Beurteilung der Netzeigenschaften modelliert, arbeitet.
  7. 7
    9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der optimierten Netzkonfiguration bestenfalls vor und nach jeder Veränderung der Netzkonfiguration, mindestens jedoch zu Beginn und am Ende des Verfahrens, die jeweilige Verteilung des Teilnehmerverkehrs auf die einzelnen Funkzellflächen sowie gegebenenfalls noch weitere Parameter aus Eingabedaten des Verfahrens und/oder Netzsimulationsergebnissen in einer Karte des von dem Nachrichtennetz abgedeckten Gebietes grafisch dargestellt werden, wobei die genannte Verkehrsverteilung auf die Funkzellen derart illustriert wird, dass jede Zellfläche in der grafischen Darstellung mit einer dem in ihr angebotenen Teilnehmerverkehr eindeutig zugeordneten Farbe eingefärbt ist. 9th Method according to one of claims 1 to 8, characterized, that when determining the optimized network configuration at best, before and after each change of network configuration, but at least at the beginning and at the end of the procedure, the respective distribution of the subscriber traffic to the individual radio cell areas and possibly also further parameters from input data of the method and / or network simulation results are graphically displayed in a map of the area covered by the communications network, wherein said traffic distribution to the radio cells is illustrated in such a way that each cell area in the graphical representation is colored with a color uniquely assigned to the subscriber traffic offered in it.
  8. 8
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die grafische Darstellung des Teilnehmerverkehrs pro Funkzelle und gegebenenfalls weiterer Parameter aus Eingabedaten des Verfahrens und/oder Netzsimulationsergebnissen dazu benutzt wird, um diejenigen Funkzellen zu identifizieren, die deutlich vom mittleren je Funkzelle angebotenen Teilnehmerverkehr abweichen, damit bei diesen Funkzellen in iterativen Folgeschritten des Verfahrens durch Veränderung gewisser Parameter der Netzkonfiguration, gegebenenfalls unter Berücksichtigung von Randbedingungen, die durch die weiteren dargestellten Parameter definiert werden, eine gleichmäßigere Verteilung des Teilnehmerverkehrs zwischen den Funkzellen erreicht werden kann. 10th Method according to claim 9, characterized, the graphic representation of the subscriber traffic per radio cell and possibly further parameters from input data of the method and / or network simulation results is used to to identify those radio cells, which differ significantly from the average subscriber traffic offered per radio cell, with these radio cells in iterative subsequent steps of the method by changing certain parameters of the network configuration, possibly taking into account boundary conditions, which are defined by the other parameters shown, a more even distribution of the subscriber traffic between the radio cells can be achieved.
  9. 9
    11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Iterationsschritt aus einer Analyse der geografischen Nachbarschaftsbeziehungen der Funkzellen eine Matrix ermittelt wird, deren Spalten und Zeilen jeweils mit den Funkzellen des untersuchten Netzausschnittes bezeichnet sind und in deren Felder die Differenzen der Verkehrswerte der jeweiligen Funkzellen und gegebenenfalls weitere Randbedingungen eingetragen werden, um daraus in einem automatisierten Prozess mindestens eine Funkzelle zu ermitteln, für die darauf folgend gewisse Netzkonfigurationsparameter zwecks Verbesserung der Netzkonfiguration im Funknetzmodell verändert werden. 11th Method according to one of claims 1 to 10, characterized, that a matrix is ​​determined in each iteration step from an analysis of the geographical neighborhood relationships of the radio cells, whose columns and rows are each labeled with the radio cells of the examined network section and in whose fields the differences of the traffic values ​​of the respective radio cells and, if applicable, further boundary conditions are entered, in order to determine at least one radio cell in an automated process, for which subsequently certain network configuration parameters are changed for the purpose of improving the network configuration in the radio network model.
  10. 10
    12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die anfängliche Netzkonfiguration durch Netzsimulation eines adäquaten Funknetzmodells bewertet wird und gewisse Größen, insbesondere der funkzellenbezogene Durchsatz, als zusätzliche Eingaben sowie andere Ergebnisse, insbesondere die Gründe und Orte von lokal auftretenden Verbindungswunschabweisungen und Verbindungsabbrüchen, als zusätzliche Randbedingungen in die Optimierung der Verkehrsverteilung zwischen den Funkzellen des Nachrichtennetzes einfließen. 12th Method according to one of claims 1 to 11, characterized, that the initial network configuration is evaluated by network simulation of an adequate radio network model and certain sizes, especially the radio cell related throughput, as additional inputs as well as other results, in particular the reasons and locations of locally occurring connection request rejections and disconnections, as additional boundary conditions in the optimization of the traffic distribution between the radio cells of the communications network.
  11. 11
    13. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die anfängliche Netzkonfiguration durch Aufnahme von Messwerten gewisser Größen aus dem realen Nachrichtennetz, insbesondere des funkzellenbezogenen Durchsatzes, bewertet wird und diese Messwerte als zusätzliche Eingaben in die Optimierung der Verkehrsverteilung zwischen den Funkzellen des Nachrichtennetzes einfließen. 13th Method according to one of the preceding claims, characterized in that the initial network configuration is evaluated by recording measured values ​​of certain sizes from the real communications network, in particular the radio cell-related throughput, and these measured values ​​are incorporated as additional inputs in the optimization of the traffic distribution between the radio cells of the communications network.
  12. 12
    14. Vorrichtung zur Optimierung von Nachrichtennetzen, insbesondere von zellularen drahtlosen Nachrichtennetzen mit mobilen Teilnehmern, die in ein Funkzugangsnetz zur drahtlosen Anbindung der mobilen Teilnehmer und ein damit in Verbindung stehendes Nachrichtenvermittlungsnetz mit fest vernetzten Übertragungskanälen, mit einer Datenbank mit entsprechenden bidirektionalen Schnittstellen zum Nachrichtenvermittlungsnetz, die insbesondere aktuelle Standortdaten, Konfigurationen der Netzelemente, Messdaten verschiedener Größen aus dem Nachrichtennetz, Zählerdaten aus den Netzelementen, Rufstatistiken, Planungsdaten enthält, dadurch gekennzeichnet, dass Simulationsmittel vorgesehen sind, welche in einer Recheneinrichtung ein virtuelles Modell des Nachrichtennetzes erzeugen, dessen Konfiguration aus der Datenbank mit dem aktuellen Stand der Netzkonfiguration geladen und dessen jeweiliger Zustand umgekehrt in die Datenbank übermittelt werden kann, wobei die dessen Konfiguration durch ein in der Recheneinrichtung implementiertes Verfahren nach einem der vorherigen Verfahrensansprüche angepasst werden kann. 14th Device for the optimization of communication networks, in particular of cellular wireless communication networks with mobile subscribers, the in a radio access network for wireless connection of mobile subscribers and a related messaging network with fixed networked transmission channels, with a database with corresponding bidirectional interfaces to the messaging network, the particular current location data, Configurations of network elements, Measurement data of various sizes from the news network, Meter data from the network elements, call statistics, Contains planning data, characterized, that simulation means are provided, which generate a virtual model of the communications network in a computing device, whose configuration can be loaded from the database with the current status of the network configuration and whose respective state can be transferred vice versa into the database, wherein the configuration thereof can be adjusted by a method implemented in the computing device according to one of the preceding method claims.
  13. 13
    15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die fest vernetzten Übertragungskanäle zur Nachrichtenübermittlung frei verschaltbar unterteilt ausgebildet sind. 15th Apparatus according to claim 14, characterized in that the firmly networked transmission channels are designed to communicate freely subdivided subdivided.
  14. 14
    16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine in die Datenbank aus der Recheneinheit übertragene angepasste Netzkonfiguration in das Nachrichtennetz übertragen wird. 16th Device according to one of claims 14 or 15, characterized in that a in the database transferred from the arithmetic unit adapted network configuration is transmitted to the communication network.
  15. 15
    17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenbank auch in mehrere, im Bedarfsfalle auch untereinander verkoppelte Datenbanken nach Art der gehaltenen Daten untergliedert sein kann. 17th Device according to one of claims 14 to 16, characterized in that the database can also be divided into several, in case of need also interlinked databases according to the type of data held.
  16. 16
    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer mobilen Messeinrichtung im Nachrichtennetz aufgezeichnete Messwerte in der Datenbank abgelegt werden können. 18th Device according to one of claims 14 to 17, characterized in that recorded with a mobile measuring device in the news network measured values ​​can be stored in the database.
  17. 17
    19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die momentane Netzkonfiguration und aktuelle Verkehrsdaten aus der Datenbank in die Recheneinrichtung überspielt werden, um dort durch automatische Anwendung des Optimierungsverfahrens nach Anspruch 1 eine der aktuellen Netzsituation besser angepasste Netzkonfiguration zu ermitteln und diese verbesserte Netzkonfiguration direkt anschließend zurück in die Datenbank und von dort aus in das Nachrichtennetz einzuspielen, wo sie zeitnah zur Wirkung kommt. 19th Device according to one of claims 14 to 18, characterized, that the current network configuration and current traffic data from the database are transferred to the computing device, There, by automatic application of the optimization method according to claim 1 to determine a network configuration better adapted to the current network situation and this improved network configuration directly afterwards back into the database and from there into the news network, where it comes into effect in a timely manner.
Independent claims17