ITTS20000003A1

ITTS20000003A1 - SELF PLANNER: AUTOMATIC FREQUENTIAL PLANNING FOR RADIO MOBILE SYSTEMS

Info

Publication number: ITTS20000003A1
Application number: IT2000TS000003A
Authority: IT
Inventors: Federica Evangelista; Stefano Perazzetti
Original assignee: Telit Networks Spa
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-01
Also published as: WO2001093617A1; AU4103801A

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

E’ noto che nelle reti PLMN la pianificazione frequenziale dei sistemi indoor è notevolmente problematica, anche a causa della carenza di banda disponibile e dunque del riuso frequenziale elevato, soprattutto in zone ad alta densità di stazioni radio base. I convenzionali metodi di pianificazione frequenziale prevedono comunemente l'impiego di tools per simulazioni di copertura, con i quali viene ricavata una matrice di interferenza mutua tra le celle. Tale matrice costituisce l'input degli algoritmi di pianificazione automatica delle frequenze. L'inconveniente dell'applicazione di questo metodo a scenari indoor è legato al fatto che i tools di simulazione di copertura sono raramente corredati di database topografici dettagliati per le tipologie urbane ed il relativo edificato, in grado di prevedere correttamente la copertura nell’area indoor e di assegnare dunque le frequenze in maniera ottimale. It is known that in PLMN networks the frequency planning of indoor systems is significantly problematic, also due to the lack of available bandwidth and therefore the high frequency reuse, especially in areas with a high density of base radio stations. Conventional frequency planning methods commonly involve the use of coverage simulation tools, with which a mutual interference matrix is obtained between the cells. This matrix is the input to the automatic frequency planning algorithms. The drawback of applying this method to indoor scenarios is linked to the fact that the coverage simulation tools are rarely equipped with detailed topographic databases for urban typologies and the related buildings, able to correctly predict the coverage in the indoor area. and therefore to assign the frequencies in an optimal way.

Un’altra via ugualmente utilizzata dagli operatori radiomobili prevede l’esecuzione di una serie di misure nell’area indoor prima dell'installazione del WOS, e la successiva assegnazione delle frequenze. Questo metodo, di elevata affidabilità in quanto basato su livelli di potenza misurati e non simulati, richiede tuttavia misurazioni ripetute in sito, ad ogni cambio dati nella PLMN. Another way equally used by mobile radio operators involves the execution of a series of measurements in the indoor area before the installation of the WOS, and the subsequent assignment of frequencies. This method, which is highly reliable as it is based on measured and non-simulated power levels, nevertheless requires repeated measurements on site, at each data change in the PLMN.

E’ altresì noto che la maggior parte dei sistemi WOS implementa (rif. figura 1) a livello di Operation and Maintenance Center (OMC) (3) e Base Station SubSystem (BSS) (4) locali delle funzionalità di Radio Interference Recording, i cui risultati, elaborati unitamente ad alcuni contatori statistici, suggeriscono all’operatore quali sono gli opportuni cambi frequenza da eseguire nel WOS per migliorare la qualità del collegamento radio. It is also known that most WOS systems implement (ref. Figure 1) at the level of Operation and Maintenance Center (OMC) (3) and Base Station SubSystem (BSS) (4) local Radio Interference Recording functions, whose results, elaborated together with some statistical counters, suggest to the operator what are the appropriate frequency changes to be made in the WOS to improve the quality of the radio link.

In ogni caso, quale che sia la metodologia prescelta, l’elaborazione del processo per l'assegnazione frequenziale e la gestione dei dati di cella per il cambio frequenza deve essere sempre eseguita dall'operatore radiomobile, il quale dovrà occuparsi inoltre della produzione dei files di configurazione e del relativo caricamento manuale in rete. In any case, whatever the chosen methodology, the processing of the process for the frequency assignment and the management of the cell data for the frequency change must always be performed by the mobile operator, who must also take care of the production of the files. configuration and its manual upload to the network.

Scopo generale della presente invenzione è di fornire, senza nessun intervento da parte dell'operatore radiomobile, un sistema per ottenere la pianificazione frequenziale e la riconfigurazione dei parametri di un WOS GSM in maniera totalmente automatica. Un ulteriore vantaggio della presente invenzione è costituito dal fatto che essa garantisce un livello interferenziale minimo e quindi una maggiore qualità dei collegamenti radio grazie al rilevamento in tempo reale delle frequenze presenti all'interno dell'area indoor e dei livelli di potenza relativi . The general purpose of the present invention is to provide, without any intervention by the mobile radio operator, a system for obtaining the frequency planning and the reconfiguration of the parameters of a GSM WOS in a totally automatic way. A further advantage of the present invention is constituted by the fact that it guarantees a minimum interference level and therefore a higher quality of the radio links thanks to the real-time detection of the frequencies present within the indoor area and of the relative power levels.

Il Self Planner può essere abbinato a tutti i sistemi WOS GSM: esso garantisce la funzione di pianificazione automatica delle frequenze e la produzione di un database di progetto radio di un formato compatibile con la sintassi deN’OMC del WOS, contenente i parametri necessari per il cambio dati in rete. E’ evidente che, affinchè anche il caricamento di tale database e la riconfigurazione della rete siano automatici, l'OMC del WOS deve prevedere la procedura di import di un database di progetto radio in un qualsiasi formato. Qualora questa prestazione di OMC non fosse disponibile, resta comunque la possibilità di caricare il database di progetto radio nell'OMC locale manualmente da parte di un amministratore di sistema, incaricato dall'operatore radiomobile. The Self Planner can be combined with all WOS GSM systems: it guarantees the automatic frequency planning function and the production of a radio project database in a format compatible with the WOS OMC syntax, containing the necessary parameters for data exchange on the network. It is clear that, in order for the loading of this database and the reconfiguration of the network to be automatic, the OMC of the WOS must provide for the procedure for importing a radio project database in any format. If this OMC service is not available, it is still possible to load the radio project database into the local OMC manually by a system administrator, appointed by the mobile radio operator.

L'operatore radiomobile può dunque definire caso per caso, e secondo la necessità contingente, se conservare una procedura totalmente automatica o intervenire nelle varie fasi del processo per un maggiore controllo. A tal fine il Self Planner offre numerose scelte possibili, sia a livello procedurale che a livello elaborativo, configurabili tramite una serie di variabili disponibili. The mobile radio operator can therefore define case by case, and according to the contingent need, whether to keep a totally automatic procedure or to intervene in the various stages of the process for greater control. To this end, the Self Planner offers numerous possible choices, both at the procedural and at the processing level, configurable through a series of available variables.

In particolare, nei WOS che implementano prestazioni di Radio Interference Recording, il Self Planner prevede la possibilità di elaborare il processo di pianificazione frequenziale sia ereditando semplicemente i risultati di Radio Interference Recording ed utilizzandoli come input per l'algoritmo di pianificazione, sia integrando tali risultati con le misure di livello raccolte. In particular, in the WOS that implement Radio Interference Recording performances, the Self Planner provides the possibility to process the frequency planning process both by simply inheriting the Radio Interference Recording results and using them as input for the planning algorithm, and by integrating these results. with the level measurements collected.

Per rendere più chiara la spiegazione riguardante l'applicazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota, si descriverà di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati (figura 1 - 2 - 3), una possibile ma non esclusiva realizzazione sistemica nel caso di servizi GSM 900-1800/1900 MHz. To clarify the explanation concerning the application of the innovative principles of the present invention and its advantages with respect to the known technique, a possible but not exclusive systemic implementation in the case of GSM 900-1800 / 1900 MHz services.

Secondo i principi dell'invenzione, il Self Planner è un sistema in grado di svolgere nell'ordine, le seguenti operazioni: According to the principles of the invention, the Self Planner is a system capable of carrying out the following operations in order:

a) Monitoring della rete dell'operatore affiliato a) Monitoring of the affiliated operator's network

b) Misura dei valori di Received Level Average per Celi (RLA_C) per ciascun canale della banda GSM riservata a quella PLMN b) Measurement of Received Level Average values for Celi (RLA_C) for each channel of the GSM band reserved for the PLMN one

c) Decodifica e registrazione degli Information Element trasmessi sui canali di controllo broadcast: Absolute Radio Frequency Channel Number (ARFCN), Location Area Code (LAC), Celi Identity (CI), Base Station Identity Code (BSIC), Reduced Frame Number (RFN) c) Decoding and recording of Information Elements transmitted on broadcast control channels: Absolute Radio Frequency Channel Number (ARFCN), Location Area Code (LAC), Celi Identity (CI), Base Station Identity Code (BSIC), Reduced Frame Number (RFN) )

d) Raccolta ed elaborazione aggregata dei dati d) Collection and aggregate processing of data

e) Rilevazione di variazioni nel piano frequenza della PLMN dal confronto di cicli di misura successivi e) Detection of variations in the PLMN frequency plan by comparing successive measurement cycles

f) Risoluzione di un algoritmo di pianificazione frequenziale per le microcelle della rete indoor f) Resolution of a frequency planning algorithm for the microcells of the indoor network

g) Caricamento automatico in OMC (3) di frequenze e BSIC per ciascuna microcella. g) Automatic loading in OMC (3) of frequencies and BSICs for each microcell.

h) Riconfigurazione automatica del WOS h) Automatic reconfiguration of the WOS

Nell’area indoor in cui è presente il WOS viene disposto un set di ricevitori di monitoring, i “monitor” (1) in grado di eseguire le operazioni (a), (b), (c). In particolare, per rendere adeguata la procedura di misura ad ogni possibile situazione interferenziale, è possibile configurare i monitor (1) nei seguenti parametri,: In the indoor area where the WOS is present, a set of monitoring receivers is arranged, the "monitors" (1) capable of performing operations (a), (b), (c). In particular, to make the measurement procedure adequate for any possible interference situation, it is possible to configure the monitors (1) in the following parameters:

lista dei canali downlink su cui il monitor deve operare; list of downlink channels on which the monitor must operate;

- valore massimo e minimo di Received Level Average per Celi (RLA_C) rilevabile; - maximum and minimum value of Received Level Average for Celi (RLA_C) detectable;

periodo di misura su ciascun canale radio. measurement period on each radio channel.

Per ciascun WOS è prevista l'installazione di uno o più monitor, con la possibilità di posizionamento sia outdoor che indoor, in prossimità dell’area di copertura di ciascuna microcella. Ciascun monitor contribuisce alla rilevazione di dati utili per la pianificazione di una o più microcelle, secondo la sua posizione rispetto a ciascuna di esse. La raccolta e l'elaborazione aggregata dei dati avviene presso un elaboratore, N“manager”(2). Per la trasmissione dei dati raccolti, i monitor (1) possono essere collegati al manager (2) tramite cablaggio dedicato (5) come indicato in figura 2 (soluzione wired) e/o via radio, equipaggiando monitor e manager di antenne (6) come indicato in figura 3, (soluzione wireless). For each WOS, the installation of one or more monitors is foreseen, with the possibility of positioning both outdoor and indoor, near the coverage area of each microcell. Each monitor contributes to the collection of data useful for planning one or more microcells, according to its position with respect to each of them. The collection and aggregate processing of data takes place at a computer, N "manager" (2). For the transmission of the collected data, the monitors (1) can be connected to the manager (2) via dedicated wiring (5) as indicated in figure 2 (wired solution) and / or via radio, equipping the monitor and manager with antennas (6) as indicated in figure 3, (wireless solution).

Il manager (2) è un elaboratore di servizio oppure un CLIENT di OMC che gestisce la modalità e le tempistiche delle procedure di raccolta dei dati di tutti i monitor (1) ed elabora l’algoritmo di pianificazione frequenziale. Il manager esegue un confronto tra le sessioni di misura successive ricevute dai monitor e all'occorrenza rileva la variazione del piano frequenza della PLMN. In caso di cambio dati, sulla base delle misure registrate il manager individua un gruppo di frequenze il cui livello di potenza misurato è al di sotto di una soglia cautelativa ritenuta non interferente per l’indoor ed il cui numero complessivo sia maggiore del numero di canali del WOS da pianificare . Successivamente vengono individuati altri due o più gruppi di frequenze in riferimento a soglie di tollerabilità più elevate, per ottenere dunque in ciascun gruppo un numero di frequenze disponibili via via maggiore. A questo punto il manager è in grado di elaborare l'algoritmo di assegnazione frequenziale. The manager (2) is a service processor or a OMC CLIENT who manages the methods and timing of the data collection procedures of all monitors (1) and elaborates the frequency planning algorithm. The manager makes a comparison between the subsequent measurement sessions received by the monitors and, if necessary, detects the change in the PLMN frequency plan. In the event of a data change, on the basis of the recorded measurements, the manager identifies a group of frequencies whose measured power level is below a precautionary threshold considered non-interfering for indoor and whose total number is greater than the number of channels of the WOS to plan. Subsequently, two or more groups of frequencies are identified with reference to higher tolerability thresholds, in order to obtain, therefore, in each group a number of frequencies available gradually greater. At this point the manager is able to process the frequency assignment algorithm.

Descrizione dell’algoritmo Description of the algorithm

L'algoritmo di pianificazione frequenziale viene elaborato considerando i seguenti input : The frequency planning algorithm is elaborated considering the following inputs:

GRUPPO 1, 2...m di frequenze disponibili, GROUP 1, 2 ... m of available frequencies,

corrispondenza tra monitor e microcelle. correspondence between monitor and microcells.

- elenco microcelle ordinato secondo una priorità definita sulla posizione delle microcelle nell'edificio rispetto all'esterno (massima priorità alle microcelle più vicine a finestre e porte o nei piani superiori dell’edificio) dimensionamento totale di canali richiesto per le microcelle del WOS. relazioni di adiacenza tra le microcelle. - list of microcells ordered according to a priority defined on the position of the microcells in the building with respect to the outside (highest priority to the microcells closest to windows and doors or in the upper floors of the building) total sizing of channels required for the microcells of the WOS. adjacency relationships between microcells.

- vincoli di riuso frequenziale specificati per gli apparati costituenti il WOS. 1. L’algoritmo parte considerando le frequenze del GRUPPO 1 a soglia interferenziale più cautelativa, quindi potenzialmente meno interferenti e, alla luce del dimensionamento previsto per ciascuna microcella, assegna prima tutti i canali broadcast del WOS, poi l'intero equipaggiamento di canali di traffico di ciascuna microcella, rispettando l’ordine di priorità e verificando il rispetto dei vincoli di riuso ad ogni assegnazione. Ad assegnazione avvenuta la frequenza è marcata come assegnata e quindi non riutilizzabile se non per microcelle dichiarate non adiacenti. La procedura è sequenziale, fino a quando non si verìfica un blocco causato dalla violazione di un vincolo di riuso o di una relazione di adiacenza. In questo caso si tenta l’assegnazione della frequenza successiva disponibile (e non assegnata) nel gruppo in considerazione. - frequency reuse constraints specified for the devices making up the WOS. 1. The algorithm starts by considering the frequencies of GROUP 1 with a more precautionary interference threshold, therefore potentially less interfering and, in light of the sizing provided for each microcell, first assigns all the broadcast channels of the WOS, then the entire equipment of transmission channels traffic of each microcell, respecting the order of priority and verifying compliance with the reuse constraints at each assignment. Once the assignment has been made, the frequency is marked as assigned and therefore not reusable except for microcells declared non-adjacent. The procedure is sequential, until a block occurs due to the violation of a reuse constraint or an adjacency relationship. In this case, an attempt is made to assign the next available (and unassigned) frequency in the group under consideration.

2. Se, esaurite le frequenze disponibili nel gruppo, si verìfica nuovamente un blocco, l’algoritmo “svuota” a ritroso le frequenze già pianificate, a partire dall’ultima frequenza prima della corrente, e ripete la procedura con una nuova frequenza, procedendo poi come già descrìtto al punto 1. 2. If, once the frequencies available in the group are exhausted, a block occurs again, the algorithm "clears" the frequencies already planned backwards, starting from the last frequency before the current, and repeats the procedure with a new frequency, proceeding then as already described in point 1.

3. In caso di esaurimento delle frequenze all'interno del gruppo a soglia interferenziale minima, si ripete l’intera procedura dal punto 1, considerando il secondo gruppo di frequenze corrispondente ad un livello di interferenza tollerato più alto, gruppo ovviamente più numeroso. 3. In case of exhaustion of frequencies within the group with minimum interference threshold, the entire procedure is repeated from point 1, considering the second group of frequencies corresponding to a higher tolerated interference level, obviously a larger group.

4. Al termine della elaborazione l’algoritmo fornisce un piano frequenza che rispetti tutti i vincoli suddetti e che, relativamente ai vincoli di tipo interferenziale, limiti e ottimizzi il livello di interferenza, poiché utilizza i canali con livelli di potenza associati minimi. Il piano frequenza popola un database di progetto radio, contenente le nuove frequenze ed i BSIC delle microcelle del WOS. 4. At the end of the processing, the algorithm provides a frequency plan that respects all the aforementioned constraints and which, in relation to the interference type constraints, limits and optimizes the level of interference, since it uses channels with associated minimum power levels. The frequency plan populates a radio project database, containing the new frequencies and the BSICs of the WOS microcells.

Quando il piano frequenza per la rete indoor è definito il manager compila i command files nella sintassi prevista dall'OMC del WOS. I command files sono trasferiti all'OMC, il quale eseguirà automaticamente la riconfigurazione della rete indoor e la ripresa del servizio. Nel caso in cui il manager sia un CLIENT di OMC, allora dovrà contenere semplicemente un software in grado di compilare, a partire dal database di progetto radio, direttamente i command files. Il submit automatico al BSC avviene direttamente dal CLIENT. In caso contrario, nel manager è necessario un programma dedicato alla traduzione del database di progetto radio in command files e successivamente al loro trasferimento in OMC. In OMC deve essere poi possibile il submit automatico al BSC per la riconfigurazione delle celle. Il Self Planner può essere modificato in tutte le sue parti per la configurazione automatica dei sistemi indoor di terza generazione. When the frequency plan for the indoor network is defined, the manager compiles the command files in the syntax provided by the OMC of the WOS. The command files are transferred to the OMC, which will automatically reconfigure the indoor network and resume the service. If the manager is an OMC CLIENT, then it must simply contain a software capable of compiling the command files directly from the radio project database. The automatic submission to the BSC takes place directly from the CLIENT. Otherwise, the manager needs a program dedicated to translating the radio project database into command files and then transferring them to OMC. In OMC it must then be possible to automatically submit to the BSC for the reconfiguration of the cells. The Self Planner can be modified in all its parts for the automatic configuration of third generation indoor systems.

Claims

CLAIMS 1. Pelf Planner system) to be combined with a Wireless Office System (WOS) GSM, for the detection of the frequencies of the Public Land Mobile Network (PLMN) present in the indoor area and for the planning of frequencies and the reconfiguration of the WOS microcells, minimizing interference with the PLMN.

2. System (Self Planner) according to claim 1, characterized in that the procedures for measuring the power levels and decoding the Information Elements on the PLMN channels are carried out automatically.

System (Self Planner) according to claim 1, characterized in that the procedures for processing the planning and reconfiguration algorithm of the WOS network are automated.

4. System (Self Planner) according to claim 1, characterized by the fact that the data collected by the monitors (1) can be transmitted to the manager (2) through either dedicated wiring (fig.2) or via radio (fig.3).

5. System (Self Planner) according to claim 1 characterized by the fact that the OMC of the WOS must provide for the possibility of importing a radio project database of any format, compatible with the OMC syntax of the WOS, for automation of the loading procedure.

6. System (Self Planner) according to claim 1, characterized by the fact that the updating of the WOS frequencies takes place in a totally automatic way in real time, through the Operation and Maintenance Center, guaranteeing a minimum level of interference thanks to the power carried out locally on the entire band of the operator.

7. System (Self Planner) according to claim 1, which can be combined with any WOS system and which allows the mobile operator to manually load the frequency plan produced by the manager, if the OMC does not have the functionality of importing the database of radio project or in any case in which the mobile radio operator wants to exercise greater control over the data produced.

8. System (Self Planner) according to claims 1 and 5 characterized by the fact that the monitoring and data processing procedures can be easily modified to allow maximum adaptability to the operator's needs and to the interference scenario in which the WOS is inserted.

9. System (Self Planner) according to claim 1, characterized by the fact of being compatible with the Radio Interference Recording functions possibly already implemented in the WOS: The Self Planner can integrate the relative outputs with the results of the level measurements or can simply inherit them as an input to your planning algorithm.

10. System (Self Planner) according to claims 1, 2 characterized by the fact that the frequency planning algorithm takes into account the mutual interference between indoor and outdoor cells thanks to the measurements made by the monitors and to appropriate predefined constraints.

11. System (Self Planner) according to claims 1 and 9, characterized by the fact of allowing the implementation in the manager of different algorithms, according to contingent needs, which can be defined by the operator.

12. System (Self Planner) which provides the possibility of being modified in all its parts for the automatic configuration of third generation indoor systems.