CN104955055A - 用于在采用基于交通工具中继节点时确定和规划无线网络部署充分性的方法和设备 - Google Patents

用于在采用基于交通工具中继节点时确定和规划无线网络部署充分性的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在采用基于车辆中继节点时确定和规划无线网络部署充分性的方法和设备。一种规划通信网络基础设施的方法，所述方法包括计算区域中的多个交通工具中继节点的潜在容量，其中所述多个交通工具中继节点转送多个便携式装置与至少一个基站之间的数据。所述方法还包括计算所述区域中的潜在数据需求以用于在所述多个便携式装置与至少一个基站之间传输数据。所述方法还包括通过利用所述区域中所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量和所述区域中所述潜在数据需求来确定服务于所述区域的基站数量是否充足。

Description

用于在采用基于交通工具中继节点时确定和规划无线网络部署充分性的方法和设备
技术领域
本技术领域大体涉及无线电通信网络规划，且更确切地指用于在采用基于交通工具中继节点时确定无线网络充分性的方法和设备。
背景技术
与便携式蜂窝电话（“便携式装置”）的通信通常通过便携式装置和基站（例如，“蜂窝塔”）的直接通信来实现。然而，由于许多技术和环境因素，这种直接通信经常出问题。例如，在城市区域中，建筑物经常阻塞在便携式装置与基站之间发送的无线电频率（“RF”）信号，这会阻止建立通信链路或会导致低质量的链路。
对典型的电信系统的一个潜在的改进在于使用中继节点，该中继节点可充当在便携式装置与基站之间的中继装置或“中继器”。这些中继节点可以是交通工具（例如，汽车）的一部分。此类交通工具中继节点可通过增加每个基站的容量和/或限制可需要来预期系统未来增长的额外基站的量来改变电信系统的动态。
因此，期望的是为带有基于交通工具中继节点的电信网络规划提供系统和方法。此外，本发明的其它期望的特征和特性可在结合附图和上文的技术领域和背景技术从随后的详细说明和所附的权利要求书中变得显而易见。
发明内容
在一个实施例中，提供了规划通信网络基础设施的方法。该方法包括计算区域中的多个交通工具中继节点的潜在容量，其中多个交通工具中继节点转送多个便携式装置与至少一个基站之间的数据。该方法还包括计算区域中的潜在数据需求以用于在多个便携式装置与至少一个基站之间传输数据。该方法进一步包括通过利用区域中多个交通工具中继节点的潜在容量和区域中潜在数据需求来确定服务于该区域的基站数量是否充足。
在另一实施例中，提供用于帮助规划通信网络基础设施的设备。该设备包括具有处理器的计算机。处理器配置来计算区域中的多个交通工具中继节点的潜在容量，其中多个交通工具中继节点转送多个便携式装置与至少一个基站之间的数据。该处理器还配置来计算区域中的潜在数据需求以用于在多个便携式装置与至少一个基站之间传输数据。处理器进一步配置来通过利用区域中多个交通工具中继节点的潜在容量和区域中潜在数据需求来确定服务于该区域的基站数量是否充足。
根据本发明，进一步存在以下技术方案：
1. 一种规划通信网络基础设施的方法，其包括：
计算区域中的多个交通工具中继节点的潜在容量，所述多个交通工具中继节点转送在多个便携式装置与至少一个基站之间的数据；
计算所述区域中的潜在数据需求以用于在所述多个便携式装置与所述至少一个基站之间传输数据；
通过利用所述区域中的所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量和所述区域中所述潜在数据需求来确定服务于所述区域的基站数量是否充足。
2. 根据方案1所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量包括采用所述区域中的一定量的交通工具。
3. 根据方案2所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量包括采用普及系数，所述普及系数反映装配有所述交通工具中继节点中的一个的交通工具的比例。
4. 根据方案3所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量包括采用一定尺寸的所述区域和所述区域中一定量的停车空间。
5. 根据方案4所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量进一步包括采用停车位使用系数，所述停车位使用系数反映被使用的停车空间的比例。
6. 根据方案1所述的方法，其进一步包括计算所述区域中所述多个交通工具中继节点的平均容量。
7. 根据方案6所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量包括采用所述区域中所述多个交通工具中继节点的所述平均容量。
8. 根据方案7所述的方法，其中，计算平均容量包括采用所述交通工具中继节点中的每个与所述至少一个基站相距的距离。
9. 根据方案1所述的方法，其中，确定服务于所述区域的基站的数量是否充足包括将所述潜在数据需求减去所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量以获得剩余需求。
10. 一种配置来帮助规划通信网络基础设施的设备，其包括：
处理器，所述处理器配置来：
计算区域中的多个交通工具中继节点的潜在容量，所述多个交通工具中继节点转送在多个便携式装置与至少一个基站之间的数据；
计算所述区域中的潜在数据需求以用于在所述多个便携式装置与所述至少一个基站之间传输数据；
通过利用所述区域中所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量和所述区域中所述潜在数据需求来确定服务于所述区域的基站数量是否充足。
11. 根据方案10所述的设备，其中，所述处理器配置来通过采用所述区域中的一定量的交通工具来计算中继节点的所述潜在容量。
12. 根据方案11所述的设备，其中，所述处理器配置来通过利用普及系数来计算中继节点的所述潜在容量，所述普及系数反映装配有所述交通工具中继节点的交通工具的比例。
13. 根据方案12所述的设备，其中，所述处理器配置来通过采用一定尺寸的所述区域和所述区域中一定数量的停车空间来计算所述中继节点的潜在容量。
14. 根据方案13所述的设备，其中，所述处理器配置来采用停车位使用系数计算中继节点的所述潜在容量，所述停车位使用系数反映被使用的停车空间的比例。
15. 根据方案10所述的设备，其中，所述处理器配置来计算所述区域中所述多个移动中继节点的平均容量。
16. 根据方案15所述的设备，其中，所述处理器配置来通过采用所述区域中所述多个移动中继节点的所述平均容量计算中继节点的所述潜在容量。
17. 根据方案16所述的设备，其中，所述处理器配置来通过采用所述交通工具中继节点中的每个与所述至少一个基站相距的距离来计算平均容量。
18. 根据方案10所述的设备，其中，所述处理器配置来通过将所述潜在需求减去所述潜在容量以获得剩余需求来确定服务于所述区域的基站数量是否充足。
附图说明
在下文中将结合下列附图来描述示例性实施例，其中同样的附图标记指代同样的要素，并且在附图中：
图1是根据一个示例性实施例用于促进通信的系统的示意性框图；
图2是显示提供对区域的通信覆盖的多个交通工具和相关联的中继节点的地理区域的顶视图；
图3是根据一个示例性实施例用于规划通信网络基础设施的方法的流程图；
图4是根据一个示例性实施例用于规划通信网络基础设施的方法的流程图；以及
图5是根据一个示例性实施例用于规划通信网络基础设施的设备的框图。
具体实施方式
以下详细说明在本质上仅仅是示例性的，且并不旨在限制本申请和使用。此外，也不旨在受到前述的技术领域、背景技术、发明内容或下文的详细说明中所呈现的任何明示或暗示的理论的约束。
参照附图，其中贯穿多个视图的同样的附图标记指代同样的部件，在本文中显示且描述促进通信的示例性系统100。此外，在本文中显示且描述了确定在地理区域101中执行系统100的基础设施需求的方法300、400。在本文中还显示且描述执行方法300、400中的一种或更多种的计算机500。应当注意的是，本文中所描述的计算机500和方法300、400可在（a）系统100的初始部署规划期间（即，从零开始）或（b）用于通常定期地进行的升级和维护的后续部署规划期间来执行。
在图1中显示系统100的一个示例性实施例。系统100包括至少一个基站102。示例性实施例的至少一个基站102是无线电话站，其通常称作“蜂窝站”。每个基站102包括无线电装置104和天线106，其配置来发送且接收无线电频率（“RF”）信号。如本领域技术人员所领会到的，无线电装置104可替代地称作收发器。如本领域技术人员所领会到的，基站102还包括与无线电装置104通信的控制器108，以控制无线电装置104并且在其间传输数据。控制器108可包括任何单独或以任意组合方式的硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，其包括但不限于：专用集成电路（ASIC）、电路、执行一个或更多个软件或固件程序的存储器和处理器（共享处理器、专用处理器或处理器组）、组合逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）和/或提供所描述功能的其它合适的部件。
也如所述领域的技术人员所领会的，每个基站102与电信网络109通信且配置来将数据传输至电信网络109并且传输出该电信网络109。电信网络109可利用无线通信技术（例如，RF信号和/或其它无线点对点通信）和/或物理链路（例如，导电线路和/或光纤电缆）。虽然在图1中未示出，但是控制器108可距离基站102远程地定位，同时控制基站102的操作。例如，控制信号可经由电信网络109从远程定位的控制器（未示出）传输。电信网络109可连接至称作因特网的全球互联网络，或可以是其的一部分。
系统100还包括多个交通工具中继节点112。示例性实施例的交通工具中继节点112中的每个均与交通工具（例如汽车）114相关联。即，交通工具中继节点112由交通工具114支撑或承载。然而，其它合适的交通工具114可替代地用于承载交通工具中继节点112，合适的交通工具包括但不限于摩托车、火车、船、航天器和航空器。此外，交通工具中继节点112不一定必须与交通工具114相关联。例如，交通工具中继节点112可由人、自行车、推车等来承载。
交通工具中继节点112配置来经由通信链路116与至少一个基站102通信。在图1中示出的示例性实施例中，采用RF信号以无线的方式执行通信链路116。无线链路116可采用蜂窝频段或在所建立的蜂窝频段以外的其它频段。因此，每个交通工具中继节点112均包括带有天线120的无线电装置118。如本领域技术人员所领会到的，无线电装置118可替代地称作收发器。每个交通工具中继节点112均包括控制器122和电池124。控制器122可包括任何单独或以任意组合方式的硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，其包括但不限于：ASIC、电路、执行一个或更多个软件或固件程序的存储器和处理器（共享处理器、专用处理器或处理器组）、组合逻辑电路、FPGA和/或提供所描述功能的其它合适的部件。
应当领会到的是，在交通工具中继节点112与至少一个基站102之间的通信链路116还可由物理链路（未示出）来实施，例如导电电缆和/或光纤。例如，在电动交通工具114的情况下，当交通工具114插入充电站（未示出）中时，可建立物理通信链路116。
每个交通工具中继节点112的电池124与无线电装置118和控制器122电连接用于向其每个提供电力。电池124可以是使用来给交通工具114的其它系统（未示出）提供电力的同一个电池。可替代地，电池124可与交通工具114的电池分开。
每个交通工具中继节点112配置来在基站102与至少一个便携式通信装置130（下文简化称作“便携式装置130”或“多个便携式装置130”）之间转送数据。示例性实施例的便携式装置130是允许用户（未示出）以声音、视频和/或数据来与交通工具中继节点112通信的手持型装置。便携式装置130还可配置来直接与基站102无线通信。
便携式装置130可称作蜂窝式电话、蜂窝电话、智能电话、行动电话、个人数字助理、平板和/或对讲机。然而，本领域技术人员领会到，其它装置也可起到便携式通信装置130的作用。便携式通信装置130包括无线电装置132和天线134，其配置来经由通信链路116发送或接收RF信号。如本领域技术人员所领会到的，无线电装置132可替代地称作收发器。便携式装置130还包括与无线电装置132通信的控制器136。控制器136配置来控制无线电装置132并且在其间传输信号和/或数据。控制器136可包括任何单独或以任意组合方式的硬件、软件、固件、电子控制部件、处理逻辑和/或处理器装置，其包括但不限于：专用集成电路（ASIC）、电路、执行一个或更多个软件或固件程序的存储器和处理器（共享处理器、专用处理器或处理器组）、组合逻辑电路和/或提供所描述功能的其它合适的部件。本领域技术人员还领会到，无线电装置132、天线134和/或控制器136可为独立的部件或相互集成为单个部件。该实施例的便携式装置130还包括电池（未示出）。电池与无线电装置132和控制器136电连接用于向其中每个提供电力。
在一些实施例中，与基站102和交通工具中继节点112之间的通信相关联的通信协议可以不同于与交通工具中继节点112和便携式装置130之间的通信相关联的通信协议。而且，在一些实施例中，与基站102和交通工具中继节点112之间的通信相关联的频段可以不同于与交通工具中继节点112和便携式装置130之间的通信相关联的频段。
例如，基站102与交通工具中继节点112之间的通信可利用与GSM、UMTS和/或LTE蜂窝标准相关联的频率和协议来执行，而交通工具中继节点112与便携式装置130之间的通信可利用如上文所描述的蜂窝协议和标准或Wi-Fi连接（即，利用与一个或更多个IEEE 802.11标准族相关联的频率和协议）来执行。当然，本领域技术人员将领会到频率和协议的多种变型。
利用交通工具中继节点112来转送数据以代替在便携式装置130和基站102之间的直接连接使得地理区域101中的基站102更少，以及在基站102处所需要的总带宽更小。在图2中示出示例性地理区域101的视图，其中在路面上和停车场内两者的各种停车空间中示出装配有交通工具中继节点112的多个交通工具114。随即在下文中描述确定在地理区域101中执行系统100的基础设施需求的方法300、400。
在图3和4中示出的示例性实施例中，并且继续参照图1和图2，方法300、400均在302处包括计算在地理区域101中的多个交通工具中继节点112的潜在容量Cp（t）。在示例性实施例中，在一定时间周期内交通工具中继节点112的潜在容量Cp（t）可按下式计算：
        
其中，Nvehicles（t）是在一定时间周期期间在地理区域101中交通工具114的数量；PVeRN是与地理区域101中装配有交通工具中继节点112的交通工具114的比例相对应的普及系数；以及是平均容量并且在下文中更详细地定义。
在一定时间周期期间地理区域101中的交通工具114的数量 Nvehicles（t）可由地理区域101的尺寸ABS乘以地理区域101中停车空间的数量Nspace并且乘以在一定时间周期期间停车位使用率U（t）来估计。停车使用率U（t）指的是使用中的停车空间Nspace的比例。地理区域101的尺寸ABS和地理区域101中停车空间的数量Nspace和在一定时间周期期间停车位使用率U（t）可由如本领域技术人员所领会到的地理区域101的实地考察、已知标准和其它资源来确定。因此，在一定时间周期内交通工具中继节点112的潜在容量Cp（t）可按下式计算：
        
平均容量可按下式计算：
        
其中，N是区域101中交通工具114的数量，Nvehicles（di）是与至少一个基站102相距一定距离di的交通工具114的数量，以及CVeRN（di）是与基站102相距一定距离di的容量。能够使用自由空间或其它信号传播模型（例如，无线信道仿真模型、光线追踪等）得出仿真的/近似的/计算出的信号干扰噪声比（“SINR”），接着采用香农容量公式（Shannon Capacity formula）来估计。这种方法会得出实际可实现容量的上界。在另一实施例中，可由所测量的SINR，接着采用直接形式的或采用查找表或其它近似技术的隐含形式的香农容量公式导出。
方法300进一步在304处包括计算在地理区域101中的潜在数据需求D（t）。潜在数据需求D（t）指的是由在一定时间周期中地理区域101中多个便携式装置130潜在发出或接收的数据的最大量。计算潜在数据需求D（t）可利用过去的数据使用统计、将来的发展预测和对于本领域技术人员已知的其它数据。在另一实施例中，需求D（t）能够从对过去需求的统计分析中推出。作为示例，说明上述技术的一种方法是估计对于具体的地理区域101的需求分布，其中实际的需求度量D（t）从分布函数估计中推出（例如平均值+西格玛，第90百分位等等）。
方法300还包括通过利用潜在容量Cp（t）和潜在需求D（t）来确定服务于该区域的基站数量是否充足。在图3中示出的实施例中，在306处通过将潜在数据需求D（t）减去交通工具中继节点的潜在容量CVeRN（t）以获得剩余需求d（t）来实现此确定。然后剩余需求d（t）在308处可用于帮助规划固定的基础设施，例如地理区域101中的基站102。如果剩余需求d（t）是正的，则可有必要来增加地理区域101中的容量，例如通过现存基站102的额外带宽或新基站102。如果剩余需求d（t）是负的，则可以不保证额外的容量。
在图3中示出的方法300对于多个时间周期可以重复。例如，如果时间周期设定在一个小时，则所述方法可一天重复24次来每小时估计剩余需求d（t）。可通过在不同的一天期间重复方法300（例如，在正常的工作日期间重复24次、在节假日期间重复24次以及在周末日期间重复24次）来获得更精确的确定。
在图4所示出方法400中，该确定在401处包括计算网络容量Cn（t）。网络容量Cn（t）等于基站102可发送和/或接收的数据的量。Cn（t）可利用对与地理区域101相关联的基站102的长期观测来推出。所述长期观测过程计算即时实际容量并且每当它超出存储值（即，存储值代表在那个时间点所实现的最大容量）时就将它存储至寄存器（未示出）中。可替代地，一种估算最大可实现容量Cn（t）的隐含方式可包括随着时间映射地理区域101中的每个点的SINR度量。然后能够采用穿过地理区域101放置交通工具中继节点112的详尽的搜索技术来操作SINR地图，以得出Cn（t）。方法400还可在402处包括通过将潜在数据需求D（t）减去网络容量Cn（t）来计算剩余流量需求d（t）。因此，剩余流量需求Cr（t）代表未使用的网络容量Cn（t）。
然后方法400在404处将潜在容量Cp（t）与剩余流量需求Cr（t）相比较。如果剩余流量需求Cr（t）大于潜在容量Cp（t），则如在405处示出的，应当增加地理区域101中基站102的数量。如果在404处，剩余流量需求Cr（t）不大于潜在容量Cp（t），则在406处方法400包括将潜在容量Cp（t）减去剩余流量需求Cr（t）并且将结果与预定的阈值TH相比较。如果结果是大于预定的阈值TH，则如407中所示出的，应当减少地理区域101中基站102的数量。否则，方法400在408处终止。
参照图5，上文描述的方法300、400可利用设备500来执行。在图5中，如本领域技术人员所领会到的，设备500是具有处理器502以实施计算和/或执行指令（例如程序）的计算机（未单独编号）。如本领域技术人员还领会到的，计算机可包括输出装置503，例如显示器和输入装置504，例如键盘和/或鼠标。如本领域技术人员所领会到的，计算机还可包括用于存储数据的存储器505。
处理器502可配置（即编程）来执行上述的方法300、400中的一种或更多种功能。如此，设备500可用于确定对系统100（特别地，系统100的基站102的数量和/或位置）的基础设施需求。
计算机可与网络506（例如，因特网）通信，使得数据和/或其它信息可传输至网络506并且从网络506传输出。例如，正在研究中的地理区域101的特征也可从网络506传输至计算机500。此外，关于在特定基站102处的数据使用率的信息还可从网络506传输至计算机500。输出装置503（即显示器）可用于显示方法300、400的输出308、405、407。
虽然在图5中示出的设备500说明标准桌面微型计算机，但是应当领会到的是，设备的许多构型可用于执行方法300、400。例如，设备500可以是笔记本计算机、平板、服务器、主机或能够执行本文中所描述的方法300、400的任何其它构型。
尽管在前述的详细说明中已呈现出至少一个示例性实施例，但是应当领会到的是还存在大量的变型。还应当领会到的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例，并不意图以任何方式限制本公开的范围、适用性或构型。相反地，前述的详细说明会为本领域技术人员提供执行示例性实施例或多个示例性实施例的方便的路线图。应当理解的是，能够在要素的功能和布置上作出各种改变而不违背所附的权利要求书和其在法律上等同物中所阐述的本公开的范围。

Claims (10)

1. 一种规划通信网络基础设施的方法，其包括：
计算区域中的多个交通工具中继节点的潜在容量，所述多个交通工具中继节点转送在多个便携式装置与至少一个基站之间的数据；
计算所述区域中的潜在数据需求以用于在所述多个便携式装置与所述至少一个基站之间传输数据；
通过利用所述区域中的所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量和所述区域中所述潜在数据需求来确定服务于所述区域的基站数量是否充足。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量包括采用所述区域中的一定量的交通工具。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量包括采用普及系数，所述普及系数反映装配有所述交通工具中继节点中的一个的交通工具的比例。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量包括采用一定尺寸的所述区域和所述区域中一定量的停车空间。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量进一步包括采用停车位使用系数，所述停车位使用系数反映被使用的停车空间的比例。
6. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括计算所述区域中所述多个交通工具中继节点的平均容量。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，计算所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量包括采用所述区域中所述多个交通工具中继节点的所述平均容量。
8. 根据权利要求7所述的方法，其中，计算平均容量包括采用所述交通工具中继节点中的每个与所述至少一个基站相距的距离。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，确定服务于所述区域的基站的数量是否充足包括将所述潜在数据需求减去所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量以获得剩余需求。
10. 一种配置来帮助规划通信网络基础设施的设备，其包括：
处理器，所述处理器配置来：
计算区域中的多个交通工具中继节点的潜在容量，所述多个交通工具中继节点转送在多个便携式装置与至少一个基站之间的数据；
计算所述区域中的潜在数据需求以用于在所述多个便携式装置与所述至少一个基站之间传输数据；
通过利用所述区域中所述多个交通工具中继节点的所述潜在容量和所述区域中所述潜在数据需求来确定服务于所述区域的基站数量是否充足。
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