DE60130352T2

DE60130352T2 - System und verfahren zum entwerfen , verfolgen, messen, vorhersagen und optimieren von datenkommunikationsnetzen

Info

Publication number: DE60130352T2
Application number: DE60130352T
Authority: DE
Inventors: Theodore Salem RAPPAPORT; Roger Blacksburg SKIDMORE; Benjamin Blacksburg HENTY
Original assignee: Wireless Valley Communications Inc
Current assignee: Wireless Valley Communications Inc
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2021-09-22
Also published as: AU2001291148A2; KR100813430B1; MXPA03002652A; ATE372620T1; EP1328881A1; JP2004510372A; EP1328881B1; CA2423157A1; DE60130352D1; EP1328881A4; AU9114801A; WO2002027564A1; AU2001291148B2; CN1498382B; US20050265321A1; KR20030059152A; US6973622B1; BR0114232A; US8503336B2; CN1498382A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft das Gebiet von Kommunikationsnetzwerken, und insbesondere das Entwerfen dieser, und die Messung, Visualisierung, Vorhersage und Optimierung der Leistung von Datenkommunikationsnetzwerken. Es wird ein Verfahren und System zum Vorhersagen, Visualisieren und Optimieren der Leistung von Datenkommunikationsnetzwerken verwendet, um diese Datennetzwerke zu entwerfen, zu messen, zu überwachen, Fehler zu suchen und zu verbessern, indem ein genaues standortspezifisches Modell der realen Umgebung und der das Datennetzwerk bildenden Komponenten verwendet wird.
Beschreibung des bezogenen Standes der Technik
Kommunikationsnetzwerke werden verwendet, um Informationen von einem Standort zu einem anderen zu senden. Diese Informationen erfolgen oft in Form von Ton, Video oder Daten. Um Informationen zu übertragen, gliedert ein Kommunikationsnetzwerk eine Nachricht in eine Folge von Zahlen auf. Diese Zahlen beschreiben, wie die Information unter Verwendung einiger vorbestimmter Verfahren aufzubauen ist. Zum Beispiel könnten die Zahlen digitale Muster der Signalspannung darstellen, die an einem Lautsprecher angelegt sein sollte, so dass der Lautsprecher den Klang der Stimme wiedergibt, wie in 1 gezeigt ist. Die Information ist in diesem Fall eine Sprachnachricht, die über das Kommunikationsnetzwerk übertragen wurde.
Das Verfahren zur Darstellung von Informationen kann analog oder digital sein. In einem analogen Kommunikationsnetzwerk ist die Nachricht, die übertragen wird, eine sich kontinuierlich ändernde Zahl. In einem digitalen Netzwerk stellen Zahlen die Nachricht dar, die sich in diskreten, regulären Intervallen ändern, anstatt sich kontinuierlich zu verändern. Das Signal wird durch eine einzige Zahl pro Intervall dargestellt. Die Zahl kann in eine binäre Form umgewandelt werden, so dass die gesamte Nachricht als eine endliche Anzahl von Einsen und Nullen dargestellt werden kann.
Jede Binärziffer in der Nachricht wird als Bit bezeichnet. Diese Bits werden übertragen und von dem Empfänger als Nachricht interpretiert. Binäre und digitale Versionen eines Signals sind in 2 gezeigt.
Datenkommunikationsnetzwerke sind Kommunikationsnetzwerke eines spezifischen Typs, die als Bits oder Bytes (eine Gruppe von 8 Bits) dargestellte digitale Informationen in einem drahtgebundenen oder drahtlosen im Haus- oder Außen-Netzwerk von einem Sender zu einem Empfänger übertragen. Obschon konzeptionell einfach, sind die Mittel zum Übertragen der Daten von irgendeinem Punkt A zu irgendeinem Punkt B kompliziert und unterschiedlich in der Implementierung. Es existieren Hunderte von Protokollen, Hardware-Vorrichtungen, Software-Techniken und Programmen, um damit umzugehen, wie Daten korrekt und effizient versendet werden. Die exakte Leistung eines bestimmten Datenkommunikationsnetzwerkes ist aufgrund dieser Komplexität und zusätzlich wegen der Leistungseffekte der zeitvarianten Eigenschaft von Datenkommunikationsnetzwerken und der Kanäle in denen sie betrieben werden, extrem schwierig vorherzusagen oder sogar zu messen.
Ein Datenkommunikationsnetzwerk kann entweder als ein leitungsvermitteltes oder ein paketvermitteltes Netzwerk klassifiziert werden. Beide Netzwerktypen verwenden Kanäle, um Informationen zu übertragen. Ein Kanal ist ein benannter Kommunikationspfad zwischen Teilnehmern eines Kommunikationsnetzwerkes. Ein Kanal kann aus vielen verschiedenen, individuellen Hardware-Vorrichtungen bestehen und ist eine spezifische Route zwischen einem Sender und einem Empfänger. In einem leitungsvermittelten Netzwerk werden Informationen über einen exklusiv reservierten Kanal übertragen. Ein Netzwerkkanal ist für die alleinige Nutzung für eine Einzelübertragung reserviert und es werden alle Bits auf einmal gesendet. Ein Beispiel dafür ist die Übertragung eines Dokumentes unter Einsatz eines Fax-Gerätes. In diesem Fall wandelt das Fax-Gerät das Bild des Dokumentes in Pixel um. Jeder Pixel ist ein kleines, punktgroßes, rechtwinkliges Stück des Papiers. Jeder Pixel wird entweder als schwarz oder weiß angesehen. Die Daten, die übertragen werden, sind eine Folge von Bits, die anzeigen, ob die Punkte jeweils schwarz oder weiß sind. Wenn die Nachricht (in diesem Fall ein Bild eines Dokumentes) fertig ist, um von einem Fax-Gerät zu einem anderen gesendet zu werden, wird der Datenübertragung einer Tele fonschaltung zugeordnet, indem ein Telefonanruf in dem einfachen alten Telefonsystem (POTS-PLain-Old-Telephone-System)-Kommunikationsnetzwerk getätigt wird. Die Telefonleitung wird ausschließlich für die Fax-Übertragung verwendet, wodurch eine leitungsvermittelte Übertragung erfolgt. Nachdem eine Verbindung hergestellt ist, werden alle Daten von dem ersten Faxgerät zu dem zweiten in einem einzigen, langen Bitstrom gesendet. Diese Bits werden in diesem Fall als unterschiedliche Frequenztöne auf der Telefonleitung übertragen. Ein hoher Ton kann eine „1" darstellen, während ein tiefer Ton eine „0" bedeuten kann. Das Empfangsfaxgerät empfängt die Bits der Nachricht, indem die Folge von hohen und tiefen Tönen in Datenbits übersetzt wird. Das empfangende Faxgerät wird dann in der Lage sein, eine Kopie des Originaldokumentes zu rekonstruieren, indem ein schwarzer Punkt an den durch die Datenbits angezeigten Stellen gezeichnet wird.
Paketvermittelte Netzwerke sind Datenkommunikationsnetzwerke eines anderen Typs, bei dem alle Datenbits als viele kleine Einheiten von Datenbits, die Pakete genannt werden, individuell von einem Standort zu einem anderen gesendet werden. Ein Paket ist ein in sich abgeschlossener Teil einer vollständigen Nachricht, das mit einem Kopfteil, Datenbits und manchmal Fußteilen aufgebaut ist. Das Paket enthält in dem Kopfteil und Fußteil Informationen, die es dem Datenkommunikationsnetz ermöglichen, das Paket richtig zu übertragen und zu wissen, von welcher Nachricht die Daten in dem Paket ein Bestandteil sind. Der Kopfteil ist im Allgemeinen mit einer Kennung gekennzeichnet, die das Netzwerk verwendet, um das Paket an den korrekten Empfänger weiterzuleiten. Die Kopf- und die Fußteilinformationen werden häufig zur Reassemblierung des Paketes mit anderen Paketen verwendet, um wieder die Originalnachricht zu bilden, und um zu überprüfen, ob Fehler bei der Übertragung des Paketes gemacht wurden. Der Empfänger kann alle empfangenen Pakete in die Originalnachricht zusammensetzen, indem er die Kopf- und Fußteile verwirft und die Datenbits aus allen Paketen wieder in die ursprüngliche Nachricht zusammensetzt.
Paketvermittelte Netzwerke werden, je nach dem, wie die Pakete weitergeleitet werden, als verbindungsorientiert oder verbindungslos klassifiziert. In verbindungsorientierten Netzwerken wird ein Netzwerkkanal benutzt, der für jede Übertragung vordefiniert ist. Während diese Sendung aus mehreren Paketen bestehen kann, ist die Route vom Sender bis zum Empfänger bereits hergestellt, so dass alle auf diesem Kanal gesendeten Pakete unmittelbar direkt an den Empfänger gesendet werden können. Währenddessen werden in verbindungslosen Netzwerken Pakete auf einem gemeinsam genutzten Kanal in Mehrfachübertragungen gleichzeitig gesendet. In diesem Fall benötigen die Pakete eine Kennung, welche die Adresse des Empfängers angibt. Diese Adresse wird von dem Kommunikationsnetzwerk verstanden und ermöglicht, dass das Paket ordnungsgemäß zu dem korrekten Empfänger gesendet wird. Da jedes Paket separat übertragen werden und somit zeitlich verschachtelt mit Paketen aus anderen Übertragungen sein kann, ist es im Allgemeinen effizienter, ein verbindungsloses Übertragungsverfahren zu benutzen, wenn gemeinsam genutzte Netzwerkressourcen verwendet werden.
Ein Beispiel einer verbindungslosen, paketbasierten Übertragung ist eine Dateiübertragung zwischen zwei Computern in einem auf einem Internet-Protokoll (IP) basierendes Ethernet-Netzwerk, an das die Computer angeschlossen sind. In diesem Fall wird die Datei, die zu übertragen ist, beim Sender in geeignete Pakete fragmentiert und mit der IP-Adresse gekennzeichnet, welche die von dem Netzwerk verwendete Kennung ist, um das Paket an den korrekten Empfänger weiterzuleiten. Die Pakete werden dann von dem sendenden Computer zu dem empfangenden Computer gesendet. Das Ethernet Netzwerk ist in der Lage, Mehrfach-Dateiübertragungen aus vielen verschiedenen Computern, die alle das gleiche Netzwerk benutzen, zu unterstützen, indem der Paketfluss von jedem Bestimmungsort auf gemeinsame Weise gesteuert wird. Der Empfänger kann die Pakete dann in eine exakte Kopie der Originaldatei zusammensetzen, womit die Übertragung abgeschlossen wird.
Alle Datennetzwerke benutzen irgendeine Kommunikationsprotokollform, um das Senden und Empfangen von Informationen zu regeln. Ein Protokoll ist das Regelwerk, dem die gesamte Hardware und Software in einem Kommunikationsnetzwerk Folge leisten muss, damit eine ordnungsgemäße Datenkommunikation stattfinden kann. Viele Hunderte Protokolle werden heutzutage bei dem weltweiten Austausch von Informationen aktiv benutzt. Einige dieser Protokolle, wie z. B. das Transportprotokoll (TCP Transport Control Protokol) oder das Nutzer-Datenpaket-Protokoll (UDP) User-Datagram-Protokoll, definieren die Art und Weise, wie auf das Netzwerk zugegriffen wird. Andere Protokolle, wie zum Beispiel das Internet-Protokoll (IP) oder das File-Transfer-Protokoll (FTP) definieren, wie Nachrichten und Pakete formatiert, übertragen und empfangen werden.
Alle Datenkommunikationsnetzwerke können auf irgendeine Art und Weise analysiert werden, um die Effizienz und Leistung des Netzwerks zu bewerten sowie um zu bestätigen, dass das Netzwerk korrekt funktioniert. Um die Funktionalität dieser Datennetzwerke zu bewerten, werden gewisse Leistungskriterien angewendet. Diese Leistungskriterien beinhalten, ohne jedoch darauf begrenzt zu sein: Durchsatz, Bandbreite, Dienstgüte, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate, Rahmenfehlerrate, abgebrochene Paketrate, Paket-Latenz, Rundlaufzeit, Ausbreitungsverzögerung, Sendeverzögerung, Bearbeitungsverzögerung, Warteschlangenverzögerung, Netzwerk-Kapazität, Paket-Jitter, Bandbreitenverzögerungsergebnis und Verbindungsübergabeverzögerungszeit. Jedes Leistungskriterium spezifiziert jeweils einen anderen Leistungsparameter eines Datenkommunikationsnetzwerkes. Diese Kriterien werden nachfolgend weiter beschrieben.
Ein Link ist ein Teil eines Pfades, dem eine Nachricht zwischen einem Sender und einem Empfänger in einem Datenkommunikationsnetzwerk folgt. Netzwerkverbindungen bestehen häufig aus individuellen Vorrichtungen, die Netzwerkpakete von dem Sender zu dem Empfänger weitergeben. Das bedeutet, dass eine Netzwerkverbindung aus verschiedenen aktuellen Übertragungen zwischen dem ursprünglichen Sender und dem bestimmungsgemäßen Empfänger bestehen kann. Jede individuelle Weitergabe wird als Link bezeichnet. Typischerweise besteht eine vollständige Netzwerkverbindung aus verschiedenen Links. Leistungskriterien können für jeden individuellen Link gemessen werden.
Der Durchsatz ist eine gemessene Datenmenge, die zwischen zwei Standorten in einem Datennetzwerk übertragen werden kann, wobei der Kopfteil, das Fußteil oder die Routing-Informationsbits nicht enthalten sind. Er wird im Wesentlichen in Bits pro Sekunde (BpS) gemessen und kann für Hardware, Software, Firmware oder für irgendeine Kombination davon spezifiziert werden, die eine Verbindung zwischen Sender und Empfänger in einem Datenkommunikationsnetzwerk herstellen. Die Bandbreite ähnelt dem Durchsatz, wie es für Datenkommunikationsnetzwerke definiert ist. Die Bandbreite ist die grobe Datenrate, die durch ein vorgegebenes Kommunikationsnetzwerk aufrechterhalten werden kann, und ist im Wesentlichen geringfügig höher als der Durchsatz. Zum Beispiel kann ein Ethernet-Link für eine Bandbreite von 10 Mbps eingestuft sein, aber ein Messen einer aktuellen Dateiübertragung kann zeigen, dass die Rate, mit der die Daten tatsächlich zwischen zwei Computern unter Nutzung des gleichen Links übertragen werden können, nur einen Durchsatz von 6,8 Mbps aufweist, wie es gelehrt wird in Petersen, L. L. und Davie, B. S. Computer Netzworks: A Systems Approach. San Francisco: Morgan Kaufmann Publishers, 2000.
Die Dienstgüte (QoS) ist ein Begriff, der benutzt wird, um Netzwerke zu beschreiben, die einem bestimmten Netzwerk-Sender eine bestimmte Bandbreite bereitstellt. Ein derartiges Netzwerk wird zulassen, dass eine Übertragung eine bestimmte Bandbreite anfordert. Das Netzwerk wird dann entscheiden, ob es diese Bandbreite sicherstellen kann oder nicht. Das Ergebnis ist, dass Netzwerkprogramme eine zuverlässige Bandbreite haben, die viel leichter angepasst werden kann. Wenn die Dienstgüte einer Verbindung gemessen wird, sollte die Bandbreite, die das Netzwerk behauptet anzubieten, mit der tatsächlichen Bandbreite der verschiedenen angeforderten Bandbreiten verglichen werden.
3 zeigt den Unterschied zwischen Bits, Paketen und Rahmen. Es sind verschiedene Fehlerraten für Datenkommunikationsnetzwerke, für Bits, Paketen und Rahmen definiert. Bits sind das Kernstück von Paketen und Rahmen. Die Bits sind die tatsächlichen Nachrichtendaten, die in dem Kommunikationsnetzwerk gesendet werden. Pakete enthalten die Datenbits und die Paket-Kopfteile und Paket-Fußteile. Die Paket-Kopfteile und die Paket-Fußteile werden durch Kommunikationsnetzwerkprotokolle angehängt und verwendet, um sicherzustellen, dass die Datenbits zu dem richtigen Standort in dem Kommunikationsnetzwerk gesendet und korrekt von dem Empfänger interpretiert werden. Die Paket-Kopfteile und Paket-Fußteile werden auch verwendet, um sicherzustellen, dass Pakete korrekt gesendet werden und dass Fehler, falls diese auftreten sollten, aufgespürt werden. Rahmen sind einfach eine Folge von Bits mit einem bestimmten Muster oder Format, die einem Empfänger ermöglichen, zu wissen, wann ein Rahmen beginnt oder endet. Eine Bitfehlerrate ist die Prozentzahl der Bits, die den Empfänger fehlerhaft erreichen bzw. den Empfänger, verglichen mit der Anzahl der gesendeten Bits, nicht erreichen. Die Paketfehlerrate oder abgebrochene Paketrate ist die Prozentzahl der Pakete, die den Empfänger fehlerhaft erreichen bzw. den Empfänger, verglichen mit der Anzahl der gesendeten Pakete, nicht erreichen. Eine Rahmenfehlerrate ist die Prozentzahl der Rahmen, die den Empfänger fehlerhaft erreichen bzw. den Empfänger, verglichen mit der Anzahl der gesendeten Pakete, nicht erreichen.
Es werden verschiedene Termini verwendet, um die Verzögerungszeiten von bestimmten Netzwerkereignissen zu quantifizieren, die in Zeiteinheiten von Sekunden ausgedrückt werden können. Paket-Latenz ist die Zeit, die erforderlich ist, um ein Paket vom Sender zum Empfänger zu senden, während die Rundlaufzeit (RTT) die Zeit ist, die ein vom Sender zum Empfänger zu sendendes Paket und für eine von dem Empfänger an den ursprünglichen Sender zurückzusendende Art um Bestätigung benötigt. Ausbreitungsverzögerung, Sendeverzögerung, Bearbeitungsverzögerung und Warteschlangenverzögerung beschreiben die Zeit, die für verschiedene Teilbereiche einer vorzunehmenden Paketübertragung erforderlich ist. Die Paket-Latenz und die Rundlaufzeit einer Netzwerkverbindung werden erhalten, indem die Ausbreitungsverzögerung, Sendeverzögerung, Bearbeitungsverzögerung und Warteschlangenverzögerung entweder einer Einweg- oder einer Rundlauf-Netzwerkverbindung summiert werden. Die Ausbreitungsverzögerung ist die Zeit, die ein Paket benötigt, um einen räumlichen Abstand von dem Sender zu dem Empfänger zurückzulegen. Die Sendeverzögerung ist die Zeit ab Ankunft des ersten Bits eines Paketes, bis zur Ankunft des letzten Bits des gleichen Pakets. Die Bearbeitungsverzögerung betrifft die Zeit, die erforderlich ist, um eine Datennachricht in einzelne Pakete an dem Sender aufzuteilen, und die Zeit, die erforderlich ist, um die vollständige Datennachricht aus den Datenpaketen am Empfänger wiederherzustellen. Die Warteschlangenverzögerung betrifft die Zeit, in der auf gemeinsam genutzte Ressourcen gewartet wird, die von der Benutzung durch andere Übertragungen freizugeben sind. All diese Verzögerungszeiten sind für die Bewertung verschiedener Aspekte einer Datenkommunikationsnetzwerkleistung zweckdienlich.
Zwei andere Netzwerkleistungskriterien sind das Paket-Jitter und das Bandbreitenverzögerungsprodukt. Paket-Jitter ist die Variation der Ankunftszeit von Paketen, von denen erwartet wird, dass sie regelmäßig ankommen, und die typischerweise in Zeiteinheiten von Sekunden gemessen wird. Ein Bandbreitenverzögerungsprodukt ist die Anzahl der Bits, die von einem Sender gesendet werden können, bevor das erste gesendete Bit den Empfänger tatsächlich erreicht. Das Bandbreitenverzögerungsprodukt wird durch Multiplizieren der Paket-Latenz eines bestimmten Links mit der Brandbreite des gleichen Links erhalten.
Die Verbindungsübergabe erfolgt bei drahtlosen Datennetzwerken, wenn sich ein Teilnehmer aus einem Bereich eines Zugangspunktes heraus und in einen Bereich eines anderen Zugangspunktes bewegt. In dieser Situation muss der erste Zugangspunkt die Zuständigkeit für die Lieferung von Daten an den Drahtlos-Teilnehmer an den zweiten Zugangspunkt übergeben. Die Verbindungsübergabezeit ist die Summe der Zeit, die ein Zugangspunkt benötigt, um sich mit einem anderen Zugangspunkt zu koordinieren, damit ein Drahtlos-Teilnehmer von einem Zugangspunkt zu einem anderen Zugangspunkt geschaltet werden kann.
Softwareprogramme und Hardware-Geräte sind entwickelt worden, um die Leistungskenngrößen von Datenkommunikationsnetzwerken während der Lebensdauer von Datenkommunikationsnetzwerken zu messen. Einige der gebräuchlicheren und relevanteren Werkzeuge sind hier kurz beschrieben.
Es steht eine große Anzahl von Kommandozeilenwerkzeugen zur Verfügung, um einem Computer-Anwender schnell zu ermöglichen, die ungefähre Netzwerkleistung einer Verbindung zu messen. Viele Kommandozeilenprogramme werden weitgehend mit Windows-, UNIX, und Macintosh-Betriebssystemen eingesetzt und sind einigermaßen brauchbar für den Diagnose- und Fehlersuchbetrieb in Datennetzwerken. Beispiele dieser Kommandozeilen-Programme schließen Ping und Traceroute ein. Unter Einsatz des Kommandozeilenprogramms Ping ist es möglich, eine ungefähre Daten-Latenz zwischen verschiedenen Datennetzwerkgeräten zu messen und zu bestätigen, dass eine Netzwerkverbindung zwischen den zwei Geräten zur Verfügung steht. Netzwerkverbindungen bestehen oft aus einzelnen Geräten, die Netzwerkpakete von dem Sender an den Empfänger weitergeben. Das heißt, dass eine Netzwerkverbindung aus mehreren aktuellen Übertragungen zwischen dem ursprünglichen Sender und dem bestimmungsgemäßen Empfänger bestehen kann. Jede individuelle Weitergabe wird als Link bezeichnet. Typischerweise besteht eine vollständige Netzwerkverbindung aus verschiedenen Links. Folglich kann unter Einsatz von Traceroute ein wahrscheinlicher Pfad von Weitergabevorrichtung zu Weitergabevorrichtung zwischen dem Sender und dem Empfänger ermittelt werden, so dass die exakten Links, die durch die Netzwerkübertragungen genutzt werden, bekannt sind. Zusätzlich kann unter Einsatz von Traceroute die Zeit, die erforderlich ist, um jeden einzelnen Link zu durchlaufen, gemessen werden und einzelne Links, die nicht richtig funktionieren könnten, können identifiziert werden.
Verschiedene Kommandozeilenwerkzeuge, die nicht in Betriebssystemen enthalten sind, sind auch für etwas genauere, allerdings immer noch grobe, Netzwerk-Messaufgaben entwickelt worden. Einige Beispiele dieser Werkzeuge schließen ttcp und tcpdump ein. ttcp steht für Test TCP http://www.pcausa.com/Utilities/pcattcp.htm und ist ein freies Dienstprogramm, das ursprünglich für das BSD Linux-Betriebssystem geschrieben wurde, jedoch nun für andere UNIX-Betriebssysteme wie auch für Microsoft Windows zur Verfügung steht. ttcp ist ein Basisprogramm zur Messung des Durchsatzes von Punkt zu Punkt, das dem Anwender ermöglicht, die Puffergrößen, mehrere Low-Level-TCP oder UDP-Optionen zu kontrollieren und die exakten Daten, die gesendet werden, zu kontrollieren.
tcpdump ist ein einfaches Dienstprogramm aus der Klasse von Werkzeugen, die Paketschnüffler genannt werden. Paketschnüffler ermöglichen einem Netzwerkadministrator, den Inhalt einschließlich Kopfteil- und Fußteil-Informationen von aktuellen Paketen in einem Netzwerk anzuschauen. tcpdump ermöglicht einem Anwender, Pakete anzuschauen (oder „zu beschnüffeln"), die durch einen Host-Rechner empfangen werden (obgleich nicht unbedingt für diesen Host vorgesehen) und zeigen alle Anfangskennsätze an, die einem bestimmten benutzerorientiert konfigurierbaren Muster entsprechen. tcpdump ist ein nützliches Werkzeug zur Fehlersuche in Netz- Werkverbindungen, weil es dem Anwender eine direkte Ansicht des exakten Netzwerkverkehrs ermöglicht.
Pathchar ist ein UNIX-Kommandozeilendienstprogramm, das in der Lage ist, den Durchsatz zwischen den einzelnen Netzwerk-Weitergabevorrichtungen (z. B. ein Router, Hub oder Switch in einem Datenkommunikationsnetzwerk durch Variieren der Größe des Testpakets, welches es überträgt, zu messen, und die Latenz dieser Paketübertragung zu verschiedenen Netzwerkpunkten zu messen. Bei den Werkzeugfunktionen, die traceroute sehr ähnlich sind, kommt aber die Fähigkeit hinzu, den Durchsatz (obschon indirekt) zu messen und nicht bloß die Verzögerung. Pathchar wird nur durch die Netzwerk-Hardware in den Links, die es misst, eingeschränkt. Das Programm benötigt einen Hub, Switch oder Computer, um eine Rückbestätigung an die Testpakete zu senden. Das heißt, dass versteckte Links, die keine Rückbestätigung senden, wie z. B. Ethernet- Brücken, durch Pathchar nicht individuell gemessen werden können.
Mehrere Firmen entwickeln Netzwerk-Messungs-, -Überwachungs-, -Verfolgungs- und Prognose-Dienstprogramme. Einige der üblicherweise verwendeten Dienstprogramme werden nachstehend behandelt. Die ausgewählten Werkzeuge stellen den Stand der Technik der Messung von Netzwerkleistungsfähigkeit und Bestandsnachverfolgung dar.
netViz, das von der netViz Corporation hergestellt wird, ist ein visuelles Datenbankprogramm, das einem Netzwork-Administrator ermöglicht, die Netzwerk-Ausrüstungen bezüglich deren realen Standort und bezüglich deren Logik-Layout rückzuverfolgen. Dieses Programm ermöglicht dem Anwender, die Einstellungen, Standorte und Konfigurationen des Netzwerkes einzugeben und die Bestände in Ihrem Netzwerk zu verfolgen. Das Werkzeug ist in der Lage, die Daten in einer zweidimensionalen geographischen Karte oder einem Raumaufteilungsplan eines Gebäudes zu speichern, aber es kann nicht Geräte in einer dreidimensionalen Art und Weise rückverfolgen. Das Werkzeug sieht also weder Netzwerk-Tests, Messungen oder Überwachungsfunktionen vor, noch unterstützt es Kommunikationsvorhersagen oder Leistungsvisualisierungsmöglichkeiten für Datenkommunikationsnetzwerke. Es ist einfach eine Datenbank für ein akkurates und nützliches Verfolgen von Beständen.
Die NetIQ Corporation (ehemals Ganymede Software, Inc.) stellt ein Netzwerk-Überwachungs- und Vorhersage-Werkzeug her, das Chariot genannt wird. Chariot ist in der Lage, den Durchsatz und viele andere Netzwerkkenngrößen für alle gegenwärtig erhältlichen gängigen Netzwerktypen, Betriebssysteme und Protokolle zu messen. Das Programm benutzt einen Server und verschiedene kleine Agenten-Programme, um die Daten zu sammeln. Der Server überprüft jeden auf Anwender-Computern überall im gesamten Netzwerk installierten Agenten in regelmäßigen Abständen und benutzt sie, um Netzwerkeigenschaften zu messen, wobei die Ergebnisse auf dem Server gespeichert werden. Diese Agenten können die Netzwerkverbindung zu dem Server oder untereinander messen und sind in der Lage, die Verkehrsmuster eines beliebigen Netzwerkprogramms und eines beliebigen Auslastungsmusters eines oder mehrerer hypothetischer Teilnehmer zu simulieren. Das Programm ist ebenfalls fähig, die gemessenen Daten zu benutzen, um den erwarteten Netzwerkverkehr und Zustände vorherzusagen.
Die Visionael Corporation (ehemals NetSuite Development Corporation) stellt verschiedene Netzwerk-Verfolgungs- und Messprodukte her einschließlich, NetSuite Audit, Design und Advisor. Diese Softwareprodukte sind fähig, automatisch die in Benutzung befindlichen Netzwerkgerätschaften zu detektieren. Diese Information sowie manuell eingegebene Information kann dann in einem physikalischen oder logischen Diagramm des Netzwerkes platziert werden. Visonael bietet ebenfalls ein Produkt an, um nachzuprüfen, ob Netzwerke angemessen konfiguriert worden sind, und das Empfehlungen für Konfigurationsänderungen und Upgrades Ihres Netzwerkes abgibt. Die Softwareprodukte sind unfähig, die Leistung in einer standortspezifischen Art und Weise vorherzusagen oder zu messen und vermögen nicht die Leistungsfähigkeit von drahtlos-basierten Kommunikationsnetzwerken vorherzusagen.
SAFCO Technologies, Inc. (nun ein Teil von Agilent Technologies) haben jüngst verschiedene drahtlose Datenmess- und Vorhersageprodukte geschaffen. SAFCO stellt ein Produkt her, das DataPrint heißt und verwendet wird, um verschiedene Daten leistungsparameter von Mobiltelefon-Datennetzen zu messen. Deren WIZARD^®-Produkt unterstützt ebenfalls die Analyse der Effekte der drahtlosen Datenübertragung auf die Gesamtkapazität und Dienstgüte für ein drahtloses Telefonnetz.
Wireless Valley Communications, Inc. hat ein neues Konzept geschaffen, das SitePlanner heißt, das fähig ist, die standortspezifische Netzwerkleistung eines Datenkommunikationsnetzwerkes in einem realitätsgerechten dreidimensionalen Modell einer Umgebung zu messen und zu verfolgen. SitePlanner verwendet ein Softwaremodul, das LANFielder genannt wird, zum Messen des Durchsatzes, der Paket-Latenz und Paket-Fehlerraten für jegliche drahtgebundene oder drahtlose Netzwerkverbindung in jedem Internet-Protokoll (IP)-Datenkommunikationsnetzwerk. Zusätzlich ermöglicht SitePlanner, dass ein vollständiges Netzwerk in einer realitätsgetreuen Art und Weise modelliert wird, so dass präzise Messungen und Leistungsvorhersagen in standortspezifischer Weise erfolgen können. SitePlanner gestattet ebenfalls das Speichern eines Logik-Layouts eines Netzwerkes gleichzeitig mit einem physikalischen Layout. Das Werkzeug speichert sowohl logische Verbindungen als auch ein standortspezifisches Modell eines beliebigen Kommunikationsnetzwerkes, indem ein Materiallistenformat verwendet wird.
Zusätzlich zu Netzwerkmessungs- und Bestands-Management-Werkzeugen fanden beträchtliche Forschungen auf dem Gebiet der drahtlosen Datenkommunikationsnetzwerkleistung statt. Die nachstehend beschriebene Forschungsarbeit stellt die Arbeit dar, die den Bereich dieser Erfindung betrifft.
Xylomenos und Polyzos haben die Leistungsfähigkeit von UDP- und TCP-Paketen, die über mehrere feste, WLAN-Netzwerkverbindungen gemäß IEEE 802.11 gesendet wurden, in Xylomenos, G., Polyzos G. C. „TCP and UDP Performance over a Wireless LAN, Proceedings of IEEE INFOCOM, 1999 erforscht. Die Forschung hat sich auf Durchsatzeinschränkungen fokussiert, die durch Software-Implementierungsprobleme und Betriebssystemdefizite verursacht werden. Die Forscher verwendeten ihre eigene modizifierte Version der Kommandozeilendienstprogramme ttcp, tcpdump und nstat unter Linux, um UDP und TCP-Durchsatz-Tests durchzuführen. Alle Messungen erfolgten zwischen drei festen Standorten und fo kussierten sich auf das Verändern der drahtlosen LAN-Kartentypen (PCMCIA oder ISA) und der Computerhardware von Endverbrauchern (d. h. Pentium 150 mit 48 MB RAM gegenüber einem Pentium 200 MMX mit 64 MB RAM). Die von den Forschern gemachten Schlussfolgerungen sind Empfehlungen für Änderungen bei der Implementierung von Netzwerkprotokollen und Linux-Betriebssystem-Verbesserungen. Die Messungen berücksichtigten nicht die Leistungen verschiedener realer Standorte oder die Auswirkung von Variationen in dem drahtlosen Kommunikationskanal auf den Netzwerkdurchsatz.
Maeda, Takaya und Kuwabara haben eine Messung der WLAN-Leistungsfähigkeit und die Gültigkeit einer Strahlverfolgungs-Technik veröffentlicht, um die Leistungsfähigkeit eines WLAN-Netzwerkes vorherzusagen (Maeda, Y., Takaya, K., und Kuwabara, N., „Experimental Investigation of Propagation Characteristics of 2,4 GHz ISM-Band Wireless LAN in various Indoor Environments, „IEICE Transactions in Communications, Vol. E82-B. No. 10 Oct 1999). Die Messungen wurden in einer kleinen in hohem Maße hochfrequenz-gesteuerten Umgebung verfolgt und zeigten, dass der WLAN-Durchsatz und BER mit der Verzögerungsausbreitung des drahtlosen Kanals korrelierten. Die Forscher haben jedoch keinen Weg gezeigt, um tatsächlich eine Bitfehlerrate oder einen Durchsatz aus dem vorhergesagten Verzögerungsausbreitungsprofil, ausgegeben durch eine Strahlverfolgungs-Technik, vorherzusagen.
Duchamp und Reynolds haben IEEE 802.11-Standard-WLAN Paketdurchsatzmessergebnisse zum Variieren von Distanzen in Duchamp, D., und Reynolds, N. F. „Measured Performance of a Wireless LAN, "Local Computer Networks, 1992. Proceedings, 17th Conference on, 1992 vorgestellt. Diese Messungen wurden in einem einzigen Korridor durchgeführt. Folglich kranken auch diese Messungen daran, dass das Messen einer charakteristischen Umgebung fehlt. Die Forscher präsentierten kein Modell, um deren Ergebnisse vorherzusagen, noch versuchten sie irgendeine Art von Computer-Vorhersage-Technik zu validieren.
Bing stellte ebenfalls gemessene Ergebnisse der Leistungsfähigkeit des WLAN nach IEEE 802.11, in „Measured Performance des IEEE 802.11 Wireless LAN", Local Computer Networks, 1999. LCN'99. Konferenz in 1999 vor. Bing stellte Verzöge rungs- und Durchsatzmessungen sowie auf Theorie basierende Durchsatz- und Verzögerungszeittabellen für verschiedene WLAN-Konfigurationen vor. Jedoch sind die Ergebnisse als optimale Ergebnisse vorgegeben. Alle Messungen wurden derart durchgeführt, dass der drahtlose Kanal die geringstmögliche Wirkung auf den Gesamtdurchsatz und auf Verzögerungszeiten hatte. Deshalb sind die vorgestellten Resultate eine obere Grenze bestmöglicher Ergebnisse und erstrecken sich nicht auf eine standortspezifische, WLAN-Leistungsvorhersagetechnik.
Hope and Linge haben Messungen verwendet, um die zum Vorhersagen des Abdeckungsbereichs eines WLAN-Netzwerks in einer Outdoor-Umgebung benötigten Parameter unter Einsatz des Okumura-Modells zu kalkulieren. Die Forscher haben Outdoor-Messungen mit WLAN-Modems gemäß IEEE 802.11 gemacht, um die benötigten Parameter des Okumura-Modells zu berechnen, und haben diese Ergebnisse in Hope, M. und Linge, N., „Determining the Propagation Range of IEEE 802.11 Radio-LANs für Outdoor Applications", Local Computer Networks, 1999. LCN,99. Konferenz in 1999 vorgestellt. Durch die Verwendung dieser Ergebnisse konnte der Outdoor-Abdeckungsbereich kalkuliert werden. Jedoch lassen die Resultate nicht zu, dass der Anwender die Leistung bezüglich Durchsatz oder Latenz eines WLAN vorhersagt.
Verschiedene auf die vorliegende Erfindung bezogene und diese zulassende Patente sind nachstehend ausgeführt:

Patent Nr. 5,491,644 mit dem Titel „Cell Engineering Tool and Methods", eingereicht von L. W. Pickering et al;
Patent Nr. 5,561,841 mit dem Titel "Method and Apparatus for Planning a Cellular Radio Network by Creating a Model an a Digital Map Adding Properties and Optimizing Parameters, Based an Statistical Simulation Results", eingereicht von O. Markus;
Patent Nr. 5,794,128 mit dem Titel "Apparatus and Processes for Realistic Simulation of Wireless Information Transport Systems", eingereicht von K. H. Brockel et al;
Patent Nr. 5,949,988 mit dem Titel "Prediction System for RF Power Distribution", eingereicht von F. Feisullin et al;
Patent Nr. 5,987,328 mit dem Titel "Method and Device for Placement of Transmitters in Wireless Networks", eingereicht von A. Ephremides und D. Stamatelos;
Patent Nr. 5,598,532 mit dem Titel "Method and Apparatus for Optimizing Computer Networks", eingereicht von M. Liron et al;
Patent Nr. 5,953,669, mit dem Titel "Method and Apparatus for Predicting Signal Characteristics in a Wireless Communication System", eingereicht von G. Stratis et al.
Patent Nr. 6,061,722 mit dem Titel "Assessing Network Performance without Intereference with Normal Network Operations", eingereicht von W. J. Lipa et al.
Patent Nr. 5,831,610 mit dem Titel "Designing Networks", eingereicht von D. L. Tonelli et al.
Patent Nr. 5,821,937 mit dem Titel „Computer Method for Updating a Network Design", eingereicht von Tonelli et al.
Patent Nr. 5,878,328, mit dem Titel „Method and Apparatus for Wireless Communication System Organization", eingereicht von K. K. Chawla et al.

Ein existierendes Produkt, SitePlanner, das in den Patentanmeldungen 09/352,678, 09/221,985, 09/318,842, 09/318,841, 09/318,840 beschrieben ist, und andere vorstehend genannten Erfindungen sind zum Entwerfen, Messen und Optimieren von Kommunikationsnetzwerken geeignet, weil die Produkte Funkfrequenzeffekte vorhersagen können, die direkt relevant für jedes Kommunikationsnetzwerk für jeden realen Standort sind. Das heißt, indem Informationen über das physikalische Layout eines beliebigen Kommunikationsnetzwerkes und die Konfiguration seiner Hardware verwendet werden kann, die herkömmliche Technik eine optische Anzeige der erwarteten Empfangsfeldstärke (RSSI), eines Signal-Rauschabstandes (SNR), einer relativ empfangenen Leistungsintensität, des besten Servers und gleichwertiger Leistungsstandorte sowie anderer nutzbarer Parameter für Sprech- und Datennetzwerke für jeden modellierten physikalischen Standort bereitstellen. Diese Statistiken können für die vorwärtsgerichteten Links (von einem Sender zu einem Empfänger), oder für die rückwärtsgerichteten Links (Rückmeldungen von dem ursprünglichen Empfänger an einen ursprünglichen Sender) für drahtlose Netzwerke vorhergesagt werden. Die standortspezifische Art dieser Vorhersagen wird direkt in schnelle und nützliche optische Anzeigen der Qualität eines Kommunikationsnetzwerkes umgesetzt. Im Stand der Technik sind jedoch keine Verfahren zum geeigneten Modellieren (z. B. das Vorhersagen) der Komplexitäten berücksichtigt, die auf das Bestimmen der Werte für aktuelle Netzwerkbetriebsleistungsparameter eingehen, die gleichzeitig von der Mehrwege-Ausbreitung, multiple störende Datenübertragungen aus multiplen Quellen, Signalisierungsprotokollen, Entzerrungsverfahren und dergleichen beeinflusst werden. Das Vorhersagen von Bitfehlerraten, Datendurchsatz, Verzögerung und Dienstgütekennzahlen in einem dreidimensionalen räumlichen Modell einer aktuellen standortspezifischen Umgebung ist eine sehr schwierige Aufgabe und eine, die bislang noch nicht gelöst worden ist, da verschiedene Modemverkäufer unterschiedliche und oftmals eigene Verfahren zur Minderung oder Handhabung von Mehrwegen, multiplen Zugriffsinterferenzen, Protokolltypen, Paketgrößen und Rauschen haben. Das heißt, dass im Stand der Technik gezeigt wird, wie zu messen und anzuzeigen ist und Vorhersagen für Basiskommunikationskennzahlen zu machen sind, aber es sind keine spezifischen Vorhersage-Algorithmen für einen großen Bereich wichtiger Datennetzleistungsparameter in einer zuverlässigen, standortspezifischen Art und Weise vorgesehen. Einfach ausgedrückt, eine Drahtlos-Netzwerkleistungsvorhersage-Funktionseinheit, die fähig ist, eine akkurat modellierte dreidimensionale physikalische Umgebung zu berücksichtigen, und die das Wissen von spezifischen Komponenten-Layouts ausnutzt, ist in dem Stand der Technik nicht auffindbar und ist nicht nahe liegend wegen der komplexen Art dahingehend, dass alle möglichen physikalischen, elektrischen und logischen Faktoren für alle Komponenten in einem Netzwerk sowie die Faktoren innerhalb eines Kanals eines drahtgebundenen oder drahtlosen Netzwerks, die zur tatsächlichen Netzwerkleistung führen, berücksichtigt sein müssen.
Vorher veröffentlichte Dokumente in dem Bereich von Kommunikationsnetzwerken demonstrieren nicht die Leistungsfähigkeit irgendeiner Erfindung, dreidimensionale, standortspezifische Netzwerkleistungskriterien akkurat vorherzusagen. Das vorher genannte Dokument von Maeda, Y., Takaya, K. und Kuwabara, N. „Experimental Investigation of Propagation Characteristics of 2,4 GHz ISM Band Wireless LAN in Various Indoor Environments, "IEICE Transactions in Communications, Vol. E82-B, Nr. 10 Oktober 1999 hat die Fähigkeit gezeigt, die Verzögerungsausbreitung von einem drahtlosen Kanal vorherzusagen, und dass die Vorhersage mit dem Durchsatz gut korreliert, jedoch das beschriebene Verfahren tatsächlich nicht fähig ist, den Durchsatz oder irgendein anderes Netzwerkleistungskriterium vorherzusagen. Während im Stand der Technik die Fähigkeit aufgezeigt ist, die Netzwerk-Bestände in einer zweidimensionalen Art und Weise mit einigermaßen physikalischer Genauigkeit zu verfolgen, haben diese Produkte nicht das Vermögen berücksichtigt, zukünftige Netzwerkleistung für gleiche oder verschiedene physikalische Umgebungen (z. B. Installationen) vorherzusagen. Viele Produkte ermöglichen das Messen von Netzwerkleistungskriterien, jedoch ist in keiner der herkömmlichen Techniken eine dreidimensionale Darstellung der räumlichen Umgebung mit der realen, installierten Komponentenbasis zum Zwecke des Vorhersagens von Netzwerkleistungsparametern berücksichtigt. Weiterhin existiert kein Werkzeug oder keine Erfindung, welche direkt messen, die Bestände verfolgen, die Netzwerkleistungskriterien vorhersagen und die Netzwerkleistungskriterien eines Datenkommunikationsnetzes in einer dreidimensionalen standortspezifischen Art und Weise visualisieren können.
Weiterhin ist in keiner der herkömmlichen Techniken eine Erfindung berücksichtigt, mittels der eine präzise, standortspezifische, dreidimensionale Leistungsvorhersage von komplizierten Netzwerkparametern durchgeführt werden kann, indem a priori-Messungen aus einem vorhandenen Netzwerk verwendet werden oder indem die standortspezifischen Layout-Details besonderer Komponenten innerhalb eines Datenkommunikationsnetzes verwendet werden. Weiterhin weist keine der herkömmlichen Techniken autonom gemessene standortspezifische Netzwerkleistungsparameter aus einem aktuellen Netzwerksystem oder Subsystem auf, das ein System von Agenten verwendet und dann die spezifischen dreidimensionalen Standorte und gemessenen Ergebnisse von derartigen Messagenten anlegt, um ein dreidimensionales Vorhersagemodell für zukünftige Netzwerkleistung in gleichen, ähnlichen oder anderen räumlichen Umgebungen zu erzeugen. Weiterhin hat keine der herkömmlichen Techniken ein hierarchisches System von Mess- und Vorhersage-Funktionseinheiten entwickelt, welche die Fähigkeit haben, Netzwerkleistungsparameter im Feld zu messen, und welche die Fähigkeit haben, eine Vorhersage-Funktionseinheit für Netzwerkleistungsparameter zu erzeugen, die gemeinsam mit entfernten Vorhersage-Funktionseinheiten zum Zwecke des Messens und Vorhersagens der Netzwerkleistung in einer dreidimensionalen standortspezifischen Weise benutzt werden kann.
Die vorliegende Erfindung erweitert den Stand der Technik in einer nicht nahe liegenden Weise, um eine Vorhersage, Visualisierung und Messung der Leistung eines drahtlosen und drahtgebundenen Netzwerkes für wichtige datenkommunikationsspezifische Leistungskriterien, ebenfalls Leistungsparameter genannt, wie z. B. Durchsatz, Bandbreite, Dienstgüte, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate, Rahmenfehlerrate, abgebrochene Paketrate, Paket-Latenz, Rundlaufzeit, Ausbreitungsverzögerung, Übertragungsverzögerung, Bearbeitungsverzögerung, Warteschlangenverzögerung, Netzwerkkapazität, Paket-Jitter, Bandbreitenverzögerungsprodukt und Verbindungsübergabeverzögerungszeit in einer standortspezifischen, dreidimensionalen, akkuraten Weise bereitzustellen. Die hier betrachtete Erfindung lässt neue verteilte Messtechniken für die vorstehenden Leistungsparameter zu. Weiterhin werden Vorhersageverfahren für die vorstehenden Leistungsparameter geschaffen, die Netzwerkmessungen oder angewandte Werte benutzen, die aus anderen Mitteln stammen, und die ebenfalls die Funkfrequenzumgebung, das 3-D räumliche Netzwerk-Layout, die Kanalausbreitungscharakteristik n einer standortspezifischen Umgebung und das spezifische räumliche/physische Layout von Komponenten zur Berechnung von erwarteten Leistungsparameterwerten verwenden.
US 5,831,610 offenbart ein Verfahren zum Entwerfen von Netzwerken einschließlich das Platzieren von Geräte-Piktogrammen, die intelligente Geräte-Objekte eines Netzwerkkonstruktionsentwurfes darstellen, Auswählen eines Mediumtyps, der ein intelligentes Medium-Objekt darstellt, und das Verbinden des Mediumtyps mit einem ersten Piktogramm der Geräte-Piktogramme.
US 6,085,335 offenbart ein selbst-entwickelndes-System zur Verwendung in einem Kommunikationssystem mit einem Expertensystem, das aktuelle Betriebsdaten empfängt und, basierend auf aktuellen Betriebsdaten und den aktuellen Betriebsparametern des Kommunikationssystems, neue Betriebsparameter erzeugt. Eine Wissensbasis ist bereitgestellt, die aus Regeln besteht, die dafür bestimmt sind, eine Datenbibliothek inklusive Konfigurationsdaten historische, Betriebsdaten, aktuelle Betriebsparameter und vorgeschlagene Betriebsparameter zu ändern. Die Regeln zum Ändern der Datenbibliothek basieren auf Inhalten der Datenbibliothek und den aktu ellen Betriebsdaten. Ein Systemsimulator simuliert den Betrieb des Kommunikationssystems nach, um vorgeschlagene Betriebsparameter vor ihrer Implementierung nachzuprüfen.
US 5,710,758 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Planen eines drahtlosen Telekommunikationsnetzwerkes, wobei eine elektronische Darstellung eines drahtlosen Telekommunikationssystems innerhalb eines vorgegebenen Marktbereiches konfiguriert und das drahtlose Kommunikationssystem simuliert werden kann. Multiple Analyse-Iterationen von rückwärts- und vorwärtsgerichteten Links werden ausgeführt, bis ein stabiles Ergebnis erhalten wird.
R. Skidmore, T. S. Rappaport, A. L. Abbott: "Interactive coverage region and system design simulation for wireless communication system in multi floored indoor environments: SMT plus" in: Universal Personal Communications 1996. Record. 1996 5th IEEE International Conference an Cambridge, MA, USA 19. September bis 2. Oktober 1996. New York, USA, Vol. 2, 29. September 1996, Seiten 646 bis 650 offenbart ein Indoor-Planungswerkzeug zum Planen einer Installation eines Kommunikationssystems in Gebäuden durch Verwendung von partitionsabhängigen Durchgangsverlustmodellen. Eine definierte Kommunikationsnetzwerkumgebung kann unter Einsatz des SMTplus-Systems analysiert werden.
A. Raijkumar, B. F. Naylor, F. Feisulin, L. Rogers: "Predicting RF coverage in large environments using Ray-beam tracing and partitioning tree represented geometry", in Wireless networks, ACM, US, Vol. 2, No. 2, 1. Juni 1996, Seiten 143–154 offenbaren ein System zum effizienten Vorhersagen der HF-Leistungsverteilung innerhalb spezifischer Umgebungen durch Konstruktion eines und Partitionierungsbaums, der eine teilweise Verknüpfung zwischen polygonalen Flächen definiert und diese Verbindungen in einem Binär-Baum kodiert. Diese Bäume werden durch rekursives Unterteilen eines dreidimensionalen Raumes in Ebenen konstruiert. Die hierarchische Art der Darstellung ermöglicht die Darstellung des sowohl sehr groben als auch sehr feinen geometrischen Details innerhalb der gleichen Datenstruktur ohne einen rechenbetonten Aufwand auszulösen. Dann wird ein Pfeil als ein fünfter Vektor, der durch eine Umgebung begrenzt ist, modelliert. Dieser Vektor wird hinsichtlich eines Schnitts mit der Ebene an jedem Knoten des Baumes getestet, der durch Traversierung erreicht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Entwerfen, zum Aufstellen oder Optimieren eines Kommunikationsnetzwerkes und ein verbessertes standortspezifisches System zum Analysieren eines Kommunikationsnetzwerkes bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und durch das standortspezifische System gemäß Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
Die vorliegende Erfindung ist geeignet, die Leistung eines Datenkommunikationsnetzwerkes vorherzusagen, zu messen und zu optimieren. Die Erfindung ist geeignet, ein detailliertes Layout eines vollständig aufgestellten oder vorgesehenen Kommunikationsnetzwerkes innerhalb einer realgetreuen Computerdarstellung oder eines Modells einer dreidimensionalen Umgebung darzustellen. Dies ermöglicht der Erfindung, dass Messungen gespeichert werden und Leistungsvorhersagen innerhalb einer standortspezifischen Darstellung der realen Umgebung ermittelt werden, wobei spezifische Informationen über die benutzten Netzwerkeinheiten, -komponenten, -subsysteme und -systeme, die benutzt werden, um das aktuelle oder angedachte Netzwerk zu schaffen, verwendet werden. Messagenten mit bekannten oder zugeordneten dreidimensionalen Positionsstandorten werden eingesetzt, um die Leistungsparameter vor Ort zu messen, die an einen Server-Prozessor übertragen werden. Der Server-Prozessor hat ein genaues dreidimensionales Modell der Umgebung und ist fähig, die gemessenen Daten zu verarbeiten, und ist ebenfalls in der Lage, Vorhersage-Modelle unter Verwendung standortspezifischer Informationen bereitzustellen, die unabhängig von den gemessenen Daten sein können oder die gemessenen Daten verwerten können. Der Server-Prozessor kann mit anderen Server-Prozessoren in einer hierarchischen Art und Weise derartig kommunizieren, dass eine Datenfusion von vielen entfernten oder nebeneinander angeordneten Netzwerken assembliert und zum Anzeigen und Katalogisieren von Messungen verwendet werden kann, die für die Erzeugung von Vorhersage-Leistungsmodellen benutzt werden können oder nicht. Alternativ ist jeder Server-Prozessor fähig, Vorhersage-Leistungsmodelle ohne Verwendung von gemessenen Daten zu errechnen, indem er einfach das standortspezifische Layout von realen Komponenten sowie die spezifischen Verzögerungszeiten, Übergangszeiten, Ausbreitungseffekte und Mehrweg- und Rauschfaktoren innerhalb des realen Netzwerkes berücksichtigt.
Die Erfindung kann den Durchsatz, die Bandbreite, Dienstgüte, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate, Rahmenfehlerrate, abgebrochene Paketrate, Paket-Latenz, Rundlaufzeit, Ausbreitungsverzögerung, Übertragungsverzögerung, Bearbeitungsverzögerung, Warteschlangenverzögerung, Netzwerkkapazität, Paket-Jitter, Bandbreitenverzögerungsprodukt und Verbindungsübergabeverzögerungszeit in einem standortspezifischen, dreidimensionalen Modell irgendeiner Umgebung vorhersagen. Die Erfindung kann alle vorstehenden Leistungskriterien messen und vorhersagen und die Ergebnisse in dem realgetreuen dreidimensionalen Modell eines Datenkommunikationsnetzwerkes und die Umgebung, in der es installiert ist, speichern. Weiterhin kann die Erfindung die gemessenen und vorhergesagten Leistungskriterien für irgendein Datenkommunikationsnetzwerk in dem dreidimensionalen, standortspezifischen Modell der Umgebung anzeigen. Diese Fähigkeiten schaffen ein leistungsfähiges Planungsumfeld für drahtgebundene und drahtlose Netzwerke, die einem Fachmann ermöglichen, Leistungskriterien von Datenkommunikationsnetzwerken in einer dreidimensionalen, standortspezifischen Art und Weise unter Einsatz von Verfahren, die niemals vorher betrachtet wurden, schnell und leicht zu entwerfen, zu messen, vorherzusagen, zu optimieren und zu visualisieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1: Beispiel einer Datenübertragung über ein Kommunikationsnetzwerk;
2: Bilden eines digitalen Signals aus einem analogen Signal;
3: Darstellung des Unterschiedes zwischen Bits, Paketen und Rahmen;
4: Darstellung der Daten, die in jedem Knoten der Baumansicht eines Datenkommunikationsnetzwerkes angezeigt werden;
5: Verfahren zum Erzeugen eines dreidimensionalen, standortspezifischen Modells der Umgebung;
6: Verfahren zum Optimieren eines Datenkommunikationsnetzwerkes unter Verwendung von Vorhersagen;
7: Verfahren zum Optimieren eines Datenkommunikationsnetzwerkes unter Verwendung von Messungen;
8: Verfahren zum Optimieren eines Datenkommunikationsnetzwerkes unter Verwendung von Vorhersagen und Messungen;
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die Fähigkeiten, die Leistung von Datenkommunikationsnetzwerken zu entwerfen, zu messen, vorherzusagen und zu optimieren. Die Erfindung verwendet ein genaues vom Computer erzeugtes dreidimensionales Modell eines Kommunikationsnetzwerkes, das in einer Computer-Datenbank-Umgebung gespeichert ist. Die Erfindung ermöglicht dem Benutzer, die Netzwerkkabel, Hubs, Router, Switches, Brücken, drahtlose Zugangspunkte, Ver stärker, Splitter, Antennen (Punkt-, Rundstrahl-, Richt-, Leckleitungs-, Gruppen- und Array-Antennen, etc.), Sende-Empfangsgeräte, Netzabschlüsse und andere Kommunikations- und Computer-Netzwerk-Ausrüstungen an deren aktuellen, modellierten, räumlichen Standorten zu platzieren. Die vorliegende Erfindung benutzt dieses hochgenaue Modell des realen Layouts der Infrastruktur, um einem Benutzer zu ermöglichen, die Leistung eines beliebigen Kommunikationsnetzwerkes an einem beliebigen dreidimensionalen, standortspezifisch modellierten räumlichen Standort zu visualisieren, vorherzusagen und zu optimieren.
Die vorliegende Ausführungsform der Erfindung ist geeignet, die standortspezifische Kommunikationsnetzwerk-Hardware aus einer Perspektive der sowohl logischen Verbindung als auch des physikalischen Standortes zu modellieren. Die Erfindung verwendet gut bekannte hierarchische, logische Verbindungskonzepte (manchmal topologisches Layout genannt), die für Datenkommunikationsnetzwerke in Kombination mit einem physikalisch akkuraten standortspezifischen Modell des Datenkommunikationsnetzwerkes geeignet sind. Frühere Erfindungen fokussieren sich auf nur das topologische, oder relationale Layout von Netzwerkkomponenten untereinander. Diese Erfindung benutzt ein spezifisches dreidimensionales Modellieren und ermöglicht daher ein hochpräzises Bestands-Management und erleichtert das Nachverfolgen von aktuellen installierten Ausrüstungen, wobei gleichzeitig für die Netzwerkleistungsvorhersage, -messung und -planung, Fähigkeiten vorgesehen sind, welche die exakte reale Dimensionierung des Netzwerkes erforscht. Zusätzlich speichert die Erfindung gleichzeitig ein Bestandsverzeichnis von wichtigen netzwerkspezifischen und ausrüstungsspezifischen Kenndaten aller Objekte, die in dem Netzwerk verwendet werden, wie z. B. Verkäufer, Modellnummer, Netzwerk-Hardware-Typ, Version des Betriebssystems, Typ und Version der Firmware und Software. Das hierarchische, baumbasierende Modell des Netzwerkes wird Übersichtsplan genannt. Das realitätsgetreue, standortspezifische Modell des Netzwerks wird Standort-Ansicht genannt, wodurch die Merkmale eines jeden Gerätes angezeigt, gespeichert oder ausgedruckt werden können, indem ein bestimmtes Element oder Knoten innerhalb des dreidimensionalen Umgebungsmodells ausgewählt wird. Weiterhin können Netzwerk-Hardware- und -Software-Komponenten interaktiv ersetzt, entfernt, rekonfiguriert oder zu einem neuen Standort in Echtzeit unter Verwendung entweder des Übersichtsplans oder der Standort-Ansicht bewegt werden. Jede dieser Möglichkeiten des Verfolgens und des Entwerfens eines Netzwerkes in einem dreidimensionalen, standortspezifischen Modell der Umgebung mit genauer Dimensionierung der wahren, räumlichen Position wird nachstehend weiter beschrieben und verwendet, um eine Materialliste für das modellierte Datenkommunikationsnetzwerk zu erzeugen, wobei eine bevorzugte Ausführungsform in der ebenfalls anhängigen Patentanmeldung „Method and System for designing or deploying a communication network which considers component attributes", angemeldet am 4. August 2000, beschrieben ist.
Ein Beispiel einiger dieser Informationen, die in dem Übersichtsplan, dem Hierarchie-Aufbau eines Datenkommunikationsnetzwerkes, enthalten sind, ist in 4 gezeigt. In der Figur wird eine Baumstruktur benutzt, um die gesamte Hardware in dem Netzwerk anzuzeigen. Jeder Knoten in dem Baum enthält Informationen, die verwendet werden, um die wahren physikalischen Standorte, das Logische-Layout und elektrische, optische und elektromagnetische Verbindungen für die Datenkommunikationsnetzwerk-Hardware sowie beliebige Versionsnummern und Einstellungen von Software oder Firmware, die auf dieser Netzwerkausrüstung laufen, und die bekannten Leistungsparameter dieser Ausrüstung, inklusive den Geräte-Durchsatz, Bandbreite, Dienstgüte, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate, Rahmenfehlerrate, abgebrochene Paketrate, Paket-Latenz, Rundlaufzeit, Ausbreitungsverzögerung, Sendeverzögerung, Bearbeitungsverzögerung, Warteschlangenverzögerung, Netzwerk-Kapazität, Paket-Jitter, Brandbreitenverzögerungsprodukt und Verbindungsübergabeverzögerungszeit nachzuverfolgen.
Die Standort-Ansicht der Erfindung hat ein realitätsgetreues, dreidimensionales Modellierungsvermögen, um alle Netzwerkgeräte in einem standortspezifischen Modell der Umgebung, in dem sich das Netzwerk befindet, anzuzeigen. Das heißt, dass die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung es zulässt, dass jede modellierte Hardware- und Softwarevorrichtung in einer dreidimensionalen akkuraten Art und Weise platziert wird und die Attribute dieses Gerätes, die für die Datenkommunikationsnetzwerke relevant sind, nachzuverfolgen. Diese Schlüsselattribute schließen solche Einzelheiten wie z. B. den Hardware-Typ, die Hardware-Konfiguration, den Software- Typ, die Software-Konfiguration, Version des Betriebssystems, sowie höhere, niedrigere und „typische" Spezifikationen für jede Komponente ein. Diese Spezifika-tionen können wichtige Geräte oder Netzwerk-Subsystem-Betriebsparameter, wie z. B. Durchsatz, Brandbreite, Dienstgüte, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate, Rahmenfehlerrate, abgebrochene Paketrate, Paket-Latenz, Rundlaufzeit, Ausbreitungsverzögerung, Sendeverzögerung, Bearbeitungsverzögerung, Warteschlangenverzögerung, Netzwerkkapazität, Paket-Jitter, Bandbreitenverzögerungsprodukt und Verbindungsübergabeverzögerungszeit einschließen. Wie nachstehend beschrieben, ersetzt die Standort-Ansicht die herkömmliche Technik, die in älteren ebenfalls anhängigen Patentanmeldungen von Wireless Valley Communications, Inc. beschrieben ist, wobei die Schwierigkeiten berücksichtigt und die Datennetzwerk-Vorhersage-, Entwurfsund -Optimierungsprobleme für kompliziertere Datenkommunikationsnetzwerke gelöst werden. Diese neue Erfindung berücksichtigt insbesondere physikalische standortspezifische Modellierungstechniken und Leistungsvorhersageverfahren und Entwurfsverfahren für Datennetzwerksysteme, sowohl drahtgebunden als auch drahtlos, die Leistungsmerkmale haben, die auf viel komplizierteren, räumlichen Faktoren basieren als nur auf der Funksignalstärke, Störung oder Mehrwege allein. Insbesondere stellen für Datenkommunikationsnetzwerke viele zusätzliche Faktoren, welche besondere Netzwerkausrüstungs- oder Modemkonstruktionen betreffen, wie z. B. die Paketgröße, Entzerrereinsatz, Modulationsmethodologie, Quellen- und Fehlerkodierungsverfahren, Paketprotokolle, sowie die Anzahl von Gleichkanal-Netzwerkbenutzern, Persistenztyp, der für die Paketweiterleitung verwendet wird, oder die Mehrwegeausbreitungseffekte in einem drahtlosen System zusätzliche Faktoren bereit, die bei der Ausgestaltung eines Kommunikationsnetzwerkes, das für den Datenverkehr im Gegensatz zu einem simplen Sprechverkehr geplant ist, berücksichtigt werden müssen.
Eine Schwierigkeit, der sich heutige Netzwerk-Designer oder Netzwerksystemadministratoren gegenübersehen, besteht darin, dass die meisten Netzwerksausrüstungen proprietäre, nicht allgemein bekannte Verfahren zur Implementierung verschiedener Netzwerkgeräte verwenden, und diese Verfahren durch bestimmte Verkäufer variieren. Folglich ist es schwierig, zuverlässige Vorhersagemodelle durch zum Beispiel einfaches Verwenden grundlegender physikalischer Ausbreitungsmodelle in einem drahtlosen Netzwerk zu bilden. Da sich Datenübertragungstechnologien, wie z. B. Bluetooth, DSL, Sprachübertragung mittels des IP-Protokolls (Voice over IP), und zukünftige paketbasierte Zellularfunknetzarchitekturen stark ausbreiten, gewinnt die Fähigkeit, spezifische Netzwerkleistungsparameter vorherzusagen und zu messen zunehmend an Bedeutung und die Fähigkeit, Maße in geeigneter Weise in dreidimensionale Vorhersagemodelle für Leistungsparameter einzubringen, wird für eine korrekte Netzwerkaufstellung wichtig sein.
Diese Erfindung berücksichtigt Attribute, die für paketvermittelte Datenkommunikationsnetzwerke relevant sind, die ein extensiveres und nicht nahe liegendes Modellieren im Vergleich zu herkömmlichen Handy- oder Telefonsprechkommunikationssystemen erfordern, die leitungsvermittelt sind und einen bestimmten einzigen Teilnehmer (oder eine begrenzte Anzahl von Teilnehmern) pro zugeordneter Betriebskanal bedienen. Datenkommunikationsnetzwerke haben Leistungskriterien, die spezifisch für paketbasierte Systeme und nicht für alle vorstehend betrachteten Kommunikationsnetzwerktypen brauchbar sind. Aus diesem Grund kann die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zusätzlich den Durchsatz, die Bandbreite, Dienstgüte, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate, Rahmenfehlerrate, abgebrochene Paketrate, Paket-Latenz, Rundlaufzeit, Ausbreitungsverzögerung, Sendeverzögerung, Bearbeitungsverzögerung, Warteschlangenverzögerung, Netzwerkkapazität, Paket-Jitter, Bandbreitenverzögerungsprodukt und Verbindungsübergabeverzögerungszeit basierend auf den spezifischen realen und räumlichen Standort einer jeden Netzwerkkomponente sowie den realen, elektrischen und logischen Merkmalen der spezifischen Komponenten vorhersagen. Die Leistungsvorhersageverfahren berücksichtigen alle Geräte und Netzwerkausrüstungen mit den realen Standorten innerhalb der dreidimensional modellierten Umgebung, wobei die aufgestellte Materialliste des Netzwerks innerhalb der dreidimensional modellierten Umgebung verwendet wird, und die zu Leistungsvorhersagen für einen beliebigen Standort in dem modellierten Netzwerk und der Umgebung geeignet sind, wo ein Standort innerhalb eines Raumes, an einer besonderen Stelle in einem Raum, innerhalb eines Gebäudes oder in einem Außenbereich von variierender Auflösung, abhängig von den Anforderungen des Benutzers, sein kann.
Die Vorhersage von Durchsatz, Bandbreite, Dienstgüte, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate, Rahmenfehlerrate, abgebrochener Paketrate, Paket-Latenz, Rundlaufzeit, Ausbreitungsverzögerung, Sendeverzögerung, Bearbeitungsverzögerung, Warteschlangenverzögerung, Netzwerkkapazität, Paket-Jitter, Bandbreitenverzögerungsprodukt und Verbindungsübergabeverzögerungszeit und anderen Leistungsparametern kann erfolgen, indem die Leistung für alle drahtgebundenen Netzwerkkomponenten getrennt von der Leistung drahtloser Komponenten vorhergesagt und dann die Ergebnisse kombiniert werden, um die Netzwerkleistung zu erhalten. Um die Leistung einer drahtgebundenen Kommunikationsverbindung vorherzusagen, ist es von Bedeutung, die bekannten Effekte eines jeden Teils drahtgebundener Ausrüstungen für die spezifischen Netzwerkeinstellungen, die auch als Betriebs- oder Leistungsparameter bekannt sind, wie zum Beispiel Protokolltyp, Datentyp, Paketgröße und Verkehrsnutzungseigenschaften, Firmware-Typ, Betriebssystem-Typ, typische Netzwerkleistungscharakteristiken, und typische Durchschnitts-, Höchst- und Mindest-Verkehrsauslastungen in dem Netzwerk zu kombinieren. Für drahtlose Netzwerkkomponenten müssen zusätzliche Faktoren bezüglich Ausbreitung, Signalstärke, Störung und Rauschen berücksichtigt werden.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung lässt eine genaue Kennzeichnung von Datenkommunikationsnetzwerken zur Leistungsvorhersage auf viele neuartige Art und Weisen zu.
Zunächst kann die Leistungsvorhersage auf Feldmessungen aus einem aktuellen Netzwerk gestützt werden, wobei Vorhersagemodelle aus einigen Anpassungen an die gemessenen Daten gebildet werden (empirisch-basiertes Modell). Diese Feldmessungen können manuell oder autonom gemacht werden, indem Daten-Sammler oder Agenten verwendet werden, die kontinuierlich die spezifischen Netzleistungskennzahlen, die innerhalb der realen Umgebung beobachtet werden, messen und aktualisieren. Diese Datensammler sind in der Lage, spezifische dreidimensionale Positionsstandorte innerhalb der realen Umgebung zu messen, oder sind diesen zugeordnet, wobei derartige Positionsstandorte bekannten Positionen in dem Computermodell entsprechen, das verwendet wird, um die reale Umgebung des Netzwerkes zu modellieren, und die bekannt sind oder die an einen Mess-Server gesendet wer den. Die Datensammler können Individuen sein, die manuell oder automatisch die festgestellte Netzwerkleistung, wie z. B. einen oder mehrere der vorstehend genannten Leistungsparameter, aufzeichnen oder erfassen, oder die Messagenten können Software oder Hardware oder Firmware-Anwendungen sein, die oberhalb der Netzwerkanwendungen zum Zwecke des routinemäßigen Messens von einem oder mehreren der zahlreichen vorher aufgelisteten Netzwerkleistungsparameter ablaufen. Die Agenten können ortsfest oder tragbar sein und können Positionslokalisierungsvorrichtungen, wie z. B. GPS oder Inertialnavigation oder eine interne Karte haben, die durch einen Benutzer aktiviert wird, so dass die Positionsortung der Messung zu einem Server-Prozessor gesendet wird. Bei den Agenten wird vorausgesetzt, dass sie Zweiwege-Kommunikationen mit einem Server-Prozessor haben, der benachbart oder entfernt angeordnet ist. Messungen aus einem oder mehreren Datensammlern werden routinemäßig oder periodisch gesammelt und dann entweder durch drahtlose oder drahtgebundene Mittel, oder in Echtzeit oder durch Speichermittel, an einen Server-Prozessor, der entweder benachbart oder entfernt angeordnet ist, von einem oder mehreren der Messagenten übertragen. Die Messungen können zum Beispiel durch autonome Agenten aufgezeichnet und dann über ein festes Netzwerk an einen Prozessor weitergeleitet werden, der alle Messungen integriert und Statistiken zur Auswertung berechnet. Die Messquellen haben bekannte oder unbekannte 3D-Positionen und können verwendet werden, um eine grobe Schätzung der beobachteten Netzwerkleistung zu bilden. Die erfassten Maßeinheiten können in Echtzeit gesendet, gespeichert und weitergeleitet werden, oder als Dateitransfer über viele Mittel, wie zum Beispiel über E-Mail, über das World Wide Web, über drahtlose, drahtgebundene oder optische Verbindungen, oder in einer Speichervorrichtung, gesendet werden. Diese „Vorort"-Mess-Daten werden mit dem dreidimensionalen Positionsstandort, wenn verfügbar, an den Server weitergegeben, der die spezifischen Messinformationen katalogisiert und bearbeitet. Durch Verwenden der Messinformationen aus den Datensammlern ist der Server in der Lage, ein Vorhersagemodell bereitzustellen, in dem die Kenntnis über die reale dreidimensionale Umgebung genutzt wird, und indem die vielen erfassten Eingänge in einem vereinfachten Leistungsmodell, das in Zusammenhang mit der dreidimensionalen realen Darstellung der Welt steht, fusionieren.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung speichert und bearbeitet der Server den realen Standort aller Messvorrichtungen (soweit verfügbar) sowie aller Netzwerkkomponenten und deren elektrische, logische und technische Konfiguration, wobei auch die Kosten- und Wartungsausgaben berücksichtigt werden, die mit jeder Netzwerkkomponente in Verbindung stehen. Durch Einsatz der bevorzugten Ausführungsform kann ein Datenkommunikationsnetzwerk entworfen, aufgestellt, getestet, vorhergesagt, gemessen, optimiert und aufrechterhalten werden, indem die gemessenen Daten von einem oder mehreren Agenten erfasst werden und diese an dem Server verarbeitet werden, um eine angemessene Vorhersagemaschine festzulegen, die eine zukünftige Netzwerkauslegung mit einem gewünschten Ergebnis vor der Installation zulässt. Die Server-Maschine ist fähig, die gemessenen Ergebnisse in einer standortspezifischen Weise von jedem Messagenten (der standortspezifische Informationen hat) anzuzeigen, so dass Vorhersagen mit den Maßeinheiten auf einer optischen Anzeige eines Computers oder in einem Speichermittel (wie z. B. einer ASCII-Datei, die vorhergesagte Leistungsparameter mit den gemessenen Leistungsparameter vergleicht) verglichen werden können.
Es ist wichtig anzumerken, dass jeder Messagent ein Server sein kann, der Messdaten mit dem standortspezifischen dreidimensionalen Layout der Netzwerkkomponenten und der realen Umgebung fusionieren kann. Deshalb kann jeder Messagent ebenfalls als zentralisierter Prozessor dienen, so dass viele verschiedene reale Standorte eines bestimmten Netzwerkes gemessen und hinsichtlich Leistung vorhersagt werden können. Server können dann benachbart oder entfernt von den Messagenten angeordnet sein, welche die Maßeinheiten erfassen, anzeigen, speichern und verwenden, um Vorhersagemodelle zu bilden. Im Falle eines entfernten Servers, der Messdaten von Messagenten empfängt, ist es möglich, die Leistung eines Netzwerkes, das räumlich sehr weit von dem bestimmten Server-Prozessor entfernt ist, aus der Ferne zu überwachen und dann vorherzusagen.
Die Messagenten können ferner von dem Server-Prozessor gesteuert oder konfiguriert werden, so dass die Agenten abgeglichen oder instruiert werden können, um die verschiedenen Arten von Messungen, wie z. B. Paketübertragungsraten, Beobachtungsintervalle, Intervall-Mittelung, Protokolltypen oder andere sensiblen Änderungen durchzuführen, die sich der Fachmann für eine angemessene Netzwerkoptimierung vorstellen würde.
Ein zweites Verfahren zum Vorhersagen der Leistungsmerkmale von Netzwerkparametern erfolgt durch die Verwendung von analytischen oder Simulationsverfahren. Diese Analyse- und Simulationsverfahren sind bekannt und bringen die physikalischen und elektrischen Eigenschaften des Netzwerkkanals mit den physikalischen und elektrischen Eigenschaften der verschiedenen Netzwerkkomponenten in Verbindung. Durch Simulation oder Analyse ist es möglich, Approximationen oder Begrenzungen der typischen Werte, die man in einer aktuellen Netzwerkkonfiguration von spezifischen Komponenten erwarten würde, festzulegen. Die vorliegende Ausführungsform der Erfindung ermöglicht einem Benutzer, die Ergebnisse derartiger Berechnungen einzugeben, so dass diese als Eingänge in dem Vorhersagemodell genutzt werden. Daher kann ein Benutzer der Erfindung einfach „Blinde" Werte, die auf bekannten Verfahren basieren, als ersten geschätzten Ansatz eingeben, um ein Netzwerkleistungsvorhersagemodell zu bilden. Diese ersten angesetzten Schätzwerte können dann durch die Erfindung iteriert werden, gestützt auf die Rückmeldung von standortspezifischen Maßeinheiten des aktuellen Netzes.
Ein gemessener Datensatz für eine typische Betriebsumgebung mit multiplen Sendegeräten in einem drahtlosen oder drahtgebundenen Netzwerk wird durch die Erfindung, wie in der vorausgegangenen Beschreibung der Messagenten und Server-Prozessoren gelehrt wurde, aufgezeichnet, gespeichert und angezeigt. Dann kann eine Form von am Besten passenden Algorithmen (minimaler quadratischer Mittelwert, Medianfilter, etc.) auf die Vorhersagemodelle angewendet werden, die in den nachstehend erläuterten Gleichungen bereitgestellt werden, um eine Nachschlagetabelle zum Festlegen angemessener Leistungswerte (z. B. geeignete Werte für Konstanten und Funktionen in den Leistungsparametergleichungen, die nachstehend aufgelistet sind) für eine bestimmte standortspezifische Netzwerkauslegung bereitzustellen. Dieses Nachschlagetabellen-Verfahren lässt zu, dass gemessene Daten in Werte umgewandelt werden, die dann verwendet werden können, um vorhergesagte Daten für alle nachfolgenden Vorhersagen anzusteuern, die innerhalb der gleichen standortspezifischen dreidimensionalen Umgebung durchgeführt werden, in der Messungen gemacht wurden. Alternativ können bestgeschätzte Leistungskennzahlenwerte oder beste Schätzungen für die Funktionen oder Konstanten in den nachstehend aufgelisteten Gleichungen in die Erfindung sowohl manuell oder automatisch durch ein Speichermittel oder über ein drahtloses oder drahtgebundenes Mittel aus einem entfernten oder benachbarten Standort für eine spezifische dreidimensional modellierte Netzwerkumgebung eingespeist werden, wobei die vorhergesagte Leistung in beliebiger Entfernung oder an beliebigem Standort mit der dreidimensionalen Umgebung auf den ersten, bestgeschätzten Vorhersagemodellen basiert. Wie nachfolgend erklärt ist, können diese anfänglichen, bestgeschätzten oder „blinden" Modelle auf Simulation, Analyse oder einigen Kombinationen davon basieren. Diese empirisch-basierten Vorhersagemodelle und die anfänglichen bestgeschätzten Vorhersagemodelle können in nachfolgenden Umgebungen verwendet werden, die sich von der Umgebung, für die Messungen oder Bestschätzungen erfolgten, unterscheiden, und die Erfindung stellt einen Katalog von Modellen bereit, der leicht von dem Benutzer für eine nachfolgende Modellvorhersage oder Auslegung zu verwenden ist. Messungen der aktuellen Netzwerkleistung können dann überlagert und angezeigt und gleichzeitig mit den Netzwerkvorhersageparametern zum schnellen Vergleich gespeichert werden. Weiterhin errechnen Optimierungsroutinen die besten Werte für eine Mindestabweichung für neue Vorhersagemodelle, welche der gemessenen Netzwerkleistung innerhalb der Umgebung entsprechen. Folglich ermöglicht die Erfindung dem Benutzer, empirisch abgeleitete vorhergesagte Leistungsparameter oder anfänglich geschätzte Netzwerkleistungsparameter mit einer dreidimensionalen standortspezifischen Konfiguration des aktuell installierten oder berücksichtigten Netzwerkes in Bezug zu bringen, indem er spezifische Informationen und reale Standorte über die Netzwerkgeräte verwendet und indem er die Modelle für drahtgebundene Netzwerke und drahtlose Ausbreitung, Mehrwege und Rauschen verwendet. Die Modelltechniken für diese Erfindung vereinigen die vielen Faktoren, welche die Netzwerkleistung beeinflussen, in einfacheren Modellen, was die Vorhersage und den Vergleich von gemessener mit vorhergesagter Netzwerkleistung für Funk/drahtlose und drahtgebundene Netzwerke unterstützt. Somit kann die Leistungsvorhersage sichergestellt und mit der gemessenen Netzwerkleistung zur Verwendung bei laufender Netzwerkaufstellung verglichen werden.
Ferner ermöglicht die Erfindung durch das Vergleichen gemessener Netzwerkleistungskennzahlen mit vorhergesagten Kennzahlen neue Feldmessungen, um die vorherigen Vorhersagemodelle in einem angemessenen Verfahren zu aktualisieren, das einen Katalog von Modellen bereitstellt, der gespeichert ist und dem Benutzer sowohl lokal oder fernangezeigt wird. Alternativ ist es unter Verwendung der Hierarchie von Servern möglich, entfernt liegende Server zu benutzen, die derartige Maßeinheiten und Vorhersagemodelle für die Fern-Anwendung, -Anzeige, -Messungen und -Speicherung von Modellparametern und Ergebnissen berechnen, senden oder empfangen. Dies ist inbesondere für Netzwerkadministratoren geeignet, die die Leistung und das Entwerfen von Netzwerken, die von dem Netzwerk von Interesse räumlich entfernt sind, überwachen möchten.
Messungen von einem bestimmten Gerät für gewünschte Leistungskriterien werden entweder durch die Verwendung der Mess-Softwaremodule, die bei der bevorzugten Erfindung zur Verfügung stehen, oder durch das Importieren einer Log-Datei aus einem anderen Software- oder Hardware-Messwerkzeug durchgeführt. Das Messmodul im Rahmen der bevorzugten Erfindung ermöglicht die Messung der Leistung eines beliebigen spezifischen Teils eines Kommunikationsnetzwerkes, indem zwei oder mehr Softwareprogramme verwendet werden, die auf beiden Seiten eines Gerätes oder von Geräten installiert sind und ablaufen. Diese Softwareprogramme werden Agenten genannt. Durch das Senden von Testübertragungen zwischen zwei Agenten über eine spezifische Netzwerkverbindung kann die bevorzugte Erfindung jedes besondere Leistungskriterium messen. Die Ergebnisse dieser Messungen werden für einen bestimmten Teil des Netzwerkes gespeichert.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann ebenfalls die Log-Dateien anderer Messprogramme wie z. B. traceroute importieren, um spezifische Verbindungen zu messen. Diese Funktionalität ermöglicht standortspezifische Messungen, die durch externe Programme erfolgen, die standortspezifisch zu speichern sind. Dies wird durch ein Zwei-Durchlauf-Verfahren erreicht, das im Patent 09/221,985, „System for Creating a computer model and measurement datebase of a wireless communication network" von T. Rappaport und R. Skidmore, eingereicht am 29. Dezember 1998, beschrieben ist. Um eine Log-Datei zu importieren, klickt ein Benutzer einfach auf einen Punkt in dem Umgebungsmodell für jeden Datenpunkt an, um einen Standort für jeden Punkt in der Log-Datei zuzuordnen.
Bei der Durchführung von Netzwerkleistungsmessungen, insbesondere für drahtlose Datennetzwerke, ist es von Bedeutung, die Leistungsunterschiede bei der Übertragung und dem Empfang zu kennen. Darum kann die bevorzugte Erfindung die Übertragungs- und Empfangskomponenten durchschnittlicher Netzwerkstatistiken messen. Um die Übertragungsrichtung zu messen, wird die Größe des Testpakets variiert. Durch das Ändern der Größe des gesendeten Paketes und der Größe des zurückkehrenden Paketes können die Übertragungs- und Empfangsstatistiken separiert werden. Dies ermöglicht einem Netzwerk-Designer, Probleme bei der Übertragung zu identifizieren, die andererseits durch scheinbar guten Empfang verdeckt sein könnten.
Netzwerkleistungsmessungen sind nicht brauchbar, wenn die Messungen nicht den aktuellen Datenverkehr widerspiegeln, den ein Netzwerk führt. Aus diesem Grund ist die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in der Lage, Verkehrsmuster, Netzwerkprotokolle und Paketeigenschaften aktuellen Datums widerzuspiegeln. Folglich werden, wenn die Web-Durchsuchungs-Leistung gemessen wird, erfindungsgemäß kleine Pakete von einem Zugangsterminal zu einem Webserver gesendet und große Pakete kehren von diesem Server zurück, die typische Text-, Bild- und Web-Script-Dateiformate sind. Durch das Messen der Leistung von derartigen Paketen, akkumuliert die Erfindung genaue Netzwerkstatistiken für eine erwartete Web-Browsing-Leistung.
Die Messungen spezifischer Verkehrstypen kann ebenfalls auf die Verwendung von Rundruf- oder Mehrpunktverbindungs-Paketleistungsszenarien angewendet werden. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist fähig, die Leistung gleicher Paketinformation von Mehrfach-Sendern, Mehrfach-Empfängern oder von beiden zu messen. Die Leistung bei dieser Art der Übertragung ist anders als bei einer Punkt-zu-Punkt-Messung, weil gemeinsam genutzte Mittel effektiver in Rundruf- und Mehrpunktverbindungsszenarien verwendet werden. Folglich ist das erfindungsgemäße Vermögen, Netzwerksleistungskennzahlen für den Gesamterfolg der Rundruf- oder Mehrpunktverbindungsübertragung und für jeden einzelnen Sender und Empfänger zu messen, ziemlich leistungsstark. Diese Fähigkeit ermöglicht Netzwerk-Designern, eine bessere Auswahl zu treffen, welche Mehrpunktverbindungssender redundant sein könnten oder welche Rundrufsender nicht ausreichen, um alle gewünschten Empfänger zu erreichen.
In einigen Kommunikationsnetzwerken ist die Leistung spezifischer Teile der Geräte, wie z. B. von Ethernet-Brücken oder sogar einem einzigen Kabel, schwierig zu messen, weil es transparent für die Netzwerkschicht eines Datenkommunikationsnetzwerkes ist. Aus diesem Grund ist die Fähigkeit der Erfindung, die Leistung eines einzigen Gerätes durch Extrapolation zu ermitteln, ziemlich nützlich. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann bekannte Leistungsdaten für spezifische Teile der Netzwerkausrüstung verwenden und extrapoliert den Beitrag anderer Geräte in dem Netzwerk. Das Messen und Extrapolieren genügender individueller Hardware- und Software-Verbindungen kann die Leistung der gesamten Netzwerkgeräte bestimmen. Die Genauigkeit und Zuverlässigkeit dieses Verfahrens hängt stark von einem genauen und standortspezifischen Modell des Datenkommunikationsnetzwerkes ab, welches die Erfindung aufweist.
Das Ausdehnen des Extrapolationskonzeptes der Leistungsbewertung auf die Software- und Hardware-Komponenten von Netzwerkausrüstungen zeigt eine weitere Leistungsfähigkeit der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Erfindung kann in einigen Fällen zwischen den Leistungsgrenzen aufgrund der Software und solchen aufgrund der Hardware unterscheiden. Zum Beispiel in einer Situation, wo der Sender und der Empfänger der gleiche Computer ist, ist tatsächlich keine Hardware bei der Übertragung involviert. Durch das Messen von Netzwerkstatistiken in dieser Situation kann man die Leistung nur der Computersoftware quantifizieren. Durch Vergleichen der Situation, in der der Sender auch der Empfänger ist, mit der Situation, in der Sender und Empfänger verschiedene Computer sind, kann die Leistung nur der Computer-Hardware identifiziert werden. Da die Leistung der Software in beiden Fällen ganz ähnlich sein wird, kann die Leistung nur der Hardware in einer Verbindung zwischen zwei Computern extrapoliert werden, indem angenommen wird, dass die Software in beiden Fällen die Leistung gleichermaßen erbringt.
Das Extrapolieren der Leistung einzelner Netzwerkkomponenten aus gemessenen Leistungskennzahlen kann zeitaufwendig sein. Aus diesem Grund kann die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Datenergebnisse aus Unmengen von Messwerkzeugen, Systemdienstprogrammen und Netzwerk-Log-Dateien in einem einzigen internen Format einlesen. Diese Erfindung kann die Ausgabe von Befehlszeilendienstprogrammen wie zum Beispiel ping oder ttcp, den Log-Dateien, die durch Router und Switches wie z. B. tcpdump erzeugt wurden, oder sogar den Log-Dateien anderer handelsüblicher Messprogramme einlesen und diese Messergebnisse werden gespeichert zur Verwendung in der Vorhersage-Maschine. Die Kombination dieser importierten Dateien zu einem einzigen internen Format ermöglicht der Erfindung, viele verschiedene Mess- und Aktivitätsprotokolle in einem einzigen Satz von Netzwerkstatistiken zu kombinieren. Dieses Verfahren bedeutet, dass die Erfindung weniger aktive Messaktionen und mehr verschiedenartige und genaue Daten zur besseren und genaueren Netzwerkleistungsmodellierung benötigt.
Akkurate, zuverlässige Darstellungen eines Datenkommunikationsnetzwerkes erfordern eine große Anzahl gemessener Datenpunkte. Demzufolge erfasst die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung eine große Datenmenge schnell und einfach, indem verschiedene Verfahren, wie vorstehend beschrieben, verwendet werden. Die Erfindung macht dies durch Bereitstellung von entfernten Datenerfassungsagenten, die auf Datenzugriffsanschlussgeräten installiert oder in Hardware, Software oder Firmware innerhalb eines aktiven Gerätes in dem Netzwerk eingebettet sein. Die entfernten Datenerfassungsagenten reagieren auf ein Server-Programm (der Prozess-Server), der die durch die entfernten Agenten gemachten Messungen kontrolliert. Das heißt, der entfernte Agent kann angewiesen werden, eine Messung zu oder von einem beliebigen anderen entfernten Agenten oder Prozess-Server zu machen, indem jegliches gewünschtes Protokoll, Verkehrstyp, Netzwerkeinstellung oder Konfiguration verwendet wird. Dieser Prozess erfordert keine Eingabe von einem menschlichen Anwender an dem realen Standort des entfernten Agenten. Die Agenten zeichnen auf Anfrage mit den korrekten einfach die Daten auf und melden die Ergebnisse zurück an einen Server, der Daten von allen entfernten Agenten und anderen Messwerkzeugen speichert. Der Server kann eine Vielfalt an detaillierten Berich ten erzeugen und die Daten verwenden, um Vorhersagen über die erwartete zukünftige Netzwerkleistung zu machen. Server können ebenfalls als Agenten fungieren. Auf diese Art und Weise können Server in einer Hierarchie oder in einer verteilten Art und Weise organisiert sein. Dies ermöglicht Servern, sich untereinander Messungen zu berichten und Messungen vorzunehmen, wobei andere Agenten oder Server verwendet werden. Ein Netzwerk-Designer an einem Server kann dann alle erfassten und berichteten Daten verwenden, um Problembereiche, wie z. B. Fairness oder schwache Verbreitung von Rundrufdaten, oder Problemzeiten, wie zum Beispiel erhöhte Netzwerkaktivität zur Mittagszeit bei einem Datenkommunikationsnetzwerk zu identifizieren.
Um den Wert erfasster Messdaten zu verbessern, ermittelt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung den exakten (wenn möglich) oder ungefähren Standort des entfernten Agenten. Wie vorher diskutiert, können entfernte Agenten in diesem Fall entweder durch einen Benutzer an dem realen Standort gesteuert werden oder durch einen Server ferngesteuert werden. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet der Agent Informationen über das Netzwerk-Layout, um einen ungefähren Standort zu ermitteln. Dies erfolgt durch Festlegung des am nächsten gelegenen Teils der Netzwerkausrüstung und Assoziierung des ungefähren Standortes mit dem genau bekannten Standort dieser Netzwerkausrüstung. Dieser ungefähre Standort kann weiterhin verfeinert werden, indem eine ungefähre Kopplung, ein Anklicken auf einen Standort in einer Karte, oder das Verwenden des globalen Positionierungssystems GPS, Laserentfernungsmesser oder einiger anderer Positionierungsvorrichtungen, die jetzt oder zukünftig bekannt sind bzw. sein werden, genutzt wird.
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nicht nur in der Lage, die Effekte verschiedener Hardware, Firmware, Software und Konfigurationseinstellungen zu berücksichtigen, sondern sie kann auch die Effekte von nur der Hardware und Firmware, nur der Software oder einer einzigen Konfigurationseinstellung vorhersagen. Die Fähigkeit der Erfindung, zu messen und folglich empirisch-abgeleitete Vorhersagen für diese Wirkungen anzupassen, ermöglicht die Optimierung des Datenkommunikationsnetzwerkes. Durch Vorhersagen der Auswirkungen der Änderung irgendei nes Detailaspektes des Datenkommunikationsnetzwerkes kann ein Benutzer sofort den Effekt einer neuen Komponente oder einer Einstellungsänderung visualisieren. Diese Fähigkeit ermöglicht einem fachkundigen Anwender, ein optimales Datenkommunikationsnetzwerk durch kontinuierlich durchgeführte Änderungen und Beobachten der Vorhersageänderungen zu entwerfen.
Wir konzentrieren uns nun auf die Einzelheiten für Vorhersagewerte für Netzwerkleistungsparameter basierend auf der Kenntnis der dreidimensionalen standortspezifischen Umgebung sowie der spezifischen Komponenten, die in dem Netzwerk-Design verwendet werden.
Der Durchsatz und die Bandbreite eines Netzwerkes werden durch die Erfindung als Funktion von einem oder aller nachstehenden betrieblichen Parameter berechnet, welche die Leistung beeinflussen: Abstand zwischen Sender und Empfänger, reale Umgebungsspezifikation, Paketgrößen, Fehler- und Quellenkodierungsschemata, Datenpaket-Overhead, Modulationstechniken, Umgebung, Interferenzen, Signalstärke, Anzahl der Benutzer und, für drahtlose Netzwerke, die Antennenmuster und -typen, Mehrwege-Verzögerung, Anzahl von Mehrwege-Komponenten, Empfangswinkel von Mehrwege-Komponenten, Funkfrequenz-Bandbreite, Protokoll, Kodierungsschemata, und dreidimensionalem Standort. Um die Bandbreite und den Durchsatz einer Netzwerkverbindung vorherzusagen, können die geeigneten Funktionen und Konstanten aus den aufgelisteten Parametern berechnet und dann für jeden Standort und gewünschter Zeit vorhergesagt werden.
Für ein drahtgebundenes Netzwerk kann der Durchsatz (T) oder die Bandbreite (BW) aus einem Spezifikationsblatt eines Verkäufers eines Produktes oder Vorrichtung herrühren, oder kann in einer besonderen Versuchseinstellung gemessen werden. Alternativ kann T oder BW durch Analyse oder Simulation berechnet werden oder kann im Feld unter Einsatz einer Anzahl von bekannten Vorrichtungen gemessen werden. Diese Mittel können verwendet werden, um den geeigneten Wert für T oder BW in einer Vorhersage-Maschine, wie hier berücksichtigt, festzulegen. Eine Formel zum Vorhersagen des Durchsatzes und der Bandbreite für einen drahtlosen Datenkommunikationskanal ist in der Gleichung 1 gezeigt.
wobei T der Durchsatz, BW die Brandbreite, d der Abstand zwischen einem Sender und einem Empfänger sind. RSSI ist die empfangene Signalstärkenintensität, die der Leistungspegel des Signals an dem Empfänger ist, entweder als Absolutwerte oder in logarithmischen Werten. A, B, C, C₁, C₂, C₃, D, E, F, K₁ sind Konstanten oder können lineare oder nichtlineare Funktionen eines oder mehrerer physikalischer oder elektrischer Parameter, wie z. B. physikalische Umgebungsart, Paketgröße, Modulation, Modemtyp, oder andere Parameter darstellen, die physikalische, elektrische oder Logik-Umgebung des Netzwerkes zuordnen. Diese Konstanten oder Funktionen übernehmen spezifische funktionale Werte abhängig davon, ob T oder BW dafür berechnet ist. Der Wert M kann eine bestimmte Anzahl von Mehrwege-Komponenten aus einem bestimmten Sender bezeichnen, wie durch Ausbreitungsanalyse des Kanals ermittelt, oder der Begriff kann eine Kombination von wichtigen Mehrwege-Komponenten aus einer Sammlung von Sendern bezeichnen, wobei der Begriff „wichtig" auf Antennenmuster, physikalischen Umgebungsdistanzen und anderen drahtlosen Ausbreitungsfaktoren basiert, die einem Fachmann gut bekannt sind und die nachstehend erklärt werden: Die Werte von G_i und P_i stellen entsprechend Gewinn- und Leistungspegel für jedes der von M verschiedenen Signalkomponenten dar, die individuelle Mehrwege-Komponenten oder Brutto-Signalkomponenten aus einem oder mehreren Strahlungsquellen darstellen können, und K_i stellt eine endliche Anzahl von Konstanten oder Funktionen für jeden Wert von i dar. Es ist zu beachten, dass G_i, P_i, und das individuelle K_i in logarithmischen (z. B. dB) oder Absolutwerten sein kann. Diese Konstanten oder Funktionen in der vorstehenden Gleichung können von der Distanz (d) zwischen Sender und Empfänger, wobei d die geradlinige oder aktuell reflektierte/abgelenkte Distanz des Hauptsignalpfades zwischen dem Server-Sender und dem Empfänger ist, der dreidimensionalen Umgebung, Beobachtungszeit oder Beobachtungsintervall, Rauschkraft, Paketgrößen, Kodierungsschemata, Anzahl der Benutzer, Modulationstyp, Interferenz abhängig sein, und für drahtlose Netzwerke können Pfadverluste, Mehrwege-Verzögerung, Anzahl von Mehrwege-Komponenten, Winkelspanne, Stärke und Empfangswinkel des Sig nals, Modulationsbandbreite und andere physikalische, elektrische und Logik-Einstellungen von bestimmten Geräten in dem Netzwerk enthalten sein, und die Konstanten oder Funktionen können analytisch berechnet, für eine anfängliche Einschätzung vorhergesagt oder gelöst sein, indem Verfahren zur besten Anpassung zwischen gemessener und vorhergesagter Leistung aktueller Netzwerke in einer standortspezifischen Umgebung verwendet werden.
Es ist wichtig anzumerken, dass Mehrwege-Verzögerung, und deren Auswirkung auf die Netzwerkleistungsvorhersage und -design, auf viele Arten und Weisen berücksichtigt werden kann, wie es durch diese Erfindung berücksichtigt ist und wie es in der Gleichung (1) gezeigt ist. Zunächst können Mehrwege individuell berücksichtigt werden, wobei jede Mehrwege-Komponente als von jedem Sendegerät ankommend betrachtet wird, und die Verfahren zum Modellieren von Mehrwegen gut bekannt und in der herkömmlichen Technik und in zahlreichen Forschungsarbeiten von Rappaport, et. al von Virginia Tech erklärt sind. Alternativ können Brutto-Mehrwege-Effekte derart modelliert werden, dass sie eine größte anzunehmende Verzögerung (z. B. Ausbreitungsdistanz, d) haben, wobei sie durch die maximale, durchschnittliche oder mittlere Länge des spezifischen Gebäudes oder der dreidimensionalen Umgebung, in dem oder der das Kommunikationsnetzwerk modelliert ist, genähert wird. Alternativ können räumliche Betrachtungen erfolgen, indem Antennenmuster eines jeden Senders oder Empfängers berücksichtigt werden, so dass Mehrwege, die nur in dem Hauptstrahl jedes drahtlosen Gerätes ankommen, bei der Berechnung der Verzögerung und bei der Netzwerkleistung in (1) berücksichtigt sind. Alternativ können nur der stärkste oder zwei oder eine begrenzte Anzahl von Sendern für die Mehrwege-Ausbreitungsverzögerungen berücksichtigt werden, wobei nur ein begrenzter Satz an Sendern, wie z. B. die, welche dem Empfänger von Interesse am nächsten sind, oder solche mit einem gewissen Standard, Frequenz oder Leistungsstufe, berücksichtigt werden, um Mehrwege-Energie abzustrahlen und RSSI-Werte zu erzeugen, und von dieser begrenzten Anzahl von Sendern nur die paar stärksten Mehrwege oder durchschnittlichen, maximalen, mittleren oder größten Mehrwege-Komponenten bei der Verzögerungsberechnung zu berücksichtigen. Wenn nur eine begrenzte Anzahl an Sendern berücksichtigt ist, können alternativ vorstehend beschriebene Verfahren, wie z. B. die Berücksichtigung der realen Umgebung, um eine Brutto-Mehrwege- Verzögerung von jedem Sender zu ermitteln, oder die Anwendung eines besonderen Antennenmusters, um die wichtigsten Mehrwege-Komponenten zu ermitteln, verwendet werden, um das Modell von Mehrwegen und dessen Auswirkung auf die Netzwerkleistung zu betreiben. Ähnliche Ansätze können verwendet werden, um die Empfangssignalstärke RSSI in Gleichung 1 zu modellieren.
Es ist zu beachten, dass die Konstanten oder Funktionen von Gleichung (1) für anfängliche Vorhersagen blindlings bestimmt werden können und dann ein spezifisches Netzwerk innerhalb der standortspezifischen Umgebung empirisch gemessen werden kann, so dass eine beste Anpassung verwendet werden kann (indem ein minimaler Quadratmittel-Fehleransatz benutzt wird, um Werte für die Konstanten oder Funktionen in (1) zu bestimmen. Es ist zu beachten, dass in (1) die Distanz (d) auf einer wahren physikalischen Distanz aus dem dreidimensionalen standortspezifischen Modell der Umgebung basieren kann oder tatsächlich ein relatives Distanzverhältnis darstellen kann, wo der räumliche Abstand zwischen zwei Punkten auf einen angemessenen im Freiraum begrenzten Sollabstand bezogen ist, wie es für Ausbreitungsvorhersagen üblich ist und in Rappaport, „Wireless Communications, Principle & Practice, Prentice-Hall, 1996 gelehrt wird.
Eine Ausbreitungsverzögerung für Netzwerkdaten wird für drahtgebundene Netzwerke vorhergesagt, wo die Komponenten über Leitungen (entweder Faser- oder Metallleitung) untereinander verbunden sind, durch Dividieren der Distanz, die durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit der zur Datenübertragung verwendeten elektrischen, elektromagnetischen oder optischen Signale in dem Gerät zurückgelegt wird. Zum Beispiel legen Daten in einem Glasfaserkabel eine Distanz mit einer Geschwindigkeit von 2·10⁸ Metern pro Sekunde aufgrund dielektrischer Eigenschaften des Kabels zurück, was die Photonen in einem Glasfaserkabel beeinflusst, die verwendet werden, um die Daten zu übertragen. Derartige Photonen bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit in Glas, die geringer ist als die Freiraum-Ausbreitungsge-schwindigkeit. Wenn das Kabel 200 Meter lang ist, beträgt die Sendeverzögerung folglich 1·10⁶ Sekunden. Durch Verwendung des standortspezifischen Verfahrens zum Modellieren des vollständigen Netzwerkes innerhalb der vorliegenden Erfindung ist es dem Benutzer möglich, gleichzeitig das Netzwerk, wie es in der Umgebung konfiguriert ist, zu visualisieren und eine Verzögerungsanzeige und eine vorhergesagte oder gemessene Verzögerungsleistung/verzögerte Leistung innerhalb des Kabels innerhalb der dreidimensionalen Umgebung zu sehen. Unter Verwendung eines Werkzeugspitze-Mauszeigers oder anderer Zeigermittel, oder unter Verwendung eines herunterklappenden Menüs, oder einfach durch Betrachten der Anzeigevorrichtung, auf der die Erfindung implementiert ist, können zusätzlich verschiedene Netzwerkleistungskennzahlen sowie gespeicherte Daten aus der Materialliste und interessierte Parameter visualisiert oder gespeichert werden.
Das Vorhersagen der Ausbreitungsverzögerung für einen drahtlosen Bereich eines Datenkommunikationsnetzwerkes ist schwieriger als für drahtgebundene Netzwerke aufgrund der Tatsache, dass multiple Sendequellen, wie zum Beispiel Zugangspunkte in einem Bluetooth-Netzwerk gemäß IEEE 802.11b oder drahtlosem ATM-Netzwerk, gleichzeitig senden können. Weiterhin können, wie vorstehend erwähnt, Mehrwege-Interferenzen Echos erzeugen, die abhängig von der spezifischen Netzwerkausrüstung, die an dem drahtlosen Empfänger oder Sender genutzt wird, abgeglichen werden können oder nicht. Jedoch kann das gleiche Berechnungsmodell verwendet werden, das für drahtgebundene Netzwerke eingesetzt wird, unter zusätzlicher Berücksichtigung von Mehrwege-Verzögerungsbedingungen und Ausbreitungsverlusten oder Gewinnen aufgrund spezifischer Mehrwegekomponente, wie in der Gleichung (1) gezeigt ist. Diese zusätzliche Berücksichtigung der Mehrwege-Verzögerung wird benötigt, um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass drahtlos übertragene Daten sich nicht immer in einer geraden Linie bewegen und dass reale Objekte ablenken, reflektieren, absorbieren und Strahlenenergie streuen. Zur Berechnung der Sendeverzögerung einer drahtlosen Verbindung in einem Datenkommunikationsnetzwerk wird folglich die Distanz zwischen dem Sender und dem Empfänger durch die Ausbreitungsgeschwindigkeit (3·10⁸ Meter pro Sekunde) einer drahtlosen Kommunikationsverbindung geteilt und dann zu der Mehrwegeverzögerung addiert, die durch die vom Sender zum Empfänger genommenen indirekten Wege eingebracht wurde, wie in der Gleichung 2 gezeigt ist.
wobei T_P die Ausbreitungsverzögerung in Sekunden, d die Distanz zwischen dem Sender und dem Empfänger in Metern und τ_d die Mehrwegeverzögerung in Sekunden ist. Das Vorhersagen der Mehrwegeverzögerung wird ausgeführt, indem gut bekannte Strahlverfolgungs-Techniken verwendet werden, oder basiert auf einen Empfangswinkel oder Signalstärkenwerte, oder erfolgt als Schätzung basierend auf dem räumlichen Modell der dreidimensionalen Umgebung.
Die Sendeverzögerung wird direkt aus der Bandbreite einer Verbindung unter Verwendung der Anzahl von übertragenen Bits berechnet. Um eine Sendeverzögerung zu berechnen, wird die Anzahl der übertragenen Bits durch die Bandbreite dividiert. Diese Berechnung ist für drahtgebundene und drahtlose Kanäle identisch, muss jedoch separat für jedes Netzwerkgerät ausgeführt werden. Die Formel ist in der Gleichung 3 dargestellt.
wobei T₁ die Sendeverzögerungszeit in Sekunden, # von Bits die Anzahl der Bits in der Sendung oder des Pakets und BW die Brandbreite der Netzwerkverbindung (network link) in Bits pro Sekunde sind.
Die Bearbeitungsverzögerung muss für jedes Gerät innerhalb eines Netzwerkes separat berechnet werden. Die Bearbeitungsverzögerung ist die Zeit, die für ein Netzwerkgerät zum Bearbeiten, Speichern und Weiterleiten der Datenbits, die für ein Netzwerkgerät gelten/, benötigt wird. Alternativ kann die Bearbeitungsverzögerung die Zeit sein, die für eine Quelle erforderlich ist, um einen aussagefähigen Datenstrom zu erzeugen, sobald sie angewiesen wird, dies zu tun. Es ist bekannt, dass eine Bearbeitungsverzögerung gleich Null für Geräte ist, die nicht irgendeine Bearbeitung ausführen, wie z. b. passive Netzwerkkomponenten wie Kabel, Antennen oder Verteiler. Die Bearbeitungszeit kann von der Paketgröße, dem Protokolltyp, dem Betriebssystem, dem Verkäufer, der Firmware, der Hardware und den Softwareversionen oder Konfigurationen und des Gerätetyps und der gegenwärtigen Verarbeitungsauslastung an dem Gerät abhängen. Um die Bearbeitungsverzögerung eines beliebigen Gerätes vorherzusagen, ist es erforderlich, ein Modell zu verwen den, das all diese Effekte berücksichtigt. Diese Modelle können im Feld gemessen werden, in einer Prüfeinrichtung gemessen werden, von Verkäufern erhalten werden oder von der Analyse oder der Simulation stammen.
Die Warteschlangenverzögerung gilt nur für Geräte, die Daten von Mehrfachbenutzern oder Mehrfachverbindungen übertragen. Die Warteschlangenverzögerung eines Gerätes ist die Dauer, die ein bestimmtes Paket für anderen zu sendenden Verkehr abwarten muss. Es ist schwierig, die Warteschlangenverzögerung einer bestimmten Verbindung vorherzusagen, weil sie von der Verkehrsmenge abhängt, die von einem bestimmten Gerät verwaltet wird. Aus diesem Grund können Warteschlangenverzögerungen vorhergesagt werden, indem eine statistische Zufallsvariable basierend auf der erwarteten Leistung des Gerätes und/oder der erwarteten Verkehrslast verwendet wird. Alternativ können der Durchschnitt, Mittelwert, bester oder schlechtester Fall, oder einige andere lineare oder nichtlineare Gewichtungen von Warteschlangenverzögerungszeiten, wie durch die Gerätespezifikationen definiert, oder als gemessene, nachgeahmte, oder berechnete Werte durch Analyse verwendet werden, um eine Warteschlangenverzögerungszeit-Vorhersage zu berechnen.
Die Paket-Latenz, Rundlaufzeiten und Verbindungsübergabeverzögerungszeiten beruhen alle auf die Ausbreitungs-, Sende-, Bearbeitungs- und Warteschlangenverzögerungszeiten. Um die Paket-Latenz und Rundlaufzeit genau vorherzusagen, müssen die Ausbreitungs-, Sende-, Bearbeitungs- und Warteschlangenverzögerungszeiten für alle Netzwerkgeräte in einer bestimmten Netzwerkverbindung addiert und eingestellt werden, wobei der bestimmte Verkehrstyp, die Paketgröße und der Protokolltyp verwendet werden. Zum Beispiel ist die Paket-Latenz die Zeit, die ein Paket benötigt, um von einem Sender zu einem Empfänger zu gelangen. Um die Paket-Latenz für eine bestimmte Verbindung vorherzusagen, müssen die Ausbreitungs-, Sende-, Bearbeitungs- und Warteschlangenverzögerungszeiten berechnet werden, wobei die spezifische Netzwerkverbindung, der Verkehrstyp und die Paketgröße für die Einwegübertragung eines Paketes verwendet werden.
Die Rundlaufzeiten werden ähnlich berechnet, ausgenommen für die Übertragung und den Empfang eines Paketes und die Rückmeldung des Quittierungspaketes. Um die Rundlaufzeit vorherzusagen, berücksichtigt die Erfindung folglich die ursprüngliche Paketgröße und die Größe des Quittierungspaketes sowie die Effekte der spezifischen Netzwerkverbindung, des Protokolls und Verkehrstyps auf die Ausbreitungs-, Sende-, Bearbeitungs- und Warteschlangenverzögerungszeiten.
Verbindungsübergabeverzögerungszeiten basieren auf den Ausbreitungs-, Sende-, Bearbeitungs- und Warteschlangenverzögerungszeiten, die in zwei separaten drahtlosen Zugangspunkten involviert sind, wobei der Wechsel der Steuerung eines drahtlosen Gerätes von einem Zugangspunkt zu einem anderen koordiniert wird. Diese Verzögerungen ergeben sich, weil die zwei Zugangspunkte Daten vorwärts und rückwärts senden müssen, um eine Verbindungsübergabe erfolgreich durchzuführen. Folglich ähnelt die Vorhersage einer Verbindungsübergabeverzögerungszeit der Vorhersage der Paket-Latenzzeit zwischen den zwei Zugangspunkten. Um die Verbindungsübergabeverzögerungszeit vorherzusagen, berechnet die Erfindung die Ausbreitungs-, Sende-, Bearbeitungs- und Warteschlangenverzögerungszeiten für die Verbindung link zwischen den zwei Zugangspunkten. Die Erfindung gleicht dann für die verlangte spezifische Anzahl von Übertragungen und die Größe der Daten ab, die gesendet werden müssen, um erfolgreich eine Verbindungsübergabe durchzuführen.
Wenn Bitfehlerraten vorhergesagt werden, berücksichtigt die Erfindung drahtgebundene und drahtlose Fehlerraten. Drahtlose Netzwerke arbeiten in einer viel feindlicheren elektrischen Umgebung als ihre drahtgebundenen Gegenstücke und deren Querverbindungen sind bedeutend schwieriger zu modellieren und bis zu dieser Erfindung wurden keine praktikablen Netzwerke erfolgreich unter Verwendung spezifischer, realgetreuer und elektrischer Modelle von Mehrfachsendern, Mehrfach-Störer, Rauschquellen und Netzwerkkomponenten innerhalb einer dreidimensionalen spezifischen Umgebung erfolgreich modelliert. Diese Erfindung verwendet dreidimensionale standortspezifische Darstellungen der Umgebung für spezifische Netzwerkimplementationen, die fähig sind, sowohl drahtgebundene als auch drahtlose Netzwerke zu berücksichtigen, und berücksichtigt reale Standorte, elektrische Spezifikationen und Attribute aller abstrahlenden Quellen und deren Antennensysteme in einem realen, dreidimensionalen Umweltmodell. Drahtlose Netzwerke sind für Daten fehler viel anfälliger als verdrahtete Kanäle wegen der Auswirkung von Mehrwegeausbreitung, Mehrfachsendern, und Rauschen, wie vorstehend beschrieben. Die Tatsache, dass die Funkausbreitung und das Rauschen mehr dem Zufall überlassen ist als für festverdrahtete Netzwerke, muss für das praxistaugliche Design berücksichtigt werden und wird mit dieser Erfindung modelliert. Für drahtgebundene Kanäle sind Bitfehlerraten einfach ein Maß für elektrische, optischen und elektromagnetischen Parameter einer Verbindung und werden vorhergesagt, indem eine statistische Zufallsvariable, wie z. B. eine Gauß- oder Poisson-Zufallsverteilung oder andere sinnvolle Verteilung oder Algorithmus, die gegenwärtig oder zukünftig bekannt sind bzw. sein werden, verwendet wird und diese Zufallsvariable wird mit der durchschnittlichen, mittleren oder typischen Leistung der Netzwerkkomponente oder des Netzwerksubsystems überlagert. Die Netzwerkvorrichtung oder das -subsystem kann einen Einzelknoten, wie z. B. einen Router oder Switch oder eine komplette Verknüpfung von verschiedenen Routern, Hubs, Switches, drahtlose Zugangspunkte und drahtlose Client/Server-Geräte enthalten, die mit dem Netzwerk kommunizieren. Das Netzwerk kann drahtgebunden, drahtlos oder eine Kombination davon sein.
Viele Leistungskennzahlen eines Gerätes oder eines Netzwerksubsystems, wie z. B. Rahmenfehlerrate, Bitfehlerrate oder Paketfehlerrate sowie anderer Leistungsparameter wie z. B. Durchsatz, Bandbreite, Dienstgüte, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate, Rahmenfehlerrate, abgebrochene Paketrate, Paket-Latenz, Rundlaufzeit, Ausbreitungsverzögerung, Sendeverzögerung, Bearbeitungsverzögerung, Warteschlangenverzögerung, Netzwerkkapazität, Paket-Jitter, Brandbreitenverzögerungsprodukt und Verbindungsübergabeverzögerungszeit können entweder von einer Spezifikation der Ausrüstung stammen, analytisch im Rahmen der Erfindung oder in die Erfindung eingegeben berechnet werden, oder können a priori im voraus gemessen werden, um die Erfindung einzusetzen. Das heißt, dass spezifische Betriebsparameter, die als betriebliche Parameter oder Ausrüstungsparameter bekannt sind, wie z. B. solche, die vorstehend aufgelistet sind, entweder gemessen oder durch von den Verkäufern bereitgestellte Ausrüstungsspezifikationen vorhergesagt werden können. Alternativ können sie Vorort durch einen Benutzer oder eine Untersuchungseinrichtung zum richtigen Modellieren und Eingabe in die Erfindung gemessen werden. Alternativ können sie auf einigen bekannten analytische Modelle basierend berechnet werden, was eine Verbindung von Geräten untereinander berücksichtigt, so dass ein Leistungsmodell und Betriebsparameter berechnet werden können. Die statistische Zufallsvariable zum Modellieren von Netzwerkleistung im Rahmen der Erfindung kann von den elektrischen, optischen und elektromagnetischen Eigenschaften eines jeden Gerätes abhängen, wie z. B. Spannungspegel, Leistungspegel, Impedanz und Betriebsfrequenzen, oder kann erzeugt werden, indem ein typischer, beobachteter (gemessener) Wert für jedes Netzwerkgerät verwendet wird. Zum Beispiel kann Kupferdraht derart modelliert werden, dass es eine Bitfehlerrate von 1 Fehler bei 10⁶ oder 10 übertragenen Bits hat. Sobald eine einzelne Anfangszeit gemessen und gekennzeichnet wurde, können eine Einzelkomponente oder eine Kette von Komponenten innerhalb eines Netzwerkes durch die Erfindung wiederholt modelliert werden, ebenso wie Netzwerkleistungsmodelle.
Drahtlose Leistungsparameter sind jedoch abhängig von viel mehr Faktoren als drahtgebundene Bitfehlerraten. Aus diesem Grund sagt die Erfindung drahtlose Bitfehlerraten voraus, basierend auf die Umgebung, Distanz zwischen Sender und Empfänger, Anzahl und Typen von Partitionen, die die Übertragung behindern, Zeit, dreidimensionale Position, Paketgröße, Protokolltyp, Modulation, Funkfrequenz, Funkfrequenzbandbreite, Kodierungsverfahren, Fehlerkorrekturkodierungstechnik, Mehrwege-Signalstärken und Empfangswinkel, und Mehrwegeverzögerung. Demzufolge wird die Berechnung der Vorhersage-Bitfehlerrate ausgeführt, indem Konstanten und Funktionen zum Umrechnen aus vorher gemessenen oder bekannten Kanal- und Netzwerkausrüstungsleistungskennzahlen in eine erwartete Bitfehlerrate verwendet werden. Eine Formulierung zum Vorhersagen der Bitfehlerrate, Rahmenfehlerrate oder Paketfehlerrate direkt für einen Datenkommunikationskanal ist in der Gleichung 4 gezeigt und ist identisch mit Gleichung 1.
wobei BER die Bitfehlerrate ist, FER die Rahmenfehlerrate ist, PER die Paketfehlerrate ist, d die Distanz zwischen einem Sender und einem Empfänger ist. RSSI ist die empfangene Signalstärkenintensität ist, was der Leistungspegel des Signals an dem Empfänger ist. A, B, C, C₁, C₂, C₃, D, E, F, K_i, sind Konstanten oder lineare oder nichtlineare Funktionen mit verschiedenen Werten abhängig davon, welche Rate, BER, PER oder PER, gerade berechnet wird. Der Wert M kann eine bestimmte Anzahl von Mehrwege-Komponenten von einem bestimmten Sender bezeichnen, oder kann eine Kombination von wichtigen Mehrwege-Komponenten aus einer Sammlung von Sendern bezeichnen, wobei der Begriff „wichtig" auf Antennenmuster, reale Umgebungsdistanzen und andere drahtlose Ausbreitungsfaktoren basiert, die einem Fachmann gut bekannt sind und die in dieser Offenbarung erklärt sind. Jeder der Werte G_i und P_i stellt Gewinne bzw. Leistungspegel von verschiedenen Signalkomponenten dar, die individuelle Mehrwege-Komponenten oder Brutto-Signal-Komponenten von einer oder mehr abstrahlenden Quellen darstellen können und in logarithmischen oder linearen Leistungswerten sein können. Die Variablen G_i und P_i und jeder einzelne der M Anzahl von K_i-Werten kann in logarithmischen Werten (z. B. dB) oder Absolutwerten sein. Diese Konstanten in der vorstehenden Gleichung hängen von der Distanz (d) zwischen Sender und Empfänger ab, wobei d die geradlinige oder aktuelle reflektierte/abgelenkte Distanz des Hauptsignalpfades zwischen bedienenden Sender und Empfänger sein kann. Wie in dem die Gleichung (1) umgebenden Text erklärt ist, kann die Distanz eine geradlinige Distanz sein oder kann aus den Gesamtcharakteristiken der Umgebung modelliert sein, wie z. B. die maximale, durchschnittliche oder mittlere Länge der dreidimensionalen Umgebung. Wie auch in der Gleichung (1), kann die Gleichung (4) die Distanz d als die aktuelle reale Distanz oder als eine relative Distanz mit Bezug auf einen eingeschränkten Bezugswert berücksichtigen.
Rahmenfehlerraten, Paketfehlerraten und abgebrochene Paketraten können alle aus Bitfehlerraten berechnet oder vorhergesagt werden, indem direkt das gleiche Verfahren wie für eine Bitfehlerrate verwendet wird, wie es vorstehend beschrieben ist oder wie es in Gleichung 4 modelliert ist. Um diese Berechnungen durchzuführen, verwendet die Erfindung Informationen, die in der standortspezifischen Materialliste über die Paketgröße, Rahmengröße und das verwendete Protokoll gespeichert sind, und verwendet eine standortspezifische Ausbreitung und Interferenz- Modellierungstechnik, wie z. B. die in dem SitePlanner-Produkt von Wireless Valley Communications, Inc. verwendete Technik.
In drahtlosen Netzwerken ist das Modellieren der kombinierten Effekte aller verschiedenen Fehlerquellen extrem schwierig. Nicht nur die Modulation und spezifische Fehler- und Quellenkodierungstechniken wirken auf die drahtlose Netzwerkleistung ein, sondern auch die Wirkung von Antennen, Mehrwege, Rauschen, Verzögerungen in einem IP-Netz bei der Sprachübertragung (VOIP voice over IP) und über ATM-Verkettungsverfahren, das Modemdesign von bestimmten Drahtlos-Modem-Herstellern und das spezifische Hochfrequenz-Verteilungssystem, das verwendet wird, um drahtgebundene und drahtlose Geräte zu verbinden, tut dies. Die Befähigung, derartige unterschiedliche Effekte zu modellieren, kann erfolgen, indem Feldmessungen von spezifischer Vorort-Netzwerkleistung ermöglicht werden, wie vorstehend erklärt ist. Indem ein Durchgang oder ein Testlauf durchgeführt wird, wobei ein mobiler Empfänger betrieben wird und Netzwerkleistungsparameter innerhalb der standortspezifischen Umgebung gemessen werden, ist es dann möglich, die besten Anpassungen für bestimmte Modemhersteller zu ermitteln, indem die in Gleichung 1 beschriebenen Konzepte angewendet werden.
Bandbreitenverzögerungsergebnisse können durch die Erfindung berechnet werden, indem Informationen über eine beliebige oder alle Umgebungen, die dreidimensionale Position, Protokolltyp, Mehrwegeverzögerung, Paketgröße, Funkfrequenz, Funkfrequenzbandbreite, Kodierung, Anzahl, Stärke und Empfangswinkel von Mehrwegekomponenten, Signalstärke, Übertragungs-, Ausbreitungs-, Bearbeitungs- und Warteschlangenverzögerung, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate und Rahmenfehlerraten verwendet werden. Alternativ kann die Erfindung das Bandbreitenverzögerungsprodukt berechnen, indem vorher vorausgesagte Werte indirekt verwendet werden. Ein Bandbreitenverzögerungsprodukt wird durch Multiplizieren der Bandbreite eines gewissen Netzwerkgerätes mit der gesamten Verzögerung berechnet, die durch dieses Gerät eingeführt wurde. Demzufolge wird hier die Formel in Gleichung 5 dargestellt:
wobei BWD das Bandbreitenverzögerungsprodukt ist, BW die Bandbreite ist und T_net die eingeführte Gesamtverzögerung ist.
Die Erfindung verwendet statistische Modelle von der Konsistenz von Datenkommunikationsnetzwerk-Hardware, um Paket-Jitter und die Dienstgüte (QoS) vorherzusagen. Diese beiden Leistungskriterien sind Maße über die Zuverlässigkeit eines Netzwerkes, um konsistente Datenempfangszeiten bereitzustellen. Um die Dienstgüte QoS oder Jitter einer Verbindung zu berechnen, verwendet die Erfindung folglich Formeln, die eine beliebige oder alle Umgebungen, die dreidimensionale Position, den Protokolltyp, Mehrwegeverzögerung, Paketgrößen, Funkfrequenz, Funkfrequenzbandbreite, Kodierung, Anzahl, Stärke und Empfangswinkel von Mehrwegekomponenten, Signalstärke, Sende-, Ausbreitungs-, Bearbeitungs- und Warteschlangenverzögerung, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate und Rahmenfehlerrate, Durchsatz, Bandbreite und Bandbreitenverzögerungsprodukt enthalten. Die Formeln enthalten Konstanten oder Funktionen, welche die vorstehenden Variablen im Allgemeinen in Beziehung zu der Veränderung in der Datenankunftszeit und insbesondere zu der QoS (Dienstgüte) und Paket-Jitter einer Verbindung setzen. Die vorliegende Ausführungsform der aktuellen Erfindung verwendet Gleichungen (1) oder (4), um die QoS und Paket-Jitter für ein Datenkommunikationsnetzwerk zu ermitteln.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung berücksichtigen Vorhersagen die Effekte von nicht nur den standortspezifischen, Lageplan-, Belegungs-, Gelände- und Funkfreqenz-Merkmale, sondern auch die Effekte bestimmter Netzwerkhardware, Firmware und Software in dem Netzwerk. Die Erfindung ermöglicht, das Netzwerk bis nach unten zu den Einstellungen und Standorten der einzelnen Datenkommunikationsgeräte zu modellieren, indem die vorher abgehandelte Materialliste verwendet wird. Die Vorhersage von Netzwerkleistungsstatistiken berücksichtigt diese Einstellungen. Das heißt, das verschiedene Transport-Level-Protokolle (wie z. B. TCP oder UDP, verschiedene Protokolleinstellungen (wie z. B. Paket- und Puffergrößen), die Datenbandbreite (in Bits pro Sekunde), das physikalische Schicht-Übertragungsverfahren einschließlich Modulationstechniken (wie z. B. QPSK oder FHSS), Kodierungsschemata (wie z. B. CCK oder Trellis-Kodierung), Transportmittel (wie z. B. Kupfer-, Glasfaserkabel oder drahtlose Verbindungen) und spezifische Frequenzbänder durch die Erfindung berücksichtigt werden. Diese Aspekte kommen zu dem berücksichtigten Standort und den drahtlosen spezifischen Kriterien hinzu, welche die Sender-Empfänger-Distanz (T-R distance), Ausbreitungsumgebung, Interferenz, Pfad-Verlust, Anzahl der Benutzer, die sich die RF-Betriebsmittel (Funkfrequenz-Betriebsmittel) teilen, Mehrwegeverzögerung, die Anzahl der Mehrwegekomponente und deren Stärke und Empfangswinkel, das Verhältnis von kohärenten zu inkohärenter Leistung und die RF-Bandbreite (in Hz) einschließen. Alle diese Variablen können zu Ergebnissen führen, die in Form einer Gleichung (1) oder (4) aufgezeichnet werden können.
Die Vorhersagen der bevorzugten Form der Erfindung berücksichtigen die Charakteristiken des Datenkommunikationsnetzwerk-Benutzers. Informationen, wie z. B. der Typ des Datenkommunikationsverkehrs, den der Benutzer zu dem Netzwerk beisteuert, die Anzahl der Benutzer und die Benutzungsmuster im Zeitablauf werden in einer standortspezifischen Weise bei der Erfindung gespeichert. Das heißt, es können Punkte platziert werden, die individuelle Benutzer und den durch diesen Benutzer angebotenen Verkehr oder Bereiche darstellen, bei denen die Charakteristiken einer Gruppe oder eines Pools von Benutzern zugeordnet werden können. Die Erfindung berücksichtigt diese Punkte und Bereiche des Benutzerverkehrs, wenn Vorhersagen von Netzwerkleistungskriterien gemacht werden. Das heißt, dass, wenn eine große Anzahl von Benutzern in einem Bereich vorgefunden wird, der durch Zugangspunkte abgedeckt ist, die in der Lage sind, sich an eine starke Nutzung anzupassen, die Erfindung imstande ist, die Leistung unter diesen (oder beliebigen anderen) Bedingungen akkurat vorherzusagen. Dies ist nur wegen dem akkuraten, standortspezifischen Modell des Datenkommunikationsnetzwerkes möglich. Da die bevorzugte Form der Erfindung außerdem das Benutzungsmuster von Benutzern im Zeitablauf verfolgt, können die resultierenden Messeinheiten von einem Server-Prozessor verwendet werden, um Nachschlagetabellen mit Werten für die Konstanten oder Funktionen der Gleichungen (1) oder (4) zu bilden. Verschiedene Werte von Konstanten oder Funktionen für Gleichungen (1) oder (4) können gefunden werden, um die Leistung des Netzwerkes zu unterschiedlichen Tageszeitpunkten vorherzusagen. Dies ist ein wichtiger Aspekt eines Datenkommunikationsnetzwerkvorhersa gemodells, weil reale Netzwerke Benutzungsstoßzeiten und -flauten haben, an denen die Benutzung geringer ist. Durch Nachverfolgen der Benutzung eines Datenkommunikationsnetzwerkes im Zeitablauf kann die bevorzugte Form der Erfindung feststellen, wenn das Netzwerk zu gewissen Zeiten Schwierigkeiten hat.
In einem Kommunikationsnetzwerk ist die Kapazität immer eine skalierte Version der theoretischen maximal möglichen Kapazität und die Auswirkung von verschiedenen Benutzern und deren Ausbreitungscharakteristiken, Nachrichtengrößen sowie der Netzwerkeigenschaften vereinen sich alle, um die Kapazität, die ein einzelner Benutzer auf einem Netzwerk sieht, abzugrenzen oder zu begrenzen. Betrachten wir ein Netzwerk, das eine bestimmte Komponente oder Vorrichtung als Engstelle hat, die eine Höchstrate von Tmax Bits pro Sekunde hat. Diese Komponente begrenzt den möglichen Maximum-Durchsatz des Netzwerkes. Es ist zu berücksichtigen, dass Kapazität die Kapazität oder den Durchsatz eines Gerätes oder Netzwerkes (definiert als T oder Capacity) darstellt, wo T(x, y, z, t) = Tmax[γ], wo γ ein Skalierungsfaktor ist, was viele verschiedene, komplizierte, reale (physical), elektrische und logische Bedingungen in einem einfachen Wert vereinigt, der in einem Bereich zwischen 0 und 1 liegt. Wenn Gamma 0 ist, ist keine Kapazität vorhanden. Wenn Gamma 1 ist, ist eine Maximum-Kapazität vorhanden. Es ist anzumerken, dass T in Abhängigkeit der dreidimensionalen Position in dem Netzwerk und in Abhängigkeit von der Zeit ist. Für einen bestimmten Benutzer ist das Ziel eines Netzwerk-Vorhersagemodells, die Kapazität vorherzusagen, in Abhängigkeit von der dreidimensionalen Position und der Zeit. Folglich wird T[x, y, z, t] zwischen 0 und T_max liegen.
Die auf einem Datenkommunikationsnetzwerk gelegte Last wirkt sich auf die Kapazität eines einzelnen Benutzers aus. Die Anzahl der Benutzer und die Benutzungsmuster eines jeden Benutzers beeinflussen die Kapazität eines jeden Benutzers in einem Datenkommunikationsnetzwerk. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ermöglicht einem Netzwerk-Designer, die Effekte der Netzwerkbeanspruchung in den bedeutenden Netzwerkstatistiken durch das Messen der augenblicklichen Verkehrszustände mit Messagenten, wie vorstehend beschrieben ist, zu sehen. Es ist möglich, die Vorort-Kapazitäts-Maßeinheiten durch andere Mittel festzustellen, wie z. B. die Beobachtung durch die Netzwerkausrüstung oder Berichterstattungsmechanis men, die in die Hardware- oder Softwareprodukte eingebaut sind. Durch das Bilden einer Tabelle zum Nachschlagen der spezifischen Kapazitätsergebnisse, in Abhängigkeit von der dreidimensionalem, standortspezifischen Aufstellung als auch der Tageszeit, legt die Erfindung ein auf Messungen basierendes Vorhersagemodell für die Kapazität an. Diese Maßeinheiten können verwendet werden, um ein Kapazitätsmodell zu bilden, wie es nun dargestellt wird.
Die Erfindung berücksichtigt die Tatsache, dass der Skalierungsfaktor auf Kapazität (oder Durchsatz) abhängig ist von der augenblicklichen Anzahl der Benutzer des Netzwerkes, der maximalen Anzahl von gleichzeitigen Benutzern des Netzwerkes, der Durchschnitts- und Maximum-Paketgröße, die von den Benutzern des Netzwerkes verwendet wird, und vielen anderen Faktoren, die modem- oder netzwerk- oder verkäufer- oder protokollspezifisch. Auch in Fall eines drahtlosen Netzwerkes sind die Mehrwegeausbreitungseffekte, die Ausbreitungsdistanzen zwischen dem Benutzer und den drahtlosen Zugangspunkten und die empfangenen Signalpegel Faktoren, welche die Kapazität begrenzen. Ferner werden Konstanten oder Funktionen in der Erfindung verwendet, welche die Auswirkung von Modulation, Entzerrungen, Störspannungsspitzen und andere Faktoren fusionieren.
Folglich wird die Kapazität oder der Durchsatz eines Netzwerkes modelliert durch
wobei die Konstanten oder Funktionen von (6) gleiche Eigenschaften übernehmen, wie für die Gleichungen (1) und (4) beschrieben ist. Weiterhin kann die gesamte Gleichung (6) durch K/Umax skaliert werden, wobei K die augenblickliche Anzahl der Benutzer in dem Netzwerk und Umax die maximale Anzahl möglicher gleichzeitiger Benutzer bezeichnet.
Verbindungsübergabeverzögerungszeiten sind mögliche Probleme in drahtlosen Datenkommunikationsnetzwerken. Eine Verbindungsübergabe in drahtlosen Netzwer ken findet statt, wenn ein Benutzer sich aus einer Reichweite eines Zugangspunktes heraus und in eine Reichweite eines anderen Zugangspunktes hinein bewegt. In dieser Situation muss der erste Zugangspunkt die Verantwortung für die Übergabe von Daten an den drahtlosen Benutzer an den zweiten Zugangspunkt übergeben. Wenn die zwei Zugangspunkte zu weit auseinander liegen, wird nicht genügend Zeit vorhanden sein, um einen Drahtlos-Datennetzwerk-Benutzer von einem Zugangspunkt an den anderen Zugangspunkt zu übergeben und Datenübermittlungen können fehlschlagen. Die Erfindung sagt voraus, wo Übergaben stattfinden werden, und die Möglichkeit von Übergabefehlschlägen aufgrund inkompatibler Netzwerkeinstellungen an zwei verschiedenen Zugangspunkten durch Verwenden standortspezifischer, zeitabhängiger Messungen und passt sie in einer Gleichungsaufstellung (1), (4) oder (6) an. Dann wird ein Nachschlagetabellenverfahren verwendet, um Vorhersagemodelle für Übergabezeiten in Abhängigkeit von räumlicher Positionierung und der Tageszeit zu ermitteln.
Das Konzept der Optimierung ist ein Schlüsselaspekt der Erfindung. Die bevorzugte Erfindung ist hochgradig effektiv dabei, dass ein Fachmann die Leistung eines vorhandenen Datenkommunikationsnetzwerkes durch Vergleichen von gemessenen Leistungsparametern mit vorhergesagten Werten, die abgeleitet und in der Erfindung gespeichert werden, schnell verbessern kann. Der Prozess der Verwendung von Messungen, um Vorhersagen zu verbessern, wird Optimierung genannt und ist in der 6, 7 und 8 dargestellt. Das Verfahren zur Optimierung eines Netzwerkes, indem einfach Messungen verwendet werden, ist in der 6, nur Vorhersagen in 7 und eine Kombination von Messungen und Vorhersagen in 8 gezeigt. Der Prozess des Optimierens eines Datenkommunikationsnetzwerkes wird durch Vergleichen, über numerische, visuelle oder andere Mittel, der Vorhersagen und Maßeinheiten von Leistungskriterien wie z. B. Durchsatz, Bandbreite, Dienstgüte, Bitfehlerrate, Paketfehlerrate, Rahmenfehlerrate, abgebrochene Paketrate, Paket-Latenz, Rundlaufzeit, Ausbreitungsverzögerung, Sendeverzögerung, Bearbeitungsverzögerung, Warteschlangenverzögerung, Netzwerkkapazität, Paket-Jitter, Bandbreitenverzögerungsprodukt und Verbindungsübergabezeit für verschiedene standortspezifische Orte und besondere Tageszeiten durchgeführt. Durch das Ändern der Hardware, die in dem Netzwerk verwendet wird, oder das Ändern der Standorte von Hardware oder der Konfiguration dieser Hardware, Firmware oder Software, die jedes Gerät innerhalb des Netzwerkes steuert, kann der Fachmann die Leistung des Netzwerkes verbessern. Diese Leistungsverbesserungen können implementiert und betrachtet werden, indem Vorhersagen von Leistungskriterien wiederholt werden, nachdem standortspezifische Ausrüstungsänderungen an dem Netzwerk in dem dreidimensionalen Modell des Netzwerkes vorgenommen worden sind. Indem dieser Prozess fortgesetzt wird, ist es dem Fachmann möglich, die Leistung eines Netzwerkes zu verbessern, um ein effizientes Datenkommunikationsnetzwerk zu erhalten.
Bei Verwendung dieser Informationen kann die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung Empfehlungen für die Bereiche des Netzwerkes zum Upgraden und Rekonfigurieren machen. Die Erfindung kann ebenfalls SNMP-Protokoll-Kommunikationen oder andere Protokolle verwenden, um aktuell diese Änderungen zu implementieren. Das heißt, dass ein Netzwerk-Designer Probleme in einem Datenkommunikationsnetzwerk durch Vorhersage identifizieren könnte, wodurch die Vorhersage von Leistungskriterien des Datenkommunikationsnetzwerkes berechnet wird, indem bekannte Messdaten und die Konfiguration und die erwartete Leistung der gesamten Datenkommunikationshardware in dem Datenkommunikationsnetzwerk verwendet werden. Das vorhergesagte Leistungskriterium wird gespeichert und optisch und numerisch in einem standortspezfischen, dreidimensionalen Modell der Umgebung angezeigt. Dann kann der Designer die Erfindung anwenden, um eine Lösung der Probleme zu identifizieren, die durch das Anschauen der Vorhersageergebnisse offenkundig werden, entweder dadurch, dass den erfindungsgemäßen Empfehlungen für Änderungen gefolgt wird oder dass der Designer seine eigene Änderung macht. Nach Simulieren des vorhergesagten Ausgangs, kann der Designer dann die Erfindung auf das Updaten aller relevanten Einstellungen der Ausrüstung mit den Änderungen, die der Designer gerade in einer Vorhersage verwendet hat, richten. Der Designer könnte dann das Werkzeug zum Messen der Ergebnisse dieser Änderungen benutzen, indem er die Messeinrichtungen der Erfindung verwendet.
Obwohl diese Erfindung anhand seiner bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, wird der Fachmann erkennen, dass die Erfindung in beträchtlichen Variationen innerhalb des Umfangs der anliegenden Ansprüche ausgeführt werden kann.

Claims

Verfahren zum Entwerfen, zum Aufstellen oder Optimieren eines Kommunikationsnetzwerkes, mit den Schritten aufweist: – Generieren eines computergestützten Modells eines Raumes, wobei der Raum eine Vielzahl von verschiedenen Objekten darin aufweist, die jeweils Attribute haben kann, die die Leistung eines Kommunikationsnetzwerkes beeinflussen; – Modellieren von Leistungsattributen von einer Vielzahl von verschiedenen Komponenten, die in dem Kommunikationsnetzwerk verwendet werden können; – Spezifizieren von Komponenten aus der Vielzahl von verschiedenen Komponenten, die in dem Kommunikationsnetzwerk zu verwenden sind; und – Spezifizieren von Standorten innerhalb des Raumes für eine Vielzahl von verschiedenen Komponenten in dem computergestützten Modell; gekennzeichnet durch Vorhersagen einer oder mehrerer Leistungskennzahlen für das Kommunikationsnetzwerk gemäß der allgemeinen Form der Gleichung
wobei X die Leistungskennzahl, d die Distanz zwischen einem Sender und einem Empfänger, RSSI ein Signalleistungspegel an einem Empfänger entweder als Absolutwert oder logarithmische Werte und A, B, C, C₁, C₂, C₃, D, E, F, und K_i Konstanten oder lineare oder nichtlineare Funktionen eines oder mehrerer physikalischer oder elektrischer Parameter sind, und die die Effekte von Mehrfachübertragungen beinhalten können; und der Wert M eine Anzahl von Mehrwege-Komponenten aus einem oder mehreren Sendern bezeichnet, und G_i und P_i jeweils Verstärkungs- und Leistungspegel darstellen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das in dem Generierungsschritt erzeugte computergestützte Modell Objekte beinhaltet, die Rauschen oder Störungen erzeugen, wobei das Rauschen oder die Störungen ein Merkmal des Objektes ist, das in dem Schritt des Vorhersagens ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in dem Schritt des Vorhersagens vorhergesagte Leistungskennzahl in eine Vorwärtsrichtung in dem Kommunikationsnetzwerk vorhergesagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die in dem Schritt des Vorhersagens vorhergesagte Leistungskennzahl in eine Rückwärtsrichtung in dem Kommunikationsnetzwerk vorhergesagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das computergestützte Modell dreidimensional ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Spezifierens eines Datenübertragungsprotokolls aufweist, und wobei der Schritt des Vorhersagens ein spezifiziertes Datenübertragungsprotokoll als ein Faktor bei dem Vorhersagen der Leistungskennzahl verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin den Schritt des Spezifizierens einer Netzwerk-Belastung für das Kommunikationsnetzwerk aufweist, und wobei der Schritt des Vorhersagens eine spezifische Netzwerk-Belastung bei der Vorhersage der Leistungskennzahl verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin die Schritte aufweist: – Messen der Leistungskennzahl für das Kommunikationsnetzwerk innerhalb des Raumes; und – Modifizieren von in dem Vorhersageschritt gemachten Vorhersagen basierend auf in dem Schritt des Messens gemachten Messungen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine oder mehrere Leistungskennzahlen aus Funksignalstärkeintensität, Verbindungsfähigkeit, Netzwerk-Durchsatz, Bitfehlerrate, Rahmenfehlerrate, Signal-Stör-Verhältnis, Signal-Rausch-Verhältnis, Rahmenauflösung pro Sekunde, Verkehr, Kapazität, Signalstärke, Durchsatz, Fehlerraten, Paket-Latenz, Paket-Jitter, Symbol-Jitter, Dienstgüte, Sicherheit, Abdeckungsbereich, Bandbreite, Server-Identifikationsparameter, Sender-Identifikationsparameter, günstigste Server-Standorte, Sender-Standort-Parameter, Gebührenverrechnungsinformationen, Netzwerk-Leistungsparametern, C/I, C/N, Nutzdaten-Verlust, Höhe über Boden, Höhe über Grund, Rauschzahl, sichere Abdeckungsstandorte, Ausbreitungsverlustfaktor, Empfangswinkel, Mehrwege-Komponenten, Mehrwege-Parameter, Antennengewinne, Rauschpegelreflektionsvermögen, Oberflächenrauheit, Streckenverlustmodelle, Dämpfungsfaktoren, Durchsatz-Leistungskennzahlen, Paketfehlerrate, Rundlaufzeit, abgebrochene Paketrate, Warteschlangenverzögerung, Signalpegel, Störpegel, Dienstgüte, Bandbreitenverzögerungsergebnis, Verbindungsübergabeverzögerungszeit, Signalverlust, Datenverlust, Anzahl der bedienten Benutzer, Benutzerdichte, Standorte mit geeigneter Abdeckung, Verbindungsübergabestandorte oder -zonen, Standorten mit geeignetem Durchsatz,-E_O/I_O, Systemleistungsparameter, Ausrüstungspreis, Wartung- und Kosteninformation, Benutzerklasse oder -Unterklasse, Benutzertyp, Positionsortung in entweder absoluten oder relativen Werten ausgewählt werden.
Standortspezifisches System zum Analysieren eines Kommunikationsnetzwerkes, das bereitgestellt wird, um das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen, mit: – einem computergestützten Modell, das konfiguriert ist, um ein Kommunikationsnetzwerk innerhalb eines realen Raumes darzustellen und anzuzeigen, in dem das Kommunikationsnetzwerk eingesetzt ist oder wird, wobei das computergestützte Modell Standorte von Komponenten, die in dem Kommunikationsnetzwerk verwendet werden, innerhalb des realen Raumes kennzeichnen, das computergestützte Modell modellierte Attribute für jedes der Komponenten hat, das computergestützte Modell Objekte enthält, die konfiguriert sind, um Objekte innerhalb eines realen Raumes zu modellieren, die Attribute haben, die die Leistung des Kommunikationsnetzwerkes beeinflussen und – Datenerfassungs-Messgeräte, die innerhalb des realen Raumes positioniert sind, wobei die Datenerfassungs-Messgeräte innerhalb des computergestützten Modells an Standorten repräsentiert sind, die den Datenerfassungs-Messgeräte entsprechen, und die Datenerfassungs-Messgeräte Feldmessdaten für den realen Raum messen, gekennzeichnet dadurch, dass es weiterhin aufweist: – Mittel zum Vorhersagen einer oder mehrerer Leistungkennzahlen für das Kommunikationsnetzwerk basierend auf dem computergestützten Modell und den Feldmessdaten, wobei die modellierten Attribute für die Komponenten, die modellierten Attribute für die Objekte innerhalb des realenRaumes und die Standorte der Komponenten innerhalb des computergestützten Modells bereitgestellt sind, um eine oder mehrere Leistungskennzahlen für das Kommunikationsnetzwerk gemäß der allgemeinen Form der Gleichung
vorherzusagen, wobei X die Leistungskennzahl, d die Distanz zwischen einem Sender und einem Empfänger, RSSI ein Signalleistungspegel an einem Empfänger entweder als Absolutwert oder in logarithmischen Werten und A, B, C, C₁, C₂, C₃, D, E, F, und K_i Konstanten oder lineare oder nichtlineare Funktionen eines oder mehrerer physikalischer oder elektrischer Parameter sind, und die Effekte von Mehrfachübertragungen beinhalten können; und der Wert M eine Anzahl von Mehrwege-Komponenten aus einem oder mehreren Sendern bezeichnet, und G_i und P_i jeweils Verstärkungs- und Leistungspegel darstellen.
System nach Anspruch 10, wobei das computergestützte Modell dreidimensional ist.
System nach Anspruch 10, wobei die Datenerfassungs-Messgeräte tragbar sind.
System nach Anspruch 10, wobei die Datenerfassungs-Messgeräte permanent an den Standorten innerhalb des realen Raumes angebracht sind.
System nach Anspruch 10, wobei die eine oder mehrere Leistungskennzahlen, die aus der aus einer oder mehreren Leistungskennzahlen bestehenden Gruppe gewählt sind, aus Funksignalstärkenintensität, Verbindungsfähigkeit, Netzwerk-Durchsatz, Bitfehlerrate, Rahmenfehlerrate, Signal-Stör-Verhältnis, Signal-Rausch-Verhältnis, Rahmenauflösung pro Sekunde, Verkehr, Kapazität, Signalstärke, Durchsatz, Fehlerraten, Paket-Latenz, Paket-Jitter, Symbol-Jitter, Dienstgüte, Sicherheit, Abdeckungsbereich, Bandbreite, Server-Identifikationsparameter, Sender-Identifikationsparameter, günstigste Server-Standorte, Sender-Standort-Parameter, Gebührenverrechnungsinformationen, Netzwerk-Leistungsparametern, C/I, C/N, Nutzdaten-Verlust, Höhe über Boden, Höhe über Grund, Rauschzahl, sichere Abdeckungsstandorte, Ausbreitungsverlustfaktoren, Empfangswinkel, Mehrwege-Komponenten, Mehrwege-Parameter, Antennengewinne, Rauschpegelreflektions-vermögen, Oberflächenrauheit, Streckenverlustmodelle, Dämpfungsfaktoren, Durchsatzleistungskennzahlen, Paketfehlerrate, Rundlaufzeit, abgebrochene Paketrate, Warteschlangenverzögerung, Signalpegel, Störpegel, Dienstgüte, Bandbreitenverzögerungsergebnis, Verbindungsübergabeverzögerungszeit, Signalverlust, Datenverlust, Anzahl der bedienten Benutzer, Benutzerdichte, Standorte mit geeigneter Abdeckung, Verbindungsübergabestandorte oder -zonen, Standorte mit geeignetem Durchsatz E_O/I_O _, Systemleistungsparameter, Ausrüstungspreis, Wartung- und Kosteninformation, Benutzerklasse oder -Unterklasse, Benutzertyp, Positionsortung, alles in entweder absoluten oder relativen Werten ausgewählt sind.
System nach Anspruch 10, das weiterhin ein Mittel zum Speichern der Feldmessdaten aufweist.
System nach Anspruch 10, wobei das computergestützte Modell auf mindestens einem Server gespeichert ist.
System nach Anspruch 16, wobei das computergestützte Modell auf einer Vielzahl von Servern gespeichert ist und die Vielzahl von Servern untereinander kommunizieren kann.
System nach Anspruch 17, wobei die Vielzahl von Servern ein hierarchisches Verhältnis zueinander in dem System hat.
System nach Anspruch 16, das weiterhin mindestens ein tragbares Kundengerät aufweist, das mit mindestens einem Server kommunizieren kann.
System nach Anspruch 18, wobei das System eine Vielzahl von tragbaren Kundengeräten einschließt.