DE102019206464A1 - Method and apparatus for operating a wireless communication network - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks (4), welches eine Mehrzahl von räumlich voneinander getrennten Kommunikationsschnittstellen (iT1-iT3, iAP) umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Konfigurieren wenigstens eines Teils der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen (iT1-iT3, iAP) in Abhängigkeit von geschätzten zukünftigen Verbindungsqualitäten (q(t2)).A method is provided for operating a wireless communication network (4) which comprises a plurality of spatially separated communication interfaces (iT1-iT3, iAP), the method comprising: configuring at least part of the plurality of communication interfaces (iT1-iT3, iAP) as a function of estimated future connection qualities (q (t2)).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks sowie eine Vorrichtung zum Betreiben eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks.The invention relates to a method for operating a wireless communication network and a device for operating a wireless communication network.
Es ist bekannt, dass die Verbindungsqualität zwischen zwei Punkten entweder durch Messungen für den aktuellen Zeitpunkt durchgeführt wird.It is known that the connection quality between two points is carried out either by measurements for the current point in time.
Des Weiteren ist aus der Funknetzplanung bekannt, auf Basis eines Modells einer Umgebung eine Verbindungsqualität zu schätzen.It is also known from radio network planning to estimate a connection quality based on a model of an environment.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Probleme des Standes der Technik werden durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung gemäß einem nebengeordneten Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The problems of the prior art are solved by a method according to claim 1 and a device according to an independent claim. Advantageous further developments are given in the subclaims.
Gemäß einem ersten Aspekt dieser Beschreibung wird ein Verfahren zum Betreiben eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, welches eine Mehrzahl von räumlich voneinander getrennten Kommunikationsschnittstellen umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln von räumlichen Ist-Positionen, an welchen sich eine jeweilige der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen befindet, Ermitteln von Ist-Verbindungsqualitäten von Funkverbindungen, welche jeweils zwischen wenigstens zwei der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen aufgebaut ist oder aufgebaut werden kann, Ermitteln zukünftiger räumlicher Positionen, an welchen sich eine jeweilige der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen zu einem zukünftigen Zeitpunkt erwartet wird, Ermitteln von zukünftigen Verbindungsqualitäten von Funkverbindungen, welche jeweils zwischen wenigstens zwei der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen zu dem zweiten Zeitpunkt aufgebaut sind oder aufgebaut werden können, in Abhängigkeit von den Ist-Positionen, in Abhängigkeit von den Ist-Verbindungsqualitäten und in Abhängigkeit von den zukünftigen Positionen, und Konfigurieren wenigstens eines Teils der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen in Abhängigkeit von den geschätzten zukünftigen Verbindungsqualitäten.According to a first aspect of this description, a method for operating a wireless communication network comprising a plurality of spatially separated communication interfaces, the method comprising: determining spatial actual positions at which a respective one of the plurality of communication interfaces is located, determining Actual connection qualities of radio links which are or can be set up between at least two of the plurality of communication interfaces, determining future spatial positions at which a respective one of the plurality of communication interfaces is expected at a future point in time, determining future connection qualities of radio links, which are set up or can be set up between at least two of the plurality of communication interfaces at the second point in time, depending on the actual positions in Depending on the actual connection qualities and depending on the future positions, and configuring at least some of the plurality of communication interfaces depending on the estimated future connection qualities.
Die zukünftigen Verbindungsqualitäten stellen ein Maß dar, welches einfach für die Rekonfiguration des Kommunikationsnetzwerks verwendbar ist. Es erfolgt also eine vorteilhafte Abbildung des Istzustandes und des erwarteten zukünftigen Zustandes auf die zukünftige Verbindungsqualität.The future connection qualities represent a measure which can easily be used for the reconfiguration of the communication network. The actual state and the expected future state are therefore advantageously mapped to the future connection quality.
Vorteilhaft erfolgt mit der geschätzten zukünftigen Verbindungsqualität eine gezielte Rekonfiguration des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, um eine unterbrechungsfreie Kommunikation bei hoher Verbindungsqualität zu gewährleisten. Insbesondere in Szenerien, in welchen sich Objekte, welche eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, bewegen, ermöglicht die Vorhersage der zukünftigen Verbindungsqualitäten eine Erhöhung der Verfügbarkeit des Kommunikationsnetzwerks insgesamt.A targeted reconfiguration of the wireless communication network is advantageously carried out with the estimated future connection quality in order to ensure uninterrupted communication with a high connection quality. In particular in scenarios in which objects that include a communication interface are moving, the prediction of future connection qualities enables the availability of the communication network as a whole to be increased.
Vorteilhaft ergänzen die geschätzten zukünftigen Verbindungsqualitäten die zukünftige Repräsentation des Raumes und vervollständigen diese dahingehend, als dass diese Vorhersage einen Verbindungsverlust oder eine Degradation der Verbindung vorhersieht und durch entsprechende Gegenmaßnahmen in Form der Konfiguration verhindern kann.The estimated future connection qualities advantageously complement the future representation of the room and complete it in such a way that this prediction predicts a loss of connection or a degradation of the connection and can prevent it through appropriate countermeasures in the form of the configuration.
Im Bereich der Industrieautomatisierung lassen sich durch das vorgeschlagene Verfahren beispielsweise neue Echtzeitanwendungen realisieren bzw. machen diese erst möglich.In the field of industrial automation, the proposed method can be used to implement new real-time applications or make them possible in the first place.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Verfahren umfasst: Propagieren der ermittelten Ist-Positionen, der ermitteln Ist-Verbindungsqualitäten und der zukünftigen Positionen durch ein gelerntes künstliches neuronales Netz, wobei die Ist-Positionen, die Ist-Verbindungsqualitäten und die zukünftigen Positionen als Eingangsgröße in einem Eingabebereich des künstlichen neuronalen Netzes bereitgestellt werden, und wobei in einem Ausgabebereich des künstlichen neuronalen Netzes eine Vorhersage bereitgestellt wird, welche für die Ermittlung der geschätzten zukünftigen Verbindungsqualitäten verwendbar ist.An advantageous example is characterized in that the method comprises: Propagating the determined actual positions, the determined actual connection qualities and the future positions through a learned artificial neural network, the actual positions, the actual connection qualities and the future positions are provided as an input variable in an input area of the artificial neural network, and a prediction is made available in an output area of the artificial neural network which can be used to determine the estimated future connection qualities.
Vorteilhaft wird das künstliche neuronale Netz dazu genutzt, die in der abgebildeten Ist-Situation enthaltene Dynamik der Szenerie bei der Rekonfiguration des Kommunikationsnetzwerks zu berücksichtigen. Die Bereitstellung der Vorhersage erlaubt die Schätzung der zukünftigen Verbindungsqualitäten.The artificial neural network is advantageously used to take into account the dynamics of the scenery contained in the actual situation shown when reconfiguring the communication network. The provision of the prediction allows the future connection qualities to be estimated.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Verfahren umfasst: Ermitteln der Ist-Positionen und/oder der zukünftigen Positionen in Abhängigkeit von Sensordaten, welche von einem den Raum wenigstens teilweise beobachtenden Sensor bereitgestellt werden.An advantageous example is characterized in that the method comprises: determining the actual positions and / or the future positions as a function of sensor data which are provided by a sensor that at least partially observes the room.
Vorteilhaft wird die Information, welche beispielsweise die Ist-Positionen der jeweiligen Kommunikationsschnittstelle repräsentiert, durch die Sensordaten angereichert bzw. erst bereitgestellt. Es erfolgt also ein Informationsgewinn durch das Hinzutreten der Sensordaten.The information, which for example represents the actual positions of the respective communication interface, is advantageously enriched or first made available by the sensor data. There is therefore a gain in information through the addition of the sensor data.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Verfahren umfasst: Erkennen wenigstens eines Objekts und dessen Position in dem Raum in Abhängigkeit von den Sensordaten, Verknüpfen des erkannten Objekts mit einer der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen, und Ermitteln der Position der einen der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen in Abhängigkeit von der Position des mit der Kommunikationsschnittstelle verknüpften Objekts.An advantageous example is characterized in that the method comprises: recognizing at least one object and its position in space as a function of the sensor data, linking the recognized object to one of the plurality of communication interfaces, and determining the position of one of the plurality of communication interfaces depending on the position of the object linked to the communication interface.
Vorteilhaft wird durch die vorgeschlagene Datenfusion die Positionsermittlung für die Kommunikationsschnittstelle verbessert.The position determination for the communication interface is advantageously improved by the proposed data fusion.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Verfahren umfasst: Ermitteln der Ist-Positionen und/oder der Ist-Verbindungsqualitäten und/oder der zukünftigen Positionen in Abhängigkeit von einer Überwachung der zur drahtlosen Kommunikation mittels der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen genutzten und nutzbaren physikalischen Funkkanäle.An advantageous example is characterized in that the method comprises: determining the actual positions and / or the actual connection qualities and / or the future positions as a function of monitoring the physical radio channels used and usable for wireless communication by means of the plurality of communication interfaces .
Durch die bereitgestellte Überwachung werden die Ist-Position und/oder die geschätzte zukünftige Position der Kommunikationsschnittstellen ermittelt, ohne dass hierfür notwendigerweise zusätzliche Hardware vorgesehen werden muss. Vielmehr kann auf die bestehende Hardware zurückgegriffen werden.The monitoring provided enables the actual position and / or the estimated future position of the communication interfaces to be determined without the need for additional hardware to be provided. Rather, the existing hardware can be used.
Ein vorteilhaftes Beispiel zeichnet sich dadurch aus, dass das Konfigurieren wenigstens eines Teils der Kommunikationsschnittstellen umfasst: Aufbauen einer ersten Funkverbindung zwischen wenigstens zwei Kommunikationsschnittstellen des Kommunikationsnetzwerks, Aufbauen einer zweiten Funkverbindung zwischen den wenigstens zwei Kommunikationsschnittstellen in Abhängigkeit von den geschätzten zukünftigen Verbindungsqualitäten, und Umschalten eines Kommunikationspfades von der ersten auf die zweite Funkverbindung.An advantageous example is characterized in that the configuration of at least some of the communication interfaces comprises: setting up a first radio connection between at least two communication interfaces of the communication network, setting up a second radio connection between the at least two communication interfaces as a function of the estimated future connection qualities, and switching a communication path from the first to the second radio link.
Vorteilhaft lässt sich diese Art der präventiven Funkkanalumschaltung dazu nutzen, um einem ungewollten Abbruch der ersten Funkverbindung bzw. einer Degradation der Verbindungsqualität der ersten Funkverbindung vorzubeugen. Somit wird die Verfügbarkeit der Kommunikation innerhalb des drahtlosen Kommunikationsnetzwerks erhöht.This type of preventive radio channel switching can advantageously be used to prevent an unintentional termination of the first radio connection or a degradation of the connection quality of the first radio connection. The availability of the communication within the wireless communication network is thus increased.
Ein zweiter Aspekt dieser Beschreibung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben eines drahtlosen Kommunikationsnetzwerks, wobei die Vorrichtung wenigstens einen Prozessor und einen Speicher mit Computerprogrammcode umfasst, wobei der Computerprogrammcode mit dem Prozessor bewirkt, dass die Vorrichtung räumliche Ist-Positionen, an welchen sich eine jeweilige der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen befindet, ermittelt, Ist-Verbindungsqualitäten von Funkverbindungen, welche jeweils zwischen wenigstens zwei der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen aufgebaut ist oder aufgebaut werden kann, ermittelt, zukünftige räumlicher Positionen, an welchen sich eine jeweilige der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen zu einem zukünftigen Zeitpunkt erwartet wird, ermittelt, zukünftige Verbindungsqualitäten von Funkverbindungen, welche jeweils zwischen wenigstens zwei der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen zu dem zweiten Zeitpunkt aufgebaut sind oder aufgebaut werden können, in Abhängigkeit von den Ist-Positionen, in Abhängigkeit von den Ist-Verbindungsqualitäten und in Abhängigkeit von den zukünftigen Positionen, ermittelt und wenigstens einen Teil der Mehrzahl von Kommunikationsschnittstellen in Abhängigkeit von den geschätzten zukünftigen Verbindungsqualitäten konfiguriert.A second aspect of this description relates to a device for operating a wireless communication network, the device comprising at least one processor and a memory with computer program code, the computer program code with the processor causing the device to have spatial actual positions at which a respective one of the plurality of communication interfaces located, determined, actual connection qualities of radio connections, which are or can be established between at least two of the plurality of communication interfaces, determined, future spatial positions at which a respective one of the plurality of communication interfaces is expected at a future point in time, determines future connection qualities of radio links which are or can be set up between at least two of the plurality of communication interfaces at the second point in time, depending on of the actual positions as a function of the actual connection qualities and as a function of the future positions, and at least some of the plurality of communication interfaces are configured as a function of the estimated future connection qualities.
In der Zeichnung zeigen:
-
1 ein schematisches Diagramm mit einer beispielhaften Szenerie eines Raumes; -
2 ein schematisch dargestelltes Training eines künstlichen neuronalen Netzes; -
3 eine schematisch dargestellte Verwendung des trainierten künstlichen neuronalen Netzes; und -
4 und5 jeweils eine Repräsentation eines Raumes.
-
1 a schematic diagram with an exemplary scenery of a room; -
2 a schematically represented training of an artificial neural network; -
3 a schematically illustrated use of the trained artificial neural network; and -
4th and5 each a representation of a room.
Die Endgeräte
Die Szenerie
Bewegt sich das mobile Endgerät
Die Szenerie
Der Zugangspunkt
Gemäß einem Block
Ein Block
Ein Block
Ein Block
Der Block
Ein Block
Die Konfiguration Conf wird dann ermittelt und durchgeführt, wenn für einen der zu dem zweiten Zeitpunkt t2 möglichen Funkkanäle eine Degradierung erwartet wird, also beispielsweise der Sichtkontakt verloren geht. So wird die Kommunikation beispielsweise über neu aufzubauende Funkkanäle geführt, welche eine geringere erwartete Signaldämpfung zu dem zweiten Zeitpunkt aufweisen als die bestehende Funkverbindung, wenn sie noch zu dem zweiten Zeitpunkt bestehen würde. Beispielsweise wechselt das sich bewegende Endgerät noch vor dem Eintritt des zweiten Zeitpunkts auf eine Funkverbindung zu einem anderen, nicht gezeigten Zugangspunkt als dem Zugangspunkt
Eine Anordnung für das Training des künstlichen neuronalen Netzes ist in
Die Anordnung umfasst das künstliche neuronale Netz
Selbstverständlich kann das neuronale Netz
Im Vorwärtspfad ist im Beispiel nach der wenigstens einen verborgenen Schicht eine Ausgangsschicht
In jedem Zeitschritt i wird ein Tensor
Das Training wird abgebrochen, sobald ein festgesetztes Kriterium erreicht ist. Im Beispiel wird das Training abgebrochen, wenn der Loss über mehrere Zeitschritte hinweg nicht mehr sinkt, d. h. insbesondere der Mean Square Error nicht geringer wird.The training is canceled as soon as a defined criterion is reached. In the example, the training is terminated if the loss no longer drops over several time steps, i.e. H. in particular the mean square error does not decrease.
Anschließend werden Testdaten in das so trainierte Modell eingegeben. Das Modell wird durch das Training mit den Trainingsdaten generiert. Das Modell wird mit den Testdaten insbesondere hinsichtlich Mittelwert µ und Kovarianz Σ ausgewertet.Test data are then entered into the model trained in this way. The model is generated by training with the training data. The model is evaluated with the test data, in particular with regard to mean value µ and covariance Σ.
Gemäß einer in
Die digitalen Bilder, die möglicherweise das zu klassifizierende Objekt enthalten, werden in das trainierte künstliche neuronale Netz
In
Der Verbindungsqualitätsscore ergibt sich zu den zukünftigen Verbindungsqualitäten
Zur Durchführung der beschriebenen Verfahren sind insbesondere Instruktionen eines Computerprogramms vorgesehen, die das künstliche neuronale Netz
In
Claims (7)
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