CN1265657C - 局部区域的规划 - Google Patents

Abstract

本发明涉及局部区域的规划，根据定义蜂窝无线电话网络的拓扑结构的过程，该蜂窝无线电话网络由要定义的管理具有公共边界的相应的单元(1-8)的基站(11-18)的几个簇(31，32)组成，每个都链接到一个控制器(33，34)的每个簇的基站(11-18)连接到用于管理终端(21)的移动性的其它控制器(34，33)，其中，应用与理想气体的颗粒的随机运动规律清楚地对应的运动算法模拟该终端(21)的运动，计算公共边界(56-59)上交叉部分的流量(42-45)的强度值，以及根据各种轮廓(311，321)，按照对应于最小的截面的流量(42，45)的轮廓(311，321)绘制在单元(1-4)之间的截面。

Description

局部区域的规划

技术领域

本发明涉及蜂窝无线电话网络，具体地说，涉及根据构成网络的不同分层等级的不同节点定义它们的拓扑结构。

背景技术

蜂窝无线电话网络(比如GSM)包含几个无线电基站，移动终端连接到这些无线电基站。地面通信线电话网络连接这些基站，这些基站确保了对应的单元的无线电覆盖范围，这些覆盖范围相重叠以在移动终端改变单元时避免通信中断。

当用户接通他们的移动终端时，要求该终端连接到相应单元的基站。为此，通过信号信道(称为控制信道)发送指示存在的消息，也指示从在射频范围内的基站中接收的场电平，其中包括关于该基站的身份的信息。网络处理该消息，并将终端连接到接收最强信号的基站。因此将该终端注册在控制移动性的节点(称为BSC(基站控制器))的移动表中。因此不同的BSC表表示不管处于通信中还是空闲中的备种接通的终端的位置。因此参考移动表从其它的终端到一个终端的呼叫可以在网络内路由。

术语单元应该理解为指在基站周围的广播空间，在这种广播空间中，在一方面基站的广播电波高于指定的场电平，在另一方面高于从网络的其它的单元接收的场电平。

当终端从一个单元切换到另一单元时，从最初的基站所接收的所需信号的电平变得显著弱于从新单元的基站中接收的信号电平。当在两电平之间的差值超过滞后阈值时，最初的单元从它的表中删除该终端，新的单元记录该信号。这种变换在英语中称为Hand-over(越区切换)，除了终端的身份以外，要求两个单元交换特定的数据，尤其是关于所呼叫的用户的数据，如果终端正处于通信之中的话。

除了地面通信线网络以外，将基站连接到通信业务集中器，又连接到处理来自无线电终端的所有的通信业务的消息交换网络，还存在一个并行的信号发送网络，这信号发送网络被设计成根据服务数据或在控制终端移动性的单元之间交换的信号控制设备、基站和无线电网络的其它的无线电网络站。

信号发送网络通常与其它的网络集成在一起，并且实际上由电路或保留的时间通路组成。因此信号发送网络调动了一定百分比的资源，由此在电路方面比较理想的是将它的尺寸保持在与在所要求的时间限制内发送信号所需的可用电平相兼容的尽可能最低的电平。

发明内容

本发明提出了使信号发送网络的尺寸最佳并在使由于移动而发送信号最小时增加通信业务网络的质量的方案。

为了实现这个目的，本发明涉及用于定义已有或期望的蜂窝无线电话网络的拓扑结构的过程，该蜂窝无线电话网络由要定义的管理相应的单元的基站的几个簇组成，该簇具有特定的尺寸和位置并具有几个特定长度的公共边界，并且试图管理分布在单元上的特定数量的移动终端产生的无线电通信业务，并且每个簇的基站连接到一个簇控制器，该簇控制器连接到其它的簇控制器并试图管理该终端的移动性，所说的过程的特征在于：

-应用与理想气体的颗粒的随机运动规律清楚地对应的运动算法，根据他们在各种单元上的分布模拟该终端的运动，

-应用计算程序计算在移动终端的公共边界上交叉部分的通信流量的强度值，以及

-根据各种轮廓线，依照对应于截面的流量的总的强度的最小值的截面的封闭轮廓，绘制在单元之间的截面并最终显示以便概括出最佳的簇。

因此，根据本发明过程和系统，有利的是考虑终端象气体颗粒一样地分布在各种单元的表面上，显示不稳定的运动，这种不稳定的运动在每单元时间内具有对应于单元内变化的一定的概率，特定数量的终端和他们平均速度由此确定了单元之间的交换流量。通过强烈的终端流量的相互交换这些在实际中可配对的单元被指定给相同的簇，因此与该终端的信息流相对称的他们的通信业务信号交换保持在该簇内，仅要求局部网络资源。簇控制器被限制到对应于由群组边界切开的基本流量的业务信号交换，由此进行最小的通信业务。

因此，根据本发明，还可以有利地且极重要地使基于已有的网络的预期网络最佳化，即，甚至在起动之前提供物理连接。

有利地，

-应用与每个单元的位置所对应的地理区域的类型相关的存储信息，程序或计算系统估计并指定在相关单元中的终端的平均密度；

-根据所说的运动定律，估计与该密度成反比的终端的运动的平均速度，以及

-计算相关单元和相邻单元的公共边界的每段的单元之间的交叉流量，该相关单元的强度根据所考虑的公共边界的所估计的平均速度、密度和长度变化。

根据地理数据估计密度可以更好地获取真实的状态。

为绘制该截面图，定义每个连续轮廓，在这之后开始计算，计算系统的用户每次搜索以找到相关簇的截面的流量的最小强度。该计算系统配备有交互式接口。

在这种情况下，优选设置对于每个轮廓(311，321)的截面的流量可接收的最大的总的强度阈值。因此，在用户绘制流量截面以定义轮廓时，仅在还没有超过该阈值时使相关的簇的拓扑结构有效。

对于该截面，用户还可以通过交互式接口设置要定义的簇的最小数量，并且最后在几个簇的特定拓扑结构没有达到这个数量时，用户可以根据不同的特定轮廓设置另一球形拓扑结构的参数。

用户可以通过交互式接口进一步设置每簇的基站的最小数量，当一个簇的拓扑结构超过这个数目时，该系统请求另一轮廓并根据不同的和特定的轮廓设置另一球形拓扑结构的参数。

为更精确地估计，在特定的终端密度的几个区域中应用交互式接口可以对每个单元表示进行分区，该系统根据终端速度计算该区域的指定密度相关的所说的流量。

在这种情况下，由于根据在起动网络的特定单元之后所建立的记录预先使特定密度的值有效，因此几个有效的相邻的蜂窝区域被分组到一个附加单元中，并且应用特定的有效的密度计算所说的流量。

附图说明

参考所附的唯一附图并结合本发明的过程的优选实施例的描述可以更好地理解本发明，该附图示意性地表示在定义的过程中蜂窝无线电话网络的拓扑结构。

具体实施方式

图中，在此所表示的预期的网络由无线电基站的几个簇31，32组成，特定数量的移动无线电终端(比如参考标号21所表示的终端)连接到该无线电基站。为了清楚起见，仅示出了通过信号发送网络30连接的两个簇31和32。此外，为了清楚起见，没有示出处理无线通信业务的地面通信网络，仅示出了单个移动无线电终端。

簇31由无线电单元1至5组成，通过分别以参考标号11至15所表示的无线电基站确保或控制无线电单元1至5的通信业务，所有的这些无线电基站都通过服务链接(如参考标号331所示)连接到簇BSC33。类似地，簇32由无线电通过标号为16至18所示的基站控制的单元6至8组成，每个基站通过服务链接(比如标号346所示)连接到簇BSC34。在这些改变单元时每个簇BSC33和34试图控制终端21的移动性。

实际上该附图表示最佳的理想的拓扑结构。换句话说，链接比如331和346都需要定义以计算出如何给BSC33，34分布基站连接11至18。

当终端21从一个单元切换到相邻的单元(例如单元3)时，在与连接基站11的无线电链接的每个端上检测到产生的更弱的接收电平。通过老的基站11和新的基站13给BSC33发送在降低所需的信号的接收电平和增加有效服务信号广播的接收电平之间所产生的结果翻转的信号，以便执行越区切换(该术语在英语中为“hand-over”)，终端21注册在对应于新的基站13的移动性表330中，新的基站接管对终端21与新的基站13的通信控制。

稍后当终端21从新的单元13中退出时并进入与第二簇32相对应的相邻的单元6中时，基站13和16类似地与他们相应的BSC33，34交换信号，然后后者使用信号发送网络30来从簇31的移动性表330中删除终端21，并将它注册在与第二簇32的BSC34的移动性表340的基站16相关的区域中。然后该目标减少发生这第二种情况的可能性，即定义结构或者簇拓扑结构以使终端21在任一簇中静止地保留最长的时间周期。

具有特定的尺寸和地理位置的每个单元由公共边界的段或部分或具有其它单元的边界组成。因此，单元1由分别具有特定的长度并由单元2至5分别包围它的段边界56，57，58和59组成。

根据本发明的过程，为定义蜂窝无线电话网络的拓扑结构，这种蜂窝无线电话网络由几个要定义的试图用于控制特定尺寸和位置的相应单元1至8的基站11至18的几个簇31、32组成，同时具有特定长度的公共边界56至59的各种部分，并设计成控制分布在单元1至8上的特定数量的移动终端21的无线电通信业务，特定数量的基站11至15和相应的16至18定义了每个相应的簇31和32，每个簇都连接到相应的簇控制器33，34，并通过链接连接到其它的控制器34，33以便管理终端21的移动表。

-应用清楚地对应于理想气体的颗粒的随机运动定律的运动形式定律，该过程由终端21的模拟运动组成以定义他们在各种单元1至8上的分布；

-通过移动终端21计算公共边界52至55的部分交叉的流量42至45的强度值，以及

-绘制在网络单元1至8之间的截面以根据封闭轮廓311，321定义对应于轮廓311，321所限定的流量42至45的总强度最小值的截面的最佳簇31，32。

作为提示，理想气体的颗粒或分子运动的定律起用于定义在颗粒的两个碰撞之间的平均自由路径的长度。经过一单元的数字时间，颗粒位于对应于它的尺寸的圆柱形截面体积中，同时它的长度与它的速度成比例并与温度相关。因此，在两个基本体积显示一个交叉点时，并且在相同的时刻两个颗粒都位于该交叉区域中时，碰撞发生。假设该碰撞优选为弹性碰撞，即速度矢量或运动量维持它的幅值。

碰撞的可能性由此随着颗粒的密度增加，平均长度或自由路径的持续时间根据碰撞的可能性的倒数变化。结果，对于许多碰撞的情况，产生了一种颗粒限制。

换句话说，根据特定的长度(根据路径的特定的持续长度)中断的轨迹的部分由一定数量的段、具有恒定的速度和不同的随机取向的路径组成。

当密度较低时，轨迹部分由限制数量的较大的段组成。在球形体积的壁或边沿上发生的碰撞的可能性由此较高。

在另一方面，在密度降低时，少数的直的且较大的上述段都断开为不同取向的几个块，由于它们均等地分布在所有的方向上，根据称为Brownian的运动原理，所以在统计上垂直着。然后球形轨迹“地面滚过(land roll)”，然后根据易于加在限制的定常运动的较强的分量的概率律，颗粒运动起作用。这样降低了在总体积的边沿上产生碰撞的概率。换句话说，这样降低了统计或平均或非静态的视在范围率。

更精确地说，为计算拓扑结构，根据表示每个单元1至8的位置、在相关的单元1至8中的终端21的平均密度的地理区域的类型(例如具有较低的人口密度、水分布范围、森林的山区或其它类型的地区)的存储信息，在此计算估计值，在这之后，根据所说的理想的气体的颗粒的运动定律，应用根据相关的公共边界56至59的平均估计的速度、密度和长度而变化的强度，计算与密度成反比的终端21的平均运动的估计值和相关单元1的公共边界56至59的每段的单元42至45之间的交叉的流量的估计值。

由此在公式(1)中在终端21的速度V和其它的变量之间导出下面的函数：

V＝S/N×F1/P                (1)

这里：

S：等于相关单元1的面积

N：等于单元1的终端的平均数量，根据面积S增加，

F1：等于终端21的流量42

P：等于周边部分56或与流量42交叉的单元1的边界56的长度。

S/N由此代表在单元1中的密度D或终端21的集中度。

当相关的单元1已经起动时，已知的信息包括面积S和周边P、终端21的平均数目N和它们的电话业务的特征，即流量42至45。由此推导出从单元1中退出的速度V并用于给预期的单元设置所说的公式1。

因此，对于后者，公式(1)成为公式(2)：

F1＝V×PD            (2)

能够计算预期的流量42至45。

当相关的流量42是指相同的簇31的两个单元1和2时，用于越区切换的信号发送业务仍然限制在BSC33、34之间的簇31中，而不应用网络30。然而，例如在簇31的单元3和簇32的单元6之间的交叉的流量包括在网络30中的这种信号发送业务。

因此该网络的各种单元1至8的流量42至45的总的值表示在簇31，32中的网络映射部分的约束矩阵。

因此为将信号发送网络业务30降低到最小，连续地定义轮廓311和321，每次搜索以获得朝相关的簇31，32的相邻的簇的最小的流量强度，比如相关的簇31，32截取的42至45。在此，相反的进入流量假设为与它们相应的退出对应部分的值相同的值。例如在具有较高的机车交通的通道并与客户可能呼叫的单元循环交叉的单方向的情况下，这种假设证明是错误的。严格地说，单元之间的流量认为等于相反的流量的绝对值的总和，在一个单元中进入的流量，按照所示地计算，等于退出另一单元的流量。

因此，目标是定义使在公式(3)中作为截面的双向流量的总和的成本函数Ct最小的簇截面，可以使这种总和符合网络的容量：

Ct＝(Flej+Flsj)/(capacityj)²        (3)

这里：

Flej：等于截面的进入流量，

Flsj：等于截面的退出流量，

和J对应于指示相关的簇31的索引。

上述的容量例如可以通过许多用户表示给相关的簇31或通过许多簇31的单元1至5。成本函数Ct需要整体地最佳化，即它表示每个簇31，32的基本成本的函数和。因此已知对应于簇31的基本成本函数的最小值的单元1至5的最佳截面311不论如何质疑，都可以导出簇31，32的相应的最小值。正确的是随着基本成本的相应的函数的降低在簇31的截面中的变化可以至少由对其它的簇32的基本成本的其它的函数中的一个或几个进行改善来补偿。

在该计算系统上执行的最佳的算法绘制相邻单元的渐进再分组，即通过包括相邻的单元或不包括边界单元渐进地修改轮廓311，321，以确定由此所定义的各种拓扑结构的基本成本的函数。

应用计算系统的交互式装置或计算过程用户可以具体地设置通过轮廓311，321截面的流量的最大可接受的总强度阈值，以及当绘制流量截面路径来定义轮廓311，321中一个时，使相关的簇31，32的拓扑结构有效，即基站或组成单元的身份，在上述的阈值还没有被超过时。

最佳的但不切实际的方案在于仅考虑一个非常有限数量的BSC33，34，甚至仅考虑一个。与这种类型的方案相反，最小数量的簇31，32被设置成将要定义(或者每簇最大数量的单元)，最后在包括几个簇31，32的具体拓扑结构没有实现这种数量时，根据不同的轮廓定义另一球形拓扑结构。

为了相同的目的，为了平衡在不同的簇31，32上的基站11至18的分布，应用具有计算系统或计算过程的交互式装置，每簇31，32上设置最小数量的基站11至18，当这种数量超过簇31，32中的一个的给定拓扑结构时，根据不同的轮廓311，321用户或程序可以绘制另一球形拓扑定义。

在本实例中，每个单元1至8划分为几个特定的终端密度区域21。为了清楚的目的，指示表示了单元1的区域52至55，并由相应的边界段56至59限制。每个区域52至56包含地理特征以及唯一的终端密度。然后对每个区域52至55执行速度计算，根据与区域52至55的特定密度相关的终端21的速度计算所说的与分段边界56至59交叉的流量。因此通过增加与边界段56相关的区域52的退出流量和其它区域53至55的流量可以计算边界段56的所定义的流量42。具体地说，在另一实例中，边界段56至59可以限制几个不同的强度区域52至55。

还需要给已有的单元2至8的网络中增加一个单元1。在这种情况下，一个单元1由四个区域52至55组成，这四个区域52至55开始属于相应的相邻单元2至5，并且在那里可以观察电话业务，如前文对公式(1)的概述，例如应用具有使用交互式装置定义区域的计算系统的显示装置可以以几种方式定义该区域。因此这种通信业务输送有效终端21的密度D，这种密度代表所定义的活动性的系数、终端21的数量、有效或空闲。

因此一旦通过在单元2至5的起动之后所存储的记录使密度D的具体值有效，在一个附加的单元1中对有效的相邻的单元2至5的几个区域52至55进行再分组，该计算系统应用特定的有效密度计算所说的流量42至45，这种特定的有效密度允许获得流量42至45的值。

对于本领域的专业人员来说，在不脱离如所要求的本发明的应用领域的前提下，本发明允许许多其它的各种形式的实施例是显然的。因此，当前的这些实施例认为仅是具体实例，在所包括的权利要求的范围所定义的领域内可以进一步修改这些实例。

Claims (8)

1.一种用于定义已有的或期望的蜂窝无线电话网络的拓扑结构的方法，该蜂窝无线电话网络是由要定义的、用于管理各相应的单元的各基站的所定义的尺寸和位置的几个簇组成的，所述的簇具有所定义的长度的公共边界的不同段，并试图管理分布在各单元上的特定数量的移动终端的无线电通信业务，考虑到管理所述终端的移动性，每个簇的各基站链接到一个簇控制器，还链接到另一个簇控制器，其特征在于，该方法包括以下步骤：

应用与理想气体的颗粒的随机的运动规律清楚地对应的运动算法，根据他们在各单元上分布的定义，模拟所述终端的运动，

应用计算器程序来计算在所述移动终端的公共边界上交叉段的流量的强度值，以及

根据各种轮廓，按照对应于截面的流量的总的强度的最小值的部分的封闭轮廓，为概括出最佳的簇，绘制各单元之间的截面。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：

应用与每个单元的位置相对应的地理区域的类型有关的存储信息，对于有关的单元的终端的一种平均密度计算估计值；

根据所说的运动定律，对于与该密度成反比的终端的运动的平均速度计算估计值，以及

应用根据所考虑的公共边界的所估计的平均速度、密度和长度变化的强度，计算有关单元的公共边界的每段的单元之间的交叉流量。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，连续地定义轮廓，每次搜索有关的簇的截面流量的最小强度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，设置每个轮廓的截面流量总的可接收强度的最大阈值，并当绘制该截面流量的路径以便定义一个轮廓时，在不超过所述阈值时使有关簇的拓扑结构有效。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，设置要定义的簇的最小数量，并且最后在由几个簇组成的给定的拓扑结构没有达到这个数量时，根据不同的轮廓绘制球形拓扑结构的另一定义。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其特征在于，设置每簇的基站的最小数量，当一个所述簇的拓扑结构超过这个数目时，根据不同的轮廓绘制另一球形拓扑结构的定义。

7.根据权利要求2或6所述的方法，其特征在于，每个单元分为具有终端的特定密度的几个区域，根据终端的速度并结合该区域的特定密度来计算所述的流量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，利用在激活所述网络的某些单元之后的记录，一旦使特定的密度值有效，则相邻的活的单元的几个区域在附加的单元中再分组，并根据有效的特定密度来计算所述的流量。

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