CN1200578C - 用于分析和/或优化蜂窝移动电信网络的方法 - Google Patents

用于分析和/或优化蜂窝移动电信网络的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于分析和/或优化蜂窝移动电信网络的方法，以及一个用于蜂窝移动电信网络的操作和维护中心，包括：用于输入第一数据(3)的装置(1)，所述第一数据指示电信网络的至少一个小区的第一电信业务量状况；用于提供第二数据的装置(2)，所述第二数据指示至少一个小区的位置信息，用于输入第三数据(6)的装置(4、5)，所述第三数据指示移动电信装置在至少一个小区中的位置信息，用于根据第一、第二和第三数据确定在至少一个小区中的电信业务量状况分配的装置(7、8)。

Description

用于分析和/或优化蜂窝移动电信网络的方法
本发明基于优先权申请EP 02 360 116.4，该申请被收录于此，以供参考。
技术领域
本发明涉及分析和优化蜂窝移动电信网络的领域，更具体但不作为限制，涉及无线电网络优化和网络规划。
背景技术
蜂窝移动电信网络(如GSM或UMTS系统)的网络规划是一种复杂的任务。由M.B.Pautet和M.Mouly编写并出版的“The GSMSystem for Mobile Communications”提供了有关对网络规划的考虑的概述。
美国专利5,960,352给出了具有优化频率重用规划的多层蜂窝移动无线电网络，以及在添加任何微小区基站时的一种优化频率使用的方法，其中所述微小区基站定义作为一个给定宏小区的覆盖区域的一部分的一个给定微小区，所述方法包括向所述微小区分配一个与在紧邻所述给定宏小区的一个宏小区中使用的业务频率相同的控制频率。
从WO92/21182已知一种用于优化正在服务中的移动无线电网络的方法以及用于此目的的装置。根据该方法，通过用操作和维护中心监视移动无线电网络来确定网络中是否存在错误。如果发生错误，从移动无线电网络检索实际数据，以便计算用于优化移动无线电网络的参数设置的标称数据。用于执行此方法的装置是操作和维护中心本身。
澳大利亚专利AU-A-20078/97给出来一种用于优化移动无线电网络的方法。根据其建议，构建包括操作和维护中心(OMC)和受处理器控制的装置(NPT)的控制环路，它主要用于规划无线电网络。根据其建议，作为所谓网络规划工具的该装置因此被用作网络优化工具。
根据现有技术，已知用于蜂窝移动电信网络的特定容量、覆盖和商业需要的规划方案。例如，可在商业上从Alcatel获得的A 956 RNO网络优化工具链可用于这种目的。这种工具具有通过使用多边形(称为“Voronoi”多边形)确定小区的几何轮廓的能力。从其他公司也可以获得各种其他无线电网络优化(RNO)工具。
现有技术RNO工具的共同缺陷是，这种工具仅能够在由将网络分割成小区所提供的颗粒性(granularity)水平上实现网络规划或优化(参见2000年2月2-4日在戛纳举行的The 200 GMS WorldCongress，“Case 1-Planning for Quality when Increasing NetworkCapaciy”，Yves Bellego，France Telecom Mobiles和Phillipe Keryer，Alcatel，France)。
发明内容
这些目标通过一种用于分析和/或优化蜂窝移动电信网络的方法，该方法包括如下步骤：
-提供第一数据，所述第一数据指示电信网络的至少一个小区的第一电信业务量状况(traffic condition)，
-提供第二数据，所述第二数据指示至少一个小区的位置信息，
-提供第三数据，所述第三数据指示移动电信装置在至少一个小区中的位置信息，
-根据第一、第二和第三数据确定在至少一个小区中的电信业务量状况分配。
这些目标还通过一种计算机程序产品实现，所述计算机程序产品包括：
-第一程序装置，用于输入第一数据，所述第一数据指示电信网络的至少一个小区的第一电信业务量状况，
-第二程序装置，用于输入第二数据，所述第二数据指示至少一个小区的位置信息，
-第三程序装置，用于输入第三数据，所述第三数据指示移动电信装置在至少一个小区中的位置信息，
-第四程序装置，用于根据第一、第二和第三数据确定在至少一个小区中的电信业务量状况分配。
这些目标还通过一个用于蜂窝移动电信网络的操作和维护中心，包括：
-用于输入第一数据的装置，所述第一数据指示电信网络的至少一个小区的第一电信业务量状况，
-用于输入第二数据的装置，所述第二数据指示至少一个小区的位置信息，
-用于输入第三数据的装置，所述第三数据指示移动电信装置在至少一个小区中的位置信息，
-用于根据第一、第二和第三数据确定在至少一个小区中的电信业务量状况分配的装置。
本发明提供一种用于分析和/或优化蜂窝移动电信网络的方法，特别是用于网络规划的方法。实质上，本发明使得能够以比通过将网络分割成小区所给出的颗粒性更精细的级别来分析蜂窝移动电信网络。
这是通过考虑网络中的移动电信装置的位置信息实现的。位置信息与有关每个小区的服务质量(QoS)和/或业务量(traffic)信息相组合。这种集成的小区信息可以通过目前最新的RNO来实现。
特别地，移动电信装置在网络中的位置信息使得可以确定电信业务量在给定小区中的分配。
根据本发明的优选实施例，移动电信装置的位置信息被用于确定移动电信装置的运动信息。根据运动信息，可以确定何时将发生从一个小区到另一个小区的切换。这使得可以确定经常发生切换的那些小区边界。
根据本发明的优选实施例，利用由RNO提供的一个或多个指示符值，如业务量值、平均信道占用时间、平均呼叫时长和/或忙时呼叫时长。
根据本发明的又一优选实施例，移动电信装置的位置信息以以下一种或多种方式获得：
小区ID
这是确定移动台位置的最简单方法。它基于小区的地理覆盖对应于由无线电覆盖研究所预测的地理覆盖的假设。当激活的移动台与一个基站相连时，假定该移动台在地理上位于被预测为由此基站提供最好服务的区域中。
因此可靠的定位需要基站覆盖区域的精确地图，这些地图使用蜂窝规划软件来产生。然后，有必要对这些地图建模，以将其转换为可使用和容易描述的格式。Alcatel A956 RNO工具或Alcatel A955 RNP(无线电网络规划)工具可用于此目的。
为了确定在小区中的位置，可以使用往返时间(RTT)测量，即无线电波形完成往返所需的时间的测量。
有可能使用基站进行的RTT测量使定位更精细，它测量发射一个帧(从基站到移动台)与接收对应帧(从移动台到基站)之间的时间。使用这种测量，基站可以得出到移动台的距离，地理精确度为大约80m。
与在其中移动台只与单个基站通信的第二代系统不同，第三代移动终端可以在软切换情况下与几个基站通信。一种额外的困难在于这样的事实，即对于其而言移动台处于激活状态的基站可以一秒变化多次。因此，需要一种方法来标识能最好地代表移动台的地理位置的小区。例如，可以询问移动台接收最好的是哪个小区，或者可以对移动台使用的小区执行统计处理。后一种解决方案通过确定移动台位于小区的哪个带(zone)中来使定位精度进一步提高。
小区ID方法的优势是部署和操作费用低，并且可以跨整个移动用户群实现，因为不要求对移动台本身的特殊开发。
三角测量法
如果精确知道两个基站的位置，并且有可能测量由这些基站发射的信号在到达移动台的时间上的差别——系统帧编号(SFN)观测时间差，即在系统时钟上观测的从两个基站进行接收的时间差——则有可能得出此时间差为常数并且等于移动台所测量的结果的轨迹(双曲线)。通过重复此操作并且取以这种方式定义的双曲线的交集来获得移动台的估计位置。这种方法可以与RTT测量相结合以进一步提高定位精度。
三角测量法方法比基于小区标识的方法更精确，并且特别的，不依赖于正确预测覆盖。然而，其精度与信号从基站传播的时间直接相关，因此在城市地区可能受到多次反射的影响。此外，它需要三个基站是可见的，但在乡村或建筑物内情况并非如此。
移动台只可以测量观测的时间差。信号通过时间(signal transittime)差只有在传输期间两个基站间的时间间隔(相对时间差；RTD)已知时才可以得出。有几个解决方案可用于处理此情形：
-相对于一个公共时间基准(GPS类型)同步基站的传输。
-使用专用位置测量单元(LMU)定期观测和测量RTD及其漂移。
两种方法都是相对昂贵的，要么由于GPS接收机(给出天空的直接视图的设备，站点(site)的布局)的价格，要么由于LMU的价格，LMU的安装很昂贵(站点，监控)。取决于分配给移动台的角色，有两种观测到达时间差(OTDOA)：
-当移动台只向网络报告SFN-SFN观测时间差时，由网络执行位置计算，这称为移动台辅助OTDOA。
-也可以将LMU测量的RTD信息以及基站的位置发送到移动台。在测量SFN-SFN观测时间差后，移动台可以独立的计算其自身位置。这称为基于移动台的OTDOA。
卫星
可以使用诸如GPS或Galileo的卫星定位系统来进一步提高精确度。
陆地移动网络提供了向这些卫星接收机传输支持信息(例如，星历表，时间基准或甚至是差分校正)的可能性。使用这种支持数据，可以显著提高定位时间(固定时间，time-to-fix)，精确度及灵敏度。以这种方式可以精确到几米。然而，这种业务在建筑物内不可用，除非用户靠近窗口。此外，这种方法要求一个完整的卫星接收机(处理+无线电)集成到移动台中，这在费用方面又是不利的。
对于获得移动台位置信息的实现，可以使用下述网络元件。
-网关移动位置中心(GMLC)：负责与外界，“LoCation Services(LCS)客户”，作为定位请求的源的提供者的接口。中心接收定位请求，验证客户并检查他或她是否被授权请求用户位置。GMLC还负责将所需的服务质量(精度，响应时间等)传输到网络，并负责将定位结果转换为所需的格式，例如，不同的坐标系统。
-服务移动位置中心(SMLC)：不论集成到控制基站的无线电网络控制器(RNC)，还是位于单独的网络元件中，SMLC的任务是确定移动台的位置，即，其地理坐标加上任何潜在的不确定性。可根据GMLC请求的服务质量和移动台的能力自由选择定位方法。此外，当需要知道网络地理学时，SMLC接收有关覆盖和蜂窝规划的信息。
-仅用于OTDOA的位置测量单元：LMU的角色是帮助SMLC获得基站同步测量。LMU要么集成到节点B或BTS(B型LMU)中，要么分配在网络(A型LMU)中。在后一种情况中，认为对每三个或四个基站需要一个LMU。
此外，必须修改现有网络元件。移动交换中心(MSC)必须特别能够在归属位置寄存器(HLR)中根据LCS客户的身份以及用户简档和选项(除了其他内容)验证一个LCS客户是否被授权确定用户的位置。对于要求移动台在通信过程中激活的那些定位方法，MSC必须还能够激活通信，无论通知或不通知用户。
RNC或BSC也受影响，因为它必须纳入SMLC功能，或甚至控制SMLC。最后，节点B(或者BTS)必须纳入B型LMU并且必须能够测量RTT。
根据本发明的另一个优选实施例，为移动电信装置获得的位置信息被用于获得运动信息和业务量分配。通过运动信息，可确定小区边界处的切换何时发生。这样，可以确定频繁发生切换的小区边界。
根据本发明的另一个优选实施例，向用户呈现小区内的业务量分配和/或小区边界处的切换分配。例如，在显示器上突出显示那些业务量密度和/或切换频率高的区域。
在一种应用中，突出显示在其中业务量最高的一个特定预定数量的区域，例如十个区域。作为响应，操作员可以启动这些区域中的小区创建的评估。还有可能突出显示业务量低的区域，例如预定数量的十个区域。作为响应，操作员可以启动小区删除和/或修改的评估。
根据本发明的一个优选实施例，提供一个图形用户界面，用以定义小区中的区域或者小区的修改、添加或删除，以用于评估目的。操作员通过图形输入工具选择要添加、创建、抑制或修改的小区的位置和形状。
为了这一目的，用户在服务器图上选择一个区域(通过调整影像大小和滚动)并且绘制新小区。从服务器图和小区绘图中计算所考虑小区的边界长度和表面。使用从RNO获得的数据以及移动电信装置的位置信息来模拟要评估的网络修改的一个或多个网络状况。最好，基于观测的数据建立一个业务量模型并且用于模拟目的。
根据本发明的又一个优选实施例，模拟的结果也被呈现和/或以表格的形式输出。
根据本发明的又一个优选实施例，在操作和维护中心(OMC)上加载实现本发明的计算机程序。
应当注意，本发明使得能够考虑每个网络的特异性，这是尤其有利的。有可能在任何移动网络中使用本发明，因为它只需要在有关被研究的网络的小区上收集的数据；这种数据可由现有技术RNO收集(在其中集成了所建议的方法)以及由位置模块收集。因此，所建议的解决方案不需要不容易得到的数据，如陆地使用数据，地形学数据等。
本发明的另一个优势在于，它可用于任何小区类型(宏小区，微小区等)、任何区域(城市、密集城市，…)、任何移动技术(例如，GSM、GPRS、UMTS)。本发明使得不仅能够确定业务量，而且还能够确定一个选定区域或一个新小区中的切换值或其他QoS数据。此外，它使得能够创建、修改或抑制任何形状并且有任何相邻小区的小区，并且能够模拟这种修改。
附图说明
图1示出本发明的一个实施方式的框图；
图2示出一个应用示例；
图3示出本发明的方法的优选实施例；
图4示出本发明的方法的又一优选实施例。
具体实施方式
以下，将参照附图详细说明本发明的优选实施例。
图1显示根据本发明的系统的优选实施例的框图。该系统包括一个RNO工具1。例如，可在商业上从Alcatel/EVOLIUM获得的A956-RNO可用作RNO工具1。
RNO工具1具有小区数据库2，用于存储移动电信网络的小区的位置、地理和拓扑信息以及可能的小区间切换。通过RNO工具1，可以观测和监控蜂窝移动电信系统的操作。
RNO工具1输出特定的指示符值3，所述值描述一个或多个网络状况，例如一个给定时间点上的呼入或呼出呼叫的数量或其他业务量值、平均信道占用时间、平均呼叫时长、忙时业务量(以及时长)值和/或其他指示符值。特别地，指示符值3可以包含描述网络的服务质量(QoS)状况的数据。应当注意，指示符值3表示集成在一个给定小区上的业务量状况，但通常不允许更精细的颗粒性。例如，不能仅根据指示符值3确定业务量如何在一个小区中分配。
此外，还提供一个位置确定模块4。位置确定模块4可通过任何已知的位置确定技术(例如，用RTT的小区ID、三角测量法或卫星技术)实现。最好，位置确定模块4形成服务移动位置中心(SMLC)5的一部分。
位置确定模块4永久确定所有移动电信装置在网络中的位置，或至少是这些装置的一个子集。对应的位置信息通过地理数据6提供给计算机程序7，指示符值3也提供给计算机程序7。
程序7具有程序模块8，用于计算小区内的业务量分配。这通过评估每个小区的指示符值和地理数据6实现。
此外，程序7还具有程序模块9，用于根据在特定时间间隔中永久被接收的数据6计算运动信息。基于一个移动电信装置的位置改变获得运动信息。这一运动信息输入到程序模块10以确定或估计何时在小区边界发生切换。这样，有可能计算小区边界上的切换频率分配。
程序7还包括程序模块11，用于执行统计估计。这些统计估计可以形成用于建立业务量模型的基础，所述业务量模型可用于模拟的目的。
程序7还包括程序模块12，用于呈现绘图数据、小区边界和小区中的业务量分配和/或小区边界上的切换分配。程序模块12与用于实现图形用户界面的程序模块13耦合。
通过程序模块13提供的图形用户界面，用户可以选择网络中要评估的区域。这种区域可以覆盖一定数量的网络小区。在选定的区域中，用户可以定义新小区、修改小区或删除小区。描述这种修改信息的信息通过程序模块14进行存储。
网络的这种想象的修改的效果由程序模块15模拟。例如，根据业务量模块、考虑到通过程序模块14存储的已修改网络结构来执行模拟。
图2表示一个应用示例。网络的小区显示在计算机屏幕16上，如从现有技术RNO工具所知的那样。用户可以选择网络中的区域17，所述区域17包含一系列要评估的小区。这种选择可以通过图形输入来实现。
作为响应，获得指示符值3和位置数据6(参见图1)并且计算区域17的每个小区中的业务量分配。例如，对于每个小区，该小区中的集成业务量作为来自该RNO工具的指示符值提供。位置确定模块提供每个小区中激活移动电信装置的位置。位置信息与给定小区的总业务量组合起来，提供可在屏幕16上显示的该小区中的业务量分配。例如，在屏幕16上突出显示具有特别高数量的激活移动台的区域。类似的，可以突出显示具有高切换频率的小区边界。
在此处考虑的示例中，有一个被蜂窝移动电信网络覆盖的汽车高速公路18。特别是在高峰时间，在汽车高速公路18上有大量用户带有激活的移动电信装置。在这种情况下，由汽车高速公路18定义的区域将突出显示在屏幕16上，以将高业务量密度告知操作员。
网络优化的目的之一是使小区间的切换数最小，因为切换操作代表无线电控制信道上的高负荷。这也就是操作员要沿汽车高速公路18定义一系列细长小区的原因，以便减少由在汽车高速公路18上驾车的用户导致的切换数量。
例如，用户可以通过图形用户界面定义新小区19以及新小区20，它们覆盖汽车高速公路18的相邻区域。新小区19和20的边界也显示在屏幕16上。
小区19覆盖原始小区21、22和23的部分，新小区20覆盖网络的原始小区23、24和25的部分。可从RNO工具知道每个原始小区的总业务量；而且也知道原始小区和新小区中激活移动台的位置和运动(参见图1的数据6、程序模块9和10)。这样，有可能预测新小区19和20中的业务量分配以及在小区19和20间的边界线26上发生的切换数。
此模拟的结果也可以突出显示在屏幕16上。重要的是应当注意到，由于用于估计的可用数据库，想象的小区19和20可以是任何形状而且可以具有任何数量的相邻小区。
图3是本发明的方法的一个实施例。在步骤30中，输入来自RNO工具的指示符值，如QoS和/或业务量数据。在步骤31中，输入要评估的网络区域中的激活移动电信装置的位置信息。
在步骤32中，基于在步骤31中提供的位置信息和在步骤30中提供的指示符值确定要评估的网络区域中的业务量分配。另外，在步骤32中确定小区中另一个网络状况的分配。
在步骤33中，基于在步骤31中后续时间间隔中输入的位置信息确定激活移动电信装置的运动简档。被观测网络区域中的激活移动通信装置的运动简档使得能够估计对每个所考虑移动台在何时发生切换。
在步骤34中计算在小区边界上的切换分配。在步骤35中，呈现小区中业务量分配和/或小区边界上的切换分配，以便向用户突出显示被评估的网络部分中的关键区域。例如，突出显示网络中业务量最重要的十个区域以及业务量最低的十个区域。
这一信息使得用户可以以一种直觉的方式考虑网络的修改，并且通过图形用户界面(即，通过其计算机鼠标绘制所考虑小区的边界线)输入这些所考虑的修改。由于激活移动台的位置信息，或者根据一个基于在特定周期中获得的数据生成的业务量模型，可以通过现有的数据库评估所考虑的修改，这是特别有利的。
以下参照图4更详细地说明这一方面。在步骤40中，建立网络的一个业务量模型，它按时间以及运动简档对网络的小区中的业务量分配进行建模。
在步骤41中，用户输入小区信息，即用于网络中各个小区的有关现有小区的边界修改、新小区的编辑、小区的删除的信息或者这些信息的组合。最好，这通过图形输入来完成。在步骤42中基于业务量模型来模拟网络的所得到的修改。在步骤43中呈现模拟的结果。如果模拟结果是满意的，在步骤44中实现网络修改。
                    参考数字列表
RNO工具                               1
小区数据库                            2
指示符值                              3
位置确定模块                          4
SMLC                                  5
数据                                  6
程序                                  7
程序模块                              8
程序模块                              9
程序模块                              10
程序模块                              11
程序模块                              12
程序模块                              13
程序模块                              14
程序模块                              15
屏幕                                  16
区域                                  17
汽车高速公路                          18
小区                                  19
小区                                  20
小区                                  21
小区                                  22
小区                                  23
小区                                  24
小区                                  25

Claims (9)

1.一种用于分析和/或优化蜂窝移动电信网络的方法，该方法包括如下步骤：
提供第一数据，所述第一数据指示电信网络的至少一个小区的第一电信业务量状况，
提供第二数据，所述第二数据指示至少一个小区的位置信息，
提供第三数据，所述第三数据指示移动电信装置在至少一个小区中的位置信息，
根据第一、第二和第三数据确定在至少一个小区中的电信业务量状况分配。
2.根据权利要求1的方法，第一数据包括一个或多个下列指示符值：小区中的集成电信业务量、到达和/或离开小区的通信链路的平均信道占用时间、呼入和/或呼出呼叫的平均呼叫时长，忙时指示符或业务量值。
3.根据权利要求1的方法，第二数据通过执行对数据库的数据库访问来提供，所述数据库存储电信网络的小区位置和/或形状信息。
4.根据权利要求1的方法，第三数据通过下列位置确定方法中的一个或多个来提供：与RTT测量组合的小区ID、三角测量法、卫星定位。
5.根据权利要求1的方法，还包括根据从第三数据获得的运动信息确定第四数据，所述第四数据表示在小区边界发生的切换。
6.根据权利要求1的方法，还包括对第二电信业务量状况的分配的呈现。
7.根据权利要求1的方法，还包括：
通过图形用户界面输入小区信息，用于修改电信网络，
基于第一、第二和第三数据模拟已修改的电信网络的电信业务量状况分配和/或小区边界上的切换。
8.根据权利要求7的方法，通过基于第一、第二和第三数据建立的业务量模型来执行模拟。
9.一个用于蜂窝移动电信网络的操作和维护中心，包括：
用于提供第一数据的装置，所述第一数据指示电信网络的至少一个小区的第一电信业务量状况，
用于提供第二数据的装置，所述第二数据指示至少一个小区的位置信息，
用于提供第三数据的装置，所述第三数据指示移动电信装置在至少一个小区中的位置信息，
用于根据第一、第二和第三数据确定在至少一个小区中的电信业务量状况分配的装置。
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