DE10063036A1

DE10063036A1 - Nutzung der Teilnehmercharakteristik zur Dienstgütesteuerung in Funknetzen

Info

Publication number: DE10063036A1
Application number: DE2000163036
Authority: DE
Inventors: Bernhard Walke; Ian Herwono; Peter Stuckmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2000-12-18
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2020-12-19
Also published as: DE10063036C2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dienstgütesteuerung in Funknetzen, das die in einer Datenbank gespeicherten Orts-, Tageszeit- und Dienst-bezogenen ausgeprägten Teilnehmercharakteristiken berücksichtigt, um eine Voraussage und Schätzung der zukünftigen örtlichen und zeitlichen Verteilung des Datenverkehrsaufkommens und der Dienstinhalte zu ermöglichen und die Dienstgütesteuerung zu unterstützen. Durch die Speicherung häufig wiederkehrender Übergänge von einer Funkzelle zur anderen kann der übliche Verkehrsroutenverlauf vorhergesagt werden. Außerdem wird der Typ des vom Teilnehmer benutzten Terminals ermittelt, gespeichert und in die Entscheidung zur Verbindungsannahme, Dienstgütesteuerung und Betriebsmittelverwaltung einbezogen.

Description

1. Stand der Technik und Merkmale der Erfindung

Für die kontinuierliche Mediennutzung mobiler Terminals werden in den nächsten Jahren öffentliche digitale Mobilfunknetze (GSM/GPRS und UMTS) sowie private lokale drahtlose Netze (ETSI-BRAN-HiperLAN/2, IEEE 802.11a, usw.) zur Verfügung stehen. Durch hohe Lizenzgebühren für das Frequenzspektrum und hohe Infrastruktur- und Betriebkosten spielt die effiziente Ausnutzung der Funkbetriebsmittel eine entscheidende Rolle bei der Wirtschaftlichkeit von mobilen Funkdiensten. In den standardisierten Systemen erfolgen Betriebsmittelvergabemechanismen wie Kanalvergabe, Dienstgüte verhandlung und Handover auf Basis der aktuellen Lastsituation, definiert durch Dienstanforderungen, Kanalbelegung, sowie der Anzahl der in verschiedenen Funkzellen befindlichen Teilnehmer.

Neue Überlegungen ergeben, dass die Berücksichtigung von gespeicherter Orts-, Tageszeit-, und Dienstbezogenen ausgeprägten Teilnehmercharakteristik eine Voraussage und Schätzung der zukünftigen örtlichen und zeitlichen Verteilung des Datenverkehrs aufkommens und der Dienstinhalte ermöglichen, die zu einer deutlich effizienteren Betriebsmittelnutzung im Funksystem führen können und auch erlauben, sichere Prognosen der möglichen Dienstgüte der einzelnen Teilnehmerverbindungen zu ermöglichen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Nutzung der Teilnehmercharakteristik zur Steuerung der Dienstgüte und des Betriebsmitteleinsatzes in Funknetzen, das durch folgende Merkmale charakterisiert ist:

1. Speicherung ausgeprägter wiederkehrender Verhaltensmuster der einzelnen Teilnehmer bezüglich ihrer Mobilität und Dienstenutzung abhängig von der Tageszeit in einer im Netz befindlichen Datenbank. Seltene Ereignisse bezüglich des Benutzerverhaltens können optional vernachlässigt werden. Die gespeicherten Daten können durch Verschlüsselung eines Teilnehmer-Kennzeichens wie der IMSI anonymisiert werden.
2. Bei Entscheidungen während der Dienstgüte-Verhandlung mit dem Teilnehmer, der Betriebsmittelvergabe für einzelne Funkzellen und für einzelne Teilnehmerverbindungen sowie für Handover wird aufgrund der Daten von 1. ein Schätzwert für das Datenverkehrsaufkommen für eine zukünftige Zeitspanne berechnet und zur Entscheidung herangezogen, um eine optimale Dienstgüte für die Teilnehmer und deren Anwendungen bereitzustellen.
3. Nutzung der statistischen Verhaltensmuster von Teilnehmern bezüglich der Aufenthaltsorte und der in der Vergangenheit genutzten Dienste zur Qualitätssicherung und Planung des Netzes sowie zur Marktanalyse.
4. Die Art des Teilnehmer-Terminals wird in die Entscheidung zur Verbindungsannahme, Dienstgütesteuerung und Betriebsmittelverwaltung einbezogen.

2. Nutzen der Erfindung, Probleme und Lösungen

Die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung löst das Problem, dass aufgrund der Unkenntnis über das zukünftige Mobilitäts- und Nutzungsverhalten von mobilen Teilnehmern bei der Betriebsmittelvergabe in standardisierten digitalen Mobilfunknetzen und drahtlosen lokalen Netzen Funkbetriebsmittel unnötig reserviert und damit nicht optimal eingesetzt werden. Die ineffiziente Ausnutzung von Funkbetriebsmitteln reduziert die Wirtschaftlichkeit des Funknetzbetriebs. Durch effizientere Betriebsmittelnutzung können mobile Dienste deutlich kostengünstiger angeboten werden. Eine deutliche Verbesserung der Betriebsmittelausnutzung kann durch die Berücksichtigung von gespeicherten Teilnehmercharakteristiken bei der Vergabe von Betriebsmitteln, der Verhandlung der Dienstgüte sowie bei Handover-Entscheidungen erreicht werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der codierten Speicherung ausgeprägter wiederkehrender Verhaltensmuster der einzelnen Teilnehmer bezüglich ihrer Mobilität und Dienstenutzung abhängig von der Tageszeit in einer Datenbank. Die Datenbank enthält Informationen über den in der Vergangenheit als charakteristisch ermittelten zeitlichen Verlauf des Aufenthalts der einzelnen Teilnehmer in bestimmten Funkzellen im Netz sowie das zugehörige Dienstnutzungsverhalten. Dabei wird ausgenutzt, dass Teilnehmer sehr häufig dieselben Bewegungsrouten verwenden und nur bestimmte Dienste nutzen, die zur Art ihres Terminals und zu ihren Fähigkeiten bei der Dienstenutzung passen. Bei jeder weiteren Einbuchung eines Teilnehmers im Netz wird die Datenbank aktualisiert, indem wiederkehrende Ereignisse gespeichert werden und nicht mehr vorkommende, zeitlich lang zurückliegende Ereignisse gelöscht werden. Durch die Speicherung häufig wiederkehrender Übergänge von einer Zelle zur anderen kann der übliche Verkehrsroutenverlauf vorhergesagt werden. Die Heranziehung des Terminaltyps für die o. g. Entscheidungen ist nützlich, weil ein Sprachterminal offenbar andere Verkehrsmuster erzeugt als ein Datenterminal und Datenterminals sich abhängig von Bildschirmgröße und Betriebssoftware verschieden bezüglich der Dienstenutzung verhalten.

Eine mögliche Netzarchitektur zeigt Bild 1, wobei die erfindungsgemäße Datenbank mit mehreren Netzknoten verbunden wird. Die Netzknoten könnten wiederum an unterschiedliche Subnetze mit mehreren Funkzellen angeschlossen sein.

Tritt nun ein Teilnehmer ins System ein, so können Wahrscheinlichkeiten dafür näherungsweise berechnet werden, welche Dienste und Inhalte er an welchem Ort in Zukunft benutzen wird. So kann für diesen Teilnehmer und für alle weiteren Teilnehmer das erwartete Datenverkehrsaufkommen, der Dienst und der Inhalt der Anforderungen an beliebigen Orten und Zeitpunkten geschätzt werden. Sind nun Entscheidungen bezüglich einer Dienstgüteverhandlung eines ins Netz eintretenden Teilnehmers, eines Handover, oder einer globalen Betriebsmittelaufteilung zwischen Funkzellen vom Netz zu treffen, so kann für einen folgenden Zeitraum eine nahezu optimale Zuteilung von Betriebsmitteln für die geschätzte Situation erfolgen.

Bei Handover-Entscheidungen an Zellgrenzen kann die entsprechende Mobilstation im Zellgrenzbereich dort bedient werden, wo die meisten Betriebsmittel ungenutzt sind oder von der Funkzelle bedient werden, in deren Richtung sie sich sehr wahrscheinlich aufgrund Seite 2 der Datenbankeinträge in Zukunft weiter bewegen wird. Lfies wird als Beispiel im Bild 2 grafisch dargestellt, wobei zwei Funkzellen mit unterschiedlicher Lastsituation betrachtet werden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Datenbank erwartet das Netz, dass zwei Mobilstationen MS8 und MS9 in absehbarer Zeit in die Funkzelle 2 eintreten und deren Betriebsmittel in Anspruch nehmen werden. Durch die Berechnung des erwarteten Routenverlaufs von Mobilstation MS2 mit Hilfe der Datenbank geht das Netz davon aus, dass MS2 sich gerade in Richtung der Funkzelle 1 bewegt und somit die Funkzelle 2 in absehbarer Zeit verlassen wird. Um die Funkzelle 2 zu entlasten, wird eine Handover- Entscheidung zugunsten der Funkzelle 1 vom Netz getroffen, sobald MS2 in den Zellgrenzbereich (schattierter Bereich) eintritt. Basierend auf dem erwarteten Routenverlauf von Mobilstation MS3 wird der Funkkontakt mit der Basisstation 1 beibehalten und somit kein Handover zu Funkzelle 2 durchgeführt.

Claims

1. Verfahren zur Nutzung der Teilnehmercharakteristik zur Dienstgütesteuerung in Funknetzen dadurch gekennzeichnet, dass teilnehmerspezifische Verhaltensmuster statistisch bezüglich des zeitlichen Verlaufs des Aufenthalts und der Dienstenutzung ermittelt, in einer Datenbank gespeichert und bei Bedarf herangezogen werden, wobei die Datenbank einen Eintrag pro Teilnehmer mit der Häufigkeit des Aufenthalts in der Nähe bestimmter Funkzellen und Zellbereichen mit der entsprechenden Tageszeit, Einträge für den Übergang zwischen Funkzellen mit der entsprechenden Tageszeit sowie den zu bestimmten Tageszeiten angeforderten Diensten und Inhalten und dem zugehörigen charakteristischen Benutzerverhalten während der Sitzungen enthält.

2. Verfahren nach dem vorausgegangenen Anspruch dadurch gekennzeichnet, dass der Typ des vom Teilnehmer benutzten Terminals ermittelt, gespeichert und bei Bedarf herangezogen wird.

3. Verfahren nach den vorausgegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass bei Kontaktaufnahme mit dem Teilnehmer, die Auslastung und die Menge der verfügbaren Funkbetriebsmittel für die erwartete Verkehrsroute mit Hilfe der erfindungsgemäßen Datenbank und der Kenntnis des Terminaltyps bestimmt werden, weiterhin das für die vorausgesagten Aufenthaltszeiträume an den vorausgesagten Funkzellen erwartete Verkehrsaufkommen sowie der für den vorausgesagten Dienst notwendige Betriebsmittelbedarf bestimmt und in Optimierungsentscheidungen einbezogen werden.

4. Verfahren nach den vorausgegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass bei der Dienstgüteverhandlung des Netzes mit einem Teilnehmer die Betriebsmittel so reserviert und eingesetzt werden, dass genügend Betriebsmittel für weitere erwartete Teilnehmer mit den entsprechenden erwarteten Anwendungen vorreserviert werden und dem Teilnehmer die Betriebsmittel zugeteilt werden, die die erwartete Anwendung benötigt

5. Verfahren nach den vorausgegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass bei Handover-Entscheidungen vorzugsweise die Funkzelle gewählt wird, die wahrscheinlich in Zukunft auf der unmittelbar weiteren Verkehrsroute des Teilnehmers liegt.

6. Verfahren nach den vorausgegangenen Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, dass bei Handover-Entscheidungen, wenn sich der Teilnehmer im Grenzbereich zweier oder mehrerer Funkzellen ab einer bestimmten Wahrscheinlichkeit weiterhin in diesem Grenzbereich aufhält, vorzugsweise die Funkzelle gewählt wird, die mehr ungenutzte Funkbetriebsmittel für den geschätzten Aufenthaltszeitraum verfügbar hat.