JP2004528765A - 移動体通信機器用ネットワークの特性評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
技術分野
この発明は、利用可能な無線リソース(基地局)の数や提供される電話トラヒック量などのパラメータに基づいて移動体通信機器用ネットワークの特性を評価する方法に関する。
【0002】
特に、本発明は、GSM−GPRS型ネットワーク(移動体通信用グローバルシステム−移動体ネットワーク上での一般パケット無線サービス(Global System for Mobile communications - General Packet Radio Service on mobile networks) )の基地局の規模(dimensioning)及び性能の観点から特性を評価する方法に関する。このGSM−GPRS型ネットワークは、周知のように、周波数分割多元接続(FDMA)と時分割多元接続(TDMA)とに基づいたハイブリッド無線インターフェースを用いており、音声コールとデータコールの両方を管理することを可能とする。
【0003】
したがって、本方法は、音声電話コールの数と持続時間(音声トラヒック)及びデータコール中に伝送される情報の数と容量(データトラヒック)、並びにデータトラヒックのコールに対する音声トラヒックコールの優先度に基づいた、無線リソースの正確な規模と性能の評価に関する。
【背景技術】
【0004】
背景技術
移動体通信機器用のネットワークは周知である。
【0005】
一般にこれらのネットワークは、セルから成るものとして説明され、複数のセルにより特徴付けられる。各々のセルは、アンテナ(無線インターフェース)により放射される無線電気信号によりサービスされる領域地点群として定義される。
【0006】
ユーザー固有の移動性は別として、移動体機器のネットワークの主な特徴点は、ネットワーク自体へのアクセスポートとして無線インターフェースを使用することである。
【0007】
提供されるトラヒックが音声トラヒックのみから成る電気通信ネットワーク又はシステムの規模及び性能の評価が、M/M/N型として記載されるモデルを基礎とした方法を用いることにより行われることも周知である。ここで、最初のMはシステムにより提供されるコールの指数分布を意味し、二番目のMはサービスされるコールの持続時間の指数分布を意味し、Nは回線、電話チャンネル又は利用可能なリソースの数に対応し、これら総ては「アーラン(Erlang)−B」式として公知のものを用いて表現される。
【0008】
この方法を用いると、最高のトラヒックを有する期間(ピーク時間)において確率的表現による規模及び/又は性能、換言すれば調査される電気通信システムのサービスレベルP(c)を次の式により決めることができる。
【数1】
ここで、
ρ=λ/μ
であり、
λは単位時間当たりに到達するコールの数であり、
μは単位時間当たりにサービスされるコールの数であり、
cは回線、電話チャンネル又は利用可能なリソースの数である。
【0009】
したがって、公知の最新技術によれば、P(c)は、最高トラヒックの期間(ピーク時間)中においてサービスされない(すなわちシステムにより阻止される)入来コール(又は申出)の割合を表す。必然的に、このP(c)は、一般に公知かつ容認される次の仮定の下で、提供される電話トラヒックや回線、電話チャンネル又は利用可能なリソースに基づき計算される。仮定は次の通りである。
− 入来音声コールの数がパラメータλを有するポアソン分布を示すこと。このことは直感的には一つのコールの到着時刻と次のコールの到着時刻の間の時間(到着間時間)がパラメータλの指数関数型であり、よってコールのバーストはないことを意味する;
− サービスされる音声コールの数がパラメータμを有する指数関数型の分布を示すこと。このことは直感的にはシステムによりサービスされるコールの持続時間の分布がパラメータμの指数関数型であることを意味する。
【0010】
公知の方法は、上述したタイプの電気通信システムの規模及び性能、よって音声トラヒックのみを管理するGSMなどの携帯電話システムの基地局(セル)の規模及び性能を評価するのに明らかに適している。この場合には有効に示された上記仮定が真実の良好な近似を与えるからである。
【0011】
例えば電話交換に起因した「待ち行列」の存在を特徴とする音声トラヒックを有する電気通信システムの規模及び性能の評価が、M/M/N/Q型のモデルに基づいた方法を用いて実行されることも周知である。M/M/N/Q型において、最初の3つの項は上述した意味を有し、Qはシステムにおいて待ち行列に入れ得るサービスを待っているコール数を表す。一般に、これらの方法は、欠落(dropped)コールの頻度パラメータαによりユーザー「忍耐不可(impatience)」ファクターを考えることを特徴とする。
【0012】
しかしながら、上述した公知の方法は、データトラヒックを管理するのには適してなく、音声とデータの混合トラヒックに対してはもっと適してなく、よって例えばGSM−GPRS型のネットワーク基地局の規模と性能を評価するのには使用できない。知っての通り、実際、GSM−GPRSネットワークなどのデータ又は音声・データのネットワークの独特な点は、この種のネットワークは例えば音声電話、FTP、電子メール及びインターネットアクセスなどの複数の「サービス」を提供すること、及び一般にこれらのサービスの各々が速度(毎秒のビット数)やトラヒック(伝送容量、サービスの対称性又は非対称性)の両方の観点から異なる特性を有することにある。このことにより要するに、システムのセルの規模については、各サービスの特性、及び特に従来の音声サービスとサポートされるデータサービスとの共存について一緒に考慮しなければならないのである。
【0013】
データトラヒックをサポートする必要性に関連した第一の技術的な問題は、これらの種類のネットワーク、より一般的には固定したデータ電話ネットワークにおけるデータトラヒック伝送速度が、時間に対して一定でなく、所与の時間における回線、電話チャンネル又は利用可能リソースの数に大きく依存することにある。
【0014】
周知のように、GSM−GPRSネットワークの特定ケースでは、様々な種類のサービスに対するデータトラヒックが、事前に定められた周波数の無線搬送波を用いて各無線搬送波の枠内にて管理(サービス)され(FDMAアクセス技術)、また、無線インターフェース上で用いられる時間フレームの枠内にて周期的に利用可能なもののうちの所与のスロット(論理チャンネル)により管理(サービス)される(TDMAアクセス技術)。この場合、1ユーザーでもデータ伝送を要求すれば、GSM時間フレームにおける1スロット全体がそのユーザー自身に割り当てられ、このことは、所与の伝送速度、例えばCS−1と称されるデータ符号化では公称の9.05キロビット/秒、又はCS−2と称されるデータ符号化では公称の13.4キロビット/秒を意味する。一方、いく人かのユーザーが同時にデータ伝送を要求するならば、1つのスロットがユーザーの間で分割され、その結果として伝送速度が低下し、したがって伝送速度はその瞬間でのシステム(セル)内でのアクティブユーザーの数の関数となる。直感的に言えば、一般ユーザーは、システム自体における負荷条件に基づいて時間と共に変わる正味のデータ伝送速度に注目する。上述した現象の特徴は、単一の音声のみの伝送に一般的なものとは明らかに異なっている。知っての通り、単一の音声のみの伝送では、ユーザーに割り当てられたGSM時間フレームのスロットは、電話コールの完了まで一義的かつ排他的に同じものに付与される。
【0015】
したがって、周知の最新技術にて分かったようにアーラン−B式を基礎として有する方法の使用は、結果の非常に粗い近似であることが分かり、実際には、例えばGSM−GPRSネットワークなどのデータ管理ネットワークの規模についての極めて概算的な評価となる。
【0016】
周知の最新技術にて分かった第2の問題は、それでもなお一般にはデータトラヒックは、即座にサービスされることを必要とせず、よって待ち行列に入れることができる。よって明らかに、一般にデータトラヒックは、M/M/N/Qモデルに近似できる。このM/M/N/Qモデルでは、該トラヒックは(電話チャンネルがしばらくの間開放されているなら)待ち行列から出る、すなわちサービスされる。すなわち、システムからの欠落(ここでの端末−セルの組合せをモデル化する所謂顧客の「忍耐不可」)ゆえに、このようなM/M/N/Qモデルとその対応する方法では、再度結果の粗い近似を伴う。時間と共に変わるリソースを有するトラヒックを管理することを考慮しないからである。
【0017】
したがって、周知の最新技術において分かっているようにデータトラヒックを待ち行列に入れることができるということを考慮するよう修正した、アーラン−B式を基礎として有する方法の使用は、結果の非常に粗い近似であることが分かり、実際には、例えばGSM−GPRSネットワークなどのデータ及び/又は音声管理ネットワークの規模についての極めて概算的な評価となる。
【0018】
特に音声トラヒックとデータトラヒックの共存の場合に存在する第3の問題は次の点に存する。すなわち、周知の通り、総てのリソース(又はいずれにしても2種類のサービスの間に共通に配置されたリソース総て)を(せいぜい音声コールによる侵害から保護される最小容量が確保された)データトラヒックではなく音声トラヒックに付与すべく、これらの場合における優先度がデータトラヒックよりも音声トラヒックに与えられる(先取り(pre-emption) )のであるが、この場合にも現在までの最新技術はこの先取りを考慮せず、よって、音声とデータの混合ネットワークの性能を評価する際に、実質的にまるで音声とデータが共存せず先取りも存在しないように性能を評価する点にある。
【0019】
上述した問題から、移動体通信機器用のネットワークの基地局の規模と性能を評価する既知の方法は、その要求に対して適当でなく、粗い評価誤差を生じさせるものである。というのは、データ及び/又は音声・データのトラヒックの特異性を考慮しないからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0020】
発明の開示
本発明の目的は、移動体通信機器用のネットワークにおける基地局の規模と性能を評価する方法の実現であり、これは、周知の最新技術に存在する制限を有さず、よってデータ伝送に特有の問題及び/又は音声トラヒックとデータトラヒックの共存に特有の問題を考慮し、特にGSM−GPRSネットワークの問題を解決するのに適すると共に、適用するのが簡単で容易なものである。
【課題を解決するための手段】
【0021】
この目的は、特許請求の範囲に記載の方法により達成される。
【0022】
図面の簡単な説明
本発明のこの特徴及びその他の特徴は、添付図面の助けにより制限的な目的ではなく例示のために与えられた好ましい実施態様についての以下の記載から明らかとなろう。
図1は、本発明による移動体通信機器用の基地局の特性を評価する方法を適用するのに要求される入力、及び本方法自体により保証される出力の図であり;
図2は、本発明による方法の流れ図であり;
図3は、システムにおけるデータトラヒックのユーザー(GPRSユーザー)の数が許容最大数より大きくないとき、かつセル内に存在するGPRSユーザーの数が、一部のコールが待ち行列に入れられるのを要求しないような数であるときの、GSM−GPRS型のセルの可能な状態を(状態自体からの退出を生じさせるデータコールの誕生及び消滅の頻度の観点から)記載している。
【発明を実施するための最良の形態】
【0023】
発明を実施するためのベストモード
図1では、移動体通信ネットワーク、例えばGSM−GPRS移動体通信ネットワークの規模と性能の観点から特性を評価する方法10が、詳細には音声トラヒックに要求される性能(音声損失)20、データトラヒックに要求される性能(データ損失又はユーザースループット)30、提供される音声トラヒックの説明(アーラン)40、及び提供されるデータトラヒックの説明(GPRSトラヒック)50から成る入力セットを想定する。提供されるデータトラヒックの説明50は、データコールの到着頻度と個々のメッセージの平均長さから成る。
【0024】
本発明による方法10は、要求される性能20及び30と提供される性能40及び50が与えられた場合におけるGSM−GRPSセルの最適な規模(無線搬送波の数)60と、入力20、30、40及び50が与えられた場合におけるセル自身の有効性能とを両方提供する。
【0025】
特に、操作上の観点から、音声とデータを管理するのに適した移動体通信ネットワーク、例えばGSM−GPRSネットワークにおける基地局の規模と性能を評価する本方法10は、6つの基本的な論理ブロックにグループ化し得る一組の段階からなる。
【0026】
第1のブロック10000(図2)は、公知の種類であり、取り扱う音声トラヒック又はセルに提供されるアーラン40(ステップ100)に基づき、かつ音声のみに対して要求される音声損失20より大きくない音声損失を保証する制約(ステップ200)下にて、要求されるトラヒックチャンネル(スロット)の数を評価する(ステップ150)。
【0027】
第2のブロック20000は公知の種類であり、第1ブロック1000のステップ150にて計算されたチャンネル数から公知の方法にて演繹し得る必要なシグナリングチャンネルの数(ステップ300)に基づき、かつデータトラヒック(50)のみのために固定的に確保されたチャンネル数(ステップ400)に基づき、セル内に割り当てる無線搬送波の最小数を評価する(ステップ350)。
【0028】
第3のブロック30000は、後に詳細に記載するが、コール到着頻度、パケットの長さ、メッセージ当たりの平均パケット数(ステップ500)、データトラヒックのみに要求されるデータ欠落30(ステップ600)、データトラヒックに要求される遅延に関係するパラメータ(ステップ700)、データサービスにダイナミックに割り当て得るチャネルの最大数を示すパラメータ(ステップ800)、データコールの待ち行列中での待ち時間の最大長さを示すパラメータ(ステップ900)、及びデータを伝送するためのデータ伝送に用いられる成文化(codification)に関係するパラメータ、例えば使用されるGPRS符号化の種類に関係するパラメータ(ステップ1000)によって提供されたデータトラヒック特性に対して、第2ブロック20000のステップ350で得られた利用可能な無線搬送波の数に基づき、移動体端末と基地局の間の区域内でのデータトラヒックの性能を評価する(ステップ550)。
【0029】
第4のブロック40000は、実質的には得られた結果を評価するものであり、第3ブロック30000により用いられた無線搬送波の数を確認し、増加又は減少させるのに適し、その性能が要求を満たすか否かを照合(controlling) する第1照合ステップ(ステップ1100)を含む。
【0030】
もしその結果が肯定的ならば、このステップ1100はブロック40000を終了し、もし結果が否定的ならば、前の状況と比較してサービスにおいて改善があるか否かを照合する第2照合ステップ(ステップ1200)に進む。
【0031】
否定的な結果の場合には、このステップ1200は、チャンネル数を前の状態を表すブロック30000で用いられた数に戻すステップ(ステップ1250)に進み、肯定的な結果の場合には、可能ならばGSMセル内に割り当て可能な搬送波の最大数を知得して、チャンネル数を増加させ(ステップ1150)、ブロック30000を繰り返す。
【0032】
第5のブロック50000は、(ブロック30000と40000において確認又は計算された)利用可能な無線搬送波の数に基づき、かつ、ブロック30000のステップ500、600及び700について説明した提供されたデータトラヒックに関係する入力セット(ステップ1300)に基づき、かつ、ブロック30000のステップ800、900及び1000において説明したような構成パラメータのセット(ステップ1400)に基づき、基地局と携帯端末の間の区域におけるデータトラヒックの性能を評価する(ステップ1350)。
【0033】
第6のブロック60000は、実質的には得られた結果を評価するものであり、第5ブロック50000により用いられた無線搬送波の数を確認し、増減する。このブロック60000は、上述したブロック40000と実質的に等しく、上述したステップ1100、1200、1250及び1150にそれぞれ等しいステップ2100、2200、2250及び2150を含む。
【0034】
例えばGSM型の携帯機器の1セル内に割り当て可能な搬送波の最大数を知得して、ブロック60000は本発明に従って方法10を完了し、適切な場合にはブロック50000に戻る。
【0035】
本発明による方法では、最初の2つのブロック10000と20000は、周知の最新技術に対して新規な要素は有しないので、ブロック40000及び60000のように概略的に説明するのみにする。一方、ブロック30000と50000は、最新技術に対して革新的な構成要素を含むので詳細に説明する。
【0036】
種々のブロックにより実行される機能は、本発明の目的に従ってコンピュータ上のプログラムの形式にて実現され、移動体通信機器用のネットワークの特性を決めることを可能にする。
【0037】
この方法10の操作は、GSM−GPRS型のネットワークを基準にして説明するものであるが、移動体通信システムにおけるセルの規模と性能を評価する本方法10を、データのトラヒック及び/又は音声とデータのトラヒックを管理するのに適した移動体ネットワークに容易に拡張し得ることは当該分野の技術者にとっては自明である。
【0038】
第1ブロック10000により、音声のみに対して要求される音声損失よりも大きくない音声損失を保証する制約(ステップ200)下にて、セルに提供される音声トラヒック(アーラン)(ステップ100)を取り扱うのに要求されるトラヒックチャンネル(スロット)の最小数を評価する(ステップ150)のが可能になる。
【0039】
このために、ブロック10000のステップ150は、固定及び移動体の第1及び第2世代の通信ネットワークにおけるもの(モデルM/M/N)として周知の「アーラン−B」と称される式を用いる。この式は、要求される性能(音声欠落)にてアーランで表されたトラヒックを取り扱うべく、既知の入力データに基づいてGSM−GPRSセル内に割り当てるトラヒックチャンネル数を与える。
【0040】
以下の事項を既知として仮定すると、第2ブロック20000により、セル内に割り当てる無線周波数の数(FDMAアクセス技術)を評価するのが可能となる。
− 各無線搬送波に関連したトラヒックチャンネルの総数(TDMAアクセス技術)(これは周知のようにGSMシステムの場合には8チャンネルである);
− 第1ブロック10000により計算されたトラヒックチャンネルの数とセルを管理するのに必要なシグナリングチャンネルの数との間の(それ自体公知の)関連規則(ステップ300);
− GPRSトラヒックに固定的に割り当てられるチャンネル数(ステップ400)。よって、これが一般に設計パラメータであることを考慮に入れると、いずれにしても音声トラヒックにより使用できない。
【0041】
本発明によると、第3ブロック30000は、複数の入力データ、GPRSデータサービスの特性及び本方法とモデルについての仮定に基づいて、移動局と基地局の間の区域(アップリンク区域)内でのデータトラヒックの性能(損失及びユーザースループット)を評価する(ステップ550)ことを可能にする。特に、入力データに関する限り、ステップ550は以下の事項を考慮する。
− セルに提供されたデータトラヒックの特性、すなわち、コールの到着頻度、パケット長、及び1メッセージ当たりの平均パケット数(ステップ500);
− データトラヒックに要求される欠落(drop-out)(ステップ600);
− データトラヒックに要求されるユーザースループット(ステップ700);
− データサービスに動的に割り当てられるチャンネルの最大数(ステップ800)、すなわち、GSM音声トラヒックにより開放され、GPRSデータトラヒックにより使用できるもの;
− GPRSデータコールの待ち行列における最大待ち時間(ステップ900);
− データ伝送のためのGPRS符号化(ステップ1000);
− ステップ350において第2ブロック20000により計算された搬送波の数。
【0042】
本発明によると、GPRSデータサービスの特性に関する限り、ブロック30000は以下の事項を考慮する。
− 各ユーザー(又はむしろGPRS携帯端末)は、様々な方針に従って複数回の試みを伴って所定の秒数の間システムへのアクセスを試みる。もしユーザーがこの期間(例えば7秒)の終わりに無線スロットにアクセスできなかったならば、コールは阻止される。
− 周知の方法により、個別のメッセージパケットに対してではなくコールに基づき、システムにおける無線スロットへのアクセスが得られる。このことは、一旦リソースが確保されたならば、全メッセージ自体が伝送されるまで維持されることを意味する。
− 無線リソースを得た後のメッセージの伝送速度は、GSMフレームのスロット上に多重化されたユーザー数に依存する。この数は、例えば最小が1ユーザーから最大が8まで変わる。その結果、周知のように速度は、GSM−GPRSセルにアクセスするユーザー数に基づいて単一メッセージの伝送中に変わり得る。
【0043】
本発明によると、データトラヒックのみに対するGSM−GPRSセル(GPRSトラヒック)の挙動をモデル化する目的のため、本方法は以下の事項を考慮する。
− M/M/N/Qモデルが選択された。該モデルにおいては、システムサーバーはセルのトラヒックスロットに対応し、セルの状態はシステムにおけるGPRSユーザーの数により表される。
− トラヒックリソースが輻輳している場合、各ユーザーが上述した複数回のアクセスを試みる際には、無限長の待ち行列(Q=∞)が考えられる。
− 携帯端末が上述した複数回のアクセスを試みるのに必要な時間の関数として表される待ち行列の平均待ち時間(1GPRSユーザーに対し)。
− 単一のメッセージパケットではなく、メッセージ全体が待ち行列に入れられたと判断される。
− 到着の頻度に等しいパラメータλを有する指数分布により特徴付けられたデータコール間の到着間時間(到着プロセス)が考慮される。
− コール消滅密度(intensity)に等しいパラメータμ=1/τを有する指数分布により特徴付けられた平均コール持続時間(サービス時間τ)が考慮される。
− 欠落コールの頻度に等しいパラメータα(ユーザー「忍耐不可」)を有する指数分布により特徴付けられる待ち行列における平均待ち時間が考慮される。
【0044】
データコールの到着間時間(到着頻度)に対するパラメータλの指数分布に関する仮定は、通常の周知の単純化と考えることができる。一方、データコールの持続時間に対するパラメータμの指数分布、パラメータαの指数分布、及び待ち行列における待ち時間の指数分布に関する近似は、この技術分野において新規である。これにより、驚くべきことに、GSM−GPRSセルの規模と性能を評価する方法を信頼性高く確立することが可能となり、特に、困難で非常に複雑なモデル化において伴う数学的な面の部分的な単純化のおかげで、その一つを容易に適用できる。
【0045】
これまでリストアップしたものに基づいて、ブロック30000は、下記の公知の種類の関係によりセルに提供されたデータトラヒック「A」を評価することを可能にする。
【数2】
ここで、
【数3】
はデータコールの最小サービス時間であり、
vcanalは単一のサーバーの速度であり、
n・L はメッセージの長さである(長さLのnパケット)。
【0046】
携帯端末と基地局の間の区域のセルの性能(データ阻止の確率と平均ユーザースループット)は、2つの異なる種類の「状態」に基づいたセル状態のモデル化を用いて評価される。もし「i」がシステムにおけるGPRSユーザーの数であるなら、以下のものを得る。
− システムにおけるGPRSユーザーの数「i」がセルにより同時にサポート可能なデータ接続の最大数よりも小さい状態100000(図3)。ここで、データサービスのために所与の瞬間に利用可能なスロット数は既知である。この場合、システムは新たなデータコール(コール到着頻度λを有する)の誕生ゆえに、又は進行中のコールの消滅ゆえに状態「i」から出る。消滅の頻度はk・μであり、ここでkは1以上のGPRSユーザーにより占められるGSMスロットの数である。この場合、少なくとも1人のデータユーザーが存在する各スロットは、以下(1)〜(3)ゆえにμに等しい付加項によりセルにおける消滅頻度に寄与する。
(1) 一人のユーザーしかいない場合、可能な最大速度に等しい伝送速度を得る。このことは、μに等しいセルの消滅頻度全体への付加的な寄与を意味する。
(2) 二人のユーザーがいる場合には、伝送速度は半分になり(当該スロットに関連した消滅頻度を半分にすることに寄与する)、多重化されたユーザーは二倍になる(これは当該スロットに関連した消滅の頻度を二倍にすることに寄与する)。上述したことに基づいて、なおμ(すなわち1/2・2・μ)に等しいセルの消滅頻度全体への付加的寄与を得る。
(3) 三人以上のユーザーがいる場合にも、評価機構は変わらない。伝送速度はファクター1/3、1/4、1/5、1/6、1/7又は1/8で減少し(スロットに関連した消滅の頻度への同一の効果を伴う)、多重化されたユーザーの数はファクター3、4、5、6、7又は8で増加する(スロットに関連した消滅の頻度への同一の効果を伴う)。リストアップした場合すべてにおいて、驚くべきことに、なおμに等しいセルの消滅頻度全体への付加的寄与が存する。
− システムにおけるGPRSユーザーの数「i」がセルにより同時にサポート可能な接続の最大数よりも大きい状態200000。ここで、データサービスのために所与の瞬間に利用可能なスロット数は既知である。この場合、システムは新たなデータコール(コール到着頻度λを有する)の誕生ゆえに、又は以下の2つの原因((4)、(5))の結果としてのシステムにおけるコールの消滅ゆえに状態「i」から出る。
(4) N・μに等しい項により与えられる消滅頻度で生じる進行中のコールの完了。ここで、Nはデータサービスにより使用可能なスロットの最大数である。
(5) 項(i−8・N)・αにより与えられる消滅頻度にて生じる、システムにより想定される待ち時間の終わりの結果としての待ち行列からのデータコールの離脱。ここで、i−8・Nは、αに等しい追加項に各々が寄与する待ち行列におけるGPRSユーザーの数に対応する。
【0047】
GPRSサービスのために任意の瞬間に利用できるスロット数を知得すると、セルに関連した可能な状態セットが、次式で与えられる種々の状態確率を計算するのに必要なフローバランス(flow balancing)式にて合計される。
【数4】
ここで、P0は状態0にあるシステムの確率である。次に、確率セットが、次式に対応するP0正規化式(公知型)により正規化される。
【数5】
【0048】
データサービスのために利用できるスロット数を知得して、本発明にしたがってデータ及び/又は音声のトラヒックを管理すべく例えばGSM−GPRS型の基地局の性能を評価する方法(図1及び図2)の偉力は、幅広く使用し得ることから生じる。すなわち、以下のものの変化を伴っても本方法を適用し得るのである:
− データサービスに固定的に割り当てられたトラヒックスロットの数;
− データサービスに動的に割り当てられたトラヒックスロットの数;
− 携帯端末により接続のために要求されるスロット数;
− データユーザーへのトラヒックスロットの割り当て及び開放のためにGSM−GPRSネットワークにより使用される基準。
【0049】
これまで説明し何回か強調してきたことを、所与の瞬間にてデータサービスのために利用できるスロット数に関連付けなければならない。このスロット数は、一般にはGPRSコールに対して優先度(先取り)を有する音声トラヒックに基づいて実時間にて変化する。よって、効果的に生じる各構成についての音声トラヒックのみに関連した確率を用いて、データサービスに利用可能なスロットの種々の可能な構成を比較考量する必要がある。この目的のため、ブロック30000は、音声により開放された、よってGPRSサービスにより使用可能なxチャンネルを有する確率を次式により評価することを可能にする。
【数6】
ここで、Dはデータに割り当て可能なスロットの最大数(固定的プラス動的)に対応し、Pv(i)は、音声により占められた「i」スロットを有する確率であり、公知のタイプの下記の式により与えられる。
【数7】
【0050】
したがって、セルの有効性能(データ阻止の確率とユーザースループット)は、次式により与えられる。
【数8】
ユーザースループットは、(公知のタイプの)次式により平均遅延に基づいてステップ550において計算されたものである:
【数9】
ここでn・Lはメッセージ長である。
【0051】
ブロック30000は、次の事項を含んだ革新的な内容において公知最新技術とは異なる。
− 時間と共に変わる伝送速度、複数のアクセスの試み中に待ち行列における平均待ち時間、及び単一のパケットに基づいたものではなく、コールに基づいた無線リソースの獲得に関する仮定によって、例えばGPRS型のデータサービスの実際の特性を考慮すること;
− 図3の図により作られたシステムの状態の記載によって、データサービスのために所与の瞬間に利用可能なスロット数を知得して、セルの性能(データ阻止及びユーザースループットの確率)を評価する手順;
− 2つの種類のトラヒック(データと音声)の共存の場合での、音声から開放された際にデータのために利用可能な「i」スロットを有する確率に基づいてデータ阻止確率と平均遅延を与える式による、有効な音声損失、データ損失及びユーザースループットの評価。
【0052】
第4ブロック40000は、第3ブロック30000により評価された性能を、期待される性能(データ阻止及び要求されるスループットの確率)と比較し(ステップ1100)、もし性能が満たされておらずかつ下記の場合にはセル内の搬送波の数の増加(ステップ1150)を決める。下記の場合とは、
− 評価された性能が、前のステップで得られたものと比較して優れており(ステップ1200)、かつ、もちろんセル内に割り当て可能な搬送波の最大数に達していない場合。
【0053】
ステップ1100は、たとえ不満足に見えても、性能がさらに改善できないならば(このことは、データサービス、例えばGPRSサービスに動的に割り当て可能なスロット数が固定され、たとえ当該セルに割り当てられた搬送波の数を増しても該スロット数が増加し得ないならば、起こり得る)、搬送波の数の不必要な増加を避けることを可能にする。利用可能な搬送波の最大数により構成される制限には、スペクトルバンドの限界と、各携帯電話業者がシステム基地局の無線規模画定を行うのに使用する規則とが考慮に入れられる。
【0054】
基地局と携帯端末の間の区域(ダウンリンク区域)に対する性能(データ阻止及びユーザースループットの確率)の評価に関係する第5ブロック50000は、本方法及びモデルの仮定の点から反対の無線区域(アップリンク区域)に関するブロック30000と同じ特性を有するので、ブロック30000を参照されたい。
【0055】
第6ブロック60000は、ブロック40000と同じ特性を有し、この場合も説明を省略する。
【0056】
説明した回路や構成の詳細たる規模、形式、材料、構成要素、回路要素、接続及び接触において、並びに操作方法において、特許請求の範囲に記載の発明の思想から逸脱することなく上記記載に対して変更又は改変が可能であるのは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0057】
【図1】本発明による移動体通信機器用の基地局の特性評価方法を適用する際に要求される入力、及び本方法自体により保証される出力を示す。
【図2】本発明による方法の流れ図である。
【図3】GSM−GPRS型のセルの可能な状態を示す。
【符号の説明】
【0058】
10 特性評価方法
20 音声トラヒックの要求性能
30 データトラヒックの要求性能
40 音声トラヒックの提供性能
50 データトラヒックの提供性能
60 最適規模
70 有効性能
Claims (5)
- 移動体通信機器と基地局の間でのデータトラヒック(50)及び/又は音声・データトラヒック(40、50)に関する電話コールを管理するのに適した移動体通信機器用ネットワークの特性(70)を評価する方法であって、データトラヒックに関するコールは、所定時間の間待ち行列に入れられ得るものであり、該方法(10)が、
− データトラヒックの平均コール頻度にパラメータλの指数分布を付与するステップ(500、1300)、
− データトラヒックの平均コール持続時間にパラメータμの指数分布を付与するステップ(500、1300)、
− データトラヒックの待ち行列における平均コール待ち時間にパラメータαの指数分布を付与するステップ(900、1300)、
− データトラヒックに割り当て可能な無線スロットの決定された数に基づき、かつパラメータとしてλ、μ及びαを有する前記指数分布に基づき、ピークトラヒックの期間中のサービスのレベルによってデータトラヒックに関するネットワークの特性を決めるステップ(550、1350)
を特徴とする前記方法。 - − 前記パラメータμが、前記割り当て可能な無線スロットの全占有の確率によってピークトラヒックの期間中のサービスのレベルを前記パラメータλに関連して決めるのに付加的に寄与すること、及び
− 前記パラメータαが、データトラヒックに関する待ち行列から欠落するコールの確率によってピークトラヒックの期間中のサービスのレベルを決めるのに付加的に寄与すること、
を特徴とする請求項1に記載の方法。 - ネットワークの特性を決める前記ステップが、
− そのようにして決められた前記特性と事前に決められた性能値を比較するステップ(1100、2100)、
− そのようにして決められた前記特性が前記事前に決められた性能値に対応するように、割り当て可能な無線スロットの前記決定された数を更新するステップ(1150、1250、2150、2250)
をも含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。 - ネットワークの特性を決める前記ステップが、
− 前記携帯機器と前記基地局の間でのデータトラヒックに関するネットワーク特性を決めるステップ(30000)、及び
− 前記基地局と前記携帯機器の間でのデータトラヒックに関するネットワーク特性を決めるステップ(50000)
を含むことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の方法。 - データトラヒックに割り当て可能な無線チャンネルの前記数が、
− 音声トラヒックを管理するのに必要な無線スロットの数を決めるステップ(10000、20000)、
− 音声トラヒックを管理するための無線スロットがデータトラヒックに割り当て可能な前記スロットを占有する確率を決めるステップ(30000、50000)
により決められることを特徴とする請求項1に記載の方法。
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