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Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements in a cellular network and selbiges

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Publication number
DE102015106715B3
DE102015106715B3 DE201510106715 DE102015106715A DE102015106715B3 DE 102015106715 B3 DE102015106715 B3 DE 102015106715B3 DE 201510106715 DE201510106715 DE 201510106715 DE 102015106715 A DE102015106715 A DE 102015106715A DE 102015106715 B3 DE102015106715 B3 DE 102015106715B3
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DE
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Grant
Patent type
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Active
Application number
DE201510106715
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German (de)
Inventor
Henrik Klessig
David Öhmann
Meryem Simsek
Haralampos Hatzikirou
Andreas Reppas
Majid Abedi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Dresden
Original Assignee
Technische Universitaet Dresden
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    • H04W52/02Power saving arrangements
    • H04W52/0203Power saving arrangements in the radio access network or backbone network of wireless communication networks
    • H04W52/0206Power saving arrangements in the radio access network or backbone network of wireless communication networks in access points, e.g. base stations
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04W88/00Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/08Access point devices
    • Y02D70/00

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen in einem Mobilfunknetzwerk sowie ein Mobilfunknetzwerk, das dieses Verfahren nutzt. The invention relates to a method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements in a cellular network and a cellular network that uses this method. Die Aufgabe der Erfindung, anhand von räumlich-zeitlichen Charakteristika der Datentransferanfragen eine Auswahl an aktiven abschaltbaren Netzelementen zu ermitteln, wird dadurch gelöst, indem The object of the invention to identify a selection of the active turn-off network elements based on spatio-temporal characteristics of the data transfer requests is solved by
– eine räumliche und zeitliche Teilnehmerdichte ermittelt wird, - a spatial and temporal density of subscribers is determined,
– eine räumliche und eine zeitliche Netzelementdichte der aktiven abschaltbaren Netzelemente ermittelt wird, - a spatial and a temporal network element density of the active turn-off network elements is determined,
– eine Relation zwischen der Teilnehmerdichte und der Netzelementdichte gebildet wird, wobei daraus eine optimale Anzahl der aktiven abschaltbaren Netzelemente in dem Mobilfunknetzwerk berechnet wird und dementsprechend abschaltbare Netzelemente räumlich und zeitlich zugeschaltet und/oder abgeschaltet werden. - a relation between the density of subscribers and the network element density thereof wherein an optimum number of the active turn-off network elements is calculated in the mobile network and are therefore switched disconnectable network elements in space and time and / or off is formed.

Description

  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von Netzelementen in einem Mobilfunknetzwerk sowie ein Mobilfunknetzwerk, das dieses Verfahren nutzt. The invention relates to a method for engaging and / or shutdown of network elements in a cellular network and a cellular network that uses this method.
  • [0002] [0002]
    Abschaltbare Netzelemente, wobei unter Netzelementen zB Mikro-, Piko- oder Femto-Basisstationen, sowie Relay-Basisstationen, Antennen, Antennensysteme, Elemente oder Gruppen von Elementen, von Antennen oder Antennensystemen verstanden werden, können in Niedriglastsituationen, zB nachts, wenn wenige Teilnehmer die Funkressourcen nutzen, in einen Standby-Zustand oder wahlweise komplett abgeschaltet werden. Disconnectable network elements, and among network elements such as micro, pico or femto base stations and relay base stations, antennas, antenna systems, elements or groups of elements, are understood by antennas or antenna systems can be used in low-load situations, for example at night, when there are few participants use the radio resources, in a standby state or be selectively switched off completely. Die verschiedenen Zustände der Netzelemente, wie zB „aktiv“, „reduzierter Funktionsumfang“, „Standby“ und/oder „deaktiviert“ sind von dem Typ und der Hardware der vorliegenden Netzelemente abhängig. The various states of network elements, such as "active", "reduced functionality", "Standby" and / or "disabled" are dependent on the type and hardware of the present network elements. Durch die Einstellung verschiedener Zustände kann sowohl Energie eingespart als auch das Gesamtnetz effizienter betrieben werden. By setting different states both energy can be saved as well as the entire network to operate more efficiently. Allgemein werden unter Makrobasisstationen gewöhnliche Basisstationen mit großem Abdeckungsbereich verstanden, wobei diese im Vergleich zu Mikro-, Piko-, Femto-Basisstationen, eine sehr hohe Sendeleistung haben. General ordinary base stations are understood with a large coverage area with macro base stations, which have a very high power compared to micro, pico, femto base stations. Zukünftig werden zusätzlich verteilte Antennen und Antennensysteme zum Einsatz kommen, die nicht zwangsweise zu einer Basisstation zählen oder als Basisstation bezeichnen werden können. In the future, in addition distributed antennas and antenna systems will be used, which do not necessarily belong to a base station or call the base station can be.
  • [0003] [0003]
    Des Weiteren wird daher zwischen abschaltbaren Netzelementen und nicht-abschaltbaren Netzelementen unterschieden. Furthermore, therefore, distinguish between network elements disconnectable and non-disconnectable network elements. Abschaltbare Netzelemente fügen in der Regel Kapazität zum Netz, dh dem Mobilfunknetz hinzu. Disconnectable network elements usually add capacity to the network, ie the mobile network added. Wohingegen nicht-abschaltbare Netzelemente darüber hinaus zur Signalisierung von Mobilstationen und zur Abdeckung, dh flächendeckende Konnektivität, dienen. Whereas non-interruptible network elements in addition to the signaling of mobile stations and to cover, that is widespread connectivity, serve. Demzufolge werden unter nicht-abschaltbaren Netzelementen alle anderen Netzelemente verstanden, die aufgrund der notwendigen Netzabdeckung und Konnektivität für Mobilfunkteilnehmer nicht abgeschaltet werden sollen. Consequently, all other network elements are understood to be non-disconnectable network elements that are not to be turned off because of the necessary network coverage and connectivity for mobile subscribers. Solche Netzelemente sind in der Regel Makrobasisstationen oder Basisstationen, die zu einem Signalisierungsnetzwerk gehören. Such network elements are usually macro base stations or base stations belonging to a signaling network.
  • [0004] [0004]
    Es ist daher wünschenswert eine Auswahl von bereits installierten Netzelementen zu ermitteln, die in Abhängigkeit von der räumlich-zeitlich dynamischen Datennachfrage zu- oder abgeschaltet werden sollen und können. It is therefore desirable to identify a selection of already installed network elements, moving depending on the spatial-temporal dynamic data demand or should be turned off and can. Dies ist auch insofern von großer Bedeutung, da zukünftige Mobilfunknetzwerke der fünften Generation (5G) unter anderem durch eine sehr hohe Anzahl bzw. Dichte von Netzelementen gekennzeichnet sind und dadurch das Zu- und Abschalten ein sehr komplexes kombinatorisches Problem darstellt. This is also of great importance inasmuch as future mobile radio networks of the fifth generation (5G) are characterized, inter alia, by a very high number and density of network elements and thereby the connection and disconnection is a very complex combinatorial problem.
  • [0005] [0005]
    Bisher werden im gegenwärtigen Stand der Technik drei Herangehensweisen an das Problem unterschieden. So far, three approaches can be distinguished on the problem at the present state of the art. Erstens wird das Optimierungspotential durch eine unterschiedliche Anzahl oder verschiedene Dichten von Basisstationen charakterisiert. First, the optimization potential is characterized by a different number or different densities of base stations. Dafür werden oftmals räumlich homogen verteilte Nutzer und Basisstationen angenommen, wobei die Annahmen auf Ansätzen der stochastischen Geometrie beruhen. For that spatially homogeneously distributed users and base stations are accepted often, the assumptions are based on approaches of stochastic geometry.
  • [0006] [0006]
    Oder es wird ausschließlich die zeitliche, aber nicht die räumliche Dynamik der Nutzerdatennachfrage berücksichtigt. Or will it only takes into account the time, but not the spatial dynamics of the user data demand. In der Regel beinhalten diese Ansätze keine Algorithmen zur dynamischen De- bzw. Aktivierung von Basisstationen. In general, these approaches do not include algorithms for dynamic disassembly or activation of base stations.
  • [0007] [0007]
    Zweitens existieren Ansätze, wie das Mobilfunknetzwerk oder einzelne Basisstationen mittels erstellter Protokolle selbst über die De- bzw. Aktivierung von Basisstationen entscheiden, wie zB in der Secondly, there are approaches, such as the cellular network or individual base stations to decide by means of created protocols themselves to disassembly or activation of base stations, such as in the US 2013/0 130 670 A1 US 2013/0 130 670 A1 . , Jedoch sind Offenbarungen über Mechanismen und/oder Algorithmen, die den eigentlichen Entscheidungsvorgang über die De- bzw. Aktivierung beschreiben, selten bis gar nicht zu finden. However, revelations of mechanisms and / or algorithms that describe the actual decision process about the de- activation or, rarely or never have to find.
  • [0008] [0008]
    Bei einer dritten Herangehensweise werden heuristische Algorithmen oder Verfahren angewandt, um Entscheidungen hinsichtlich der Zustände (an/aus) von Basisstationen zu treffen. In a third approach heuristic algorithms or methods are used to make decisions regarding the states (on / off) of base stations. Diese beruhen oft auf dem Über-/Unterschreiten von Schwellwerten, zB bezüglich der Ressourcenauslastung oder der Last von Basisstationen. These are often based on the higher / lower than threshold values, eg regarding resource utilization or load of base stations. Es ist jedoch davon auszugehen, dass solche, recht einfachen Lösungen bei räumlich und zeitlich hochdynamischen Verkehrsnachfragen zu keinen optimalen Ergebnissen führen können, zumal oft unklar ist, wie die Ressourcenauslastung nach Zu- und Abschalten von Netzelementen zu ermitteln oder vorherzusagen ist. However, it is assumed that those relatively simple solutions can not lead to optimal results in highly dynamic spatial and temporal traffic demands, especially since it is often unclear how to determine the resource usage by switching on and off of network elements or predict.
  • [0009] [0009]
    Bisher wird die Robustheit solcher Systeme gegenüber der räumlichen und zeitlichen Zufälligkeit von Datentransferanfragen selten thematisiert. So far, the robustness of such systems to the spatial and temporal randomness of data transfer requests are rarely addressed. Die notwendige Geolokalisierung von Mobilfunkteilnehmern zur Entscheidungsfindung, welches Netzelement an- oder abzuschalten sei, ist in der Regel ebenfalls zufälligen Fehlern unterworfen, was selten berücksichtigt und offenbart wird. The necessary geolocation of mobile subscribers for decision which network element is switched on or off, is also usually subjected to random errors, which is rarely considered and disclosed. Unter der Geolokalisierung wird die räumliche Ortung der Mobilfunkteilnehmer verstanden, wobei ein Mobilfunkteilnehmer eine autonom funktionierende Einheit darstellt, welche Daten empfangen, senden und übermitteln kann, bspw. auch Maschinen, Autos und andere "Geräte, die diese Anforderungen erfüllen. Under the geolocation the spatial localization of the mobile subscriber is understood to mean, where a mobile subscriber is an autonomous functional unit that receive data, send, and may transmit, for example., Machines, cars and other "devices that meet these requirements.
  • [0010] [0010]
    Beispielsweise werden in „Sleep Mode Techniques for Small Cell Deployments“ in IEEE Communications Magazine S. 72–79, August 2011 allgemeine Strategien beschrieben, wie die Aktivierung von Basisstationen ausgelöst werden kann, entweder basisstationsgetrieben, netzwerkgetrieben oder nutzergetrieben. For example, in 2011 general strategies are in "sleep mode Techniques for Small Cell Deployments" in IEEE Communications Magazine pp 72-79, August describes how the activation of base stations can be triggered either base station driven, network-driven or user-driven. Dabei sollte die Entscheidung auf Basis der Verkehrslast getroffen werden, zB in The decision should be made based on the traffic load, eg US 2013/0 281 049 A1 US 2013/0 281 049 A1 . , Algorithmen, die dieses Prinzip umsetzen, werden jedoch nicht offenbart. Algorithms that implement this principle are, however, not disclosed.
  • [0011] [0011]
    In „Cluster Analysis Based Switching-off Scheme of Base Stations für Energy Saving“ in Journal of Networks, Vol. 7, No. In "Cluster Analysis Based Switching-off Scheme of Base Stations for Energy Saving" in Journal of Networks, Vol. 7, No. 3, März 2012 wird ein Vorgehen offenbart, bei dem das räumliche Verkehrsaufkommen hinsichtlich seiner Variabilität und anderer Charakteristika klassifiziert wird. 3, March 2012, discloses a process in which the spatial traffic is classified in terms of its variability and other characteristics. Für verschiedene gewählte Klassen werden optimale An- und Ausschaltzeiten für Basisstationen ermittelt unter der Voraussetzung, dass das Verkehrsverhalten einem typischen Tagesprofil folgt. For different classes selected optimum on and off times for base stations are determined on the assumption that the traffic behavior follows a typical day profile. Auf hochdynamische und unplanmäßige Änderungen des Verkehrsaufkommens kann daher nicht eingegangen werden. In highly dynamic and unplanned changes in traffic therefore can not be discussed. Räumliche und zeitliche Komponenten des Verkehrs werden nur getrennt betrachtet. Spatial and temporal components of the traffic used only separately.
  • [0012] [0012]
    Klassische Beispiele für heuristische Entscheidungsfindungen basieren auf vordefinierten Schwellwerten bezüglich einer mittleren Zelllast. Classic examples of heuristic decision-making based on pre-defined threshold values ​​with respect to an average cell load. Unter der Zelllast soll dabei die Auslastung einer Funkzelle bezüglich der Datenmenge und Nutzeranfragen in einem Mobilfunknetzwerk verstanden werden. Under the load cell utilization of a radio cell with respect to the amount of data and user requests in a mobile network is intended to be understood. Derartige heuristische Ansätze werden beispielsweise in „Cell Size Breathing and Possibilities to Introduce Cell Sleep Mode“, 2010 European Wireless Conference; Such heuristic approaches, for example, in "Cell Size Breathing and Possibilities to Introduce Cell Sleep Mode", 2010 European Wireless Conference; „Dynamic Base Station Switching-On/Off Strategies for Green Cellular Networks“, IEEE Transaction on wireless communications, Vol. 12, No.5 Mai, 2013 und in "Dynamic Base Station Switching On / Off Strategies for Green Cellular Networks", IEEE Transactions on wireless communications, Vol. 12, No.5 May 2013 and US 2013/0 137 446 A1 US 2013/0 137 446 A1 angewendet. applied. Dabei werden sukzessiv Basisstationen ausgeschaltet, entweder direkt, basierend auf der Zelllast oder basierend auf einem von ihr abgeleiteten Qualitätskriterium. Thereby successively base stations are switched off, either directly, based on the cell burden, or based on a derived their quality criterion. Der Einfluss auf das Netzwerk nach der Abschaltung wird hierbei berücksichtigt. The impact on the network after the shutdown is taken into account. Jedoch gibt es keine Kriterien, die die Robustheit des Systems gegenüber der Zufälligkeit des Verkehrs, zB von sich zeitlich ändernden Datenanfragen, charakterisieren. However, there is no criteria on its own data requests changes over time, characterize the robustness of the system to the randomness of traffic, for example.
  • [0013] [0013]
    S. Stefanatos und A. Alexiou, „Access Point Density and Bandwidth Partitioning in Ultra Dense Wireless Networks”, Jul. 2013, offenbart, wie Basisstationsleistungen und Netzdichten optimal hinsichtlich des Energieverbrauchs ermittelt werden können, wobei Charakteristika von statischen, aber nicht dynamischen Verkehrshotspots berücksichtigt werden. S. Stefanatos and A. Alexiou, "Access Point Density and Bandwidth Partitioning in Ultra Dense Wireless Networks", in July 2013, revealed how the base station performance and power densities can be determined optimal in terms of energy consumption, with characteristics of static, but not dynamic traffic hotspots considered become. Unter einem Verkehrshotspot werden räumlich beschränkte Regionen mit erhöhtem Verkehrsaufkommen verstanden. Under a traffic hot spot spatially limited regions are understood with increased traffic.
  • [0014] [0014]
    CN 103607717 A CN 103607717 A offenbart eine Systemarchitektur, die es ermöglicht, basierend auf einer aktuell vorherrschenden Anzahl von Mobilfunknutzern sowie ihrer jeweiligen Geolokalisierung ein Mobilfunknetzwerk energieeffizient und mit einem hohen Datendurchsatz zu konfigurieren. discloses a system architecture that makes it possible to configure based on a currently prevailing number of mobile phone users as well as their respective geolocation a cellular network energy efficient and with a high data throughput. Dabei werden Zellgrößen innerhalb des Netzwerkes variiert und Basisstationen ausgeschaltet. Here, cell sizes are varied within the network and off base stations. Die Entscheidung über die Ausschaltung von Basisstationen erfolgt aufgrund des Überschreitens eines Schwellwertes. The decision on the elimination of base stations is due to the crossing of a threshold. Historische Daten oder Trends des räumlich variierenden Verkehrs werden nicht direkt berücksichtigt, wodurch es zu einer geringeren Robustheit des Systems gegenüber Ungenauigkeiten in der Geolokalisierung und der Zufälligkeit des Verkehrs kommen kann. Historical data or trends of the spatially varying traffic are not considered directly, which may lead to a lower robustness of the system to inaccuracies in the geolocation and the randomness of the traffic. Ist die Robustheit des Systems zu gering, können bzw. müssen unter Umständen Mobilfunknutzer unter zu geringen Datenraten leiden. Is the robustness of the system is too small, can or must suffer circumstances mobile users with too low data rates.
  • [0015] [0015]
    In In EP 2 787 777 A1 EP 2787777 A1 wird ein Verfahren offenbart, das dazu dient, Konflikte beim Abschalten von Basisstationen zu vermeiden. discloses a method which is used to avoid conflicts when turning off of base stations. In Niederlastsituationen, dh wenn eine Funkzelle nicht ausgelastet ist, können gleichzeitig mehrere Basisstationen entscheiden, wenn ein Verkehrslastschwellwert überschritten/unterschritten wird, in einen Standby-Modus zu schalten. In low load situations, ie when a radio cell is not busy, can decide if a Verkehrslastschwellwert is exceeded / not reached to switch to a standby mode at the same time more base stations. Durch das in der EP 2 787 777 A1 offenbarte Verfahren und das beschriebene Protokoll wird vermieden, dass die restlichen aktiven Basisstationen in Überlast geraten. By in EP 2787777 A1 disclosed method and protocol described above is avoided that the remaining active base stations fall into overload. Die Entscheidung über die Zu- und Abschaltung basiert auf Schwellwerten und Informationen, welche über die Mobilstationen ermittelt werden. The decision on the activation and deactivation based on thresholds and information, which are determined by the mobile stations.
  • [0016] [0016]
    Ausgehend von den genannten Nachteilen im bisherigen Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung die räumlich-zeitliche Netzelementdichte, zB die Anzahl aktiver Basisstationen pro Flächeneinheit, in eine exakte Relation zur Teilnehmerdichte und Datentransfernachfrage zu setzen und anhand der Netzelementdichte eine Auswahl an aktiven abschaltbaren Netzelementen zu ermitteln. Starting from the disadvantages mentioned in the prior art, it is an object of the present invention, the spatio-temporal network element density, for example, the number of active base stations per unit area to be set in an accurate relation to the subscriber density and data transfer demand and a range of active based on the network element density disconnectable to identify network elements. Damit soll insbesondere der Energieverbrauch des Gesamtnetzes verringert werden unter gleichzeitiger Reduzierung der Anzahl der An-/Ausschaltvorgänge. This is intended in particular, the energy consumption of the entire network can be reduced while simultaneously reducing the number of on / off operations. Ein weiterer wichtiger Gesichtspunkt stellt die Leistungsfähigkeit des Netzes dar. Diese soll aus Sicht der Teilnehmer zumindest gleich bleiben, wenn nicht gar erhöht werden. Another important consideration is the efficiency of the network. This is to remain out of view of the participants at least equal, if not even increased.
  • [0017] [0017]
    Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die räumliche und zeitliche Dynamik der Datentransfernachfrage berücksichtigen zu können, wobei dabei auch die Robustheit des Systems gegenüber unvorhergesehenen und plötzlich auftretenden Änderungen der Datentransfernachfrage hergestellt und erhöht werden soll. Another object of the invention is to take into account the spatial and temporal dynamics of the data transfer demand, which it is to be prepared and the robustness of the system against unforeseen and sudden changes in the data transfer demand and increased. Die Begriffe Datentransfernachfrage und Datentransferanfrage werden synonymhaft verwendet. The terms data transfer demand and data transfer request are used interchangeably way.
  • [0018] [0018]
    Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird mittels eines Verfahrens zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen in einem mindestens ein Netzelement umfassenden Mobilfunknetzwerk gelöst, indem The object of the present invention is achieved by a method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements in a network element comprising at least one mobile radio network by
    • – eine räumlich und zeitlich abhängige Teilnehmerdichte ermittelt wird, dh die (zu erwartende) Dichte von gleichzeitig aktiven Mobilfunkteilnehmern oder Datentransfervorgängen, - a spatially and temporally dependent subscriber density is determined, ie the (expected) density of simultaneously active mobile subscribers or data transfer operations,
    • – eine räumlich und eine zeitlich abhängige Netzelementdichte der aktiven abschaltbaren Netzelemente ermittelt wird, - a spatially and time-dependent network element density of the active turn-off network elements is determined,
    • – eine Relation zwischen der Teilnehmerdichte und der Netzelementdichte gebildet wird, wobei daraus eine optimale Anzahl der aktiven abschaltbaren Netzelemente in dem Mobilfunknetzwerk berechnet wird und dementsprechend abschaltbare Netzelemente räumlich und zeitlich zugeschaltet und/oder abgeschaltet werden, wobei die räumlich und zeitlich optimale Anzahl der aktiven abschaltbaren Netzelemente in dem Mobilfunknetzwerk aus einem System aus partiellen Differentialgleichungen berechnet wird. - a relation between the density of subscribers and the network element density being from an optimum number of the active turn-off network elements is calculated in the mobile network and are therefore switched disconnectable network elements in space and time and / or off is formed, the optimum spatial and temporal number of active disconnectable network elements is calculated in the mobile network of a system of partial differential equations.
  • [0019] [0019]
    Eine erfindungsgemäße Form des Systems aus partiellen Differentialgleichungen ist weiter unten beschrieben. One form of the system of partial differential equations according to the invention is described below.
  • [0020] [0020]
    Mit der erfindungsgemäßen Relation zwischen der ermittelten Teilnehmerdichte und der ermittelten Netzelementdichte können gleichzeitig sowohl die räumlichen als auch die zeitlichen Änderungen von zuzuschaltenden und abzuschaltenden abschaltbaren Netzelementen bestimmt werden. With the inventive relationship between the detected density of subscribers and the network element determined density can be determined simultaneously both the spatial and temporal changes of zuzuschaltenden and disconnected disconnectable network elements. Die Teilnehmerdichte und die Netzelementdichte sind interdependent, dh über die genannte Relation wird die Netzelementdichte erhöht, sobald die Teilnehmerdichte ansteigt. The subscriber density and network element density are interdependent, that is, via said relation network element density is increased as soon as the subscriber density increases. Daraufhin sinkt die Teilnehmerdichte wieder, da Datentransfervorgänge durch die zusätzlich eingebrachte Kapazität schneller abgearbeitet werden können. Then the subscriber density decreases again as data transfer operations can be processed more quickly by the additionally introduced capacity. Damit kann auf Änderungen in einem Mobilfunknetzwerk genauer als im bisherigen Stand der Technik reagiert werden, da sowohl räumliche als auch zeitliche Änderungen erfasst und vor allem berücksichtigt werden. This allows for changes in a mobile radio network in more detail than in the prior art to react, as is recognized both spatial and temporal changes and considered especially. Ein Teilnehmer stellt eine autonom funktionierende Einheit darstellt, welche Daten empfangen, senden und übermitteln/transferieren kann, bspw. Telefone, wie Smartphones, aber auch Maschinen, Autos und andere "Geräte, die diese Anforderungen erfüllen. A participant is an autonomously functioning unit represents that receive data, send and transmit / can transfer, for example. Phones, such as smart phones, as well as machinery, automobiles and other "devices that meet these requirements.
  • [0021] [0021]
    In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Teilnehmerdichte in Abhängigkeit von einem Ort u und einem Zeitpunkt t innerhalb des Mobilfunknetzwerkes aus einer Ankunftsrate von Datentransferanfragen, einer Verringerungsrate von Datentransfervorgängen, einer Teilnehmermobilitätsrate und einer Abwicklungsrate von Datentransfervorgängen berechnet. In one embodiment of the inventive method the subscriber density as a function of a location u, and a time t within the mobile radio network from a rate of arrival of data transfer requests, a reduction rate of data transfer operations, a subscriber mobility rate and a processing rate of data transfer operations calculated. Die Ankunftsrate ist eine räumlich-zeitlich variable Größe, die angibt, wie viele Datentransferanfragen pro Zeit- und Flächeneinheit im Mobilfunknetzwerk stattfinden. The arrival rate is a spatially and temporally variable size that indicates how much data transfer take place requests per unit time and area in the mobile network. Die Teilnehmerdichte wird mit der Ankunftsrate erhöht. The subscriber density is increased with the arrival rate. Die Verringerungsrate ist eine räumlich-zeitlich variable Größe, die von der vorherrschenden Teilnehmerdichte abhängig ist und angibt, mit welcher Rate aktive Datentransfervorgänge von Teilnehmern abgebrochen oder von einem Netzelement blockiert werden (zB bei Überlast). The reduction rate is a spatially and temporally variable size that depends on the prevailing subscriber density and indicates at what rate are canceled active data transfer operations of subscribers or blocked by a network element (for example, in case of overload). Sie ist angegeben in Teilnehmer oder Datentransfervorgängen pro Zeit- und Flächeneinheit. It is given in participants or data transfer operations per unit time and area. Die Abwicklungsrate ist eine räumlich-zeitlich variable Größe, die angibt, wie viele Teilnehmer oder Datentransfervorgänge durch Netzelemente erfolgreich abgearbeitet werden. The settlement rate is a spatially and temporally variable size that indicates how many participants or data transfer operations to be successfully processed by network elements. Sie wird angegeben in Teilnehmer oder Datentransfervorgängen pro Zeit- und Flächeneinheit. It is expressed in participants or data transfer operations per unit time and area.
  • [0022] [0022]
    Die Datentransferanfragen, die Verringerungsrate von Datentransfervorgängen, die Teilnehmermobilitätsrate und die Abwicklungsrate von Datentransfervorgängen wird von einer Basisstation oder in einer zentralen Recheneinheit (kurz Einheit) eines Mobilfunknetzwerkes ermittelt. The data transfer requests, the reduction rate of data transfer operations, the subscriber mobility rate and the processing rate of data transfer operations is determined by a base station or in a central processing unit (abbreviated Unit) of a mobile radio network. Damit kann die räumliche und zeitliche Entwicklung von sich ändernden Parametern innerhalb des Mobilfunknetzwerkes für die Zu- und Abschaltung von Netzelementen genutzt werden. In order for the spatial and temporal evolution of changing parameters within the mobile radio network for the connection and disconnection of network elements can be used.
  • [0023] [0023]
    Weiterhin wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Abwicklungsrate von Datentransfervorgängen in Abhängigkeit von der Teilnehmerdichte, der Netzelementdichte und einer Kapazität der einzelnen Netzelemente ermittelt. Further, in the inventive method, the processing rate of data transfer operations in dependence upon the density of subscribers, the network element density, and a capacity of the individual network elements is determined. Die Kapazität der einzelnen Netzelemente gibt an, wie viele Teilnehmer durch je ein Netzelement des Mobilfunknetzwerkes pro Zeiteinheit abgearbeitet / bedient werden können. The capacity of the individual network elements indicates how many participants can be processed by a respective network element of the mobile network per unit time / served.
  • [0024] [0024]
    In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird bei der Ermittlung der Netzelementdichte das Zuschalten und/oder das Abschalten von benachbarten Netzelementen mittels eines räumlich-zeitlich variablen Diffusionsterms und eines räumlich-zeitlich variablen Advektionsterms berücksichtigt. In a further embodiment of the invention, the switching on and / or switching off of adjacent network elements by means of a spatial-time-varying diffusion term and a spatially-temporally variable Advektionsterms is taken into account when determining the network element density. Dabei wird mit dem Diffusionsterm, der ua einen Diffusionskoeffizienten enthält, die Mobilität der Teilnehmer pro Netzelement des Mobilfunknetzwerkes durch die Annahme eines Random-Walk-Modells (siehe auch Brown'sche Bewegung) beschrieben. Here, the mobility of subscribers per network element of the mobile radio network by adopting a random walk model (also see Brownian motion) is the diffusion term, which contains, inter alia, a diffusion coefficient will be described. Der Random-Walk ist ein Modell, um eine zufällige, ungerichtete Bewegung eines Teilnehmers zu beschreiben (im Gegensatz zu einer gerichteten Bewegung durch den Advektionsterm). The random walk is a model to describe a random, non-directional movement of a user (as opposed to a directed motion by the advection). Eine mögliche Realisierung eines Radom-Walk für einen Teilnehmer könnte folgenden Ablauf vorsehen: 1. zufällige Auswahl einer Richtung (gleichmäßig verteilt), 2. zufällige Auswahl einer Distanz, 3. der Teilnehmer bewegt sich in der Richtung nach 1. und zu einem Punkt in Distanz nach 2. mit einer bestimmten Geschwindigkeit und dann in einem 4. Schritt zurück zum Ausgangspunkt. One possible realization of a radome Walk for a subscriber could provide the following sequence: 1. a random selection direction (uniformly distributed), 2. random choice of a distance, 3. the subscriber moves in the direction of 1 and to a point in distance to the second at a certain speed and then in a fourth step back to the starting point. Der Diffusionskoeffizient kann aus der mittleren Geschwindigkeit von Mobilfunkteilnehmern in dem Mobilfunknetzwerk an verschiedenen Positionen u und zu verschiedenen Zeitpunkten t ermittelt werden. The diffusion coefficient can be determined from the average speed of mobile subscribers in the mobile radio network at different positions u and at different times t. Jedoch kann der Diffusionskoeffizient auch durch eine skalare Konstante ersetzt werden, wobei dabei die räumliche Abhängigkeit der mittleren Teilnehmergeschwindigkeit vernachlässigt wird. However, the diffusion coefficient can be replaced by a scalar constant, and thereby the spatial dependence of the average subscriber speed is neglected. Durch den Advektionsterm wird eine gerichtete Mobilität der Teilnehmer im Mobilfunknetzwerk beschrieben, wobei mittels eines Vektorfeldes dabei die Möglichkeit besteht, konkrete Geschwindigkeiten und Richtungen für einen „Teilnehmerstrom“ auf Straßen, Gleisen oder in anderen städtischen Umgebungen zu beschreiben. By the advection a directional mobility of the subscriber is described in the mobile radio network, is by means of a vector field while the ability to describe specific velocities and directions for a "subscriber power" on roads, railways or other urban environments. Durch die Beschreibung der Bewegung und Mobilität der Mobilfunkteilnehmer durch Diffusionsterme und Advektionsterme kann die Robustheit und Zuverlässigkeit des Mobilfunknetzwerkes erhöht werden. Through the description of the movement and mobility of mobile subscribers by diffusion terms and advection terms, the robustness and reliability of the mobile radio network can be increased.
  • [0025] [0025]
    In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die räumliche und zeitliche Netzelementdichte gleichzeitig ermittelt. In a particularly advantageous embodiment of the inventive method, the spatial and temporal network element density can be determined simultaneously. Über Netzelemente, die ausschließlich der Signalisierung aber nicht der eigentlichen Datenübertragung dienen und die die gesamte zu betrachtende Fläche eines Mobilfunknetzwerkes abdecken, werden Informationen über die Datentransferanfragen in Abhängigkeit von einem Ort u und der Zeit t gesammelt. About network elements, although not used exclusively for signaling the actual data transmission and cover the entire area under consideration of a mobile network, information about the data transfer requests depending on a location u and time t collected. Aus diesen Daten wird die räumlich-zeitliche Netzelementdichte ermittelt, entweder direkt in diesen vorbenannten Netzelementen oder in einer zentralen Recheneinheit des Mobilfunknetzwerkes. From these data, the spatio-temporal network element density is determined, either directly in these aforementioned network elements or in a central processing unit of the mobile radio network. Aufgrund dieser Werte wird anschließend entschieden, welche Netzelemente an- bzw. abzuschalten sind. Based on these values ​​is then decided Toggle which network elements, or be switched off.
  • [0026] [0026]
    In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die räumlich und zeitlich optimale Anzahl der aktiven abschaltbaren Netzelemente in dem Mobilfunknetzwerk aus einem System aus partiellen Differentialgleichungen berechnet. In the inventive method, the optimal spatial and temporal number of the active turn-off network elements in the mobile network of a system is calculated from partial differential equations. Eine mögliche Version des partiellen Differentialgleichungssystems ist das folgende, wobei u eine räumliche Koordinate und t die zeitliche Dimension beschreibt: A possible version of the partial differential equation system is as follows, where u is a spatial coordinate and t represents the temporal dimension: ∂T(u, t) / ∂t = α IT I(u, t)(T ^(u, t) – T(u, t)) + ∇(N T (u, t)∇T(u, t)) + V → T (u, t)∇T(u, t) + m(T ^(u, t) – T(u, t))(T ‿(u, t) – T(u, t)) – s RT T(u, t)R(u, t) (1) ∂T (u, t) / ∂t = α IT I (u, t) (T ^ (u, t) - T (u, t)) + ∇ (N T (u, t) ∇T (u, t)) + V → T (u, t) ∇T (u, t) + m (T ^ (u, t) - T (u,)) t (T ‿ (u, t) - T (u, t)) - s RT T (u, t) R (u, t) (1) ∂I(u, t) / ∂t = –μ(I(u, t), T(u, t); μ 0 ) – d I (u, t) + ∇(N I (u, t)∇I(u, t)) + V → I (u, t)∇I(u, t) + Λ(u, t) (2) ∂I (u, t) / ∂t = -μ (I (u,), T t (u, t); μ 0) - d I (u, t) + ∇ (N I (u, t) ∇ I) + V → (u, t) I (u, t) ∇I (u,) + Λ t (u, t) (2) ∂R(u, t) / ∂t = α TR T(u, t) – d R (u, t) (3) ∂R (u, t) / ∂t = α T TR (u, t) - d R (u, t) (3)
  • [0027] [0027]
    Dabei bezeichnen T(u, t), I(u, t) und R(u, t) die orts- und zeitabhängigen Dichten von Netzelementen, Teilnehmern und regulatorischen Signalen. Where T denote (u, t) I and R (u, t) (u, t) is the location and time-dependent densities of network elements, participants, and regulatory signals. ∇(·) ist der Nabla-Operator. ∇ (·) is the nabla operator. Alle Terme auf den rechten Seiten der Gleichungen beschreiben Raten bzw. Geschwindigkeiten, wie sich die Dichten räumlich und zeitlich verändern. All terms on the right sides of the equations describe rates or speeds, as the densities vary spatially and temporally. Beispielsweise ist die Änderungsrate der Netzelementdichte proportional zur Teilnehmerdichte, dh je höher die Teilnehmerdichte, desto schneller steigt die Netzelementdichte an. For example, the change rate of the network element density is proportional to the density of subscribers, ie the higher the subscriber density, the faster the network element density increases. Die Netzelementdichte T(u, t) wird (hier durch T ‿(u, t) und T ^(u, t) nach unten und oben hin beschränkt, was durch die Terme α IT I(u, t)(T ^(u, t) – T(u, t)) und m(T ^(u, t) – T(u, t))(T ‿(u, t) – T(u, t)) sicher gestellt wird. Ein Diffusionsterm ∇(N T (u, t)∇T(u, t)) und ein Advektionsterm V → T (u, t)∇T(u, t) mit Diffusionskoeffizienten N T (u, t) und Vektorfeld V → T (u, t) beschreiben einen ungerichteten (Diffusionsterm) und einen gerichteten Fluss (Advektionsterm) der Netzelementdichte. Dadurch kann bewirkt werden, dass Netzelemente die De- bzw. Aktivierung von benachbarten Netzelementen auslösen können. Netzelemente können somit Informationen austauschen, welche durch diesen Fluss bestimmt sind. N T (u, t) und V → T (u, t) können wahlweise auch orts- und zeitunabhängige Konstanten darstellen. Der Term –s RT T(u, t)R(u, t) beschreibt die Rate, mit der Netzelemente abgeschaltet werden. Diese ist sowohl proportional zur Netzelementdichte als auch zu The network element density T (u, t) (here (by T ‿ u, t) and T ^ (u, t) is down and limited towards the top, as indicated by the terms α IT I (u, t) (T ^ ( u, t) - T (u, t)) and m (T ^ (u, t) - T (u, t)) (T ‿ (u, t) - T (u, t)) is ensured. a diffusion term ∇ (N T (u, t) ∇T (u, t)) and an advection term V → T (u, t) ∇T (u, t) with diffusion coefficients N T (u, t) and vector field V → T (u, t) describe a non-directional (diffusion term), and a directed flow (advection) of the network element density. this may be effected that network elements may trigger the de or activation of adjacent network elements. network elements may thus exchange information obtained by these flow are determined. N T (u, t) and V → T (u, t) may optionally also represent location and time independent constant. the term -s RT T (u, t) R (u, t) describes the rate are turned off with the network elements. This is proportional to both the network element density as well as to r Dichte von regulatorischen Signalen. r density of regulatory signals. Letztere wird durch die dritte Differentialgleichung beschrieben. The latter is described by the third equation. Ihre Rate steigt mit der Netzelementdichte und sinkt, genau dann, wenn α TR T(u, t) – d R R(u, t) < 0. Its rate increases with the network element density and decreases if and only if T α TR (u, t) - d R R (u, t) <0th
  • [0028] [0028]
    Die räumlich-zeitliche Entwicklung der Teilnehmerdichte I(u, t) wird durch vier Terme beschrieben: Λ(u, t) beschreibt die Ankunftsrate von Teilnehmern bzw. Datentransferanfragen, die zB durch Basisstationen ermittelt wird, –d I I(u, t) stellt eine Verringerung der aktiven Teilnehmer bzw. Datentransferanfragen dar, zB durch Abbruch von Downloadvorgängen aufgrund zu hoher Auslastung der Netzelemente. The spatio-temporal evolution of the subscriber density I (u, t) is described by four terms: Λ (u, t) describes the arrival rate of the participants and data-transfer requests, for example, is detected by base stations, -d I I (u, t) provides a reduction of the active subscriber or data transfer requests are, for example, by termination of download operations due to excessive load of the network elements. Der Diffusionsterm ∇(N I (u, t)∇I(u, t)) mit Diffusionskoeffizient N I (u, t) beschreibt die Mobilität der Teilnehmer durch die Annahme eines Random-Walk-Modells (siehe auch Brown'sche Bewegung). The diffusion term ∇ (N I (u, t) ∇I (u, t)) with N diffusion coefficient I (u, t) describes the mobility of the subscriber by the adoption of a random walk model (see also Brownian motion) , N I (u, t) kann aus der mittleren Geschwindigkeit von Mobilfunkteilnehmern an verschiedenen Positionen u und zu verschiedenen Zeitpunkten t ermittelt werden. N I (u, t) may be made of the average speed of mobile subscribers at different positions u and t at different time points are determined. N I (u, t) kann wahlweise durch eine skalare Konstante ersetzt werden. N I (u, t) may optionally be replaced by a scalar constant. Zusätzlich kann ein Advektionsterm V → I (u, t)∇I(u, t) eine gerichtete Mobilität der Teilnehmer beschreiben, wobei das Vektorfeld V → I (u, t) die Möglichkeit bietet, konkrete Geschwindigkeiten und Richtungen für einen „Teilnehmerstrom“ auf Straßen, Gleisen oder in anderen städtischen Umgebungen zu beschreiben. In addition, an advection term V → I (u, t) ∇I (u, t) a directed movement of participants below, where the vector field V → I (u, t) offers the possibility of specific speeds and directions for a "subscriber stream" on roads, tracks or describe in other urban environments. Die negative Rate –μ(I(u, t), T(u, t); μ 0 ) beschreibt schließlich, wie schnell Datentransfervorgänge (Downloadvorgänge) abgewickelt werden. The negative rate -μ (I (u, t) T (u, t); μ 0) finally describes how fast data transfer operations (Download operations) are expected. Dies ist im Allgemeinen von der Teilnehmerdichte, der Netzelementdichte und der Kapazität der einzelnen Netzelemente abhängig. This is generally dependent on the density of subscribers, the network element density and the capacity of the individual network elements.
  • [0029] [0029]
    Eine mögliche Definition dieser Rate ist folgende: One possible definition of this rate is as follows: μ(I(u, t)T(u, t); μ 0 ) = μ 0 T(u, t)I(u, t) / I(u, t) + q μ (I (u, t) T (u, t); μ 0) = μ 0 T (u, t) I (u, t) / I (u, t) + q
  • [0030] [0030]
    Die Rate ist proportional zur Netzelementdichte, μ 0 beschreibt die mittlere Rate mit der ein Netzelement Mobilfunkteilnehmer bedienen kann. The rate is proportional to the network element density, μ 0 describes the average rate at which a network element can serve mobile subscribers. q ist dabei eine Konstante q << 1. Der Term μ(I(u, t), T(u, t); μ 0 ) kann darüber hinaus auf bestehende oder zukünftige Mobilfunktechnologien angepasst werden. q is a constant q << 1. The term μ (I (u, t) T (u, t); μ 0) can be adjusted in addition to existing or future cellular technologies.
  • [0031] [0031]
    Es ist denkbar, dass die Diffusions- und Advektionsterme weggelassen werden, um den Algorithmus in einfacherer Weise implementierbar zu machen. It is conceivable that the diffusion and advection terms are omitted to make the algorithm implemented in a simpler manner. Dabei reduziert sich das System auf ein System gewöhnlicher Differentialgleichungen. Here, the system is reduced to a system of ordinary differential equations.
  • [0032] [0032]
    In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden für die Berechnung regulatorische Signale, insbesondere Datenströme im Hintergrundnetz (Vernetzung der Netzelemente untereinander inklusive der zentralen Recheneinheit falls vorhanden) zur Indikation der Verringerung der Netzelementdichte, aufgenommen und genutzt. In a further advantageous embodiment of the method regulatory signals, in particular data streams in the background network can be used for calculation (crosslinking of the network elements to one another, including the central processing unit if any) added to indicate the reduction of the network element density and used.
  • [0033] [0033]
    Die regulatorischen Signale dienen dazu, die Deaktivierung von Netzelementen auszulösen. The regulatory signals are used to trigger the deactivation of network elements. Im Allgemeinen lösen aktive Teilnehmer die Aktivierung von Netzelementen aus. In general, active participants trigger the activation of network elements. Aktive Netzelemente, im Modell durch die Netzelementdichte beschrieben, können die Aktivierung von benachbarten Netzelementen auslösen. Active network elements in the model described by the network element density can trigger the activation of the adjacent network elements. Die eingestellte Netzelementdichte bestimmt dann, wie schnell oder effektiv Mobilfunkteilnehmer bedient werden können, da generell Funkressourcen einzelner Netzelemente über Mobilfunkteilnehmer aufgeteilt werden, das sogenannte Scheduling. The selected network element density then determines mobile subscribers can be served as fast or effective as general radio resources of individual network elements are divided over mobile subscribers, the so-called scheduling. Außerdem werden Informationen aus der Vergangenheit aufgrund der Natur der Differentialgleichungen für die gegenwärtige Optimierung benutzt. In addition, information from the past are used due to the nature of the differential equations for the current optimization.
  • [0034] [0034]
    In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Netzelementdichte für jeweils einzelne, räumlich abgegrenzte Regionen in dem Mobilfunknetzwerk berechnet, wobei die räumlich abgegrenzte Region mit der eine Zellfläche in dem Mobilfunknetzwerk abdeckenden Basisstation übereinstimmt. In one embodiment of the method the network element density is calculated for each individual, spatially distinct regions in the cellular network, wherein the spatially delimited region of a cell area covering the mobile network in base station matches. Im klassischen zellularen Konzept, besteht jedes Mobilfunknetzwerk aus vielen Mobilfunkzellen, kurz Zellen oder Funkzellen genannt. In the classic cellular concept is called each mobile network from many mobile radio cells for short, cells or radio cells. Eine Funkzelle kennzeichnet einen Bereich, in dem das von einem Netzelement in der Form einer Basisstation eines Mobilfunknetzwerkes gesendete Signal empfangen und fehlerfrei dekodiert werden kann. A radio cell denotes an area can be in the receive the signal transmitted by a network element in the form of a base station of a cellular network signal and error-free decoded. Die Größe einer Funkzelle ist abhängig von meteorologischen und geografischen Gegebenheiten, Aufbauhöhe und Typ der verwendeten Antennen, der Sendeleistung und dem verwendeten Mobilfunkstandard. The size of a cell depends on the weather and geographical conditions, structure height and type of antennas used, the transmission power and the mobile radio standard used. Für jede einzelne Zelle des Mobilfunknetzwerkes wird die Netzelementdichte ermittelt, um in Niedriglastsituationen, wenn wenig Teilnehmer die Mobilfunkbasisstationen nutzen, diese in einen Standby-Zustand oder wahlweise komplett abzuschalten. the network element density for each individual cell of the mobile radio network is determined to when little participants use the mobile phone base stations in low-load situations, to disable it in a standby state, or optionally completely.
  • [0035] [0035]
    Weiterhin sammelt in einer Ausgestaltung des Verfahrens zumindest ein nicht-abschaltbares Netzelement die räumlich-zeitlichen Charakteristika der Datentransferanfragen und in dem zumindest einen nicht-abschaltbaren Netzelement wird die Netzelementdichte gemäß dem System aus partiellen Differentialgleichungen berechnet. Furthermore, at least one non-turn-off network element collects in an embodiment of the method, the spatial-temporal characteristics of the data transfer requests and in which at least one non-disconnectable network element, the network element density is calculated according to the system of partial differential equations. Nicht-abschaltbare Netzelement können durch Makrobasisstationen oder ein Netzwerk von Basisstationen, die ausschließlich der Signalisierung aber nicht der eigentlichen Datenübertragung dienen, gebildet werden. Non-disconnectable network element may be formed by macro base stations or a network of base stations that are not used exclusively for signaling the actual data transmission. Diese Basisstationen sammeln lediglich Informationen über die Datentransferanfragen, wobei unterschiedliche Geolokalisierungsverfahren zum Einsatz kommen können. These base stations collect information on the data transfer requests, with different Geolokalisierungsverfahren can be used.
  • [0036] [0036]
    In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird in einer zentralen Recheneinheit die Netzelementdichte gemäß dem System aus partiellen Differentialgleichungen berechnet. In another embodiment of the method the network element density is calculated according to the system of partial differential equations in a central processing unit.
  • [0037] [0037]
    Unabhängig davon, ob nicht-abschaltbaren Netzelemente oder eine zentrale Recheneinheit die Berechnung der Netzelementdichte vornimmt, kann das Berechnungsergebnis entweder zu bestimmten Zeitpunkten oder kontinuierlich in die Menge der tatsächlich aktiven Netzelemente übersetzt werden. Regardless of whether the non-disconnectable network elements or a central processing unit carries out the calculation of the network element density, the calculation result may be either at specific times or continuously translated in the amount of actual active network elements. Die Übersetzung kann bspw. durch die Berechnung von Netzelementdichten in einzelnen, räumlich abgegrenzten Regionen erfolgen. The translation can be done eg. Through the calculation of network element densities in single, spatially defined regions. Diese Regionen können bspw. die von den abschaltbaren Netzelementen abgedeckten Flächen sein. These regions may, for example, the area covered by the network elements can be switched off surfaces to be. Aufgrund dieser Werte, kann die zentrale Einheit oder die nicht-abschaltbaren Netzelemente dann entscheiden, welche dieser Netzelemente an- bzw. abzuschalten sind. Based on these values, the central unit or the non-disconnectable network elements can then decide which presence of these network elements are or disable. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird anordnungsseitig mittels eines Mobilfunknetzwerkes mit zumindest einem nicht-abschaltbaren Netzelement und abschaltbaren Netzelementen gelöst, wobei das zumindest eine nicht-abschaltbare Netzelement als eine zentrale Recheneinheit, sowie eine gesamte zu betrachtende Fläche überdeckend ausgebildet ist und die abschaltbaren Netzelemente durch die zentrale Recheneinheit den Betriebsbereitschaftszustand steuerbar ausgebildet sind. The object of the present invention will arrangement mutually solved by means of a mobile radio network with at least one non-disconnectable network element and turn-off network elements, which is formed to overlap at least a non-disconnectable network element as a central processing unit, and an entire area under consideration and the turn-off network elements by the central processing unit are formed the operation standby state can be controlled. Die zentrale Recheneinheit kann ein nicht-abschaltbares Netzelement sein und ausschließlich der Signalisierung im Mobilfunknetzwerk dienen, wobei dieses Netzelement die gesamte zu betrachtende Fläche, die von dem Mobilfunknetz erfasst werden soll, abdeckt. The central processing unit may be a non-disconnectable network element and intended exclusively for signaling in the mobile radio network, this network element, the whole area under consideration, which is to be detected by the mobile network covers. Die zentrale Recheneinheit kann auch ein zentraler Rechenknoten sein, der an der Signalisierung und der Datenübertragung an sich nicht beteiligt ist. The central processing unit can also be a central computing node that is not involved in the signaling and data transmission per se. Die zentrale Recheneinheit sammelt aus den abzudeckenden Gebieten Informationen über die Datentransferanfragen. The central processing unit collects from the covered areas information about the data transfer requests. Darauf basierend erfolgt die Berechnung der Netzelementdichte gemäß den angegebenen partiellen Differentialgleichungen und nutzt das beanspruchte Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten der abschaltbaren Netzelemente. Based on the calculation of the network element density methods stated partial differential equations, and uses the claimed method for engaging and / or turning off the turn-off network elements. Denn aufgrund der berechneten Werte, kann die zentrale Einheit entscheiden, welche dieser Netzelemente an- bzw. abzuschalten sind. Because due to the calculated values, the central unit can decide which Toggle these network elements or be switched off.
  • [0038] [0038]
    Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird anordnungsseitig ebenfalls mittels eines Mobilfunknetzwerkes mit abschaltbaren Netzelementen gelöst, wobei die abschaltbaren Netzelemente eine Netzelementdichte in ihrer jeweiligen Umgebung berechnend ausgebildet sind. The object of the present invention is also solved by side arrangement of a mobile radio network with disconnectable network elements, wherein the turn-off network elements are formed a network element calculating density in their respective environments. Dabei berechnen die abschaltbaren Netzelemente die Netzelementdichte in ihrer Umgebung, zB für die sie abdeckende Fläche und entscheiden, basierend auf den berechneten Werten, autonom über ihren Zustand, nämlich ob sie sich an- oder abschalten. The turn-off network elements applied by network element density in their environment, for example, for which they covering surface and decide based on the calculated values, independently of their condition, namely whether they log in or switch off. Es ist auch denkbar, dass sich die abschaltbaren Netzelemente in einem Standby-Zustand befinden und damit die Möglichkeit behalten, Teilnehmer zu geolokalisieren. It is also conceivable that the turn-off network elements are in a standby state and thus retain the ability to Geolocate participants.
  • [0039] [0039]
    In einer weiteren Ausführung sind die einzelnen abschaltbaren Netzelemente über ein Hintergrundnetzwerk miteinander kommunizierend ausgebildet. In another embodiment, the individual network elements can be switched off via a background network are formed in communication with each other. Über das Hintergrundnetzwerk können die Informationen über geolokalisierte Teilnehmer zwischen den einzelnen Netzelementen ausgetauscht werden, sodass die einzelnen Netzelemente den Algorithmus des beschriebenen Verfahrens ausführen können. About the background network information on georeferenced participants between the individual network elements can be exchanged, so that the individual network elements can run the algorithm of the method described.
  • [0040] [0040]
    Bei der Auswahl der hinzu- oder abzuschaltenden Netzelemente kann nicht nur die gegenwärtige, sondern auch die gesamtzeitliche Entwicklung der Datentransferanfrage berücksichtigt werden. When selecting the hinzu- or disconnected network elements not only the present but also the overall temporal evolution of the data transfer request can be considered. Dies kann beispielsweise durch Ableitungsterme, Verzögerung der De- bzw. Aktivierung mittels sogenannter Memory-Terme erfolgen. This can be done by means of so-called Memory-Terme, for example by derivation Terme, delaying the de- or activation. Mechanismen, wie die gerichtete Advektion oder Diffusion werden hinzugefügt, so dass eine Robustheit gegenüber Fehlern durch räumliche Geolokalisierung von Mobilfunkteilnehmern sowie die generelle Unsicherheit durch zufällig auftretende Datentransferanfragen erzielt wird. Mechanisms, such as the directed advection or diffusion are added, so that a robustness against errors by spatial geolocation of mobile subscribers as well as the general uncertainty is achieved by randomly occurring data transfer requests. Diese Robustheit soll sicherstellen, dass die Leistungsfähigkeit des Netzwerkes, wie sie von Teilnehmern wahrgenommen wird, zB über Datendurchsatz, Latenzen, Mobilitätseinschränkungen, etc., nicht negativ beeinträchtigt wird. This robustness is to ensure that the performance of the network, as perceived by participants, eg data throughput, latency, reduced mobility, etc., is not negatively affected. Zudem wird bei der Berechnung der Teilnehmerdichte ebenfalls ein Diffusionsterm berücksichtigt, der die Mobilität von Mobilfunkteilnehmer, einen sogenannten Random-Walk beschreibt. In addition, a diffusion term is taken into account when calculating the density of subscribers, also, which describes the mobility of mobile subscriber, a so-called random walk. Dies erhöht ebenfalls die Robustheit des Algorithmus, indem sich bewegende Mobilfunkteilnehmer die Aktivierung von benachbarten Netzelementen auslösen können. This also increases the robustness of the algorithm by moving mobile subscriber can trigger the activation of neighboring network elements. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass einzeln auftretende Mobilfunkteilnehmer nicht zwangsläufig die Aktivierung von Netzelementen auslösen können, sofern ihre Datennachfrage vereinzelte Ereignisse mit kurzzeitig erhöhter Basisstationslast / Ressourcenauslastung darstellen. Another advantage of the invention is that individually occur mobile subscriber can trigger the activation of network elements not necessarily, provided their demand data representing isolated events with short periods of increased base station load / resource utilization. Somit kann eine erhöhte Netzwerkeffizienz erreicht werden. Thus, an increased network efficiency can be achieved. Das System von partiellen Differentialgleichungen kann auf unterschiedliche Art und Weise durch zB Faktoren, Diffusionskoeffizienten, Vektorfelder parametrisiert werden, um die Robustheit oder die Effektivität der Reduzierung des Energieverbrauchs zu steuern. The system of partial differential equations can be parameterized in different ways, eg by factors diffusion coefficient vector fields to control the robustness or the effectiveness of the reduction of energy consumption. Diese Parameter können zudem optimiert und an vorherrschende Gegebenheiten, wie zB unterschiedliche Stadteigenschaften oder ortsabhängige Teilnehmermobilität, angepasst werden. These parameters can also be optimized and to prevailing conditions, such as different city or location-dependent properties subscriber mobility, adjusted. Denkbar sind dafür beispielsweise Selbstlern-Algorithmen. are conceivable for example, self-learning algorithms.
  • [0041] [0041]
    Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail with reference to embodiments. Dabei zeigen show Here
  • [0042] [0042]
    1 1 Blockschaltbild zur Ermittlung der Netzelementdichte T in Abhängigkeit von einem Ort u und einer Zeit t; U block diagram for determining the network element density T depending on a place and a time t;
  • [0043] [0043]
    2 2 Blockschaltbild zur Ermittlung der Teilnehmerdichte I in Abhängigkeit von einem Ort u und einer Zeit t; U block diagram for determining the density of subscribers I depending on a place and a time t;
  • [0044] [0044]
    3 3 Blockschaltbild zur Ermittlung für regulatorische Signale R in Abhängigkeit von einem Ort u und einer Zeit t; U block diagram for the determination of regulatory signals R depending on a place and a time t;
  • [0045] [0045]
    4 4 Blockschaltbild zum optimierten Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen in einem Mobilfunknetzwerk; Block diagram of the optimized process for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements in a cellular network;
  • [0046] [0046]
    5 5 Schematische Darstellung der Geolokalisierung durch eine zentrale Recheneinheit oder ein Signalisierungsnetzwerk; Schematic representation of the geolocation by a central processing unit or a signaling network;
  • [0047] [0047]
    6 6 Schematische Darstellung des De- bzw. Aktivierungsvorganges durch eine zentrale Einheit, das Signalisierungsnetzwerk oder das Netzwerk herkömmlicher Makrobasisstationen; Schematic representation of the de- activation process or by a central unit, the signaling network or the network of conventional macro base stations;
  • [0048] [0048]
    7 7 Schematische Darstellung der Geolokalisierung und Ermittlung der Eingangsdaten durch abschaltbare Netzelemente; Schematic representation of the geolocation determination and the input data by disconnectable network elements;
  • [0049] [0049]
    8 8th Schematische Darstellung des Informationsaustausches zwischen abschaltbaren Netzelementen über ein Hintergrundnetzwerk; Schematic representation of the exchange of information between network elements can be switched off via a background network;
  • [0050] [0050]
    9 9 Schematische Darstellung der aktivierten und deaktivierten abschaltbaren Netzelemente nach Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Schematic representation of the activated and deactivated disconnectable network elements according to embodiments of the inventive method.
  • [0051] [0051]
    Die The 1 1 bis to 3 3 zeigen jeweils ein Blockschaltbild zur Ermittlung der Netzelementdichte T, der Teilnehmerdichte I, sowie für regulatorische Signale R jeweils in Abhängigkeit von einem Ort u und einer Zeit t. respectively show a block diagram for determining the network element density T, the subscriber density I, as well as regulatory signals R, respectively, depending on a place and a time t u.
  • [0052] [0052]
    Für die Ermittlung dieser Daten wurden spezielle Beziehungen zwischen der Netzelement- und Teilnehmerdichte aufgestellt, die sich über ein System partieller Differentialgleichungen ausdrücken lassen und mit denen die Realität modelliert werden kann. For the determination of this data special relations between the network element and subscriber density were set up, which can be expressed through a system of partial differential equations and to which the reality can be modeled.
  • [0053] [0053]
    Eine mögliche Version des partiellen Differentialgleichungssystems ist das folgende, wobei u eine räumliche Koordinate und t die zeitliche Dimension beschreibt: A possible version of the partial differential equation system is as follows, where u is a spatial coordinate and t represents the temporal dimension: ∂T(u, t) / ∂t = α IT I(u, t)(T ^(u, t) – T(u, t)) + ∇(N T (u, t)∇T(u, t)) + V → T (u, t)∇T(u, t) + m(T ^(u, t) – T(u, t))(T ‿(u, t) – T(u, t)) – s RT T(u, t)R(u, t) (1) ∂T (u, t) / ∂t = α IT I (u, t) (T ^ (u, t) - T (u, t)) + ∇ (N T (u, t) ∇T (u, t)) + V → T (u, t) ∇T (u, t) + m (T ^ (u, t) - T (u,)) t (T ‿ (u, t) - T (u, t)) - s RT T (u, t) R (u, t) (1) ∂I(u, t) / ∂t = –μ(I(u, t), T(u, t); μ 0 ) – d I (u, t) + ∇(N I (u, t)∇I(u, t)) + V → I (u, t)∇I(u, t) + Λ(u, t) (2) ∂I (u, t) / ∂t = -μ (I (u,), T t (u, t); μ 0) - d I (u, t) + ∇ (N I (u, t) ∇ I) + V → (u, t) I (u, t) ∇I (u,) + Λ t (u, t) (2) ∂R(u, t) / ∂t = α TR T(u, t) – d R (u, t) (3) ∂R (u, t) / ∂t = α T TR (u, t) - d R (u, t) (3)
  • [0054] [0054]
    Dabei bezeichnen T(u, t), I(u, t) und R(u, t) die orts- und zeitabhängigen Dichten von Netzelementen, Teilnehmern und regulatorischen Signalen. Where T denote (u, t) I and R (u, t) (u, t) is the location and time-dependent densities of network elements, participants, and regulatory signals. ∇(·) ist der Nabla-Operator. ∇ (·) is the nabla operator. Alle Terme auf den rechten Seiten der Gleichungen beschreiben Raten bzw. Geschwindigkeiten, wie sich die Dichten räumlich und zeitlich verändern. All terms on the right sides of the equations describe rates or speeds, as the densities vary spatially and temporally. ZB ist die Änderungsrate der Netzelementdichte proportional zur Teilnehmerdichte, dh je höher die Teilnehmerdichte, desto schneller steigt die Netzelementdichte an. For example, the change rate of the network element density is proportional to the density of subscribers, ie the higher the subscriber density, the faster the network element density increases. Die Netzelementdichte T(u, t) wird hier (durch T ‿(u, t) und T ^(u, t) nach unten und oben hin beschränkt, was durch die Terme α IT I(u, t)(T ^(u, t) – T(u, t)) und m(T ^(u, t) – T(u, t))(T ‿(u, t) – T(u, t)) sicher gestellt wird. Der Diffusionsterm ∇(N T (u, t)∇T(u, t)) und der Advektionsterm V → T (u, t)∇T(u, t) mit Diffusionskoeffizienten N T (u, t) und Vektorfeld V → T (u, t) beschreiben einen ungerichteten (Diffusionsterm) und einen gerichteten Fluss (Advektionsterm) der Netzelementdichte. Dadurch kann bewirkt werden, dass Netzelemente die De- bzw. Aktivierung von benachbarten Netzelementen auslösen können. Netzelemente können somit Informationen austauschen, welche durch diesen Fluss bestimmt sind. N T (u, t) und V → T (u, t) können wahlweise auch orts- und zeitunabhängige Konstanten darstellen. Der Term –s RT T(u, t)R(u, t) beschreibt die Rate, mit der Netzelemente abgeschaltet werden. Diese ist sowohl proportional zur Netzelementdichte als auch zu The network element density T (u, t) is here ((by T ‿ u, t) and T ^ (u, t) is down and limited towards the top, as indicated by the terms α IT I (u, t) (T ^ ( u, t) - T (u, t)) and m (T ^ (u, t) - T (u, t)) (T ‿ (u, t) - T (u, t)) is ensured. the diffusion term ∇ (N T (u, t) ∇T (u, t)) and the advection V → T (u, t) ∇T (u, t) with diffusion coefficients N T (u, t) and vector field V → T (u, t) describe a non-directional (diffusion term), and a directed flow (advection) of the network element density. this may be effected that network elements may trigger the de or activation of adjacent network elements. network elements may thus exchange information obtained by these flow are determined. N T (u, t) and V → T (u, t) may optionally also represent location and time independent constant. the term -s RT T (u, t) R (u, t) describes the rate are turned off with the network elements. This is proportional to both the network element density as well as to r Dichte von regulatorischen Signalen. r density of regulatory signals. Letztere wird durch die dritte Differentialgleichung beschrieben. The latter is described by the third equation. Ihre Rate steigt mit der Netzelementdichte und sinkt, genau dann, wenn α TR T(u, t) – d R R(u, t) < 0. Its rate increases with the network element density and decreases if and only if T α TR (u, t) - d R R (u, t) <0th
  • [0055] [0055]
    Die räumlich-zeitliche Entwicklung der Teilnehmerdichte I(u, t) wird durch vier Terme beschrieben: Λ(u, t) beschreibt die Ankunftsrate von Teilnehmern bzw. die zB durch Netzelemente ermittelt wird, –d I I(u, t) stellt eine Verringerung der aktiven Teilnehmer bzw. Datentransfervorgänge dar, zB durch Abbruch von Downloadvorgängen aufgrund zu hoher Auslastung der Netzelemente. The spatio-temporal evolution of the subscriber density I (u, t) is described by four terms: Λ (u, t), describes the arrival rate of subscribers or for example, is determined by network elements -d I I (u, t) provides a reduction is the active participant or data transfer operations, such as by termination of download operations due to excessive load of the network elements. Der Diffusionsterm ∇(N I (u, t)∇I (u, t)) mit Diffusionskoeffizient N I (u, t) beschreibt die Mobilität der Teilnehmer durch die Annahme eines Random-Walk-Modells (siehe auch Brown'sche Bewegung). The diffusion term ∇ (N I (u, t) ∇I (u, t)) with N diffusion coefficient I (u, t) describes the mobility of the subscriber by the adoption of a random walk model (see also Brownian motion) , N I (u, t) kann aus der mittleren Geschwindigkeit von Mobilfunkteilnehmer an verschiedenen Positionen u und zu verschiedenen Zeitpunkten t ermittelt werden. N I (u, t) may be made of the average speed of mobile subscribers at different positions u and t at different time points are determined. N I (u, t) kann wahlweise durch eine skalare Konstante ersetzt werden. N I (u, t) may optionally be replaced by a scalar constant. Zusätzlich kann ein Advektionsterm V → I (u, t)∇I(u, t) eine gerichtete Mobilität der Teilnehmer beschreiben, wobei das Vektorfeld V → I (u, t) die Möglichkeit bietet, konkrete Geschwindigkeiten und Richtungen für einen „Teilnehmerstrom“ auf Straßen, Gleisen oder in anderen städtischen Umgebungen zu beschreiben. In addition, an advection term V → I (u, t) ∇I (u, t) a directed movement of participants below, where the vector field V → I (u, t) offers the possibility of specific speeds and directions for a "subscriber stream" on roads, tracks or describe in other urban environments. Die negative Rate –μ(I(u, t), T(u, t); μ 0 ) beschreibt schließlich, wie schnell Datentransfervorgänge (Downloadvorgänge) abgewickelt werden. The negative rate -μ (I (u, t) T (u, t); μ 0) finally describes how fast data transfer operations (Download operations) are expected.
  • [0056] [0056]
    Dies ist im Allgemeinen von der Teilnehmerdichte, der Netzelementdichte und der Kapazität der einzelnen Netzelemente abhängig. This is generally dependent on the density of subscribers, the network element density and the capacity of the individual network elements.
  • [0057] [0057]
    Eine mögliche Definition dieser Rate ist folgenden: One possible definition of this rate is the following: –μ(I(u, t)T(u, t); μ 0 ) = μ 0 T(u, t)I(u, t) / I(u, t) + q -μ (I (u, t) T (u, t); μ 0) = μ 0 T (u, t) I (u, t) / I (u, t) + q Die Rate ist proportional zur Netzelementdichte, μ 0 beschreibt die mittlere Rate mit der ein Netzelement Mobilfunkteilnehmer bedienen kann. The rate is proportional to the network element density, μ 0 describes the average rate at which a network element can serve mobile subscribers. q ist dabei eine Konstante q << 1. Der Term μ(I(u, t), T(u, t); μ 0 ) kann darüber hinaus auf bestehende oder zukünftige Mobilfunktechnologien angepasst werden. q is a constant q << 1. The term μ (I (u, t) T (u, t); μ 0) can be adjusted in addition to existing or future cellular technologies.
  • [0058] [0058]
    Es ist denkbar, dass die Diffusions- und Advektionsterme weggelassen werden, um den Algorithmus in einfacherer Weise implementierbar zu machen. It is conceivable that the diffusion and advection terms are omitted to make the algorithm implemented in a simpler manner. Dabei reduziert sich das System auf ein System gewöhnlicher Differentialgleichungen. Here, the system is reduced to a system of ordinary differential equations.
  • [0059] [0059]
    Die technische Umsetzung und die Übersetzung der Netzelementdichte in eine Menge tatsächlich aktiver Netzelemente können auf vielfältige Weise erfolgen. The technical implementation and translation of network element density in an actual amount of active network elements can be done in many ways. Eine mögliche Variante ist die im Folgenden beschriebene: One possible variant is described below:
    Nicht-abschaltbare Netzelemente, die unabhängig von abschaltbaren Netzelementen die gesamte zu betrachtende Fläche abdecken, können Informationen über die Datentransferanfragen, repräsentiert durch Λ(u, t), sammeln. Non-disconnectable network elements that cover regardless of the turn-off network elements the whole area under consideration, can provide information on the data transfer requests represented by Λ (u, t), collect. Dabei können zB verschiedene Geolokalisierungsverfahren zum Einsatz kommen. Here, for example, various Geolokalisierungsverfahren can be used. Als nicht-abschaltbaren Netzelemente können beispielsweise Makrobasisstationen oder ein Netzwerk von Basisstationen, welches ausschließlich der Signalisierung aber nicht der eigentlichen Datenübertragung dient, eingesetzt werden. As a non-disconnectable network elements, for example, macro base stations or a network of base stations, which does not serve solely to signaling the actual data transmission, can be used. Diese Basisstationen bilden wiederrum ein Signalisierungsnetzwerk. These base stations in turn form a signaling network. In diesen Basisstationen oder in einer zentralen Recheneinheit In these base stations or a central processing unit 6 6 kann darauf basierend, die Berechnung der Netzelementdichte gemäß den angegebenen partiellen Differentialgleichungen erfolgen. it can based, carried out the calculation of the network element density according to the given partial differential equations. Zu bestimmten Zeitpunkten oder wahlweise kontinuierlich kann die Netzelementdichte dann in eine Menge tatsächlich aktiver Netzelemente At specific time points or alternatively continuously, the network element density can then in an actual quantity of active network elements 9 9 übersetzt werden. to be translated. Die Übersetzung kann zB durch die Berechnung von Netzelementdichten in einzelnen, räumlich abgegrenzten Regionen erfolgen. The translation can be done for example by calculating network element densities in single, spatially defined regions. Diese Regionen können zB durch die von den abschaltbaren Netzelementen abgedeckten Flächen gebildet sein. These regions may be formed, for example through the area covered by the network elements can be switched off surfaces. Aufgrund dieser berechneten und übersetzen Werte, kann zB die zentrale Einheit calculated on the basis of these values ​​and translate for example, can the central unit 6 6 dann entscheiden, welche dieser Netzelemente then decide which of these network elements 9 9 , . 10 10 an- bzw. abzuschalten sind. Toggle are on and off.
  • [0060] [0060]
    In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gegenstande können zB die abschaltbaren Netzelemente ohne eine zentrale Einheit die Netzelementdichte in ihrer Umgebung, zB für die sie abdeckende Fläche, berechnen und basierend auf diesem Wert autonom über ihren Zustand (an/aus) entscheiden. In a further embodiment of the subject invention, for example, the network element density in its environment, for example, for which they covering surface, calculated and based on this value independently of their condition deciding (on / off) the turn-off network elements without a central unit. Dabei können sich die abschaltbaren Netzelemente Here, the turn-off network elements 9 9 , . 10 10 in einem Standby-Zustand befinden und die Möglichkeit behalten, Teilnehmer zu geolokalisieren. are in a standby state and retain the ability to Geolocate participants. Damit die einzelnen Netzelemente den Algorithmus ausführen, können sie sich die Informationen über geolokalisierte Teilnehmer über ein Hintergrundnetzwerk austauschen. So that the individual network elements perform the algorithm, they can view the information on georeferenced participants exchange on a background network.
  • [0061] [0061]
    Der Algorithmus zur Ermittlung der Netzelementdichte T(u, t) ist entweder in einer zentralen Recheneinheit The algorithm for determining the network element density T (u, t) is either in a central processing unit 6 6 oder in einem Signalisierungsnetzwerk oder in einzelnen abschaltbaren Netzelementen implementiert. implemented or in a signaling network or individual network elements can be switched off. Dafür werden die Rate für Datentransferanfragen Λ(u, t) als Eingangsdaten For this purpose, the rate of data transfer requests Λ (u, t) as input data 3 3 bestimmt. certainly. Die Parametrisierung erfolgt entweder durch ein Gedächtnis The parameterization is done either by a memory 2 2 oder einen Speicher, einen Konfigurator, den Netzbetreiber oder durch einen Optimierer oder Optimierungsalgorithmus, wobei diese Komponenten entweder in der zentralen Recheneinheit or a memory, a configurator, the network operator or an optimizer or optimization algorithm, these components either in the central processing unit 6 6 oder in einem Signalisierungsnetzwerk oder in einzelnen abschaltbaren Netzelementen angeordnet sind. or are arranged in a signaling network or in individual network elements can be switched off. Dies ist in This is in 4 4 schematisch dargestellt. shown schematically.
  • [0062] [0062]
    5 5 zeigt die Ermittlung der Rate der Datentransferanfragen Λ(u, t) als Eingangsdaten shows the determination of the rate of data transfer requests Λ (u, t) as input data 3 3 für die zentrale Einheit for the central unit 6 6 , wobei der Ort und die Zeit der Datentransferanfragen einzelner Teilnehmer in dem Mobilfunknetzwerk aufgenommen und verarbeitet werden. Wherein the location and the time of data transfer requests from individual subscribers are received in the mobile radio network and processed. Die Aufnahme und Verarbeitung der Daten kann auch durch ein Signalisierungsnetzwerk oder ein herkömmliches Netzwerk aus Makrobasisstationen erfolgen. The acquisition and processing of the data can also be performed by a signaling network or a conventional network of macro base stations.
  • [0063] [0063]
    Nach der Ermittlung der Eingangsdaten berechnet calculated after determination of the input data 5 5 die zentrale Einheit the central unit 6 6 , das Signalisierungsnetzwerk oder das Netzwerk herkömmlicher Makrobasisstationen die Netzelementdichte und überträgt diese auf eine Menge an- bzw. auszuschaltender abschaltbarer Netzelemente , The signaling network or the network of conventional macro base stations, the network element density and transmits turn this to an amount or auszuschaltender disconnectable network elements 9 9 , . 10 10 . , Die zentrale Einheit The central unit 6 6 , das Signalisierungsnetzwerk oder das Netzwerk herkömmlicher Makrobasisstationen veranlasst schließlich die De- bzw. Aktivierung von abschaltbaren Netzelementen , The signaling network or the network of conventional macro base stations eventually causes disassembly or activation of the turn-off network elements 9 9 , . 10 10 . , Dies ist in This is in 6 6 dargestellt, wobei die mit einer gestrichelten Ellipse gekennzeichneten Netzelemente shown, wherein the network elements marked with a dashed ellipse 10 10 , die deaktivierten und die mit einer durchgängigen Ellipse gekennzeichneten die aktiven Netzelemente , The disabled and marked with a continuous ellipse, the active network elements 9 9 beispielhaft markieren. Mark exemplary.
  • [0064] [0064]
    In einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigen die In a further embodiment of the present invention showing the 7 7 und and 8 8th die Geolokalisierung durch die Netzelemente selbst und den Informationsaustausch der aufgenommenen Eingangsdaten Λ(u, t) zwischen den abschaltbaren Netzelementen geolocation by the network elements themselves and exchange of information of the recorded input data Λ (u, t) between the turn-off network elements 9 9 , . 10 10 . ,
  • [0065] [0065]
    Die The 9 9 zeigt schließlich die nach der Ausführung des in finally shows the after execution of the in 4 4 gezeigten Systems system shown 1 1 bzw. Algorithmus aktivierten or algorithm activated 9 9 bzw. deaktivierten or disabled 10 10 Netzelemente. Network elements. Das System der partiellen Differentialgleichungen bzw. der Algorithmus wurde autonom in jedem Netzelement durchgeführt. The system of partial differential equations and the algorithm autonomously performed in each network element. Dabei stellen die mit einer gestrichelten Ellipse umrandeten Netzelemente, die deaktivierten Here are the rimmed with a dotted ellipse network elements, the disabled 10 10 und die mit einer durchgängigen Ellipse umrandeten die aktiven Netzelemente and with a continuous ellipse rimmed, the active network elements 9 9 beispielhaft dar. exemplifies.
  • [0066] [0066]
    In einem weiteren Ausführungsbeispiel können zu den vorbenannten Konfigurationen noch weitere Komponenten In another embodiment, the aforementioned configurations can further components 2 2 hinzukommen. added. Dadurch kann bei der Auswahl der hinzu- oder abzuschaltenden abschaltbaren Netzelemente nicht nur die gegenwärtige, sondern auch die gesamtzeitliche Entwicklung der Datentransferanfragen berücksichtigt werden. This not only the present but also the overall development over time of data transfer requests can be taken into account in the selection of hinzu- or disconnected disconnectable network elements. Dies erfolgt mittels Ableitungsterme, Verzögerung der De- bzw. Aktivierung mittels sogenannter Memory-Terme. This is done by means of derivative terms, delaying the de- or activation by means of so-called Memory-terms. Mechanismen, wie die gerichtete Advektion oder Diffusion können hinzugefügt werden, so dass eine Robustheit gegenüber Fehlern durch räumliche Geolokalisierung von Mobilfunkteilnehmern sowie die generelle Unsicherheit durch zufällig auftretende Datentransferanfragen erzielt werden kann. Mechanisms, such as the directed advection or diffusion can be added so that a robustness against errors by spatial geolocation of mobile subscribers as well as the general uncertainty can be achieved by randomly occurring data transfer requests. Diese Robustheit soll sicherstellen, dass die Leistungsfähigkeit des Netzwerkes, wie sie von Teilnehmern wahrgenommen wird, zB über Datendurchsatz, Latenzen, Mobilitätseinschränkungen, etc., nicht negativ beeinträchtigt wird. This robustness is to ensure that the performance of the network, as perceived by participants, eg data throughput, latency, reduced mobility, etc., is not negatively affected. Zudem wird bei der Berechnung der Teilnehmerdichte ebenfalls ein Diffusionsterm berücksichtigt, der die Mobilität von Mobilfunkteilnehmern, den sogenannten Random-Walk beschreibt. In addition, a diffusion term is taken into account when calculating the density of subscribers, also, which describes the mobility of mobile subscribers, the so-called random walk. Dies erhöht ebenfalls die Robustheit des Algorithmus bzw. des Mobilfunknetzwerkes, indem sich bewegende Mobilfunkteilnehmer die Aktivierung von benachbarten Netzelementen auslösen können. This also increases the robustness of the algorithm or the mobile radio network by moving mobile subscriber can trigger the activation of the adjacent network elements. Jedoch müssen einzeln auftretende Mobilfunkteilnehmer nicht zwangsläufig die Aktivierung von Netzelementen auslösen können, sofern ihre Datennachfrage vereinzelte Ereignisse mit kurzzeitig erhöhter Netzelementlast / Ressourcenauslastung darstellen. However, individually occurring mobile subscribers do not have to trigger the activation of network elements inevitably, unless their accounts data demand represent isolated events with briefly increased network element load / resource utilization. Somit kann eine erhöhte Netzwerkeffizienz erreicht werden. Thus, an increased network efficiency can be achieved. Das System von partiellen Differentialgleichungen kann auf unterschiedliche Art und Weise durch zB Faktoren, Diffusionskoeffizienten, Vektorfelder, parametrisiert werden, um die Robustheit oder die Effektivität der Reduzierung des Energieverbrauchs zu steuern. The system of partial differential equations can be on different ways parameterized by eg factors, diffusion coefficients, vector fields, to control the robustness or the effectiveness of the reduction of energy consumption. Diese Parameter können zudem optimiert und an vorherrschende Gegebenheiten, wie zB unterschiedliche Stadteigenschaften oder ortsabhängige Teilnehmermobilität, angepasst werden. These parameters can also be optimized and to prevailing conditions, such as different city or location-dependent properties subscriber mobility, adjusted. Denkbar sind dafür beispielsweise Selbstlern-Algorithmen. are conceivable for example, self-learning algorithms.
  • Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Steuerung eines Mobilfunknetzwerkes Controlling a mobile communications network
    2 2
    Komponenten zur Parametrisierung Components for parameterization
    3 3
    Eingang entrance
    4 4
    Ausgang exit
    5 5
    Mittel zur Durchführung der Berechnung der Means for performing the calculation of the
    Differentialgleichungen differential equations
    6 6
    zentrale Recheneinheit central processing unit
    61 61
    nicht-abschaltbare Netzelemente non-disconnectable network elements
    7 7
    Teilnehmer subscriber
    8 8th
    Mobilfunknetzwerk Mobile network
    9 9
    aktiviertes Netzelement activated network element
    10 10
    deaktiviertes Netzelement disabled network element
    11 11
    Kommunikationspfad zwischen Teilnehmer und Netzelement Communication path between subscriber and network element
    12 12
    Netzelement network element
    13 13
    Kommunikationspfad zwischen zwei Netzelementen Communication path between two network elements
    I(u, t) I (u, t)
    Teilnehmerdichte subscriber density
    T(u, t) T (u, t)
    Netzelementdichte Network element density

Claims (13)

  1. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen ( Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements ( 12 12 ) in einem mindestens ein Netzelement ( ) (In a least one network element 12 12 ) umfassenden Mobilfunknetzwerk, indem – eine räumlich und zeitlich abhängige Teilnehmerdichte ermittelt wird, – eine räumlich und eine zeitlich abhängige Netzelementdichte der aktiven abschaltbaren Netzelemente ( ) Comprising mobile radio network by - a spatially and temporally dependent subscriber density is determined, - a spatially and time-dependent network element density of the active turn-off network elements ( 12 12 ) ermittelt wird, – eine Relation zwischen der Teilnehmerdichte und der Netzelementdichte gebildet wird, wobei daraus eine optimale Anzahl der aktiven abschaltbaren Netzelemente ( ) Is determined, - a relation between the density of subscribers and the network element density is formed, from an optimum number of the active turn-off network elements ( 9 9 ) in dem Mobilfunknetzwerk berechnet wird und dementsprechend abschaltbare Netzelemente ( ) Is calculated in the mobile radio network and, accordingly, turn-off network elements ( 12 12 ) räumlich und zeitlich zugeschaltet und/oder abgeschaltet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die räumlich und zeitlich optimale Anzahl der aktiven abschaltbaren Netzelemente ( ) Spatially and temporally switched on and / or off, characterized in that the optimal spatial and temporal number of the active turn-off network elements ( 9 9 ) in dem Mobilfunknetzwerk aus einem System aus partiellen Differentialgleichungen berechnet wird. ) Is calculated in the mobile network of a system of partial differential equations.
  2. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System aus partiellen Differentialgleichungen folgende Form hat: Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements according to claim 1, characterized in that the system of partial differential equations has the following form: ∂T(u, t) / ∂t = α IT I(u, t)(T ^(u, t) – T(u, t)) + ∇(N T (u, t)∇T(u, t)) + V → T (u, t)∇T(u, t) + m(T ^(u, t) – T(u, t))(T ‿(u, t) – T(u, t)) – s RT T(u, t)R(u, t) (1) ∂T (u, t) / ∂t = α IT I (u, t) (T ^ (u, t) - T (u, t)) + ∇ (N T (u, t) ∇T (u, t)) + V → T (u, t) ∇T (u, t) + m (T ^ (u, t) - T (u,)) t (T ‿ (u, t) - T (u, t)) - s RT T (u, t) R (u, t) (1) ∂I(u, t) / ∂t = –μ(I(u, t), T(u, t); μ 0 ) – d I (u, t) + ∇(N I (u, t)∇I(u, t)) + V → I (u, t)∇I(u, t) + Λ(u, t) (2) ∂I (u, t) / ∂t = -μ (I (u,), T t (u, t); μ 0) - d I (u, t) + ∇ (N I (u, t) ∇ I) + V → (u, t) I (u, t) ∇I (u,) + Λ t (u, t) (2) ∂R(u, t) / ∂t = α TR T(u, t) – d R (u, t) (3) ∂R (u, t) / ∂t = α T TR (u, t) - d R (u, t) (3) wobei T(u, t), I(u, t) und R(u, t) die orts- und zeitabhängigen Dichten von Netzelementen, Teilnehmern und regulatorischen Signalen, ∇(·) den Nabla-Operator, ∇N T (u, t)∇T(u, t) einen Diffusionsterm, V → T (u, t)∇T(u, t) einen Advektionsterm mit N T (u, t) als Diffusionskoeffizient und V → T (u, t) als Vektorfeld einen gerichteten Fluss der Netzelementdichte kennzeichnen, –s RT T(u, t)R(u, t) die Rate, mit der Netzelemente abgeschaltet werden, Λ(u, t) die Ankunftsrate von Teilnehmern oder Datentransferanfragen, –d I I(u, t) eine natürliche Verringerung der aktiven Teilnehmer oder Datentransfervorgänge beschreiben und –μ(I(u, t), T(u, t); μ 0 ) schließlich beschreibt, wie schnell Datentransfervorgänge abgewickelt werden. where T (u, t) I and R (u, t) (u, t) is the location and time-dependent densities of network elements, participants, and regulatory signals, ∇ (·) the nabla operator, ∇N T (u, t) ∇T (u, t) is a diffusion term, V → T (u, t) ∇T (u, t) is an advection term with N T (u, t) is the diffusion coefficient and V → T (u, t) as a vector field identify a directed flow of the network element density, -s RT T (u, t) R (u, t) is the rate to be switched off with the network elements, Λ (u, t) is the arrival rate of subscribers or data transfer requests, -d I I (u , t) describe a natural reduction of active participants, or data transfer operations and -μ, T (I (u, t) (u, t); μ 0) finally describes data transfer operations are carried out as quickly.
  3. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilnehmerdichte in Abhängigkeit von einem Ort x und einem Zeitpunkt t innerhalb des Mobilfunknetzwerkes aus einer Ankunftsrate von Datentransferanfragen, oder einer Verringerungsrate von Datentransfervorgängen, einer Teilnehmermobilitätsrate und einer Abwicklungsrate von Datentransfervorgängen berechnet wird. Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements according to claim 1, characterized in that the density of subscribers in response to a location x, and a time t within the mobile radio network from a rate of arrival of data transfer requests, or a reduction rate of data transfer operations, a subscriber mobility rate and a processing rate is calculated from data transfer operations.
  4. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwicklungsrate von Datentransfervorgängen in Abhängigkeit von der Teilnehmerdichte, der Netzelementdichte und einer Kapazität der einzelnen Netzelemente ( Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements according to claim 3, characterized in that the settlement rate of data transfer operations in dependence upon the density of subscribers, the network element density, and a capacity of the individual network elements ( 12 12 ) ermittelt wird. ) Is determined.
  5. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Netzelementdichte das Zuschalten und/oder das Abschalten von benachbarten Netzelementen ( Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements according to claim 1, characterized in that when determining the density of the network element switching on and / or switching off of adjacent network elements ( 12 12 ) mittels eines Diffusionsterms und eines Advektionsterms berücksichtigt wird. ) Is taken into account by means of a diffusion term and a Advektionsterms.
  6. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche und zeitliche Netzelementdichte gleichzeitig ermittelt wird. Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements according to any one of the preceding claims, characterized in that the spatial and temporal network element density is determined simultaneously.
  7. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Berechnung regulatorische Signale, nämlich Datenströme in einem Hintergrundnetz, aufgenommen und genutzt werden. Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements according to any one of the preceding claims, characterized in that for the calculation of regulatory signals, namely, data streams are received in a background network and used.
  8. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Netzelementdichte für jeweils einzelne, räumlich abgegrenzte Regionen in dem Mobilfunknetzwerk berechnet wird, wobei die räumlich abgegrenzte Region mit einer Fläche, die ein Netzelement ( Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements according to any one of the preceding claims, characterized in that the network element density is calculated for each individual, spatially distinct regions in the cellular network, wherein the spatially delimited region having a surface which (a network element 12 12 ) in dem Mobilfunknetzwerk versorgt, übereinstimmt. ) Supplied in the mobile radio network, matches.
  9. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen nach einem der vorherigen Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein nicht-abschaltbares Netzelement ( Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements according to any one of the preceding claims 1 or 2, characterized in that at least one non-turn-off network element ( 61 61 ) die Datentransferanfragen sammelt und in dem zumindest einen nicht-abschaltbaren Netzelement ( ) Collects the data transfer requests and in which at least (a non-disconnectable network element 61 61 ) die Netzelementdichte gemäß dem System aus partiellen Differentialgleichungen berechnet wird. ) Is calculated, the network element density, according to the system of partial differential equations.
  10. Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten von abschaltbaren Netzelementen nach einem der vorherigen Ansprüche 1, 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer zentralen Recheneinheit ( Method for connecting and / or disconnecting disconnectable network elements according to any one of the preceding claims 1, 2 or 9, characterized in that (in a central processing unit 6 6 ) die Netzelementdichte gemäß dem System aus partiellen Differentialgleichungen berechnet wird. ) Is calculated, the network element density, according to the system of partial differential equations.
  11. Mobilfunknetzwerk mit zumindest einem nicht-abschaltbaren Netzelement ( Mobile radio network with at least (a non-disconnectable network element 61 61 ) und abschaltbaren Netzelementen ( (), And turn-off network elements 12 12 ), wobei das zumindest eine nicht-abschaltbare Netzelement ( ), Wherein the (at least one non-disconnectable network element 61 61 ) als eine zentrale Recheneinheit ( ) (As a central processing unit 6 6 ), sowie eine gesamte zu betrachtende Fläche überdeckend ausgebildet ist und die abschaltbaren Netzelemente durch die zentrale Einheit den Betriebsbereitschaftszustand steuerbar ausgebildet sind und die zentrale Einheit das Verfahren zum Zuschalten und/oder Abschalten der abschaltbaren Netzelemente gemäß den Ansprüchen 1 bis 10 nutzt. ), And a whole area under consideration is designed to overlap and the turn-off network elements by the central unit the operation standby state are designed to be controllable, and the central unit uses the method of switching on and / or off the turn-off network elements according to claims 1 to 10 degrees.
  12. Mobilfunknetzwerk mit abschaltbaren Netzelementen ( Mobile network with disconnectable network elements ( 12 12 ) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die abschaltbaren Netzelemente ( ) For carrying out the method according to one of claims 1 to 10, wherein the turn-off network elements ( 12 12 ) eine Netzelementdichte in ihrer jeweiligen Umgebung berechnend ausgebildet sind. ) Is a network element density are formed in calculating their respective environment.
  13. Mobilfunknetzwerk mit abschaltbaren Netzelementen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen abschaltbaren Netzelemente ( Cellular network with disconnectable network elements according to claim 12, characterized in that the individual turn-off network elements ( 12 12 ) über ein Hintergrundnetzwerk miteinander kommunizierend ( ) Over a background network communicating with each other ( 13 13 ) ausgebildet sind. ) Are formed.
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