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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft das Bilden eines Kommunikationsnetzes.
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Hintergrund der Erfindung
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Indem
man einen Prozess betrachtet, der darauf gerichtet ist, ein Kommunikationsnetz
zu bilden, ist es nützlich
zu beachten, was für
eine komplexe Aufgabe es ist. Zum Beispiel müssen bei einem Prozess des
Bildens eines zellularen Netzes viele Punkte beachtet werden. Basisstationen
und Mobilvermittlungsstellen sind in einem geografischen Gebiet
angeordnet, Funkabdeckbereiche müssen
festgelegt werden, Einrichtungen werden gewählt und eingerichtet, Visierlinien-(freier Luftraum
zwischen zwei Stellen)-Information muss hinsichtlich Funklinks untersucht
werden, Pfade mit 2 Mbit/s-Frames
und virtuelle Container werden erzeugt und es wird jedes beliebige
existierende Netz berücksichtigt,
nur um einige zu nennen. Das zukünftige
Wachstum des Netzes muss ebenfalls mit in Betracht gezogen werden.
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Zum
Beispiel kann ein zellulares Netz eine Größe mit Tausenden von Links
haben und es können
verschiedene Technologien in dem Netz existieren. Der Prozess des
Bildens eines Netzes ist eher ein interaktiver Prozess, bei dem
viele zusammenhängende
Entscheidung getroffen werden müssen. Oftmals
gerät der
Prozess in eine Sackgasse. Normalerweise ist manuelle Arbeit erforderlich,
die fehleranfällig
ist, um Parameter für
jedes Einrichtungsteil in dem Netz einzurichten. Als Konsequenz
verursachen Fehler Verzögerungen
in dem Prozess, der gerade in Bearbeitung ist. Manchmal müssen Strafen dafür gezahlt
werden, dass vereinbarte Termin nicht eingehalten werden. Oftmals
wird nicht das gesamte Netz gleichzeitig gebildet, sondern das Netz
vergrößert sich
mit der Zeit. Es eine schwierige Aufgabe, den gesamten Prozess des
Bildens eines zellularen Netzes zu beachten. Dem Ausdehnen des Netzes muss
Aufmerksamkeit gezollt werden. Zur Zeit gibt es viele parallele
Anordnungen, um den Prozess und die Ausdehnung eines Netzes handzuhaben.
Oftmals wird manuelle Arbeit benötigt.
Es existiert immer noch nicht eine einzelne geeignete Anordnung, um
sowohl den Prozess als auch die Ausdehnung eines Netzes handzuhaben.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Lösungen zu
verringern. Dies wird auf die Art und Weise erreicht, die in den
Ansprüchen
beschrieben ist.
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US 5,974,127 offenbart ein
Verfahren und ein System zum Planen eines zukünftigen Telekommunikationsnetzes
aus einem existieren Telekommunikationsnetz, das eine Vielzahl von
Benutzern verbindet, unter Verwendung einer Eingabevorrichtung zum
Bestimmen von zukünftigen
Bedürfnissen
für das
zukünftige
Telekommunikationsnetz. Ein Prozessor bestimmt dann zukünftige Eigenschaften
von mehreren Schleifen, die jeden der Benutzer mit einer Zentrale,
basierend auf den zukünftigen
Bedürfnissen,
verbindet.
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US 5,515,367 offenbart ein
Verfahren zur Verwendung in Zusammenarbeit mit einem Computer, der
einen Speicher in einem synchronen optischen Netzwerk (SONST) aufweist,
um einen optimierten Übergangsplan
für die
Plazierung eines Selbstregulierungsringes (SHR; engl.: Self-Healing Rings)
zu erzeugen und das Routing von Punkt-zu-Punkt Anforderung in Übereinstimmung
mit einer geplanten Kundenanforderung über ein ausgewähltes Mehrperiodenzeitintervall.
Durch das Bestimmen der Anzahl der Knoten innerhalb eines SONST
kann die Anforderung dazwischen über
ein ausgewähltes
Zeitintervall genauso wie die diskontierten Add-Drop-Kosten für mehrere
ausgewählte Add-Drop-Multiplexer
(ADMs), ein Satz logischer Ringe genauso wie ein Satz physikalischer
Ringe und detaillierte Routinginformation erhalten werden und grafisch
veranschaulicht werden.
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US 5,903,731 offenbart ein
innerbetriebliches Verfahren zum Standardisieren der Datenverarbeitung
in einem Kommunikationsnetz während
der Unterstützung
von Benutzerdiensten. Datenkanäle zwischen
Kommunikationsnetzdatenverarbeitungskomponenten werden unnötig, indem
systematisch Umgehungsdatenpfade bereitgestellt werden. Die Daten
an jeder Umgehung, die transparent zu ihren Endbetriebskomponenten
sind, werden durch einen Netzmanager geroutet, der in einem standardisierten Protokoll
kommuniziert. Der Manager stellt dadurch eine zentralisierte Steuerung
von Datenkommunikationen bereit und stellt standardisierte objektorientierte
Datenrepräsentationen
und -protokolle bereit.
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Kurzfassung der Erfindung
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Dementsprechend
stellt die Erfindung eine Anordnung und ein Verfahren zum Bilden
eines Kommunikationsnetzes bereit, wie in den angefügten Ansprüchen definiert.
Es ist günstig,
sich ein Netz als Schichten vorstellen, die übereinander angeordnet sind,
wobei jede Schicht einen spezifischen Aufgabenbereich des Netzes
darstellt. Die erfinderische Anordnung ist in verschiedene Module
aufgeteilt, wie beispielsweise eine logische oder physikalische
Topologie des Netzes, das eine bestimmte Technologie betrifft, wobei
jede von diesen eine Schicht des Netzes darstellt. In Abhängigkeit
von dem Netz, das gebildet werden soll, werden die benötigten Module
verwendet, das heißt
der Modulsatz wird gewählt,
um das Netz zu bilden. Bestimmte Netzteile werden in einem relevanten
Modul gebildet. Jedes Modul verwendet Ressourcen (Kapazitäten und
Routen für Verbindungen)
aus dem Modul unterhalb, das heißt einem Modul, das die Schicht
unterhalb darstellt, und stellt dem Modul oberhalb Ressourcen bereit,
das heißt
einem Modul, das die Schicht oberhalb bereitstellt. Folglich ist
der Ressourcenfluss nur von einem Modul zu einem nahegelegenen Modul,
während Zwischenmodule
nicht umgangen werden. Die Möglichkeit,
Zwischenmodule auszuschließen,
ermöglicht
einen schrittweisen Bildungsprozess. Es ist möglich, ein Anfangsnetz mit
nur zwei Basisschichten zu bilden (zum Beispiel logische Verbindungs- und
Leitungssysteme) und das Netz durch Hinzufügen von mehreren Netzschichten
Schritt für
Schritt neu zu definieren.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Im
Folgenden wird die Erfindung durch 1 bis 3 in
den beigefügten
Zeichnungen detaillierter beschrieben, in welchen,
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1 unterschiedliche
Netzschichten veranschaulicht,
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2a ein
Beispiel der Verwendung einer Leitungsschicht zeigt,
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2b ein
Beispiel der Verwendung einer Leitungssystemschicht zeigt,
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3 ein
Beispiel eines Modulsatzes zeigt.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Um
mit komplexen Kommunikationsnetzen umzugehen, umfasst die erfinderische
Anordnung verschiedene Module (wobei jedes Modul eine spezifische
Schicht darstellt), um bestimmte Aufgaben des Kommunikationsnetzes
zu bilden. Es gibt: Leitung; Leitungssystem; VC-4; 2 Mbit/s; ATM-Link;
ATM virtueller Pfad; ATM virtuelle Verbindung; IP; WDM; und zellulare
Module, um nur einige zu nennen. Es existieren ebenfalls viele andere
Module und es werden neue Module erzeugt, wenn neue Technologien
in Gebrauch genommen werden. Welche Module verwendet werden, hängt von
dem Netz ab, das gebildet werden soll.
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Es
ist praktisch, sich ein Netz als Schichten vorzustellen, die übereinander
angeordnet sind, wobei jede Schicht einen spezifischen Aufgabenbereich des
Netzes darstellt. Der Schichtensatz (Module), der verwendet wird,
hängt von
zwei Aspekten ab. Als erstes entsprechen Schichten verschiedenen
technischen Lösungen.
Eine technische Definition bestimmt daher, welche Schichten benötigt werden. Zum
Beispiel führt
die Verwendung von ATM mit diversen Multiplexen über PDH-Funklinks direkt dazu, dass ATM-Module
und PDH-Module verwendet werden müssen. Mit anderen Worten repräsentieren
die Module unterschiedliche Schichten eines Netzes. Auf ähnliche
Art und Weise führt
das Modellieren des Interswitchverkehrs über SDH-Transportlinks zu der Verwendung
von ISW (interswitching), VC-4 Leitungssystemen und Leitungsmodulen.
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Der
andere führende
Faktor ist die Genauigkeit der Planung. Im Allgemeinen werden, je
genauer die Ergebnisse benötigt
werden, desto mehr Module benötigt.
Für ein
nur geschätztes
Bilden, sind einige Module genug, um ein umfassendes Verständnis des Netzverhaltens
zu erhalten. Jedes Modul fügt
seine eigene Detailhöhe
hinzu, weswegen mehr Module benötigt
werden, wenn das Ziel Netzentwicklung ist, was wiederum die exakte
Einrichtung für
jedes Einrichtungsteil und Querverbindung erfordert.
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Ein
Bildungsprozess eines Netzes zieht oftmals unterschiedliche technische
Lösungen
in Betracht. Folglich werden häufig
derselbe Hochebenenverkehr und dieselben Module verwendet, während die
Niedrigebenenmodule verändert
werden können, wenn
verschiedene Lösungen
miteinander verglichen werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, dasselbe
Netz mit zum Beispiel SDH- über
Faser und mit WDM-Implementierung zu berechnen und die Kosten der
Lösungen
zu vergleichen.
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Jedes
Modul umfasst Knoten und Links zwischen Knoten, die bestimmten Knoten-
und Verbindungstypen für
jede Schicht beschreiben. Ein einzelner Knoten kann als eine Basisstation
in dem zellularen Modul beschrieben werden, ein Zugangsknoten in
dem Transportmodul und eine "Ultrasite" (der Produktname)-Knoten zum Beispiel
in dem Detailmodul. Jedes Modul umfasst auch schichtspezifische
Berechnungs- und Routingverfahren, wie beispielsweise Berechnung
des leitungsvermittelten Verkehrs oder wie Routen durch verschiedene
Schichten geführt
werden können.
Im Allgemeinen beschreibt der Ausdruck "Routing" das Auswählen eines Datenstrompfades
(Verbindung) zwischen zwei Endpunkten. In diesem Zusammenhang bedeutet
Routing auch einen Prozess, um das gesamte Netz oder einen spezifischen
Netzteil zu routen, das heißt
alle Datenströme
in einem Netz oder in einem spezifischen Netzteil zu routen. Ferner
umfasst jede Schicht und jedes Modul spezifische Aufgaben, wie beispielsweise
die Erzeugung von Querverbindungen in dem Detailmodul.
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Wie
erwähnt
wurde, ist es günstig,
sich das Kommunikationsnetz als Schichten vorzustellen, die übereinander
angeordnet sind. Ein Beispiel eines zellularen Netzes mit fünf unterschiedlichen
Schichten ist in 1 gezeigt. Die Leitungsschicht
(1) trägt die
Leitungssysteme (wie beispielsweise STM-4 oder STM-16-Einrichtung
und Routen), welche in der Leitungssystemschicht (2) definiert
sind. Jeder Leitungssystemlink (6) (wie beispielsweise
2 Mbit/s-Frames in Funklink oder STM-Containern) müssen eine Leitungsroute
(7) (eine Leitung kann viele Leitungssystemlinks tragen).
Jeder Leitungssystemknoten (8) muss an einem Leitungsschichtknoten
(9) angeordnet sein. Die 2a und 2b zeigen detaillierte Beispiele
von Leitungs- und Leitungssystemschichten. Die Zahlen neben den
Leitungen (21) stellen die Anzahl von Fasern in den Leitungen
dar. Die 2b stellt Einrichtungstypen
an den Stellen dar und die verwendeten Leitungssysteme. 1*STM-16
nimmt zwei Fasern in der dargestellten Leitung in der Leitungsschicht
in Anspruch.
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Die
Leitungssystemschicht trägt
virtuelle Container (VC-4s), die die SDH-High-Order-Links (10)
(1) in der VC-4-Schicht
(3) bildet. Jede VC-4-Schicht muss einen Leitungssystemlink
(6) haben. Man beachte, dass ein Leitungssystemlink mehrere
unterschiedliche VC-4-Links tragen kann (Vergleiche die Situation
in 2a und 2b zwischen den
Leitungs- und Leitungssystemschichten). Geschützte VC-4-Routen benötigen eine primäre und eine
sekundäre
Leitungssystemroute, das heißt
ein VC-4-Link benötigt
zwei getrennte Leitungssystemlinks. Dementsprechend trägt die VC-4-Schicht VC-12-Pfade,
die gleich 2 Mbit/s-Pfaden von dem Granularitäts-(Rahmengröße)-Standpunkt
sind. Mit anderen Worten werden VC-12s in der 2 Mbit/s-Schicht (4)
erzeugt. Die logischen Verbindungen werden in der logischen Verbindungsschicht
(5) definiert, das heißt
8–64 kbit/s-Verbindungen werden durch
die 2 Mbit/s-Schicht getragen. Die entsprechenden Module sind Leitung
(Leitungsschicht); Leitungssystem (Leistungssystemschicht); VC-4 (VC-4-Schicht);
2 Mbit/s (2 Mbit/s-Schicht); und zellulares (logische Verbindungsschicht)
Modul.
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Jede
Schicht verwendet Ressourcen (Routing und Kapazitätsfähigkeit)
aus der unteren Schicht und stellt Ressourcen an das Modul darüber bereit. Folglich
ist der Hauptressourcenfluss (11) (1) nur von
einer Schicht zu einer nahegelegenen Schicht, zwischenliegende Schichten
werden nicht umgangen. Die Möglichkeit,
zwischenliegende Schichten auszuschließen, ermöglicht einen schrittweisen
Bildungsprozess. Es ist möglich,
ein Anfangsnetz mit nur zwei Basisschichten (zum Beispiel logische
Verbindungen und Leitungssysteme) zu entwickeln und schrittweise
das Netz durch Zufügen
von mehreren Netzschichten neu zu definieren. Zum Beispiel kann
die VC-4-Schicht
nach dem Fall von 1 erzeugt werden.
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Der
Ressourcenfluss zwischen Modulen (Schichten) ist ein automatischer
Vorgang. Es kann gesagt werden, dass der Fluss eine Eingabe von dem
Modul oberhalb zu dem Modul unterhalb bildet. Die Eingabe an ein
Modul ist der Satz von Verkehrsanforderungen, die von dem Modul
ausgeführt
werden müssen.
Die Kapazitätsberechnungen
eines Moduls erzeugen neue Verkehrsanforderungen an die darunterliegenden
Module. Betrachten wir nun den Ressourcenfluss von dem Übertragungslink(Verbindungs)-Standpunkt
aus. Wenn der Verkehr an einem Übertragungslink
geroutet wurde, ist es möglich,
die Kapazität
des Übertragungslinks
zu berechnen. Typischerweise wird der Link in den unterliegenden Schichten
transportiert. Der Link wird folglich zu einer Verkehrsanforderung
an die unterliegende Schicht und so weiter. Zusätzlich können die Knoten der anderen
Module neue Knoten innerhalb von Modulen erzeugen (zum Beispiel
ein BTS-Knoten in dem zellularen Modul erzeugt einen Übertragungsknoten
in dem Transportmodul).
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Aus
dem Obigen folgt, dass die Reihenfolge des Routings eines Netzes
im Wesentlichen von der niedrigsten Schicht zu der höchsten stattfindet.
Als Erstes werden Leitungssysteme an die Leitungen (I) (1)
geroutet, dann die VC-4s an Leitungssysteme (II), 2 Mbit/s VC-12s
an VC-4s (III) und schließlich logische
Verbindungen an 2 Mbit/s (IV). Das Routing verbindet die Verkehrsanforderungen
und die Topologie der Module. Die verwendeten Routingalgorithmen
und Optionen hängen
stark von dem Modul ab, da unterschiedliche Technologien unterschiedliche Routingalternativen
haben (zum Beispiel Paketvermittlung im IP-Modul gegenüber Leitungsvermittlung im
Transportmodul). Es ist bemerkenswert, dass das Bodenmodul, das
die physikalischen Leitungen und Knoten darstellt, alle Routen von
den Modulen oberhalb (den Schichten oberhalb) enthalten muss.
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Es
existieren auch implizite Wechselwirkungen (12) (1)
in der anderen Richtung als der Hauptressourcenfluss. Die Mehrschichtroutingbefehle
berücksichtigen
die Routen in den unterliegenden Schichten und beschränken folglich
das Routing. Auf ähnliche
Art und Weise verbreiten kapazitätsbegrenzende
Routingbefehle die Kapazitätsinformation implizit
nach oben in den Routingstack. Die Verwendung von Modulen, das heißt von Schichten,
ist ein iterativer Prozess.
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Einige
der Hauptnutzen dieser Anordnung ist, dass der Benutzer auswählen kann,
welche Module er verwenden möchte
und alle Arten von Transportstacks erzeugen kann. Es ist auch möglich, einen gewissen
Verkehr zu einem Modul und anderen Verkehr zu einem anderen Modul
zu trennen (zum Beispiel 3G-Verkehr
zu ATM-Modulen, Steuerverkehr zu IP-Modulen). Es ist auch möglich, Verkehr
von unterschiedlichen Quellen (Konvergenz) zu demselben Netz zu
kombinieren. Zum Beispiel kann ein gemeinsames Transportnetz für Verkehr
verwendet werden, der von unterschiedlichen Quellen stammt.
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Ein
Benutzer wählt
einen Modulsatz aus, der benötigt
wird. Der Satz ist vollständig
benutzermodifizierbar. Durch Verwendung der Module kann der Benutzer:
die
Netzebene im Detail steuern; zum Beispiel kann der Benutzer logische
Verbindungen zu dem Transportmodul routen, um ein ungefähres Bild
der benötigten Übertragungsbedürfnisse
zu erhalten; für
ein detaillierteres Bild kann der Benutzer mehr Module nehmen, das
heißt
zu verwendende Schichten, zum Beispiel kann er alle Schichten in 1 verwenden; unterschiedliche
technische Lösungen
studieren; zum Beispiel kann der IP-Verkehr entweder direkt an WDM-
oder an die SDH-Schichten
geroutet werden; die ATM-Links können
in der 2 Mbit/s-Schicht oder in der STM-1-Schicht geroutet werden;
es ist auch möglich,
eine baummartige Struktur von Konvergenzfällen zu haben, bei welchen
eine Netzschicht Verkehr von mehreren Quellen trägt, wie in 2 dargestellt ist.
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3 zeigt
ein Beispiel, wie man unterschiedliche Module kombinieren kann.
Das zellulare Netz soll sowohl das zweite als auch das Dritte-Generation-Subnetz
umfassen. Das zellulare Modul kann logische Verbindungen (31, 32)
für beide
Subnetze erzeugen. Im Falle des Zweite-Generation-Subnetzes werden
die logischen Verbindungen durch 2 Mbit/s-PDH virtuelle Links (33)
getragen. Diese Links werden in dem 2 Mbit/s-Modul erzeugt. Dementsprechend
werden die 2 Mbit/s-PDH virtuellen Links durch ATM-virtuelle Pfade
(34) getragen. Diese werden in dem ATM virtuellen Pfadmodul
erzeugt. Die ATM virtuellen Pfade werden durch Hochkapazitäts-PDH-Links
(35) getragen (in dem ATM-Link erzeugt), und die Hochkapazitäts-PDH-Links müssen in
die physikalischen Leitungen (36) plaziert werden, welche
in dem Leitungsmodul fest sind.
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Im
Falle des Dritten-Generations-Subnetzes werden die logischen Verbindungen
durch ATM-virtuelle Verbindungen (37) getragen. Diese Verbindungen
werden in dem ATM virtuellen Verbindungsmodul erzeugt. Dementsprechend
werden die ATM virtuellen Verbindungen durch die ATM virtuellen
Pfade (34) getragen. Die ATM virtuellen Pfade werden durch Hochkapazitäts-PDH-Links
(35) getragen und die Hochkapazitäts-PDH-Links werden in die physikalischen Leitungen
(36) plaziert.
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Eine
andere Möglichkeit
ist, den Dritten Generationlogischen Verkehr in IP-Paketströmen (28) zu
tragen. Die IP-Paketströme
werden in dem IP-Modul erzeugt. Die IP-Paketströme können in optischen Kanälen (39)
getragen werden. Die optischen Kanäle werden in dem WDM-Modul
erzeugt. Die optischen Kanäle
müssen
in Fibern und physikalischen Leitungen (36) plaziert werden.
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Es
ist erwähnenswert,
dass einige Module das Bilden verschiedener Schichten des Netzes
ermöglichen.
Zum Beispiel erzeugt das Leitungsmodul sowohl Zweite- als auch Dritte-Generationsschichten.
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Die
Handhabung des gesamten Bildungsprozesses ist zu komplex, wenn man
ihn nicht in kleinere Teile aufteilt. Allerdings müssen die
kleinen Teile logisch miteinander verbunden sein. Das Ausführen von
Routing und anderen Operationen gleichzeitig auf einer einzigen
Schicht hält
den Prozess lenkbar, während
die Schichtinteraktionen relevante Routing- und Operationsergebnisse zwischen den
Schichten übertragen.
Interaktionen bieten auch eine optimierte Struktur für das gesamte
Netz. Die Optimierungshöhe
kann durch Veränderung
von Parametern innerhalb eines iterativen Prozesses verbessert werden. Der
Benutzer kann seinen Fokus auf eine einzelne Schicht konzentrieren,
das heißt
ein Modul gleichzeitig. Die Möglichkeit,
Zwischenmodule auszuschließen,
ermöglicht
einen schrittweisen Bildungsprozess. Unterschiedliche technische
Lösungen
können miteinander
abgeglichen werden.
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Obwohl
die Erfindung mehr oder weniger im Zusammenhang mit dem Bilden eines
zellularen Netzes beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass
die Erfindung auch dazu verwendet werden kann, andere Kommunikationsnetze
zu bilden. Mit anderen Worten kann die Erfindung bei anderen Lösungen innerhalb
des Schutzbereichs der erfinderischen Idee verwendet werden.