DE69330342T2

DE69330342T2 - Verfahren und system zur planung eines zellen-funknetzes

Info

Publication number: DE69330342T2
Application number: DE69330342T
Authority: DE
Inventors: Markus Ots
Original assignee: Nokia Networks Oy
Current assignee: Nokia Oyj
Priority date: 1992-01-23
Filing date: 1993-01-21
Publication date: 2001-10-31
Anticipated expiration: 2013-01-22
Also published as: AU670424B2; EP0623272A1; FI100043B; FI920291A; NO310440B1; NO942760L; ATE202257T1; NO942760D0; US5561841A; WO1993015591A1; JPH07503345A; DE69330342D1; FI920291A0; EP0623272B1; JP3280025B2; AU3354493A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Planung eines Zellen-Funknetzwerks mit einem Verkehrssteuerungsprozess, Systemsteuerungsparametern und einer Funkumgebung, einschließlich eines Kreierens eines Modells, welches das Zellen-Netzwerk und dessen Funkumgebung auf einer digitalen Karte wiedergibt.
Zellen-Funknetzwerkplanung kann unterteilt werden in Sendebereichs-, Frequenz-, Kapazitäts-, Parameter-, und Übertragungs-Planung. Planungsanwendungen beruhend auf digitalen Karten wurden kürzlich entwickelt zur Sendebereichs-, Frequenz- und Kapazitätsplanung. Derartige Planungsanwendungen ermöglichen das Modellieren der Funkumgebung des Zellen- Funknetzwerks als eine Funktion des Orts. Ein Beispiel derartiger Planungsanwendungen ist das Netzwerkplanungssystem NSP/X von Nokia. Der Betrieb des Programms beruht auf einem mathematischen Ausbreitungsmodell zur Berechnung der Sendebereiche von in einer digitalen Karte angeordneten Basisstationen.
Ein weiteres Beispiel herkömmlicher Netzwerkplanungswerkzeuge ist in der WO 90/10342 offenbart, wobei gemäß deren Lehre Funkkanäle Zellen zugewiesen werden, indem eine Ausschlussmatrix verwendet wird, welche die Wechselwirkung zwischen den Zellen in dem System angibt. Die Zuordnung von Funkkanälen wird iterativ verändert, bis sie vom Gesichtspunkt der Interferenz optimal ist.
Ein Teilbereich der Funknetzwerkplanung, das heißt, die Definition von Netzwerkparametern wurde herkömmlicherweise manuell durchgeführt, indem das Verfahren von "Versuch und Fehlschlag" angewandt wurde. Derartige Netzwerkparameter schließen Handover-Parameter, Teilnehmerstations- und Basisstations-Leistungssteuerungsparameter und Frequenzsprungparameter ein. Parameterplanung beginnt durch Definieren einer sogenannten "intelligenten Annahme" für geeignete Parameterwerte, welche dann als solche bei den Basisstationen eines geplanten und errichteten Zellen-Netzwerks angewandt werden. Informationen werden dann bezüglich des Betriebs des realen Funknetzwerks gesammelt und analysiert, und erforderliche Änderungen in den Netzwerkparametern auf der Grundlage der Analyse vorgenommen, was herkömmlicherweise eine neue "intelligente Annahme" bedeutet. Ein Problem mit der Betriebsanalyse von Funknetzwerken besteht in der Erfassung bzw. dem Erhalten notwendiger Rückkopplungsinformationen. Die wichtigsten Quellen von Rückkopplungsinformationen bestanden herkömmlicherweise in den Statistiken der Mobilfunkvermittlungsstelle und der Rückkopplung bzw. der Rückmeldung von den Netzwerkbenutzern. Innerhalb der kritischsten Bereiche des Netzwerks ist es ebenfalls möglich, tatsächliche Feldstärkemessungen durchzuführen, auf der Grundlage derer versucht wird, geeignet Parameterwerte zu definieren. Jedoch ist dieser Prozess äußerst langsam und arbeitsaufwendig, und die dadurch zu erhaltende Netzwerkleistungsfähigkeit ist lediglich zufriedenstellend.
Sorgfältige Parameterplanung erfordert somit stets ein gutes Wissen über die örtliche Funkumgebung des tatsächlichen Zellen-Netzwerks als auch über zuverlässige Schätzungen der Auswirkungen der unterschiedlichen Steuerungsparameter in der für Zellen-Netzwerke typischen heterogenen Funkumgebung. In Verbindung mit der Parameterplanung stehende Probleme wurden konkreter mit der Einführung dichter Mikrozellen-Netzwerke. Zudem wird die Parameterplanung noch wichtiger werden mit der Einführung von GSM-Mobilfunknetzwerken, was zurückzuführen ist auf die verringerte Zellengröße und die stärker diversifizierten und komplizierteren Steuerungsalgorithmen und Steuerungsparameter. Daher wird die Auswirkung von Steuerungsparametern auf die Leistungsfähigkeit tatsächlicher Zellen-Funknetzwerke eine Angelegenheit großer Wichtigkeit sein.
Die 40. IEEE Vehicular Technology Conference, 6. Mai 1990, Orlando (US), Seiten 638-645, H. Panzer et al., in "Adaptive Resource Allocation in Metropolitan Area Cellular Mobile Radio System", beschreibt ein Simulationsmodell zum Analysieren der Auswirkung verschiedener funktionaler Merkmale auf die Leistungsfähigkeit eines Mikrozellen-Netzwerks. Die Oberbegriffe der unabhängigen Patentansprüche beruhen auf diesem Dokument.
Nachrichten Elektronik und Telematik, Band 45, Nr. 1/2, Januar 1991, (Heidelberg, DE), J. Althoff, "Neue Planungsansätze für zellulare Mobilfunknetze, Raum für Veränderungen" beschreibt ein herkömmliches Netzwerkplanungssystem zum Kreieren eines ein Zellen-Funknetzwerk und dessen Funkumgebung auf einer digitalen Karte wiedergebenden bzw. darstellenden Modells.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren und ein System zur Planung eines Zellen-Funknetzwerks, welches nicht nur eine effizientere Parameterplanung als zuvor anbietet, sondern ebenfalls eine vollständige Funktionsanalyse ermöglicht, auf deren Grundlage die Leistungsfähigkeit des Zellen-Funknetzwerks optimiert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mittels eines erfindungsgemäßen Verfahrens, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das Verfahren zudem umfasst
Hinzufügen von Systemeigenschaften, die den Verkehrssteuerungsprozess des Zellen-Funknetzwerks in Verbindung mit dem das Zellen-Funknetzwerk und dessen Funkumgebung darstellenden Netzwerkmodell für eine routenspezifische Betriebssimulation des Zellen-Funknetzwerks beeinflussen,
einschließlich einer Vielzahl von Simulationsereignissen, Optimieren der Systemsteuerungsparameter des Zellen- Funknetzwerks und dadurch des Betriebs des Zellen- Funknetzwerks auf der Grundlage von statistischen Simulationsergebnissen, die den Betrieb des Zellen-Funknetzwerks beschreiben,
Hinzufügen eines Verkehrsdichtemodells in Verbindung mit dem das Zellen-Funknetzwerk und dessen Funkumgebung darstellenden Modell, wobei das Verkehrsdichtemodell ein Teilnehmermobilitätsmodell aufweist, und
Verwenden von mindestens einem der in der Simulation auf der digitalen Karte erzeugten immobilen und mobilen einzelnen Teilnehmer.
Die Erfindung beruht auf der Idee, dass die Funktionssimulation bzw. Betriebssimulation von Zellen-Funknetzwerken übertragen wird auf eine heterogene Zellular- und Funkumgebung, die getrennt für jedes Netzwerk auf einer digitalen Karte modelliert wird. Durch Hinzufügen der Teilnehmermobilitätsmodelle und der Systemmerkmale des zu simulierenden Funknetzwerks zu dem tatsächlichen Zellen-Funknetzwerk, welches auf der digitalen Karte kreiert ist, wird ein praktisches Simulationskonzept verwirklicht, mittels dessen der Betrieb des tatsächlichen Zellen-Netzwerks durch Simulationen unter verschiedenen Bedingungen und mit verschiedenen Parameterkombinationen analysiert werden kann. Netzwerksteuerungsfunktionen, die während einer in dem künstlichen Netzwerk und Funkumgebung durchgeführten Betriebssimulation aufgetreten sind, werden gespeichert und die erhaltenen statistischen Informationen bezüglich des Betriebs des Netzwerks können daraufhin als Rückkopplungsdaten verwendet werden, um so die kritischen Bereiche des zu simulierenden Funknetzwerks zu lokalisieren und um die Netzwerkparameter zumindest in diesen Bereichen zu verändern. Die Auswirkungen der veränderten Parameter können unmittelbar getestet werden, indem eine neue Betriebssimulation durchgeführt wird und der Betrieb des Netzwerks auf der Grundlage der erhaltenen statistischen Informationen analysiert wird. Diese Art iterativer Vorgehensweise ermöglicht eine optimale Einstellung bzw. Anpassung oder Abstimmung der Netzwerkstruktur und -parameter noch bevor das tatsächliche Netzwerk errichtet wurde. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ebenfalls bei existierenden Netzwerken für die Analyse der Abhängigkeiten zwischen den zellenspezifischen Verkehrssteuerungsparametern und der heterogenen (lokalen) Funkumgebung des tatsächlichen Zellen-Netzwerks angewandt werden. Anstatt der berechneten Feldstärkewerte ist es dadurch auch möglich, Feldstärkewerte zu verwenden, die von bzw. bei dem tatsächlichen Netzwerk gemessen wurden.
Bei der Erfindung werden Simulationen durch einzelne Teilnehmer realisiert, was eine vielfältige Sammlung von Informationen und weitere Anwendungen ermöglicht. Die Simulationsfunktionen können separat beispielsweise für jede Straße, Ort, Netzwerkelement oder Grund gespeichert werden. Aktive Teilnehmer werden durch Zufallsprozesse beruhend auf den vorhergesagten oder tatsächlichen Anrufstatistiken des zu simulierenden Funknetzwerks und/oder auf der Teilnehmerdurchdringung erzeugt. Die erzeugten Teilnehmer können relativ unbeweglich sein, wie es beispielsweise bei Handgeräten der Fall ist, oder sie können sich während des Anrufs innerhalb des Bereichs mehrerer Zellen bewegen, wie es für in Kraftfahrzeugen angeordnete Stationen typisch ist. Mobile Teilnehmer können beispielsweise durch Zufallsprozesse beruhend auf straßenspezifischen Verkehrsstatistiken erzeugt werden, und sie können zur Simulation von Lastauswirkungen, die durch Teilnehmerverkehr und Anrufsteuerungsprozeduren bedingt sind, verwendet werden.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein System zur Planung eines Zellen-Funknetzwerks, wobei das Netzwerk Systemsteuerungsparameter hat, mit einer interaktiven Einrichtung zum Kreieren eines das Zellen-Funknetzwerk und dessen Funkumgebung auf einer digitalen Karte mit Gelände- und Topologieinformationen darstellenden Modells, wobei das Modell zumindest Basisstationsorte und Antennenorte aufweist, wobei deren Antennenleistungen und Antennenrichtungen derart definiert sind, dass auf der Grundlage eines vorbestimmten Funksignalausbreitungsmodells und der durch die digitale Karte bereitgestellten Informationen berechnete Funkversorgungsbereiche einen gewünschten geografischen Bereich vollständig abdecken. Das System ist dadurch gekennzeichnet, dass es zudem aufweist eine Einrichtung zur Erzeugung aktiver Teilnehmer, die an jeweiligen Orten auf der digitalen Karte zu positionieren sind und zur Erzeugung von durch die aktiven Teilnehmer errichteten Funkverbindungen zur Simulation des Modells, eine Einrichtung zur Bestimmung von zumindest der Feldstärke und Interferenzbedingungen an jedem Ort von jedem erzeugten aktiven Teilnehmer während der jeweiligen Funkverbindung in dem Modell der auf der digitalen Karte kreierten Funkumgebung, eine Einrichtung zur Simulation von einer Basisstationsauswahl, Basisstationshandover, Kanalzuweisung und Steuerung einer aktiven Verbindung der durch die Erzeugungseinrichtung erzeugten Teilnehmer zugeordneten Systemfunktionen auf der Grundlage der bestimmten Feldstärke und Interferenzbedingungen und entsprechend ausgewählten Systemsteuerungsalgorithmen und -parametern des Zellen-Funknetzwerks, eine Einrichtung zur Speicherung von Ereignisdaten von durch die Simulationseinrichtung ausgeführten Funktionen, und eine Einrichtung zur Veränderung der Systemsteuerungsparameter des Zellen-Funknetzwerks auf der Grundlage der Ergebnisse der Simulation.
Ein Aspekt der Erfindung ist ein Steuerungssystem für ein Zellen-Funknetzwerk, mit einer Einrichtung zum Erhalten von statistischen Daten bezüglich des Betriebs eines in Betrieb befindlichen Zellen-Netzwerks mit einer Funkumgebung, und einer Einrichtung zur Änderung von Steuerungsparametern des Zellen-Netzwerks auf der Grundlage der erhaltenen statistischen Daten. Gemäß der Erfindung weist die Einrichtung zur Änderung der Steuerungsparameter zudem auf
eine Einrichtung zur Speicherung eines Modells des Zellen-Funknetzwerks und der Funkumgebung auf einer digitalen Karte mit Gelände- und Topologieinformationen, wobei das Modell zumindest Basisstationsorte und Antennenorte, Antennenleistungen und Antennenrichtungen des Zellen- Netzwerks umfasst,
eine Einrichtung zur Erzeugung aktiver Teilnehmer an jeweiligen Orten der digitalen Karte und von durch die aktiven Teilnehmer errichteten Funkverbindungen gemäß den von dem in Betrieb befindlichen Zellen-Netzwerk erhaltenen statistischen Daten,
eine Einrichtung zur Bestimmung von zumindest der Feldstärke und Interferenzbedingungen an jedem Ort jedes erzeugten aktiven Teilnehmers während der jeweiligen Funkverbindung in dem Modell der auf der digitalen Karte kreierten Funkumgebung,
eine Einrichtung zur Simulation von Systemfunktionen, die in Zusammenhang stehen mit einer Basisstationsauswahl, Basisstationshandover, Kanalzuweisung und aktiver Verbindungssteuerung der durch die Erzeugungseinrichtung erzeugten Teilnehmer, wobei die Simulation auf der Grundlage der bestimmten Feldstärke und Interferenzbedingungen und entsprechend Systemsteuerungsalgorithmen und -parametern des Zellen-Funknetzwerks erfolgt,
eine Einrichtung zur Speicherung von Ereignisdaten von durch die Simulationseinrichtung durchgeführten Funktionen, und
eine Einrichtung zur Änderung der Systemsteuerungsparameter auf der Grundlage der Ergebnisse der Simulation. Im folgenden wird die Erfindung ausführlicher anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen:
Fig. 1 ein Flussdiagramm, welches die wichtigsten Aspekte des Planungsverfahrens gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 2 ein Flussdiagramm, welches einen Verkehrserzeugungsprozess gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 3 ein ausführlicheres Blockschaltbild des Systemblocks aus Fig. 1;
Fig. 4 ein Diagramm, welches die Darstellung von statistischen Simulationsinformationen an die unterschiedlichen Systemkomponenten des Zellen-Netzwerks darstellt;
Fig. 5a bis 5f grafische Ausgaben für die Darstellung von Statistiken bezüglich der Anzahl von Anrufen, Qualität von Anrufen, und Handover-Anzahl beispielsweise auf einer grafischen Benutzerschnittstelle;
Fig. 6a bis 6f zeigen ein Beispiel der prinzipiellen Merkmale einer manuellen Analyse eines Zellen-Netzwerks auf der Grundlage der grafischen Wiedergaben von Betriebsstatistiken bzw. Funktionsstatistiken; und
Fig. 7 ein Blockschaltbild der Verbindung des Systems gemäß der Erfindung mit einem im Betrieb befindlichen Zellen-Netzwerk.
Das Hauptprinzip des Planungsverfahrens und -systems gemäß der Erfindung wird am einfachsten aus dem kombinierten Blockschaltbild und Flussdiagramm gemäß Fig. 1 ersichtlich. Gemäß Fig. 1 sind Funktionen eines gewissen Typs bzw. einer gewissen Art in separate Blöcke gruppiert, um so eine modulare Struktur zu erhalten, welche nicht notwendig, jedoch herkömmlicherweise sehr vorteilhaft ist, da sie die Verwendung des gleichen Verfahrens und Systems in der Betriebssimulation und Analyse von annähernd allen Systemen und Netzwerken zellularer Art ermöglicht. Die wesentlichen Merkmale jedes Blocks werden nachfolgend beschrieben.
Block 1 ist ein interaktives Programmpaket bzw. Softwarepaket zum Netzwerkentwurf, welches die Grundlage der Netzwerkplanung bildet. Es ermöglicht das Kreieren bzw. Erstellen der Struktur des zu simulierenden Netzwerks und eines dessen tatsächliche heterogene Funkumgebung auf einer digitalen Karte wiedergebenden Modells. Die digitale Karte ist eine Voraussetzung für computerisierte Netzwerkplanung und sie stellt herkömmlicherweise Informationen über den in Planung befindlichen Bereich betreffend zumindest die Topografie (Höhe des Gebiets), die Art des Gebiets und von Straßen/Wegen bereit. Unter Verwendung der Software gemäß Block 1 positioniert der Betreiber die Basisstationen des Zellen-Netzwerks auf der digitalen Karte und berechnet die Sendebereiche der Basisstationen anhand eines in der Software enthaltenen mathematischen Ausbreitungsmodells.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung sind die Funktionen gemäß Block 1 durch das Netzwerkplanungssystem NPS/X von Nokia Telecommunications Inc. realisiert.
Das Planungssystem kann ebenfalls das praktische Messsystem enthalten, welches in Block 2 dargestellt ist, wie beispielsweise das Netzwerkmesssystem NMS/X von Nokia, zum Durchführen praktischer Messungen in tatsächlichen Gebieten bzw. einer tatsächlichen Umgebung und in dem Netzwerk, und die solchermaßen erhaltenen Ergebnisse (z. B. Feldstärkewerte) können als Rückkopplungsinformationen bei der Netzwerkplanung verwendet werden.
Für die Simulation des Zellen-Funknetzwerks und dessen in Block 1 kreierter Funkumgebung erforderlicher Teilnehmerverkehr wird in Block 4 kreiert und kontrolliert. Der Teilnehmerverkehr kann aus deterministischer Bewegung eines Teilnehmers oder Massenverkehr zufälliger Art bestehen. Im ersten Fall wird hauptsächlich eine einfache Routenberechnung verwendet und keine speziellen Mobilitätsmodelle werden benötigt. Massenverkehr erfordert die Modellierung der durch die Teilnehmermobilität in dem Zellen-Netzwerk bedingten Lasteffekte bzw. Lastauswirkungen, was es erfordert, dass die Teilnehmermobilität und die örtliche Verkehrsintensität modelliert werden sollten.
Die systemspezifischen Eigenschaften des zu planenden Zellen-Funknetzwerks in jedem besonderen Fall sind in Block 3 zu finden. Block 3 enthält die systemspezifischen Anrufsteuerungsalgorithmen mit deren netzwerkelementspezifischen Parametern und andere mögliche Systemeigenschaften, die die Funkumgebung beeinflussen. Der Zweck von Block 3 besteht in der Überwachung des Zustands der Funkumgebung als eine Funktion der Bewegung der auf der digitalen Karte erzeugten Teilnehmer und der Leistungsfähigkeit von Funktionen, die die erforderlichen Netzwerksteuerungsprozeduren simulieren. Bei dieser Beschreibung wird das Hauptaugenmerk auf Eigenschaften gelegt, die für das GSM Zellen-Funksystem spezifisch sind; durch Modifizieren des Inhalts von Block 3 kann das Planungssystem gemäß Fig. 1 jedoch leicht für die Planung und Simulation des NMT Zellen-Funksystems oder irgendeines anderen Systems angepasst werden.
Das Simulationskonzept gemäß der Erfindung wird erhalten, wenn Teilnehmerverkehr mittels Block 4 in dem Funknetzwerk erzeugt wird und dessen heterogene künstliche Funkumgebung, die auf der digitalen Karte in Block 1 kreiert wurde und die systemspezifischen Funktionen von Block 3 bei dem vorstehend erwähnten in Betrieb befindlichen Netzwerk angewandt werden, wie durch Elemente 9 und 10 in dem Flussdiagramm gemäß Fig. 1 dargestellt ist. Netzwerksteuerungsereignisse, die während der Simulationen auftreten (Block 10) werden als Simulationsstatistiken in einer Datenbank 6 gespeichert. Simulation kann ebenfalls Echtzeitgrafikwiedergaben bereitstellen, jedoch werden die tatsächlichen Gebrauchsanwendungen herkömmlicherweise realisiert, indem die in der Datenbank 6 gespeicherten Simulationsstatistiken in Block 8 bearbeitet werden, indem spezielle weitere Verarbeitungsprogramme herangezogen werden, um so gewünschte anwendungsspezifische Ergebnisse zu erhalten.
Das System umfasst ferner eine grafische interaktive Benutzerschnittstelle 5 zum Durchführen der Netzwerkplanung aus Block 1 und nachfolgender Änderungen (von Leistungspegeln beispielsweise), zum Durchführen der anfänglichen Definitionen und Änderungen (wie beispielsweise Parameterauswahlen) in Blöcken 3 und 4, zum Beginnen der Simulation, möglicherweise zum grafischen Überwachen der Simulation in Echtzeit, zum Initialisieren und Starten der weiteren Verarbeitungsprogramme, und zum Anzeigen der erhaltenen Ergebnisse auf einer grafischen Anzeige. Die interaktive grafische Benutzerschnittstelle 5 umfasst herkömmlicherweise natürlich eine hochauflösende Farbgrafikanzeige, eine Tastatur und eine Maus.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung läuft das System auf einer SUN-Arbeitsstation und die Benutzerschnittstelle wird auf SUN-VIEW aufgesetzt implementiert, was ein System ist, welches interaktive Grafiken beruhend auf innerhalb von Fenstern ablaufenden Anwendungen unterstützt.
Wie vorstehend erwähnt enthält Block 1 digitale Karteninformationen über den zu planenden Bereich, das heißt, eine digitale Karte. Es gibt unterschiedliche Arten von Informationen, die digitalisiert werden können und für die Sendebereichsvorhersagen verwendet werden können. Die wichtigsten Arten von Informationen vom Gesichtspunkt der Netzwerkplanung sind Topografie (Geländehöhen), Gebietsarten, Straßen und Verkehrsdichte. Es gibt ebenfalls verschiedene Arten der Datenpräsentation, jedoch scheint das Rasterformat das geeignetste zu sein. Der Kartenbereich ist dabei in Rastereinheiten (Bereichsbildelemente bzw. Bereichspixel) unterteilt, die rechteckförmig oder quadratisch sein können, typischerweise mit einer Größe von 50 m - 500 m bei Zellen-Funkanwendungen. Für die Mikrozellenmodellierung, die in dichten städtischen Umgebungen erforderlich ist, sollten Karten mit mehr Informationen und höherer Auflösung verwendet werden. Informationen über die Gebäude und Straßen ist wesentlich, so dass eine Pixelgröße von etwa 10 m vernünftig ist. Die Straßen können in Vektorformat gespeichert sein.
Der Betreiber positioniert die Netzwerkelemente, primär Basisstationen BS, an gewünschten Orten auf der digitalen Karte und bestimmt deren Antennenort, Antennenleistung, Antennenrichtung und Frequenzzuweisung. Das Ziel besteht darin zu versuchen, die optimalen Orte und Parameter für die Basisstationen zu finden, so dass die Sendebereiche der Basisstationen das gewünschte Gebiet vollständig mit geeignetem Überlappen abdecken. Der Zweck der Frequenzplanung besteht darin, ein Frequenzwiederverwendungsmuster zu bestimmen, das angewandt wird, und dann basisstationsspezifische Frequenzgruppen zu bestimmen, um den Grad bzw. den Pegel von Netzwerkinterferenzen zu minimieren (und die Kapazitätserfordernisse zu erfüllen). Kapazitätsplanung definiert die Anzahl von basisstationsspezifischen Kanälen, so dass örtliche Kapazitätserfordernisse erfüllt werden (dies steht in gewisser Weise in Verbindung mit dem Frequenzwiederverwendungsmuster).
Der Sendebereich einer Zelle ist ein Gebiet, innerhalb dessen die Feldstärke der Basisstation einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Bei der Erfindung werden die Sendebereichsvorhersagen der auf der digitalen Karte positionierten Basisstationen durch ein spezielles Funksignalausbreitungsmodell bestimmt, wie beispielsweise das Okumura-Hata-Modell, welches die Topografie- und Gebietsartinformation der numerischen bzw. digitalen Karte und verschiedene systemspezifische Berechnungsparameter verwendet. Auf diese Weise wird eine Feldstärkenmatrix für jeden Gebietspixel der digitalen Karte berechnet, die einen vorausgesagten Wert der Feldstärke jeder auf der Karte positionierten Basisstation an dem Ort enthält. Signalstärken wiedergebende Werte werden direkt von den vorstehend genannten Matrizen erhalten, indem die Feldstärkewerte in dBm Werte umgewandelt werden.
Durch Block 4 durchgeführte Verkehrserzeugung ist in dem Flussdiagramm gemäß Fig. 2 dargestellt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Simulation durch einzelne Teilnehmer realisiert. Typischerweise können die Teilnehmergeräte eines Zellen-Funknetzwerks unterteilt werden in Kraftfahrzeugstationen und Handgeräte. Auf der Grundlage dieser Gerätearten können die Funknetzwerkteilnehmer weiter unterteilt werden in zwei Gruppen, die sich voneinander im wesentlichen hinsichtlich ihrer Mobilität unterscheiden. Handgeräte sind im wesentlichen relativ unbeweglich, wohingegen Kraftfahrzeugstationen sich während eines einzigen Anrufs innerhalb des Gebiets mehrerer Zellen bewegen können.
Aufgrund der konstanten Mobilität der Kraftfahrzeugstationen muss das System aktive Anrufsteuerungsprozeduren durchführen, um einen Anruf aufrechtzuerhalten. Zur Simulation dieser Prozeduren und gleichzeitig der Lastauswirkungen des Teilnehmerverkehrs, wurde ein Verkehrsmodell für die Kraftfahrzeugstationen entwickelt, welches die Erzeugung aktiver Anrufe realisiert und die Bewegung der Teilnehmer steuert. Block 21 in Fig. 2 enthält Informationen über die örtliche Durchdringung der Teilnehmergeräte und Statistiken bezüglich der Anzahl von Anrufen (wie beispielsweise der Anzahl von Anrufen pro Teilnehmergerät), auf der Grundlage derer die Intensität der zu erzeugenden Anrufe (Block 23) durch einen geeigneten Zufallsprozess (Block 22) bestimmt wird. Block 24 enthält die Anruflängenstatistiken auf der Grundlage derer die Dauer jedes Anrufs (Block 26) durch einen weiteren Zufallsprozess 25 bestimmt wird. Block 29 enthält beispielsweise Statistiken bezüglich straßenspezifischer Verkehrsmengen (Verkehrsdichte, Geschwindigkeitsverteilung, usw.) auf der Grundlage derer der Ort auf der digitalen Karte (Block 27), Richtung der Ausbreitung (Block 30) und Ausbreitungsrate (Block 30) für jeden Anruf durch Zufallsprozesse 28, 31 und 33 bestimmt werden. Auf diese Weise können aktive Teilnehmer, die sich unabhängig in einer vorbestimmten Richtung mit einer vorbestimmten Rate in einem digitalisierten Straßennetzwerk 36 der digitalen Karte 35 bewegen, erzeugt werden, indem die Information von den Blöcken 33, 26, 27, 30 und 32 kombiniert werden (Block 34).
Wenn der aktive mobile Teilnehmer an einem Knoten (das heißt einer Kreuzung) ankommt, werden eine neue Richtung und Ausbreitungsrate für den Teilnehmer durch die Zufallsprozesse 28, 31 und 33 ausgewählt (Blöcke 27, 30, 32). Dies wird fortgesetzt, bis die der Anruflänge in Block 26 verliehene Zeit verstrichen ist und der Anruf freigegeben bzw. getrennt wird.
Die Auflösung der digitalen Karte ist typischerweise 50 · 50 m, und daher kann erwartet werden, dass die Handgeräte in dem gleichen Gebietspixel während des Anrufs verbleiben. Es kann dann weiter erwartet werden, dass die Lastauswirkungen der Handgeräte im wesentlichen als dynamische Hintergrundlast abhängig von Zeit und Ort auftreten. Falls erforderlich, kann die örtliche Intensität dieses Hintergrundverkehrs mittels der lokalen Dichte der Handgeräte, der Anrufstatistiken und spezieller gebietsspezifischer Richtungskoeffizienten bestimmt werden. Derartige gebietsspezifische Richtungskoeffizienten können abhängig sein beispielsweise von der Bevölkerungsdichte und dem Gebietstyp (Industriegebiet/Geschäftsgebiet/Wohngebiet). Zudem sollten spezielle Gebiete wie beispielsweise Messegebiete und Flughäfen separat berücksichtigt werden.
Verschiedene zusätzliche Merkmale können zu dem Verkehrsmodell beruhend auf individuellen Teilnehmern und Zufallsprozessen hinzugefügt werden, falls dies gewünscht ist. Beispielsweise kann eine Ampelsteuerungssimulation bei dem vorstehend beschriebenen Kreuzungsverhalten hinzugefügt werden, so dass es ebenfalls möglich ist, Verkehrsstaus an den Kreuzungen zu modellieren. Andererseits erfordert das Hinzufügen dieser Merkmale neue Zufallsprozesse, welche die Simulationen verlangsamen und komplizieren können, wohingegen die zu erhaltenden Vorteile ziemlich klein bleiben könnten. Tatsächlich kann die vorstehend beschriebene grundlegende Struktur angesehen werden, um eine ausreichend genaue Modellierung der Teilnehmermobilitätseffekte in dem Zellen-Funknetzwerk zu ermöglichen.
Beim Simulieren eines existierenden, in Betrieb befindlichen Netzwerks können die Statistiken der Blöcke 21, 24 und 29 durch die Statistiken des in Betrieb befindlichen Netzwerks aktualisiert werden, wie durch Block 37 dargestellt, um so das Mobilitätsmodell kontinuierlich abzustimmen.
Fig. 3 zeigt ein noch ausführlicheres Betriebsblockschaltbild des Systemblocks 3 gemäß Fig. 1 unter Verwendung eines GSM/PCN-Netzwerks als einem Beispiel. Zur Erleichterung des Verständnisses wird zunächst der Betrieb und Parameter des GSM-Netzwerks beschrieben. Das GSM-Netzwerk umfasst mehr Parameter als herkömmliche analoge Netzwerke wie beispielsweise NMT. Die Grundparameter jeder Basisstation BTS sind in einem Basisstationscontroller BSC gespeichert. Unter den wichtigsten Parametern unter dem Gesichtspunkt der Netzwerkplanung sind die Leistungspegel der Teilnehmergeräte MS und der Basisstation BTS, das heißt, die Hochfrequenzleistungssteuerungsstrategie. Sie optimiert die Hochfrequenzleistungsabgabe von der MS und der BTS, während sichergestellt ist, dass die erforderliche Leistung ausreichend ist, um angemessene Sprachqualität zu unterstützen. Die BTS steuert die Sprachqualität und sendet die von der MS empfangenen Messergebnisse und ihre eigenen Messergebnisse zu dem Basisstationscontroller BSC in jeder SACCH- Multirahmenperiode (480 msec). Wenn die Sprachqualität nicht akzeptabel ist, sucht der BSC nach potentiellen Basisstationen (Zellen) für das Handover. Die Zellenauswahl und Handoverentscheidungen beruhen auf den vorstehend erwähnten Messergebnissen und zahlreichen Parametern. Derartige Parameter umfassen den empfangenen Pegel und die Empfangsqualität. Der BSC kann eine Tabelle von bis zu 32 Nachbarzellen für jede BTS führen und die Pegel speichern, wie sie empfangen werden. Der BSC führt autonom die Intra- BSC-Handover durch. Wenn es ein durchzuführendes Inter-BSC- Handover gibt, sendet der BSC eine Liste bevorzugter Zellen zu dem Mobilfunkvermittlungszentrum MSC und das MSC führt den Handover gemäß der Liste durch. Im allgemeinen läuft die Leistungssteuerung für beide, die BTS und die MS unabhängig und parallel zu dem Handovervorgang ab, jedoch steht in einigen Fällen die Leistungssteuerung in Verbindung mit dem Handovervorgang. Beispielsweise wäre ein Handover eine bessere Wahl als eine Leistungserhöhung, wenn einige der Nachbarzellen eine Kommunikation mit einem niedrigeren Sendeleistungspegel erlauben. Mit einer geeigneten Auswahl von Leistungssteuerungs (PC = Power Control) und Handover (HO) -Schwellenwerten wird der BSC die Anrufqualität mittels der Leistungssteuerung aufrechterhalten und wird einen Handover nur dann vorschlagen, wenn das Teilnehmergerät MS tatsächlich die Grenze der sie versorgenden Zelle erreicht. Wenn beide, die HO und PC-Schwellenwertbedingungen erfüllt sind, hat der Handover eine größere Priorität als die Leistungssteuerung. In Fällen, in denen ein Handover nicht erfolgen kann, kann eine Leistungserhöhung als erste Hilfe verwendet werden.
Bei dem Messblock 302 in Fig. 3 werden die GSM-spezifischen Abtastfunktionen durchgeführt, um eine örtliche Feldstärke und Interferenzumgebung zu spezifizieren. Der Messblock hat eine Schnittstelle 303 zu dem Verkehrsblock 4 und dem NPS/X Block 1 gemäß Fig. 1. Der Messblock 302 empfängt Informationen bezüglich des derzeitigen Ortes der erzeugten aktiven Teilnehmer auf der digitalen Karte von dem Block 4?. Die Feldstärkewerte der sechs stärksten Basisstationen in dem Gebietspixel der digitalen Karte, in dem der aktive Teilnehmer angeordnet ist, werden direkt aus der Feldstärkematrix dieses besonderen Gebietspixels erhalten, wobei die Matrix sowohl in dem Block 1 als auch in dem Frequenzschema des zu planenden Netzwerks und den Ortsdaten der Basisstationen gefunden wird.
Das vorstehend erwähnte Frequenzschema des zu simulierenden Netzwerks bildet eine Grundlage für die durch den Block 302 durchgeführten Interferenzmessungen. Das Frequenzschema wird verwendet, um mögliche interferierende Basisstationen und andere ähnliche ortsspezifische Feldstärkewerte, die aus der Feldstärkematrix des Gebietspixels erhalten werden, zu identifizieren. Die örtliche Signalqualität kann mittels einer Träger/Interferenz (C/I = Carrier/Interference)- Analyse geschätzt werden, die in jedem Gebietspixel durchgeführt wird. Ein entsprechender Bitfehlerverhältniswert BER (Bit Error Ratio) und eine Signalqualitätsklassifikation kann ebenfalls auf der Grundlage der C/I-Analyse bestimmt werden. Dies kann erfolgen durch Vergleichen des Trägers eines speziellen Kanals mit dem Träger eines benachbarten Kanals oder mit den Signalen anderer Basisstationen, die den gleichen Kanal in dem gleichen Netzwerk verwenden. Die Interferenzbestimmung wird durchgeführt mittels basisstationsspezifischer Feldstärken, die in dem Gebietspixel der digitalen Karte berechnet werden, indem das Verhältnis zwischen jedem Basisstationspaar in jedem Gebietspixel überprüft wird. Interferierende Basisstationen werden auf der Grundlage des Frequenzschemas bestimmt, unter Berücksichtigung beispielsweise aller Basisstationen, die die gleichen Frequenzen verwenden wie die diesen besonderen Gebietspixel dominierende Basisstation. Zum Minimieren unnötiger Berechnungen kann ein Schwellenwert bestimmt werden, auf der Grundlage dessen lediglich die stärksten interferierenden Basisstationen berücksichtigt werden.
In der Praxis ist eine momentane Interferenzsituation selbstverständlich vom Zustand der interferierenden Basisstationen und Kanäle und von dem Einfluss der Leistungssteuerung abhängig. Diese Merkmale können während der Simulation erlaubt sein, indem ein spezieller Kanal für jeden erzeugten Anruf - gemäß dem Frequenzschema und den Kanaltabellen - in Verbindung mit dem Verriegeln bzw. festen Zuordnen zu der Basisstation zugewiesen wird. Auf diese Weise werden lediglich die Interferenzauswirkungen bei der Interferenzanalyse berücksichtigt, die durch aktive Kanäle bedingt sind. Die Auswirkungen dynamischer Leistungssteuerung können berücksichtigt werden, indem die erforderlichen Summations- und Subtraktionsprozeduren der Dezibelwerte in Verbindung mit den Einstellungen durchgeführt werden. Messungen zwischen dem Teilnehmergerät MS und der Basisstation BTS erfordern zudem Abstandsdaten zwischen der MS und der BTS, die auf der Grundlage des Abstands zwischen dem Ort der Basisstation BTS und dem derzeitigen Gebietspixel des Teilnehmergeräts bestimmt werden können.
Der Block 301 enthält die der Kanalsteuerung zugeordneten Systemfunktionen. Aufgabe des Blocks 301 ist es, die Kanalzuweisung in Verbindung mit den Verriegelungen bzw. festen Zuordnungen zu den Zellen und Handover zu steuern, und die durch den Messblock 302 durchgeführten momentanen Abtastungen auf der Grundlage der Kanalzustandsdaten zu steuern. Zu diesem Zweck führt der Steuerungsblock 301 basisstationsspezifische Kanaltabellen, die Kanalzuweisungen und Zustandsdaten speichern, beispielsweise wenn der Kanal frei oder besetzt ist. Zusätzlich kann der Block 301 Zusatzsystemalgorithmen enthalten, wie beispielsweise diskontinuierliches Senden oder Frequenzsprung, da er die Interferenzmessung steuert, und die konkreten Auswirkungen dieser Funktionen können primär in den kanalspezifischen Interferenzanalysen zu sehen sein.
Der Block 304 umfasst die zu simulierenden Systemfunktionen, einschließlich insbesondere der Algorithmen, die in Verbindung mit der Zellenauswahl und der aktiven Verbindungssteuerung stehen, welche durch den Betreiber über die Benutzerschnittstelle 5 modifiziert werden können. In diesem speziellen Fall enthält der Block 304 solche systemspezifischen Algorithmen wie den Anrufaufbaualgorithmus 305, den Leistungssteuerungsalgorithmus (PC) 306, den Handoveralgorithmus (HO) und den Funkverbindungsfehleralgorithmus (RLF = Radio Link Failure) 308. Die den Algorithmen zugeordneten unterschiedlichen Steuerungsparameter sind in einer Datenbank 309 gespeichert, in der der Betreiber diese über die Benutzerschnittstelle 5 modifizieren kann. Der Block 304 weist zudem eine Vorverarbeitung 310 für durch den Messblock 302 gesammelte Abtastwerte auf. Die Vorverarbeitung stellt Identifikationscodes bereit, die den Zustand jeder Verbindung wiedergeben. Beim Anrufaufbau wird der durch den Verkehrsblock 4 auf der digitalen Karte erzeugte Teilnehmer, gesteuert durch den Anrufaufbaualgorithmus 305, auf eine Zelle (Basisstation) mit dem größten Feldstärkewert in dem Gebietspixel, in dem der Teilnehmer angeordnet ist, festgelegt bzw. verriegelt. Die Leistungssteuerungs- und Kanaländerungsidentifikationscodes, die durch die Vorverarbeitung 310 aus den Messergebnissen des Messblocks 302 erzeugt werden, werden kontinuierlich mit entsprechenden basisstationsspezifischen Steuerungsparametern, die in der Datenbank 309 gespeichert sind, gemäß dem Leistungssteuerungsalgorithmus 306 und dem Kanaländerungsalgorithmus 307 verglichen. Gemäß dem RLF-Algorithmus 304 wird ein Anruf als unterbrochen angesehen, wenn die Qualität der Verbindung während einer ausreichenden Zeitdauer unterhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts bleibt. Der Block 304 tauscht kontinuierlich Kanalzustands- und -zuordnungsdaten mit den Steuerungsblöcken 301 aus.
Da die vorrangige Funktion der Simulation darin besteht, Informationen über den Betrieb des Netzwerks zur darauf folgenden Analyse zu sammeln, werden die während der Simulation durchgeführten Systemfunktionen und ihre Hintergrundinformationen wie beispielsweise die Messergebnisse des Blocks 302 und die auf der Grundlage davon gebildeten Indentifizierungscodes in der Simulationsergebnisdatenbank 6 gemäß Fig. 1 so verständlich wie möglich gespeichert. Insbesondere die Verwendung einzelner Teilnehmer in der Simulation eröffnet eine Möglichkeit extrem diversifizierter Sammlung von Daten und weiterer Anwendungen. Das Speichern der unterschiedlichen Simulationsereignisse kann beispielsweise straßenspezifisch, ortsspezifisch, netzwerkelementspezifisch oder grundspezifisch bzw. dem Grunde nach erfolgen. Zu speichernde Simulationsergebnisse enthalten zumindest Anrufaufbaue, Anruffreigaben bzw. Anrufbeendigungen, Verbindungsfehler, Leistungssteuerungen und Änderungsänderungen.
Obwohl es ebenfalls bei dem System gemäß der Erfindung möglich ist, ein Mitverfolgen während der Simulation zu realisieren, werden die tatsächlichen Gebrauchsanwendungen der Simulation durch Nachbearbeitung der in der Datenbank 6 gespeicherten Ereignisstatistiken erzielt. Das Ziel ist es, relevante Informationen herauszufiltern bzw. zu erhalten, was durch Nachbearbeitungsprogramme durchgeführt werden kann, die durch den Block in Fig. 1 dargestellt sind. Sie können gemäß ihrem Entwicklungsgrad wie folgt klassifiziert werden: grafische Anwendungen, Analyseanwendungen und Optimierungsanwendungen.
Grafikanwendungen zielen darauf ab, die während der Simulationen erzeugten Ereignisstatistiken in visuelle Grafikdarstellungen zu verarbeiten. Fig. 4 zeigt ein hierarchisches Diagramm nachbearbeiteter Grafikdarstellungen, die der Betreiber beispielsweise auswählen und auf einer grafischen Benutzerschnittstelle ausgeben kann. Die oberste horizontale Reihe in Fig. 4 zeigt Statistiken bezüglich des gesamten Netzwerks mittels Histogrammen, wobei jede Spalte in jedem Histogramm ein Mobilfunkvermittlungszentrum MSC beispielsweise darstellt. Die Höhe der Spalte in jedem Spaltendiagramm kann wiederum die Verkehrslast, Anzahl blockierter Anrufe, Anzahl von in Warteschlangen befindlichen Anrufen, Gesamtanzahl von Anrufen, Anzahl von Kanalhandovers, Anrufqualität, Anzahl von Leistungssteuerungen, Anzahl von Verbindungsfehlern, usw. in dem jeweiligen Mobilfunkvermittlungszentrum MSC darstellen. Die zweite horizontale Reihe in Fig. 4 zeigt die entsprechenden Histogramme für die Basisstationscontroller BSC, gesteuert durch die spezielle MSC, die dritte horizontale Reihe für die Basisstationen, gesteuert durch den speziellen BSC, und die vierte horizontale Reihe zeigt Histogramme, die spezielle Basisstationen darstellen. Die Simulationsergebnisse können ebenfalls als grafische Kartendarstellungen dargestellt werden, wie durch die unterste Reihe in Fig. 4 gezeigt. Der Block 400 stellt beispielsweise Ereignisse pro Gebietseinheit, der Block 402 die Verteilung der Ereignisse über eine gewisse Route und der Block 402 Ereignisse als eine Funktion der Funkumgebung auf einer gewissen Route dar.
Ähnliche grafische Darstellungen sind ebenfalls in Fig. 5 gezeigt. Fig. 5a stellt die Anzahl von Anrufen in den unterschiedlichen Mobilfunkvermittlungszentren dar, und Fig. 5b stellt die Anrufdichte in unterschiedlichen Netzwerkgebieten als eine Kartendarstellung dar. Fig. 5c zeigt die Anzahl von Anrufen unterschiedlicher Qualitäten in jedem Mobilfunkvermittlungszentrum mittels Histogrammen, und Fig. 5d zeigt die Verteilung von Anrufen unterschiedlicher Qualitäten als eine Kartendarstellung. Fig. 5e stellt die Anzahl von Kanaländerungen für jedes MSC dar, und Fig. 5f zeigt die Verteilung von Kanalhandovers als eine Kartendarstellung.
Diese Art von ereignisspezifischen Darstellungen ermöglicht eine systematische Auswertung der relativen Leistungsfähigkeit der unterschiedlichen Abschnitte des Zellen-Netzwerks oder der einzelnen Netzwerkelemente auf der Grundlage unterschiedlicher Kriterien. Fig. 6 zeigt einen Umriss eines praktischen Ausführungsbeispiels, hinsichtlich dessen der Betrieb der unterschiedlichen Netzwerkelemente auf der Grundlage der Feldstärkeverteilung des Anrufverkehrs, der an diese geliefert wird, beurteilt werden kann. Fig. 6a zeigt ein Histogramm, welches die Anzahl von Anrufen darstellt, die eine Signalstärke von weniger oder mehr als x dBm haben, separat für jedes MSC. Es ist aus Fig. 6a ersichtlich, dass die Anzahl von Verbindungen geringer Qualität bei der MSC3 relativ hoch ist. Durch seitens des Betreibers über die Benutzerschnittstelle 5 vorgenommene Auswahlen können niedrigere hierarchische Niveaus in dem Netzwerk erreicht werden (Fig. 4) und so kann gesehen werden, dass die schlechten Verbindungen in dem Basisstationscontroller BSC3 unter den Basisstationscontrollern BSC des Mobilfunkvermittlungszentrums MSC3 konzentriert sind, wie in Fig. 6b dargestellt. Beim Untersuchen der durch den BSC3 gesteuerten Basisstationen mittels der grafischen Darstellung gemäß Fig. 6c ist es weiter ersichtlich, dass die schlechten Verbindungen bei der Basisstation BTS3 und in dieser insbesondere auf dem Funkkanal 3 konzentriert sind, wie aus dem Histogramm in Fig. 6d ersichtlich. Die Signalstärke der Basisstation BTS3 auf unterschiedlichen Routen kann dann mittels der Kartendarstellung in Fig. 6e studiert werden. Fig. 6f zeigt die Variation der Signalstärke an unterschiedlichen Abschnitten der in Fig. 6e gezeigten Routen. Anhand dieser Informationen kann man versuchen, die Struktur, Leistungen oder Parameter des Netzwerks über die Benutzerschnittstelle 5 zu ändern, so dass eine adäquate Signalstärke in den entdeckten kritischen Gebieten erzielt werden kann. Die Auswirkungen der neuen eingestellten Werte wird dann durch eine neue Simulation getestet, woraufhin die eingestellten Werte gegebenenfalls auf der Grundlage der erhaltenen Ergebnisse erneut verändert werden, usw. Durch iteratives Vorgehen auf diese Weise, können die Netzwerkparameter und eingestellten Werte schließlich optimiert werden.
Analyseanwendungen sind unabhängige Anwendungsprogramme, deren Zweck darin besteht, die statistischen Informationen zu analysieren, die durch die Simulationen bereitgestellt wurden. Die Software kann beispielsweise die Simulationsergebnisse mit vorbestimmten Grenzwerten vergleichen und beliebig erfasste Abweichungen über die Benutzerschnittstelle an den Betreiber ausgeben. Auf der Grundlage der Ergebnisse der Analysen ist es möglich, beispielsweise Netzwerkelemente einer "Schwarzen Liste" zu erstellen, die als die kritischsten unter dem Gesichtspunkt der Leistungsfähigkeitskriterien beurteilt wurden, die in jedem speziellen Fall angelegt wurden. Die Analyseprogramme körnen ebenfalls in ähnliche ereignisspezifische Anwendungsfelder wie die vorstehend genannten grafischen Darstellungen klassifiziert werden, und somit können in Zusammenhang mit dem Betrieb typischer zellen-Netzwerke stehende Probleme mittels dieser identifiziert und lokalisiert werden. Ein einfaches Ausführungsbeispiel ist ein Programm, welches die in Fig. 6a bis 6f gezeigte Analyse durchführt und dann eine Liste der Basisstationen ausgibt, von denen angenommen wird, dass sie die kritischsten hinsichtlich der Feldstärkeverteilung sind. Die Bestimmung und Leistungsfähigkeit der tatsächlichen Korrekturprozeduren muss weiterhin durch den Betreiber über die Benutzerschnittstelle 5 vorgenommen werden.
Optimierungsanwendungen stellen den am weitesten entwickelten Grad der Weiterbearbeitungssoftware dar. Diese Anwendungsprogramme analysieren den Betrieb des Netzwerks autonom und definieren dann geeignete Steuerungsprozeduren zur Optimierung des Betriebs des Netzwerks. Optimierung wird herkömmlicherweise dadurch versucht herbeizuführen, dass die Netzwerkkonfiguration korrigiert wird, und somit ist die Einstellung beispielsweise der Basisstationsparameter und der Kanaländerungssteuerungsparameter des Netzwerks von hoher Bedeutung. Die Programme arbeiten iterativ, das heißt, die Werte der Steuerungsparameter, die das gerade eingestellte bzw. geregelte Ereignis beeinflussen, werden nach jeder Analyse eingestellt. Danach wird ein neuer Simulationslauf durchgeführt und die Analysen werden wiederholt. Dies wird fortgesetzt, bis die Leistungsfähigkeitskriterien, die durch den Betreiber eingestellt sind, oder die allgemeinen Beendigungskriterien, die für das Programm (Anzahl von Iterationen oder Laufzeit des Programms) definiert sind, erfüllt sind. Die Optimierungsanwendungen können ebenfalls ähnlich wie die grafischen Anwendungen klassifiziert werden. Ein praktisches Ausführungsbeispiel besteht in einem Programm zur Optimierung von Zellengebieten und Kanalhandovers, welches nach Kurzzeit-Kanaländerungssituationen sucht beispielsweise und untersucht, ob sie für die Anrufqualität oder -aufrechterhaltung notwendig sind. Auf der Grundlage der Analysen versucht das Programm, die Grenzen der Dienstgebiete der betroffenen Basisstationen mittels des Leistungspegels und Kanalhandoversteuerungsparametern anzupassen bzw. einzustellen.
Beim Simulieren eines im Betrieb befindlichen, tatsächlichen Zellen-Netzwerks können Informationen kontinuierlich für das System gemäß der Erfindung bereitgestellt werden, indem die Statistiken des in Betrieb befindlichen Netzwerks verwendet werden, und die Leistungsfähigkeit des Netzwerks kann mittels der durch das System durchgeführten Simulationen überwacht werden, so dass optimale Netzwerkstruktur, - konfiguration und -steuerungsparameter hinsichtlich der Betriebsleistungsfähigkeit des Netzwerks ermittelt werden können. Diese optimalen Werte können für das in Betrieb befindliche Zellen-Netzwerk eingestellt oder angewandt werden, und zwar entweder manuell oder automatisch. Gemäß der Darstellung in Fig. 7 kann das System 70 gemäß der Erfindung eine Schnittstelle 73 zu einem Betriebs- und Wartungszentrum OMC 72 eines GSM-Zellen-Netzwerks 71 haben, beispielsweise zu einem OMC, welches handelsüblich von Nokia Cellular Inc. erhältlich ist, wobei das OMC dem System 70 Informationen bezüglich des Betriebs des Netzwerks 72 bereitstellt und es dem System ermöglicht, die Netzwerkkonfiguration zu ändern, beispielsweise Steuerungsparameter. Somit kann der Betrieb des Zellen-Netzwerks 71 kontinuierlich gemäß derzeitigen Bedingungen optimiert werden. Wenn das System 70 der Erfindung die vorstehend genannten autonomen Analyseanwendungen verwendet und optimierte Parameterwerte automatisch für das OMC 72 anwendet, ist ein Zellen- Netzwerk verwirklicht, mit dem eine vollständig automatische Anpassung ermöglicht ist.
Die Figuren und auf diese bezogene Beschreibung dient lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung, die in ihren Einzelheiten innerhalb des Schutzbereichs der beigefügten Patentansprüche variieren kann.

Claims

1. Verfahren zur Planung eines Zellen-Funknetzwerks mit einem Verkehrssteuerungsprozess, Systemsteuerungsparametern und einer Funkumgebung, mit:

Kreieren eines Netzwerkmodells, welches das Zellen- Netzwerk und dessen Funkumgebung auf einer digitalen Karte wiedergibt,

dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zu dem umfasst:

Hinzufügen von Systemeigenschaften, die den Verkehrssteuerungsprozess des Zellen-Funknetzwerks in Verbindung mit dem das Zellen-Funknetzwerk und dessen Funkumgebung darstellenden Netzwerkmodell für eine routenspezifische Betriebssimulation des Zellen- Funknetzwerks beeinflussen, einschließlich einer Vielzahl von Simulationsereignissen,

Optimieren der Systemsteuerungsparamet er des Zellen- Funknetzwerks und dadurch des Betriebs des Zellen- Funknetzwerks auf der Grundlage von statistischen Simulationsergebnissen, die den Betrieb des Zellen- Funknetzwerks beschreiben,

Hinzufügen eines Verkehrsdichtemodells in Verbindung mit dem das Zellen-Funknetzwerk und dessen Funkumgebung darstellenden Modell, wobei das Verkehrsdichtemodell ein Teilnehmermobilitätsmodell aufweist, und Verwenden von mindestens einem der in der Simulation auf der digitalen Karte erzeugten immobilen und mobilen einzelnen Teilnehmer.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es folgenden Schritt aufweist: Speichern der Simulationsereignisse separat für jede Straße, Ort, Netzwerkelement und/oder Grund.

3. System zur Planung eines Zellen-Funknetzwerks, wobei das Funknetzwerk Systemsteuerungsparameter hat, mit:

einer interaktiven Einrichtung (1) zum Kreieren eines das Zellen-Funknetzwerk und dessen Funkumgebung auf einer digitalen Karte mit Gelände- und Topologieinformationen darstellenden Modells, wobei das Modell zumindest Basisstationsorte und Antennenorte aufweist, wobei deren Antennenleistungen und Antennenrichtungen derart definiert sind, dass auf der Grundlage eines vorbestimmten Funksignalausbreitungsmodells und der durch die digitale Karte bereitgestellten Informationen berechnete Funkversorgungsbereiche einen gewünschten geografischen Bereich vollständig abdecken,

dadurch gekennzeichnet, dass das System zudem aufweist:

eine Einrichtung (4) zur Erzeugung aktiver Teilnehmer, die an jeweiligen Orten auf der digitalen Karte zu positionieren sind und zur Erzeugung von durch die aktiven Teilnehmer errichteten Funkverbindungen zur Simulation des Modells,

eine Einrichtung (302) zur Bestimmung von zumindest der Feldstärke und Interferenzbedingungen an jedem Ort von jedem erzeugten aktiven Teilnehmer während der jeweiligen Funkverbindung in dem Modell der auf der digitalen Karte kreierten Funkumgebung,

eine Einrichtung (3) zur Simulation von einer Basisstationsauswahl, Basisstationshandover, Kanalzuweisung und Steuerung einer aktiven Verbindung der durch die Erzeugungseinrichtung (4) erzeugten Teilnehmer zugeordneten Systemfunktionen auf der Grundlage der bestimmten Feldstärke und Interferenzbedingungen und entsprechend ausgewählten Systemsteuerungsalgorithmen und -parametern des Zellen-Funknetzwerks,

eine Einrichtung (6) zur Speicherung von Ereignisdaten von durch die Simulationseinrichtung ausgeführten Funktionen, und

eine Einrichtung (5) zur Veränderung der Systemsteuerungsparameter des Zellen-Funknetzwerks auf der Grundlage der Ergebnisse der Simulation.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugungseinrichtung (4) angepasst ist, um aktive Teilnehmer mittels eines Zufallsprozesses beruhend auf mindestens einer der tatsächlichen Anrufstatistiken und der Teilnehmerdurchdringung des Bereichs zu erzeugen.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugungseinrichtung (4) angepasst ist, um sich in einem Straßennetz der digitalen Karte bewegende aktive Teilnehmer durch einen Zufallsprozess beruhend auf tatsächlichen straßenspezifischen Verkehrsaufkommensstatistiken zu erzeugen.

6. System nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Erzeugungseinrichtung (4) angepasst ist, um jedem erzeugten Teilnehme r eine unabhängige Anfangsgeschwindigkeit, Richtung und Verbindungszeit auf der Grundlage einer vorbestimmten statistischen Zufallsfunktion zuzuweisen.

7. System nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist: eine Einrichtung (8) zur statistischen Verarbeitung von in der Speichereinrichtung (6) gespeicherten Ereignisdaten und zur grafischen Präsentation von Ereignisstatistiken einer grafischen Benutzerschnittstelle (5) der Änderungseinrichtung.

8. System nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungseinrichtung eine Einrichtung enthält, die es einem Betreiber ermöglicht, grafische statistische Darstellungen einer grafischen Benutzerschnittstelle auszuwählen und zu verarbeiten.

9. System nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist: eine Schnittstelle (73) zu einem realen in Betrieb befindlichen Netzwerk (71, 72) zum Empfangen von Informationen bezüglich des Betriebs des realen Netzwerks zur Verwendung in der Simulation.

10. System nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das System aufweist: eine Schnittstelle (73) zu einem realen in Betrieb befindlichen Zellen-Netzwerk (71, 72) zur manuellen oder automatischen Änderung von Parametern des Netzwerks beruhend auf der Simulation.

11. Steuerungssystem für ein Zellen-Funknetzwerk mit:

einer Einrichtung zum Erhalten von statistischen Daten bezüglich des Betriebs eines in Betrieb befindlichen Zellen-Netzwerks mit einer Funkumgebung,

einer Einrichtung zur Änderung von Steuerungsparametern des Zellen-Netzwerks auf der Grundlage der erhaltenen statistischen Daten,

dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Änderung der Steuerungsparameter zudem aufweist:

eine Einrichtung (1) zur Speicherung eines Modells des Zellen-Funknetzwerks und der Funkumgebung auf einer digitalen Karte mit Gelände- und Topologieinformationen, wobei das Modell zumindest Basisstationsorte und Antennenorte, Antennenleistungen und Antennenrichtungen des Zellen-Netzwerks umfasst,

eine Einrichtung (4) zur Erzeugung aktiver Teilnehmer an jeweiligen Orten der digitalen Karte und von durch die aktiven Teilnehmer errichteten Funkverbindungen gemäß den von dem in Betrieb befindlichen Zellen-Netzwerk erhaltenen statistischen Daten,

eine Einrichtung (302) zur Bestimmung von zumindest der Feldstärke und Interferenzbedingungen an jedem Ort jedes erzeugten aktiven Teilnehmers während der jeweiligen Funkverbindung in dem Modell der auf der digitalen Karte kreierten Funkumgebung,

eine Einrichtung (3) zur Simulation von Systemfunktionen, die in Zusammenhang stehen mit einer Basisstationsauswahl, Basisstationshandover, Kanalzuweisung und aktiver Verbindungssteuerung der durch die Erzeugungseinrichtung (4) erzeugten Teilnehmer, wobei die Simulation auf der Grundlage der bestimmten Feldstärke und Interferenzbedingungen und entsprechend Systemsteuerungsalgorithmen und -parametern des Zellen- Funknetzwerks erfolgt,

eine Einrichtung (6) zur Speicherung von Ereignisdaten von durch die Simulationseinrichtung durchgeführten Funktionen, und

eine Einrichtung (5) zur Änderung der Systemsteuerungsparameter auf der Grundlage der Ergebnisse der Simulation.