DE10040445C1 - Verfahren und Anordnung zum Testen von Betriebsfunktionen - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zum Testen von Betriebsfunktionen für das Zusammenwirken von Basisstationen (BS) und Mobilteilen (MT) in einem Mobilfunksystem, wobei die räumlichen Abstände zwischen den Mobilteilen (MT) und den Basisstationen (BS) durch eine Variation der Sendeleistung der Basisstationen (BS) simuliert werden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine An­ ordnung zum Testen von Betriebsfunktionen für das Zusammen­ wirken von Mobilteilen und Basisstationen in einem Mobilfunk­ system.

Die Netzelemente in einem Mobilfunksystem sind in hierarchi­ schen Strukturen geordnet. Ein Endgerät, insbesondere ein Mo­ bilteil, eines Teilnehmers kommuniziert mit einer Basissta­ tion, die die funktechnische Versorgung eines geographischen Gebietes, einer sogenannten Funkzelle, übernimmt. Die Basis­ stationen sind wiederum an Vermittlungszentren, beispielswei­ se eine Kommunikationsanlage, angeschlossen, die einen Über­ gang zu anderen Kommunikationsnetzen bilden. Im Idealfall wird durch eine Basisstation eine Funkzelle mit einer hexago­ naler Struktur abgedeckt, wobei die Basisstation entweder im Zentrum der Zelle oder an einem der Eckpunkte der Zelle ange­ ordnet ist. Im Realfall wird die Ausgestaltung der Netzstruk­ tur jedoch von der geographischen Topologie und Morphologie beeinflußt, da Höhen-, Landschafts- oder Bebauungsprofile die Wellenausbreitung einer Basisstation beeinflussen und damit eine regelmäßige Struktur verzerren.

An den Grenzen benachbarter Funkzellen kommt es zur Übergabe - in der Literatur häufig als 'Handover' bezeichnet - einer Verbindung zwischen Mobilteil und der einer der Zellen zuge­ ordneten Basisstation zu der einer anderen Zelle zugeordneten Basisstation. Diese Grenze kann unter Umständen sehr ungüns­ tig liegen, z. B. in Bereichen, in denen sich das Mobilteil bzw. der Teilnehmer häufig aufhalten, so daß es bei einer Verbindung zu einer wiederholten störenden Übergabe bzw. Un­ terbrechung der Verbindung kommen kann. Zur Vermeidung sol­ cher Situationen werden außerordentlich aufwendige Vor-Ort- Tests oder Labortests unter der Realität nachgebildeten Be­ dingungen durchgeführt.

Besonders in Gebäuden, wie beispielsweise in Krankenhäusern, wo die Bebauungsprofile die Wellenausbreitung stark beein­ flussen, werden zur Gestaltung und zur Überprüfung des Mobil­ funknetzes derartige Tests durchgeführt. Dabei werden im La­ bor an einem Mobilfunksystem, welches im einfachsten Fall aus zwei Basisstationen und einem Mobilteil besteht, die in der Praxis auftretenden Bedingungen nachgebildet und Betriebs­ funktionen wie 'Roaming' und 'Handover' von Mobilteilen ge­ testet.

Beispielsweise ist aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 739 150 A2 ein Test-Verfahren für Mobilfunksysteme be­ kannt, bei dem die Sendeleistung einer Basisstation derart erhöht wird, daß weitere Basisstationen in den Funkbereich der Basisstation eingeschlossen werden. Anschließend werden Test-Nachrichten von der Basisstation an die weiteren Basis­ stationen übermittelt und an der Basisstation empfangene Ant­ wortnachrichten der weiteren Basisstationen mit den ursprüng­ lich gesendeten Test-Nachrichten verglichen. Auf diese Weise kann die Funktionsweise der Basisstation getestet werden.

Des weiteren ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 24 617 A1 ebenfalls ein Test-Verfahren für Mobilfunk­ systeme bekannt, bei dem ein Mobilteil über ein sogenanntes Grundgerät drahtgebunden mit zwei Basisstationen verbunden ist. Durch in dem Grundgerät angeordnete Dämpfungsglieder können verschiedene räumlichen Abstände zwischen dem Mobil­ teil und den Basisstationen simuliert werden, wobei die Sen­ deleistung der Basisstationen (BS) unverändert bleibt.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein alternatives Verfahren bzw. eine alternative Anordnung zum Testen von Betriebsfunktionen für das Zusammenwirken von Basisstationen und Mobilteilen zu schaffen, ohne die räumlichen Abstände zwischen den Basisstationen und den Mobilteilen zu variieren.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 6 gelöst.

Erfindungsgemäß werden die räumlichen Abstände zwischen den Mobilteilen und den Basisstationen durch eine Variation der Sendeleistungen der Basisstationen simuliert, wobei die Sen­ deleistung einer ersten Basisstation derart verringert wird, daß ein 'Handover' eines Mobilteils von der ersten Basissta­ tion zu einer zweiten Basisstation erfolgt. Die entsprechen­ den Tests sind automatisierbar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Bei­ spieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nä­ her erläutert.

Dabei zeigen:

Fig. 1: ein Strukturbild zur schematischen Darstellung des Testverfahrens gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2: ein Diagramm zur Darstellung der Abhängigkeit des Empfangspegels am Mobilteil von der Entfernung zwi­ schen Basisstation und Mobilteil mit einem Pegel­ schwellwert;

Fig. 3: ein Strukturbild zur schematischen Darstellung des erfindungsgemäßen Testverfahren;

Fig. 4: ein Strukturbild zur schematischen Darstellung ei­ ner Prinzip-Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Testverfahrens; und

Fig. 5: ein Strukturbild zur schematischen Darstellung ei­ ner erfindungsgemäßen Anordnung für eine Variation der Sendeleistung von Basisstationen.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste und eine zweite Basisstation BS-A, BS-B, die den jeweiligen Ba­ sisstationen BS-A, BS-B zugeordneten Funkzellen und ein einem Teilnehmer zugeordnetes Mobilteil MT. Verläßt der Teilnehmer mit seinem Mobilteil MT während eines Gespräches die Funkzel­ le einer Basisstation BS-A, BS-B - wie in Fig. 1 durch den Pfeil angedeutet - oder verschlechtern sich die aktuellen Ü­ bertragungsverhältnisse, so kann ein Weiterreichen der Ver­ bindung zu einer nächsten Basisstation BS-A, BS-B - in der Literatur häufig als 'Intercell-Handover' bezeichnet - oder ein Wechsel der Zeitschlitze bzw. des Kanals im Rahmen der Verbindung zwischen Basisstation BS-A, BS-B und Mobilteil MT derselben Basisstation BS-A, BS-B - in der Literatur häufig als 'Intracell-Handover' bezeichnet - ausgelöst werden. Einer für den Teilnehmer - in der Regel unbemerkten - Handover-Pro­ zedur gehen dabei komplexe Steuerungsvorgänge sowohl in den beteiligten Basisstationen BS-A, BS-B als auch im Mobilteil MT voraus.

Für den Handover-Prozeß werden z. B. Meßgrößen wie der Emp­ fangspegel - basierend auf der Empfangsleistung - und die Empfangsqualität - basierend auf der Bit-Fehlerrate - laufend analysiert und mit definierten Schwellwerten verglichen. In den Entscheidungsprozeß, ob ein Handover erfolgen soll, flie­ ßen sowohl die Verhältnisse am Ort des Mobilteils MT, als auch die in der beteiligten Basisstation BS-A, BS-B gemesse­ nen Daten ein. Parallel dazu werden die Empfangspegel der be­ nachbarten Basisstationen BS-A, BS-B vom jeweiligen Mobilteil MT gemessen.

Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Diagramm mit einem Pegelschwellwert A, bei dessen Unterschreiten ein Handover ausgelöst wird. An der Ordinate ist der einer Basis­ station BS-A, BS-B zugeordnete Empfangspegel, z. B. am Ort des Mobilteils MT, und an der Abszisse der Abstand x zwischen Mo­ bilteil MT und Basisstation BS-A, BS-B aufgetragen. Wie das Diagramm zeigt nimmt der Empfangspegel am Ort eines Mobil­ teils MT mit steigender Entfernung x von der Basisstation BS-A, BS-B ab. Wird der Pegelschwellwert A unterschritten, wird ein Handover ausgelöst und die Verbindung, z. B. von der ersten Basisstation BS-A zur zweiten, einen höheren Empfangs­ pegel aufweisenden Basisstation BS-B weitergereicht.

Im erfindungsgemäßen Testverfahren wird das Mobilteil MT z. B. in einem DECT-Netz (Digital Enhanced Cordless Telecommunica­ tions) in einen Meßmodus versetzt. In diesem Meßmodus werden auf dem Display des Mobilteils MT Statusinformationen wie z. B. der einer Basisstation BS-A, BS-B zugeordnete Feldstär­ kewert und eine sogenannte 'Ortsnummer' der gerade verbunde­ nen Basisstation BS-A, BS-B angezeigt. Das Mobilteil MT be­ findet sich - wie in Fig. 1 gezeigt - sowohl im Funkfeld der ersten Basisstation BS-A als auch im Funkfeld der zweiten Ba­ sisstation BS-B, wobei beide Funkfelder am Ort des Mobilteils MT ausreichende Feldstärke aufweisen. Die bestehende Verbin­ dung des Mobilteils MT ist zur Zeit über die erste Basissta­ tion BS-A geführt. Auf dem Display des im Testmodus befindli­ chen Mobilteils MT wird somit die Ortsnummer der ersten Ba­ sisstation BS-A angezeigt.

Fig. 3 zeigt nun in einer schematischen Darstellung die erste und die zweite Basisstation BS-A, BS-B, wobei die Sendeleis­ tung der ersten Basisstation BS-A gegenüber der Fig. 1 ver­ ringert ist, so daß die der ersten Basisstationen BS-A zuge­ ordnete Funkzelle eine geringere geographische Ausdehnung aufweist. Aufgrund der Verringerung der Sendeleistung der ersten Basisstation BS-A wird ein Handover ausgelöst und die Verbindung von der ersten Basisstation BS-A zur zweiten, ei­ nen höheren Empfangspegel aufweisenden Basisstation BS-B wei­ tergereicht. Auf dem Display des Mobilteils MT läßt sich der Handover von der ersten Basisstation BS-A zur zweiten Basis­ station BS-B durch die Änderung der Ortsnummer überwachen. Ebenfalls kann derjenige Feldstärkewert der ersten Basissta­ tion BS-A bestimmt werden, bei dessen Unterschreitung der Handover ausgeführt werden muß.

Das erfindungsgemäßen Testverfahren kann in die Software der Basisstationen BS-A, BS-B implementiert werden. Dieses ermög­ licht einen automatisierten Testablauf im Labor oder vor Ort, in dem die Sendeleistung der Basisstationen BS-A, BS-B in be­ stimmten Variationen (Testsequenzen) ausgeführt und die Be­ triebsfunktionen bzw. die Reaktion des Mobilfunksystems ana­ lysiert werden können.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Testverfahrens wird im Labor auf die, die Sendeleistung der jeweiligen Ba­ sisstationen BS-A, BS-B bestimmende Schaltungselemente - also die Hardware - eingewirkt, ohne daß auf die Steuerungspro­ gramme - also die Software - für die Funktionen Handover, Roaming oder dergleichen Einfuß genommen werden muß.

Fig. 4 zeigt ein Strukturbild einer beispielhaften Prinzip- Schaltungsanordnung, bei der insgesamt sechs Basisstationen BS-A, . . ., BS-F über Schnittstellen 1 - in der Literatur häufig als 'Linecards' bezeichnet - mit einer Kommunikationsanlage 2 - in der Literatur häufig als 'Private Branch Exchange', kurz PBX bezeichnet - verbunden sind.

Durch die Veränderung der Sendeleistung der einzelnen Basis­ stationen BS-A, . . ., BS-F kann eine reale Bewegung des Mobil­ teils MT mittels variierter Funkbereiche 3 der einzelnen Ba­ sisstationen BS-A, . . ., BS-F simuliert werden. Zu Beginn wird die Sendeleistung der jeweiligen Basisstationen BS-A, . . ., BS-F auf eine maximale Sendeleistung (100%) eingestellt. Die Funk­ bereiche 3 der einzelnen Basisstationen BS-A, . . ., BS-F sind bei maximaler Leistung (100%) so ausgedehnt (nicht gezeigt), daß das Mobilteil MT in den Funkbereichen aller Basissta­ tionen BS-A, . . ., BS-F liegt, wobei die aktuelle Funkverbindung des Mobilteils MT über die erste Basisstation BS-A geführt wird.

Bei der Simulation der Ortsveränderung des Mobilteils MT vom Funkbereich 3 der ersten Basisstation BS-A zum Funkbereich 3 der Basisstation BS-F werden die Sendeleistungen der Basis­ stationen BS-A, . . ., bis BS-E simultan und/oder nacheinander, in Stufen z. B. zwischen 100% und 50% - wie in dem zugeordne­ ten Diagramm 4 dargestellt - verringert. Die Funkverbindung wird bei einem Unterschreiten der Pegelschwelle A (gemäß Fig. 2) zur nächsten Basisstation BS weitergereicht, z. B. von der ersten Basisstation BS-A zur zweiten Basisstation BS-B. Die­ ser Vorgang wiederholt sich, bis die Funkverbindung des Mo­ bilteils MT über die Basisstation BS-F geführt wird. Dabei wird jeder Funkverbindungswechsel in der Kommunikationsanlage 2 über die jeweiligen Basisstationen BS-A, . . . ., BS-F regist­ riert, so daß ein an der Kommunikationsanlage 2 für das Mo­ bilteil MT eingehender Ruf zu derjenigen Basisstation BS-A, . . ., BS-F, über welche die aktuelle Funkverbindung be­ steht, weitergeleitet werden kann.

Fig. 5 zeigt in einer schematischen Darstellung beispielhaft für die erste und die zweite Basisstation BS-A, BS-B eine Schaltungsanordnung für eine Variation der Sendeleistung ei­ ner Basisstation BS-A, BS-B. Die Anordnung besteht im vorlie­ genden Ausführungsbeispiel aus der ersten und der zweiten, jeweils über Schnittstellen 1a bzw. 1b mit der Kommunika­ tionsanlage 2 verbundenen Basisstation BS-A und BS-B, einem Mobilteil MT und einem Simulator 5. Der Simulator 5 detek­ tiert über eine - nicht dargestellte Ausgabeeinrichtung z. B. eine Schnittstelle am Mobilteil MT die Statusinformationen des Mobilteils MT, beispielsweise über welche der Basisstati­ onen BS-A, BS-B die aktuelle Funkverbindung geführt und wel­ che einer Basisstation BS-A, BS-B zugeordnete Feldstärke am Mobilteil MT aktuell empfangen wird.

In Abhängigkeit der detektierten Informationen des Mobilteils MT bildet der Simulator 5 durch ein Programm festgelegte Steuerinformationen, die an die Basisstationen BS-A, BS-B ü­ bermittelt werden. In den Basisstationen BS-A, BS-B sind Im­ pedanz- bzw. Widerstandsnetzwerke 6a, 6b vorgesehen, welche über eine Schalteinrichtung 7a, 7b entsprechend den Steuerin­ formationen des Simulators 5 die jeweilige Leistung von End­ stufen 8a, 8b, und somit die von Antennen 9a, 9b der Basis­ stationen BS-A, BS-B jeweils abgegebene Sendeleistung, beein­ flussen. Die einzelnen Bauelemente sind dabei derart ausge­ legt, daß die Feldstärke in den Funkbereichen 3a, 3b zwischen einer maximalen Feldstärke (100%) und einer geringeren Feld­ stärke, z. B. 50%, variiert werden kann. Beim dargestellten Widerstandsnetzwerk 6a, 6b ist entweder ein Widerstand Z1 o­ der ein Widerstand Zn einem Eingangswiderstand Ze parallel geschaltet entsprechend der maximalen bzw. einer geringeren Feldstärke. Das Impedanz- bzw. Widerstandsnetzwerk kann al­ ternativ auch mehrere Widerstände mit entsprechender Schalt­ einrichtung aufweisen, so dass die Sendeleistung bzw. die Feldstärke in mehreren Stufen variiert werden kann. Es kann zum Zweck der Variation der Sendeleistung bzw. Feldstärke auch auf andere diese bestimmende oder beeinflussende konkre­ te Bauelemente zugegriffen werden.

Ferner kann eine Einstellung der Sendeleistung der Basissta­ tionen BS-A, BS-B - eine geeignete Modifikation der Basissta­ tionen BS-A, BS-B vorausgesetzt - auch stufenlos erfolgen. Schließlich ist eine Erweiterung des Simulators 5 z. B. durch eine Aufzeichnungseinrichtung, mit dem eine automatische Langzeitanalyse des Mobilfunksystems erfolgen kann, möglich.

Claims (10)

1. Verfahren zum Testen von Betriebsfunktionen für das Zusam­ menwirken von Basisstationen (BS) und Mobilteilen (MT) in ei­ nem Mobilfunksystem, dadurch gekennzeichnet, daß die räumlichen Abstände zwischen den Mobilteilen (MT) und den Basisstationen (BS) durch eine Variation der Sendelei­ stung der Basisstationen (BS) simuliert werden, wobei die Sendeleistung einer ersten Basisstation (BS-A) derart verrin­ gert wird, daß ein Handover eines Mobilteils (MT) von der er­ sten Basisstation (BS-A) zu einer zweiten Basisstation (BS-B) erfolgt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mobilfunksystem gemäß dem bekannten DECT-Standard (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) ausgelegt ist.

3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation der Sendeleistung der Basisstationen (BS) mittels eines Simulators (5), durch den die Sendeleistung der Basisstationen (BS) steuerbar ist, automatisch erfolgt.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung der Basisstationen (BS) durch Ändern des Werts von die Sendeleistung bestimmenden Schaltungsele­ menten (6a, 6b) bewirkt wird.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation der Sendeleistung der Basisstationen (BS) mittels einer in den Basisstationen (BS) implementierten Software automatisch erfolgt.

6. Anordnung zum Testen von Betriebsfunktionen für das Zusam­ menwirken von Basisstationen (BS) und Mobilteilen (MT) in ei­ nem Mobilfunksystem, gekennzeichnet durch mindestens zwei ortsfest angeordnete Basisstationen (BS) mit veränderbarer Sendeleistung und mindestens ein ortsfest ange­ ordnetes Mobilteil (MT) mit einer Ausgabeeinrichtung für Sta­ tusinformationen, wobei die Basisstationen (BS) und das Mo­ bilteil (MT) das Mobilfunksystem bilden und räumliche Abstän­ de zwischen den Mobilteilen (MT) und den Basisstationen (BS) durch eine Variation der Sendeleistung der Basisstationen (BS) simulierbar sind, wobei die Sendeleistung einer ersten Basis­ station (BS-A) derart verringert wird, daß ein Handover eines Mobilteils (MT) von der ersten Basisstation (BS-A) zu einer zweiten Basisstation (BS-B) erfolgt.

7. Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Mobilfunksystem gemäß dem bekannten DECT-Standard (Digital Enhanced Cordless Telecommunications) ausgelegt ist.

8. Anordnung gemäß den Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation der Sendeleistung der Basisstationen (BS) mittels eines Simulators (5), durch den die Sendeleistung der Basisstationen (BS) steuerbar ist, automatisch erfolgt.

9. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeleistung der Basisstationen (BS) durch Andern des Werts von die Sendeleistung bestimmenden Schaltungsele­ menten (6a, 6b) bewirkbar ist.

10. Anordnung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Variation der Sendeleistung der Basisstationen (BS) mittels einer in den Basisstationen (BS) implementierten Software automatisch erfolgt.