ES2333221T3 - Procedimiento y dispositivo para optimizar redes de comunicacion inalambrica celulares. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para optimizar redes de comunicación inalámbrica celulares con abonados móviles, a) que ofrecen simultáneamente a un abonado un servicio o una combinación de varios servicios para la transmisión de mensajes, y b) para unas parcelas superficiales rectangulares muy pequeñas asociadas a una célula radioeléctrica determinada, son asignados (210) valores locales tanto del tráfico de abonados por cada servicio ofrecido como de la potencia de recepción celular de una señal de referencia emitida por cada célula radioeléctrica con potencia de emisión constante, c) los dos valores locales se obtienen en cada caso a través de mediciones, - métodos analíticos o - simulaciones, o también - cualquier combinación de éstos, y d) estos valores locales se encuentran disponibles con una resolución superficial en forma de una matriz que cubre una región determinada, e) en un modelo de la red de comunicación se evalúa una configuración de red optimizada de forma iterativa mediante la acumulación de datos existentes, formados por los valores de tráfico de abonados de las parcelas superficiales específicos de cada servicio y ponderados adecuadamente para equilibrar una distribución del tráfico, rigiéndose dicha ponderación por la interferencia radioeléctrica producida por el servicio correspondiente y por la utilización de los recursos, y f) mediante el registro de valores de medición de magnitudes de la red de comunicación real, y estos valores de medición se incorporan como datos de entrada adicionales en la optimización de la distribución del tráfico entre las células de la red de comunicación, g) poniéndose a disposición (280) una adaptación limitada localmente de la configuración de red original para utilizarla en la red de comunicación real.

Description

Procedimiento y dispositivo para optimizar redes de comunicación inalámbrica celulares.

Objeto de la invención

La invención se refiere a un procedimiento para optimizar la tasa de transmisión de mensajes de comunicación en redes de comunicación inalámbrica celulares de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a un dispositivo para poner en práctica el procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 13.

Estado actual de la técnica

Con la implantación de las redes de comunicación inalámbrica celulares ha existido desde un principio el problema de encontrar, durante la construcción, la posterior ampliación y el servicio, configuraciones que hagan posible un aprovechamiento óptimo, a ser posible, de los recursos disponibles de hardware y ancho de banda de frecuencias. El objetivo consiste sobre todo en aumentar al máximo la tasa de transmisión de mensajes con una calidad de red aceptable y suficiente disponibilidad o cobertura de red. La magnitud objetivo concreta puede variar. Por ejemplo, se puede reducir al mínimo la tasa de bloqueo, tal como se describe por ejemplo en el documento US-PS 5826218. El documento WO 98/53621 se basa a su vez en valores medidos de la potencia de recepción de una señal piloto. Para alcanzar los objetivos de la optimización de redes, en la mayoría de los casos se adaptan de forma localmente limitada diversos parámetros de la configuración de la red. Se trata por ejemplo de adaptar el diagrama de antena o de la potencia de la señal piloto, como en el documento US-PS 5276907; o de la sensibilidad del receptor, como en el documento WO 01/37446.

En las redes radioeléctricastelefonía móvil, que por regla general sólo transmiten informaciones desde estaciones emisoras fijas a abonados eventualmente móviles, de modo similar a la radiodifusión convencional, se aplican procedimientos que optimizan la configuración de la red principalmente con respecto a la cobertura de red a alcanzar a partir de las propiedades de radiodifusión en el entorno. Para ello se utilizan esencialmente simulaciones de radiodifusión y/o mediciones de la intensidad de recepción media y también de la calidad del servicio en determinados lugares de la red. El modo fundamental de abordar este tipo de procedimientos se describe en Norbert Geng, Werner Wiesbeck "Planungsmethoden für die Mobilkommunikation", Editorial Springer, Berlín, 1998, ISBN 3-540-64778-3.

En las redes de comunicación que utilizan muchas bandas de frecuencias, como por ejemplo la norma GSM, las bandas de frecuencias son asignadas a las células individuales de la red. En este contexto, la distribución adecuada de las bandas de frecuencias entre las células desempeña una función decisiva para reducir al mínimo las interferencias y, en consecuencia, aumentar al máximo la tasa de transmisión. Estos procedimientos para planificar las frecuencias de la red frecuentemente se resumen bajo el concepto "planificación automática de frecuencias" ("Automatische Frequenzplanung" - AFP).

Con la importancia creciente de los más diversos servicios de datos móviles y el desarrollo hacia las redes radioeléctricastelefonía móvil de la tercera generación, por ejemplo de acuerdo con la norma UMTS, en la que se está trabajando en el marco del "3rd Generation Partnership Project [proyecto de asociación tercera generación]" (3GPP) internacional, también está adquiriendo una importancia cada vez mayor una planificación de la red conforme a las necesidades en relación con el volumen de tráfico esperable de los abonados de servicios específicos. Los diversos servicios ofrecidos presentan propiedades muy diferentes en lo que respecta a las ráfagas, al modo de transmisión por conmutación de circuitos o conmutación de paquetes, la tasa de transmisión de datos, la potencia de emisión media y la simetría/asimetría entre el enlace descendente (downlink) y el enlace ascendente (uplink). Además se han de tener en cuenta las propiedades físicas de transmisión, en parte muy diferentes, de los servicios individuales, ya que para ellos generalmente se utilizan canales de transporte diferentes.

El documento de patente US 5561841 describe un procedimiento de optimización para una red radioeléctrica. Sin embargo, el procedimiento de optimización sólo utiliza datos producidos en una simulación de red para optimizar los parámetros ajustables. A causa de ello, este procedimiento de optimización funciona muy lentamente, pues primero se han de generar datos que se utilizan a continuación en el procedimiento de optimización. Mediante la utilización de datos de simulación para la optimización sólo se obtienen resultados insatisfactorios en la optimización de redes.

Los procedimientos y dispositivos conocidos y de uso corriente hasta la fecha para la optimización de redes radioeléctricas no satisfacen estas exigencias especiales de las redes radioeléctricastelefonía móvil de la tercera generación.

Objetivo de la invención

Desde el punto de vista de los operadores de red parece importante poner a disposición todos los servicios ofrecidos con una calidad subjetiva aproximadamente equivalente y con la misma cobertura. Por ello, parece conveniente utilizar un procedimiento de optimización de redes que proporcione los servicios existentes en la red de comunicación con suficiente calidad en todas las partes de la zona de cobertura.

El objetivo de la invención consiste en optimizar de forma económica y eficaz la configuración existente de una red de comunicación teniendo en cuenta las exigencias heterogéneas de los diferentes servicios para la transmisión de mensajes, de tal modo que a continuación se disponga de una configuración de red al menos igual, pero en la mayoría de los casos mejorada, en lo que respecta a la tasa de transmisión y la calidad de la red manteniendo la cobertura de red existente. Cualquier cambio de emplazamiento de células queda excluido como medida de optimización.

Solución del objetivo

Este objetivo se resuelve mediante el procedimiento mencionado en la introducción con las características indicadas en la parte distintiva de la reivindicación 1. Dicho objetivo se resuelve además mediante un dispositivo del tipo mencionado en la introducción con las características distintivas indicadas la reivindicación 13.

En las reivindicaciones 2 a 12 se indican perfeccionamientos del procedimiento.

En las reivindicaciones 14 a 18 se indican perfeccionamientos del dispositivo.

El objetivo se resuelve según la invención en particular de la siguiente manera: mediante una modificación simple o múltiple completamente iterativa de determinados ajustes de la configuración de la red, principalmente de la orientación de la antena o de la potencia de emisión de una señal de referencia, por ejemplo de un canal piloto, en células seleccionadas mediante el procedimiento, se determina una configuración de red mejorada en la que el tráfico de abonados con respecto a las superficies de célula en la región de red en cuestión está equilibrado en la mayor medida posible. En caso de un equilibrio ideal de la distribución del tráfico entre las células, el tráfico se puede conducir de forma óptima en los emplazamientos de células predeterminados. El procedimiento se respalda mediante una representación gráfica de las superficies de célula, que presentan colores correspondientes al volumen de tráfico de la célula respectiva. Esto permite identificar fácilmente las regiones problemáticas con un gran volumen de tráfico y adaptar la configuración de la red en estos lugares de forma selectiva de acuerdo con la invención. En el documento WO 00/28756 se propone otra posibilidad para respaldar gráficamente la identificación de regiones problemáticas con respecto a otras magnitudes en una red de radiotelefonía móvil.

En principio, el procedimiento según la invención se puede utilizar en cualquier red radioeléctrica inalámbrica celular. Sobre todo es adecuado para redes de la tercera generación, que funcionan por ejemplo de acuerdo con la norma UMTS y que ofrecen a los abonados móviles varios servicios diferentes para la transmisión de mensajes. Una ventaja del procedimiento consiste en que para la optimización de la configuración de la red se puede tener en cuenta cualquier cantidad deseada de servicios ofrecidos en la red de comunicación con diferentes exigencias.

Otra ventaja del procedimiento consiste en la gran rapidez con la que se pueden obtener resultados en comparación con otros procedimientos. La causa de ello radica en que el procedimiento se basa únicamente en datos de medición o datos de planificación de la red radioeléctrica, o en una combinación de ambos, que generalmente ya están disponibles porque se requieren en el proceso de planificación. No es necesaria ninguna simulación del comportamiento de la red radioeléctrica dentro del proceso de optimización iterativo, tal como ocurre por ejemplo en el caso del documento DE 19619205 A1. Además, el procedimiento se puede automatizar fácilmente, lo que permite ponerlo en práctica mediante técnica informática. La comprobación opcional de las configuraciones de red adaptadas de acuerdo con el procedimiento según la invención es independiente del procedimiento de optimización propiamente dicho, por lo que el método de validación se puede elegir y cambiar libremente. Además, gracias a esta independencia, la validación adquiere mucho más valor informativo y por otra parte se puede realizar sin necesidad de costosas mediciones de campo. La precisión del procedimiento se puede aumentar a voluntad incluyendo en la evaluación de la calidad de red lograda datos adicionales procedentes de la validación, en caso dado por simulación, de la configuración de red adaptada y otros datos de medición de la red radioeléctrica real.

En las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones y variantes ventajosas del procedimiento y el dispositivo.

Explicación

La invención se refiere a un procedimiento para optimizar la tasa de transmisión de mensajes en redes de comunicación inalámbrica celulares y a un dispositivo para poner en práctica el procedimiento. Se trata principalmente de redes de comunicación inalámbrica celulares con abonados móviles, que ofrecen simultáneamente a uno o más abonados un servicio o una combinación de varios servicios para la transmisión de mensajes, como ocurre por ejemplo en el caso de las redes radioeléctricastelefonía móvil de acuerdo con la norma UMTS. La figura 1 muestra un ejemplo de configuración de una red de comunicación de este tipo con cuatro estaciones de base B110, B120, B130 y B140.

Una característica decisiva de la invención consiste en que para realizar el procedimiento no se requiere ninguna simulación, análisis o medición extensa. Más bien, el procedimiento se basa en datos generalmente existentes, que en cualquier caso se requieren en el proceso de planificación y optimización de la red. De este modo se garantiza una realización del procedimiento rápida y orientada a las exigencias de la planificación de la red. El diagrama de bloques de la figura 2 representa el desarrollo general del procedimiento.

De acuerdo con la etapa 210 de la figura 2 se presupone que como entrada para el procedimiento existen datos locales para la red de comunicación o para la sección de red a optimizar en relación con el tráfico de abonados y la cobertura de red radiotécnica. Es necesario que estos datos estén disponibles en una resolución superficial suficiente para que en cada caso haya una cantidad bastante grande de valores de las magnitudes mencionadas para el área de cobertura de una célula cualquiera de la red de comunicación. Una disposición adecuada, pero no forzosa, de estos datos consiste en una matriz rectangular formada por muchas parcelas superficiales rectangulares relativamente pequeñas, a las que se les asigna un respectivo valor de las magnitudes mencionadas.

El tráfico de abonados consiste en el volumen de tráfico por cada servicio ofrecido en la red de comunicación, medido en diferentes lugares. La adquisición de datos del tráfico de abonados puede tener lugar tanto a través de mediciones, métodos informáticos o analíticos o simulaciones como a través de cualquier combinación de éstos.

La cobertura de red necesaria como entrada está representada por la potencia de recepción de una señal de referencia emitida por cada célula con una potencia de emisión constante, medida en diferentes lugares. La señal de referencia puede consistir por ejemplo en un canal piloto, tal como se emplea en muchas redes radioeléctricastelefonía móvil para la identificación de células para los terminales de abonado, entre otros fines. Si en una red de comunicación no existe ninguna señal de referencia de este tipo, también se puede tomar una señal de referencia virtual emitida por cada célula de la red de comunicación con la misma potencia de emisión. Al igual que en el caso del tráfico de abonados, la adquisición de datos de la potencia de recepción de la señal de referencia puede tener lugar tanto a través de mediciones, métodos informáticos o analíticos o simulaciones como a través de cualquier combinación de éstos. Con frecuencia, para la región a optimizar hay disponibles datos locales de pérdidas de trayecto de la intensidad de campo eléctrico desde cada emplazamiento de estación de base, por ejemplo en forma de matrices, con cuya ayuda se puede calcular la potencia de recepción de la señal de referencia local teniendo en cuenta la potencia de emisión de la señal
de referencia, las antenas utilizadas y otras pérdidas de la radiodifusión, como por ejemplo una atenuación corporal.

En cualquier lugar en el que existan datos de potencia de recepción de la señal de referencia, en un modelo de la red de comunicación se determina la célula que presenta la mejor potencia de recepción. De este modo se produce una asignación de parcelas superficiales a células. Todas las parcelas superficiales asignadas a una célula determinada se consideran en conjunto como superficie de célula (en adelante denominada también únicamente célula). A partir de las condiciones físicas de difusión en un canal radioeléctrico, que son aplicables para todos los servicios ofrecidos en la red de comunicación, y mediante el algoritmo de cambio de célula para asegurar la movilidad de abonados, que generalmente se basa en la potencia de recepción de la señal de referencia medida en los terminales de abonado, las superficies de célula determinadas en el modelo de red de comunicación se pueden utilizar como una buena aproximación para las células realmente presentes en una red de comunicación. En el ejemplo de una parte de una red de radiotelefonía móvil mostrado en la figura 1, las células configuradas alrededor de las estaciones de base B110, B120, B130 y B140 del modo arriba descrito están dibujadas con líneas continuas.

El objetivo del procedimiento consiste en mejorar la tasa de transmisión de mensajes en la red de comunicación mediante una distribución a ser posible óptima del tráfico de abonados ofrecido, entre las células. Se ha comprobado que el tráfico de abonados de todos los servicios se puede conducir con la mayor calidad cuando la distribución del tráfico entre las células es lo más equilibrada posible. En este sentido, este procedimiento tiene como objetivo establecer dicho equilibrio del tráfico entre las células. Por consiguiente, para alcanzar este objetivo, determinadas superficies de célula se han de desplazar entre sí para que el volumen de tráfico de abonados, por lo demás estacionario e invariable, pueda ser intercambiado entre las células.

En general, el volumen de tráfico de abonados por célula se determina mediante la acumulación de los valores de tráfico presentes dentro de las células correspondientes en el modelo de la red de comunicación. Dado que, en caso de varios servicios, el volumen de tráfico por cada servicio en un lugar determinado puede variar mucho, se ha de realizar la suma de los valores de tráfico de los diferentes servicios correspondientemente ponderados. La ponderación se rige por la interferencia radioeléctrica producida efectivamente por el servicio correspondiente, y por la utilización de los recursos. Por ello, en la ponderación del tráfico se tienen en cuenta algunos parámetros en función del sistema radioeléctrico, como por ejemplo el ancho de banda del sistema, el ancho de banda del canal, la relación que se ha de alcanzar entre la potencia de señal y la potencia de interferencia, el factor de dispersión, la tasa de transmisión de datos media o máxima, el factor de actividad, la limitación de código, etc. Estos valores de tráfico por célula sumados del modo descrito están indicados con V110, V120, V130 y V140 en la figura 1.

Una vez disponibles los valores del tráfico de abonados asociados a las células, de acuerdo con la etapa 220 de la figura 2 en primer lugar, ha de llevarse a cabo una evaluación de la aproximación que se ha alcanzado con respecto al mayor equilibrio posible del tráfico de abonados entre las células que se pretende lograr. Para ello, como una variante posible de la invención, se puede recurrir a la ayuda de una representación gráfica de la red de radiotelefonía móvil analizada, similar a la de la figura 1, en la que las superficies de célula individuales están rellenadas con un respectivo color asignado al tráfico de abonados que tiene lugar en las mismas. Si de acuerdo con la comprobación realizada en la etapa 230 de la figura 2 ya se ha alcanzado un equilibrio suficiente del tráfico de abonados entre las células, el procedimiento se puede interrumpir y, en el caso más simple de acuerdo con la etapa 270 de la figura 2, la configuración de red obtenida se puede poner a disposición como base de planificación mejorada para la planificación de la red. Si todavía no se ha llegado a esa situación, la etapa 240 del procedimiento de acuerdo con la figura 2 sirve para localizar zonas problemáticas, en las que células contiguas presentan tráficos muy diferentes. En otra variante de la invención, la identificación de las zonas problemáticas también puede tener lugar de forma automática mediante un procedimiento informático en el que se analizan las diferencias de los valores del tráfico de usuarios entre células contiguas. En ese caso, esta etapa automatizada está incluida en el procedimiento de optimización global, que consiste en las etapas 220 a 250 de la figura 2, para reducir al mínimo las diferencias entre los valores de tráfico de abonados de las células.

Un desplazamiento local subsiguiente de superficies de célula de acuerdo con la etapa 250 de la figura 2 se puede lograr mediante la modificación de determinados parámetros de la configuración de la red en elementos de red individuales del modelo de la red de comunicación, en particular mediante una adaptación adecuada del ángulo de inclinación de antena o de la altura de antena del diagrama de antena respectivamente utilizado, o por ejemplo mediante una adaptación de la potencia de emisión de la señal de referencia en células seleccionadas. Las superficies de célula se pueden modificar de este modo, ya que, como se ha descrito más arriba, todos estos parámetros entran en el cálculo de la potencia de recepción de la señal de referencia, que tiene una importancia decisiva para la configuración de las superficies de célula. Por ejemplo, si en la configuración de la red de la figura 1 se ha detectado un gran volumen de tráfico de abonados V110 limitado localmente en la célula de la estación de base B110, de acuerdo con la invención se debería llevar a cabo una adaptación adecuada de parámetros de la red que provoque una reducción de esta superficie de célula y una transferencia de partes del tráfico de esta célula a células contiguas. Después de la adaptación de la configuración de la red se han establecido los desplazamientos de las superficies de célula representados con líneas discontinuas. De este modo, al tráfico V110 de la célula en la estación de base B110 se le han restado los valores de tráfico parciales estacionarios V112, V113 y V114. Como muestra la figura, éstos han sido distribuidos entre las células de las estaciones de base B120, B130 y B140, que ahora presentan los valores de tráfico V120 + V112, V130 + V113 y V140 + V114, respectivamente. La configuración de red obtenida es mejor si los valores de tráfico de abonados de las células individuales están más equilibrados que antes gracias a la modificación realizada.

La modificación de las superficies de célula para alcanzar el mayor equilibrio posible del tráfico de abonados entre las células se lleva a cabo convenientemente de forma iterativa, para poder aproximar la configuración de red original paso a paso a una configuración de red optimizada. En cada etapa de iteración sólo se modifica uno o unos pocos parámetros de la configuración de red. Después se comprueba de nuevo la aproximación al equilibrio deseado del tráfico de abonados entre las células de acuerdo con las etapas 220/230 de la figura 2, utilizando como base las nuevas superficies de célula correspondientes a la configuración de red modificada. A partir del resultado de la comprobación se deduce la modificación necesaria de la configuración de red en la siguiente etapa de iteración. Este procedimiento también se puede automatizar mediante procesos informáticos. La aproximación paso a paso se puede interrumpir cuando se alcanza un equilibrio suficiente del tráfico de abonados entre las células. Un criterio en particular consiste en que el tráfico en las células originalmente con el mayor tráfico de abonados se haya reducido claramente en comparación con el tráfico de abonados medio en el modelo de red radioeléctrica. Esta reducción del volumen de tráfico también disminuye el nivel de interferencias local, lo que permite mejorar la calidad de la
red.

De acuerdo con una variante ventajosa de la invención, si se ha llegado a una configuración de red que presenta una distribución del tráfico de abonados entre las células considerablemente más equilibrado que en la configuración original, el resultado de la adaptación de red se puede validar de acuerdo con la etapa 260 de la figura 2. La validación puede tener lugar por ejemplo mediante una simulación de red. En esta simulación resulta conveniente, aunque no forzosamente necesario, tener en cuenta el comportamiento de la red en función del tiempo para poder estimar la calidad de la red. Como medida de la calidad de red se pueden utilizar, entre otros parámetros, la cantidad y los lugares de intentos de conexión bloqueados o de conexiones interrumpidas, la tasa de error existente y el retardo de conexiones, o la tasa de transmisión por conexión o por célula. Evidentemente, después de la adaptación de red también debe seguir estando asegurada una cobertura de red suficiente, es decir, los diferentes servicios deben estar disponibles en los lugares predeterminados.

A continuación, en otra variante ventajosa adicional de la invención, los resultados de la validación de la red radioeléctrica se pueden utilizar en una nueva optimización de la red radioeléctrica para aumentar la precisión del procedimiento. Estas magnitudes pueden consistir principalmente en el tráfico de abonados realmente establecido en la simulación de red, pero también pueden ser magnitudes que expresan la interferencia radiotécnica. A este último grupo pertenece, entre otras magnitudes, el denominado "Noise Rise", que caracteriza la proporción, referida localmente a una célula, de la interferencia radioeléctrica provocada por otros abonados en el volumen de interferencias total de la célula en el enlace ascendente. Sobre todo en el caso de las redes CDMA, esta magnitud proporciona puntos de referencia interesantes con respecto al grado de utilización de la red. Como condiciones límite para la optimización posterior de la red radioeléctrica también se puede utilizar información referente a la aparición local de llamadas no aceptadas, interrupciones de conexión o intentos de cambio de célula con conexión errónea. Para este perfeccionamiento del procedimiento según la invención también entran en consideración magnitudes referentes a la separación entre células, como por ejemplo la relación entre la potencia de emisión de la señal de referencia y la potencia de interferencia total por célula.

En otra variante de la invención, las simulaciones de red arriba mencionadas también se pueden utilizar previamente en la configuración de red original para posibilitar una comparación de la calidad de red con la configuración de red optimizada. De este modo, en el procedimiento según la invención también se pueden incorporar las magnitudes adicionales mencionadas de la simulación de red. Además de los valores de tráfico determinados por simulación, como magnitud de entrada directa también se pueden establecer principalmente otras condiciones límite para el procedimiento. Éstas se refieren por ejemplo a las diferentes causas y los límites locales de interrupciones de conexión o conexiones no aceptadas, cuyo análisis proporciona una información interesante para un control fino del procedimiento según la invención. Como variante, en la evaluación inicial de la configuración de red original también se pueden incorporar valores de medición de otras magnitudes de la red de comunicación real, en particular de las magnitudes arriba mencionadas.

Para poder utilizar en la red de comunicación la configuración de red mejorada determinada mediante el procedimiento según la invención, el procedimiento está incorporado en el dispositivo de acuerdo con la figura 3. Para una explicación más detallada, la red de comunicación se ha dividido en la red de acceso radioeléctrica 310 y la red de conmutación de mensajes 330, que se pueden comunicar entre sí a través de una interfaz bidireccional 320. La red de acceso radioeléctrica se refiere a la parte de la red de comunicación que establece la conexión radiotécnica directa con los abonados móviles, es decir, incluye esencialmente las estaciones de base de la red radioeléctrica y en caso dado otros componentes, siempre que éstos sean necesarios para la comunicación directa con los abonados. La red de conmutación de mensajes constituye la interconexión de las estaciones de base en la red de acceso de radio junto con estaciones de conmutación y pasarelas (gateways) con otras redes o proveedores de servicios. A través de la interfaz 320 se pueden transmitir en ambos sentidos tanto los mensajes transmitidos de los usuarios como información diversa de señalización y control. La red de comunicación dispone de una base de datos 350 en la que están recopilados datos de emplazamiento, datos de configuración de los elementos de red individuales, datos de medición de diferentes magnitudes de la red de comunicación, datos de contadores de los elementos de red, estadísticas de llamadas, datos de planificación, etc. El símbolo de la base de datos de la figura 3 sólo representa ante todo una recopilación lógica de todos estos datos. Dependiendo de la implementación, en un operador de red esta recopilación de datos también se puede realizar en varias bases de datos interconectados en función de las necesidades. Los datos de la red de comunicación se pueden almacenar en cualquier momento en la base de datos a través de la interfaz bidireccional 340, y por medio de ésta también se pueden cargar en la red de comunicación nuevas configuraciones de red. Además, en la base de datos también se pueden almacenar opcionalmente magnitudes y parámetros de la red de comunicación medidos por ejem-
plo con un dispositivo de medición móvil 399 (no necesariamente motorizado, como está representado en la figura).

Para poner en práctica el procedimiento según la invención, en el dispositivo está previsto un dispositivo de cálculo 370 que incluye una implementación informática de la red de acceso de radio en forma de un modelo de red radioeléctrica 380. Este modelo refleja la configuración de red inicial cargada desde la base de datos a través de la interfaz bidireccional 360. En el dispositivo de cálculo se desarrolla el procedimiento según la invención 390 de acuerdo con la figura 2 a partir del modelo de red radioeléctrica para calcular una configuración de red mejorada. Los cambios de la configuración de red se realizan en el modelo informático de red radioeléctrica 380, de modo que a continuación la configuración mejorada se ajusta directamente allí. En caso necesario, la optimización de la red de comunicación se puede controlar y vigilar mediante un optimizador de redes radioeléctricas. Sin embargo, esta influencia se puede limitar en gran medida mediante la automatización del procedimiento arriba descrita.

Después, la configuración de red mejorada calculada se puede transmitir en primer lugar a la base de datos a través de la interfaz 360, y desde allí a la red de comunicación. La mejora lograda en la tasa de transmisión y la calidad de red se puede evaluar finalmente a través de datos de medición de la propia red de comunicación 310, 330, o a través de un dispositivo de medición 399. Estas magnitudes medidas se pueden cargar a su vez en el dispositivo de cálculo para contribuir a la validación de la configuración de red mejorada.

Dado que en una red de comunicación, sobre todo si ésta ofrece varios servicios, el volumen de tráfico de abonados local por cada servicio también puede variar mucho brevemente, es decir, varias veces al día, resulta conveniente adaptar la configuración de red en un momento cercano al cambio de condiciones con respecto al volumen de tráfico. Esto se puede llevar a cabo con una variante del dispositivo según la invención, para lo que resulta ventajosa la alta velocidad del procedimiento utilizado. En esta variante, el estado actual de la configuración de red y del volumen de tráfico se almacena en la base de datos 350, se graba por el dispositivo de cálculo 370 y se procesa inmediatamente en éste con el procedimiento según la invención. La configuración de red calculada en el momento oportuno, mejor adaptada a las condiciones instantáneas de la red, se graba a continuación de nuevo en la base de datos. Desde allí se transmite directamente a la red de comunicación, donde se activa. De este modo se puede reaccionar relativamente rápido a un cambio del volumen de tráfico de abonados en la red de comunicación.

Aunque la presente invención se ha descrito detalladamente junto con sus ventajas, se ha de señalar que se pueden realizar otras modificaciones y variaciones diversas de la invención en el sentido de las realizaciones arriba descritas, sin salirse del espíritu y el alcance de la invención tal como se especifica en las reivindicaciones.

El ejemplo de realización descrito a continuación sirve para ilustrar el procedimiento para optimizar redes de comunicación según la invención, por medio de una sección elegida de una red radioeléctrica UMTS/FDD, cuyas características generales se describen por ejemplo en H. Holma y A. Toskala (ed.), "WCDMA for UMTS", 2ª ed., John Wiley & Sons, Chichester, Reino Unido, 2002, ISBN 0-470-84467-1. El punto de partida consiste en una región de aproximadamente 10 Km^{2} en la que se han dispuesto y configurado en total 15 estaciones emisoras con 3 células cada una de acuerdo con los métodos de planificación habituales y correspondientes al estado actual de la técnica. Para cada estación emisora se calcula la pérdidas de trayecto de emplazamientos de recepción dispuestos en una matriz (matriz de pérdidas de trayecto) con una resolución espacial de 10 m de acuerdo con el estado actual de la técnica con ayuda de un modelo de entorno 3D detallado. Además, para un servicio de voz (speech) y un servicio WWW (WWW) se toman como base informaciones referentes a la densidad de tráfico local en forma de matrices de tráfico con una resolución espacial de 25 m.

En el ejemplo de realización se analiza la capacidad y la calidad de la transmisión de mensajes de la configuración de red inicial con ayuda de un simulador de sistema UMTS dinámico. A continuación, la red radioeléctrica se optimiza con ayuda del procedimiento según la invención, y la configuración de red modificada se somete a un nuevo análisis dinámico en relación con las modificaciones producidas en la capacidad y la calidad.

Para cada célula se calcula el tráfico equivalente resultante por medio de los modelos de tráfico tomados como base y de la información de densidad de tráfico local presente. La zona de cobertura local de cada célula resultante de las condiciones de propagación de ondas y de la configuración de la red se puede identificar por colores, correspondiendo el código de colores al tráfico equivalente previamente calculado en Erlang. En este contexto no es decisivo el valor absoluto, sino el valor relativo de los valores de células contiguas entre sí.

Para las células contiguas en el espacio se puede esperar un volumen de tráfico a conducir muy diferente. Después de analizar la configuración de la red en cuando a la capacidad y la calidad con ayuda de un simulador de sistema dinámico, de acuerdo con la invención se calcula una configuración de red radioeléctrica mediante la modificación iterativa de las orientaciones de antena y de la potencia de emisión de las señales de referencia, basándose exclusivamente en los datos de tráfico y radiodifusión locales; configuración de red radioeléctrica que presenta un volumen de tráfico esperable muchísimo más equilibrado que en la configuración inicial.

Se puede comprobar que la configuración de red calculada con el procedimiento de optimización según la invención presenta una distribución más equilibrada del volumen de tráfico esperable entre las células. De este modo se debería poder aprovechar mejor la capacidad global disponible de la red radioeléctrica.

Se puede observar que el procedimiento según la invención permite reducir en el ejemplo las probabilidades de bloqueo y de interrupción de conexión originales. Con la configuración de red optimizada se puede admitir y dar servicio prácticamente a todas las demandas de servicio. En el ejemplo de realización se puede demostrar un aumento de un 11% de las conexiones simultáneas a las que da servicio la red radioeléctrica bajo las condiciones previas descritas.

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Referencias citadas en la descripción

La lista de referencias citada por el solicitante lo es solamente para utilidad del lector, no formando parte de los documentos de patente europeos. Aún cuando las referencias han sido cuidadosamente recopiladas, no pueden excluirse errores u omisiones y la OEP rechaza toda responsabilidad a este respecto.

Documentos de patente citado en la descripción

\bullet US PS5826218 A [0002]

\bullet US 5561841 A [0005]

\bullet WO 9853621 A [0002]

\bullet WO 0028756 A [0013]

\bullet US PS5276907 A [0002]

\bullet DE 19619205 A1 [0015]

\bullet WO 0137446 A1 [0002]

Bibliografía de patentes citada en la descripción

\bullet Norbert Geng; Werner Wiesbeck. Planungsmethoden für die Mobilkommunikatian. Springer-Verlag Berlin, 1998 [0003]

\bullet WCDMA for UMTS. John Wiley & Sons, 2002 [0036]

Claims (18)

1. Procedimiento para optimizar redes de comunicación inalámbrica celulares con abonados móviles,

a) que ofrecen simultáneamente a un abonado un servicio o una combinación de varios servicios para la transmisión de mensajes, y

b) para unas parcelas superficiales rectangulares muy pequeñas asociadas a una célula radioeléctrica determinada, son asignados (210) valores locales tanto del tráfico de abonados por cada servicio ofrecido como de la potencia de recepción celular de una señal de referencia emitida por cada célula radioeléctrica con potencia de emisión constan-
te,

c) los dos valores locales se obtienen en cada caso a través de mediciones,

-

métodos analíticos o

-

simulaciones, o también

-

cualquier combinación de éstos, y

d) estos valores locales se encuentran disponibles con una resolución superficial en forma de una matriz que cubre una región determinada,

e) en un modelo de la red de comunicación se evalúa una configuración de red optimizada de forma iterativa mediante la acumulación de datos existentes, formados por los valores de tráfico de abonados de las parcelas superficiales específicos de cada servicio y ponderados adecuadamente para equilibrar una distribución del tráfico, rigiéndose dicha ponderación por la interferencia radioeléctrica producida por el servicio correspondiente y por la utilización de los recursos, y

f) mediante el registro de valores de medición de magnitudes de la red de comunicación real, y estos valores de medición se incorporan como datos de entrada adicionales en la optimización de la distribución del tráfico entre las células de la red de comunicación,

g) poniéndose a disposición (280) una adaptación limitada localmente de la configuración de red original para utilizarla en la red de comunicación real.

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2. Procedimiento para optimizar redes de comunicación según la reivindicación 1, caracterizado porque en el modelo de la red de comunicación se tienen en cuenta las pérdidas de trayecto durante la transmisión de señales provocadas por el debilitamiento de la potencia de emisión debida a la distancia.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque las pérdidas de trayecto son tenidas en cuenta en la ponderación de los valores de tráfico de abonados específicos de cada servicio.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la ponderación de los valores individuales de tráfico de abonados específicos de cada servicio se calcula respectivamente de acuerdo con la interferencia radioeléctrica producida efectivamente por el servicio asociado, y por la utilización de los recursos por abonado, teniéndose en cuenta en este proceso, en función de la norma radioeléctrica aplicada, los parámetros de ancho de banda del sistema, ancho de banda del canal, la relación que se ha de alcanzar entre la potencia de señal y la potencia de interferencia, factor de dispersión, tasa de transmisión de datos media o máxima, factor de actividad y limitación de código, del servicio respectivo.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque se utiliza un procedimiento de optimización asistido por ordenador para la modificación iterativa de ajustes de la configuración de red con el fin de lograr el mayor equilibrio posible de la distribución del tráfico de abonados por célula entre las células individuales.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la configuración de red optimizada se valida mediante una simulación de red subsiguiente de un modelo de red radioeléctrica.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la simulación de red utilizada en la configuración de red optimizada en el modelo de red radioeléctrica funciona de acuerdo con un método de simulación de red dinámico, en el que el comportamiento en el tiempo de la red de comunicación se pone en forma de modelo para poder determinar magnitudes características con valor informativo, para evaluar las propiedades de la red, la calidad de la red y el comportamiento de la misma.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la simulación de red utilizada en la configuración de red optimizada en el modelo de red radioeléctrica funciona de acuerdo con un método de simulación de red estadístico, tal como una simulación Monte Carlo, que se caracteriza porque se pone en forma de modelo una gran cantidad de estados instantáneos de la red de comunicación, generalmente sin tener en cuenta los estados precedentes o siguientes, con el fin de calcular magnitudes características estadísticas a fin de evaluar las propiedades de la red.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en el cálculo de la configuración de red optimizada, antes y después de cada modificación de la configuración de red y/o al comienzo y al final del procedimiento, la distribución correspondiente del tráfico de abonados entre las superficies de célula radioeléctrica individuales y en caso dado otros parámetros de datos de entrada del procedimiento y/o resultados de simulación de red se representan gráficamente en un mapa de la región cubierta por la red de comunicación, ilustrándose dicha distribución del tráfico entre células de tal modo que en la representación gráfica cada superficie de célula tiene un color asignado de forma inequívoca al tráfico de abonados ofrecido en la misma.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque

a) se lleva a cabo una identificación de las células que difieren claramente del tráfico medio de abonados ofrecido por cada célula radioeléctrica, para lo que se utiliza la representación gráfica del tráfico de abonados por célula y en caso dado otros parámetros de datos de entrada del procedimiento y/o resultados de la simulación de red,

b) se puede realizar una modificación de parámetros de la configuración de red en etapas iterativas consecutivas, teniendo en cuenta eventualmente condiciones límite definidas por los restantes parámetros representados, para lograr una distribución más uniforme del tráfico de abonados entre las células radioeléctricas.

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11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque a partir de un análisis de las relaciones de proximidad geográfica de las células radioeléctricas, en cada etapa iterativa se calcula una matriz cuyas columnas y filas están designadas por respectivas células radioeléctricas de la sección de red analizada y en cuyos campos se introducen las diferencias de los valores de tráfico de las respectivas células y si resulta apropiado condiciones límite adicionales, para determinar a partir de ella en un proceso automatizado al menos una célula radioeléctrica en la que a continuación se modifican determinados parámetros de la configuración de red con el fin de mejorar la configuración de red en el modelo de red radioeléctrica.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la configuración de red inicial se evalúa mediante una simulación de red de un modelo de red radioeléctrica, y en la optimización de la distribución del tráfico entre las células de la red de comunicación se incorporan determinadas magnitudes, en particular la tasa de transmisión celular, como datos de entrada adicionales, y también otros resultados, en particular las causas y los lugares donde se producen conexiones no aceptadas e interrupciones de conexión, como condiciones límite adicionales.

13. Dispositivo para optimizar redes de comunicación inalámbrica celulares con abonados móviles

a) que está conectado con una red de acceso de radiotelefonía (310) para la conexión inalámbrica de los abonados móviles y,

b) conectada con ésta, una red de conmutación de mensajes (330) con canales de transmisión conectados en red de forma fija,

c) a través de una base de datos (350) con apropiados interfaces bidireccionales a la red de conmutación de mensajes (330),

d) conteniendo la base de datos alternativamente o en combinación, datos de emplazamiento actuales, configuraciones de los elementos de red, datos de medición de diferentes magnitudes de la red de comunicación, datos de contadores de los elementos de red, estadísticas de llamadas, datos de planificación,

e) estando previstos medios de simulación que generan en un dispositivo de cálculo (370) un modelo virtual de la red de comunicación, y cargándose la configuración de los medios de simulación de la base de datos (350) con el estado actual de la configuración de red, y,

f) a la inversa, pudiendo ser transmitido el estado correspondiente de los medios de simulación a la base de datos (350), y

g) la configuración de los medios de simulación se adapta mediante un procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores implementado en el dispositivo de cálculo (370).

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14. Dispositivo según la reivindicación 13, caracterizado porque los canales de transmisión conectados en red de forma fija para transmitir mensajes de comunicación están subdivididos de modo que se pueden interconectar libremente.

15. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado porque una configuración de red adaptada, transferida desde el dispositivo de cálculo (370) a la base de datos (350), es transmitida a la red de comunicación.

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque la base de datos (350) puede estar subdividido en varios bancos de datos, que en caso necesario también están interconectados entre sí, en función del tipo de datos almacenados.

17. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 16, caracterizado porque en la base de datos se pueden almacenar valores de medición, registrados en la red de comunicación (310, 330) con un dispositivo de medición móvil (399).

18. Dispositivo según una de las reivindicaciones 13 a 17, caracterizado porque la configuración de red instantánea y los datos de tráfico actuales son transferidos desde la base de datos (350) al dispositivo de cálculo (370) para calcular en éste, mediante la aplicación automática del método de optimización según la reivindicación 1, una configuración de red mejor adaptada a la situación actual de la red, y a continuación transferir esta configuración de red mejorada directamente de vuelta a la base de datos (350) y desde éste a la red de comunicación (310, 330), donde actúa en tiempo real.