WO2008122730A2 - Estimation de l'etat de fonctionnement d'une entite dans un reseau de communication - Google Patents

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WO2008122730A2
WO2008122730A2 PCT/FR2008/050268 FR2008050268W WO2008122730A2 WO 2008122730 A2 WO2008122730 A2 WO 2008122730A2 FR 2008050268 W FR2008050268 W FR 2008050268W WO 2008122730 A2 WO2008122730 A2 WO 2008122730A2
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WO
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entity
state
indicators
ent
network
Prior art date
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PCT/FR2008/050268
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WO2008122730A3 (fr
Inventor
Ridha Nasri
Abed Ellatif Samhat
Zwi Altman
Original Assignee
France Telecom
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Publication date
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
    • H04L41/50—Network service management, e.g. ensuring proper service fulfilment according to agreements
    • H04L41/5003—Managing SLA; Interaction between SLA and QoS
    • H04L41/5009—Determining service level performance parameters or violations of service level contracts, e.g. violations of agreed response time or mean time between failures [MTBF]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
    • H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W16/00—Network planning, e.g. coverage or traffic planning tools; Network deployment, e.g. resource partitioning or cells structures
    • H04W16/18—Network planning tools

Definitions

  • the present invention relates to the estimation of an operating state of one or more entities of a communication network based on quality indicators.
  • the estimation of an operating state allows the development of new algorithms for resource management and optimization of communication networks.
  • the management of traffic and quality of service in a communication network is carried out essentially by resource management algorithms which are based on an understanding of the operating status of different entities of the network.
  • Universal Mobile Telecommunications System These algorithms cover mobility, admission and load control, resource allocation capabilities such as power, or packet scheduling.
  • quality indicators reported by the network for example from mobiles and / or base stations, such as the power received by a mobile or the transmission power of the base station
  • these algorithms manage the use of resources in the network and guarantee a quality of service to users.
  • These management algorithms use a limited number of quality indicators, often one or two, that come from mobiles and / or base stations, and which are for example the load of the base station and the power received by a mobile in the case of a mobile admission control in a UMTS type network.
  • the mobile quality indicators are local in nature, while the quality indicators from the base station are of a global nature.
  • the operating state of the base station is often defined by a single indicator such as base station load which does not accurately infer the available capacity of the base station.
  • WLAN Wireless Local Area Network
  • few resource management algorithms have been developed and the interfaces necessary for the implementation of these algorithms are still under study and standardization.
  • State-of-the-art resource management algorithms have the disadvantage that they use quality indicators that give very partial information about the entity controlled by these algorithms or the overall state of the network.
  • a mobile is accepted in the network according to the load of the base station on which it depends and the power received by the mobile. under the cover of the base station.
  • These algorithms do not include an indicator on the overall coverage of the base station for all mobiles, and the impact of the mobile's admission on the coverage of the base station.
  • the link between coverage and base station load is not taken into account, which minimizes the performance of the base station. the algorithm and results in suboptimal use of network resources.
  • a method for estimating an operating state of an entity adapted to manage elements in a communication network comprises: a definition of at least two state indicators each dependent on a weighted sum of quality indicators which are respectively associated with the elements and depend on quantities accessible by the network, an update of the quality indicators according to the quantities measured in the network, an evaluation of the state indicators according to the updated quality indicators, and an estimate of a state of operation of the entity based on the evaluated state indicators.
  • the invention advantageously estimates a state of one or more entities of the communication network according to several state indicators themselves dependent on several quality indicators relating to elements managed by the entity.
  • these quality indicators specific to the elements are brought to a more central level, that is to say at the level of the entity that manages the elements.
  • the invention does not consider a quality indicator with respect to an element, but considers all the quality indicators relating to the elements as a whole and aggregates these indicators to form a status indicator relating to the element. entity.
  • Several state indicators relating to the entity are then evaluated at the same time. time in order to estimate an operating state of the entity that is adjacent to the real state of the entity.
  • the status indicators relating to the entity can be evaluated according to magnitudes accessible by the network, which allows a simple and permanent estimation of a state of the entity.
  • an entity is fixed as a base station in a cellular radio network and the elements are mobiles.
  • Quantities accessible by the network may be measured by the base station or the mobiles, such as a signal-to-noise ratio received by a mobile and transmission power of the base station.
  • One of the state indicators can be relative to the coverage of the entity and depend on powers emitted from the entity and received by the elements.
  • one of the state indicators may relate to the entity's capability.
  • the estimation of a state of an entity according to the invention can take into account both the coverage and the capacity of the entity.
  • the method may furthermore comprise an estimation of another operating state of the entity as a function of an additional element that can be managed by the entity.
  • This additional element is for example a mobile requiring communication with a base station as an entity.
  • a future state of operation of the entity can then be estimated by evaluating the state indicators according to the quality indicators which further depend on the additional element.
  • the invention further contributes to the development of algorithms for managing network entity resources using state indicators to optimize network performance. These state indicators serve as a basis for setting up networks, especially for cellular or wireless radio communication, or for improving existing resource management algorithms, or for developing new resource management algorithms such as control. admission or mobility in networks that are not yet standardized, such as a WLAN-type wireless network.
  • the method may further comprise a determination of a boundary of the authorized operating states of the entity by assigning target values to the status indicators, an evaluation of a distance in a vector space formed by the state indicators according to the evaluated state indicators, and a determination of a cost associated with at least one of the distances between the two estimated operating states and between one of the estimated operating states and the boundary, and an additional cost-based management by the entity.
  • the boundary represents the set of target values below which the state of operation of the entity is acceptable and beyond which the operation of the entity is prohibited.
  • the evolution of the operating state of the entity is monitored by evaluating the distance then the cost periodically or as a result of predetermined events.
  • the distance between the two estimated operating states is an aid for example to the decision if the passage of a current state to a future state of the entity does not require too much use of entity resources.
  • the distance between an estimated future operating state and the boundary makes it possible, for example, to assess the distance of a future state of the entity with respect to the boundary and to decide whether this state corresponds to an acceptable operating state.
  • one of the state indicators may be relative to the coverage of the fixed entity and depend on powers emitted from the fixed entity and received by the mobiles, or be related to the capacity of the fixed entity.
  • the operating state of the entity can be additionally estimated based on an interaction coefficient representative of the interference experienced by the entity, which refines the accuracy of the estimated operating state of the base station. to confuse it substantially with the actual operation of the base station.
  • the invention also relates to a device for estimating an operating state of an entity adapted to managing elements in a communication network, characterized in that it comprises:
  • the invention relates to a computer program adapted to be implemented in a device for estimating an operating state of an entity adapted to managing elements in a communication network, said program comprising instructions which, when the program is executed in said device, perform the steps according to the method of the invention.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a resource management system comprising an estimation device according to the invention
  • FIG. 2 is an algorithm of a method for estimating a state of an entity in a radio communication network according to the invention
  • FIG. 3 is an experimental diagram illustrating a state space of an entity in a GSM type network according to the method of the invention
  • FIG. 4 is an experimental diagram illustrating a state space of an entity in a UMTS type network according to the method of the invention
  • FIG. 5 is an experimental diagram illustrating a state space of an entity in a WLAN type network according to the method of the invention.
  • FIG. 1 shows functional means included in a resource management system for implementing the method of the invention in a communication network such as a digital radiocommunication network RR.
  • the RR digital radiocommunication network is a cellular network type GSM ("Global System for Mobile Communications" in English) with a service GPRS ("General Packet Radio Service” in English), or type UMTS ("Universal Mobile Telecommunications System "in English).
  • the RR digital radiocommunication network is a WLAN type wireless local area network (WLAN) or compliant with one of the 802. Ix or medium-range standards. according to the WIMAX protocol ("World Wide Interoperability Microwave Access").
  • an ENT radio network entity manages a set of ELE elements that are directly related to and under the control of the entity.
  • an entity ENT may be a base station, or a base station controller BSC ("Base Station Controller" in English).
  • BSC Base Station Controller
  • an entity may be a B-node or a RNC ("Radio Network Controller") base station controller. English).
  • RNC Radio Network Controller
  • an entity can be an access point.
  • An ELE element managed by an ENT entity is considered a sub-entity that depends on the entity.
  • an element may be a mobile controlled by an entity that is a base station.
  • the element may be a mobile cellular radio terminal, a PDA communicating personal digital assistant, or a communicating laptop, or a smartphone ("SmartPhone" in English), able to communicate with the base station.
  • An element may still be a base station itself controlled by an entity that is a base station controller.
  • the entity ENT is a base station in a GSM or UMTS type network, or an access point in a WLAN type wireless network.
  • the ENT entity manages a set of M ELE elements 1n , with 1 ⁇ m ⁇ M, which are mobiles under the entity's coverage.
  • M ELE elements 1n with 1 ⁇ m ⁇ M, which are mobiles under the entity's coverage.
  • ELE] _ ELE m and ELE ⁇ only three mobiles are represented which are respectively designated by ELE] _ ELE m and ELE ⁇ .
  • the resource management system includes an estimating device DE which includes a central processing unit UC, a management module GES, a receiving module of quality indicators REC and an estimating module EST.
  • the estimation device DE communicates with a resource manager GR and at least one entity of the network RR.
  • a part of the modules included in the device DE such the estimation module EST is included in the resource manager GR.
  • the resource manager GR controls at least one entity and makes decisions for allocating resources to the entities it controls.
  • the resource manager is an RNC controller controlling several entities that are base stations.
  • the DE device provides information to the resource manager that is necessary for the decision maker to make decisions.
  • the device DE may communicate with one or more entities of the RR radio network, for example via terrestrial interfaces between RNC ("Radio Network Controller") base station controllers for a UMTS type network.
  • the device DE may be included in a base station or in the RNC controller on which the base station depends.
  • the estimation device DE recovers the powers and attenuations specified hereinafter, transmitted for example cyclically in signaling channels by mobiles having active links with the base station.
  • the estimation device DE is connected to a maintenance center OMC ("Operation and Maintenance Center" in English) or at least one signaling capture platform of the radio network RR, so as to exploit powers measured by network base stations and mobiles.
  • OMC Operaation and Maintenance Center
  • Measurements made by mobiles and base stations are reported to the OMC maintenance center through the RNC base station controllers in the RR network.
  • Other terms and concepts useful for understanding the invention are defined below.
  • An ENT entity is considered to handle a set of M ELE elements m .
  • Each element ELE m is associated with at least two quality indicators Iq, m / with l ⁇ q ⁇ Q and Q> 2.
  • Q is a predetermined number of different types of quality indicators used for a resource management algorithm.
  • the quality indicator I q , m of the element ELE m is measured at the level of this element or at the level of the entity ENT.
  • the entity is a base station and the elements are mobiles attached to this base station.
  • the indicator I q , m may be an uplink power transmitted by a mobile ELE m , or a downlink power allocated to this mobile by the base station.
  • a weighting coefficient co qm is associated with each quality indicator I q , m of each element ELE m of the entity ENT and represents for example a proportion of the resources of the entity consumed by this element.
  • An IE q status indicator is associated with the ENT unit and features a partial state of operation of the entity. It depends on the indicators I q , m associated with the elements ELE m managed by the entity and weighted by the coefficients ⁇ q ; in .
  • An IEq status indicator of an ENT entity such as a base station is for example the capacity of the base station.
  • a state of the entity ENT is then defined by a predetermined set of Q state indicators IEq.
  • An interaction coefficient ⁇ expresses the interaction between the ENT entity and one or more neighboring entities of the ENT entity.
  • the interaction coefficient may be associated with interference generated by base stations neighboring the given base station, and may represent an additional amount of resources consumed by the base station given by the elements it manages because of these interferences.
  • the resource manager GR implements resource management algorithms that are related to ENT entities in the RR network and executed periodically or following an event in the network, such as attachment of a mobile to the RR network or detachment. of the RR network mobile. Since the resource management is identical for all the entities ENT of the network RR, the method according to the invention is described in detail below with respect to an entity ENT such as a base station having active downlinks with mobiles in the network. RR network.
  • the method for estimating an operating state of an entity comprises initialization steps E1 to E4 and state update steps of the entity E5 to E9 executed under the control of the central processing unit UC in the estimation device DE.
  • the entity ENT is hereinafter considered for example as a base station managing a set of M elements ELE m which are mobile under the coverage of the base station which is itself managed by a base station controller incorporating the GR resource manager.
  • step E1 the GES management module of the estimation device DE selects at least one entity ENT whose state must be estimated.
  • the estimation device DE also selects a set of Q status indicators IE q .
  • the GHG management module defines an IE g status indicator as the centroid M quality indicators I q, m respectively associated with M elements
  • the quality indicators I q , m depend on classical quantities accessible by the RR network. These quantities can be measured by entities or elements of the RR network such as a power on mobile link transmitted by a mobile or a signal-to-noise ratio received by a mobile.
  • the coefficients ( ⁇ n, m can be independent of the quality indicators, ie the coefficients respectively associated with the elements are identical for all the quality indicators relating to a status indicator.
  • the GES management module determines a state vector (IE ⁇ ,..., IE q ,..., IE Q ) composed of the Q previously IEq state indicators.
  • the state vector reflects a global state of the entity ENT by the combination of the Q partial states of the entity characterized respectively by Q state indicators IE q . If the state indicators are correlated with each other, that is, if the values of the state indicators vary according to each other, for example because of interference from the base station, then there is a relationship between the status indicators defined by the following function F:
  • the state vector (IE ⁇ ,..., IE q ,..., IE Q ) constitutes a base of a vector space of dimension Q representing all the possible states of the entity ENT.
  • the vector space is of reduced size at Q - P.
  • the GES management module determines a boundary surface SF of dimension strictly smaller than the dimension of the vector space, that is to say less than the number Q of state indicators.
  • the SF boundary surface is calculated based on target values assigned to the state indicators and is a limit in the vector space below which the entity's operating states are allowed without overloading the entity's resources. available to the elements.
  • the boundary surface SF has a single dimension and is a line, as shown for example in FIG. 3.
  • the term "surface” is used. whatever the size of the boundary surface.
  • the GES management module defines a distance metric d as a function of the Q status indicators, for example in a positive quadratic form.
  • each state flag may be normalized by the size of an interval defining a range of variation of the state flag.
  • a state at time t of the entity ENT depends on two state indicators IE ⁇ (t) and IE 2 (t) estimated at time t and respectively corresponding to coordinates x t and y t .
  • ⁇ x and ⁇ y are coefficients to differentiate the importance given to each of the indicators IE ⁇ and IE 2 , for example by the operator managing the entity ENT.
  • the status indicator IEi e " t ⁇ & 2 can be respectively associated with the capacity and coverage of the base station, and the operator can give more importance to the capacity than the coverage and therefore choose ⁇ x greater than ⁇ y .
  • the GHG management module also defines a cost that reflects the quality of the state of the entity and / or the interest that the entity finds itself in a future estimated state.
  • the cost is a function of the distance between an estimated state of the entity and the boundary surface and / or the distance between two consecutive estimated states of the entity.
  • steps E5 and E6 are executed iteratively, for example periodically after a predetermined time interval and / or following an event relating to the entity ENT occurring in the network RR, such as the admission of an item under the coverage of the entity.
  • step E5 the reception module of the quality indicators REC of the estimation device DE receives quantities measured from the network RR according to which the quality indicators Iq, m associated with the elements ELE m managed by the system are updated. entity ENT.
  • each mobile under the coverage of the base station measures a known quantity such as a received signal power or a signal-to-interference ratio and transmits the measured quantity to the estimation device DE, for example via the base station and a terrestrial interface Iub between one or more RNC controllers of the cellular network if the DE device is not included in the base station.
  • a known quantity such as a received signal power or a signal-to-interference ratio
  • step E6 DE estimation module EST device assesses each state indicator IEQ based quality indicators I q, m e t ⁇ qrTn coefficients previously discounted. An actual state EA of the ENT is then estimated from the state vector or the dependent state equation evaluated state indicators, as defined in step E2.
  • steps E7 to E9 are executed following an event that may modify the state of the ENT entity such as an admission request for an item under the entity's coverage.
  • the estimating module EST estimates a future state EF of the entity as a function of the quality indicators I q , M + 1 relating to an additional M + element ELE M + ⁇ that can be managed. by the entity.
  • each state indicator IEq is evaluated according to M + l quality indicators I q , m respectively associated with the M + 1 elements.
  • xèrti ⁇ For example, a mobile M + 1 candidate for admission is considered to require certain resources. In a first example, the mobile may already be connected to the network and request the use of a service such as a call.
  • the base station is already aware of certain quantities such as a power to be allocated to the mobile for said service or a signal-to-noise ratio received by the mobile.
  • the mobile is not connected to the network but can make measurements of magnitudes in standby mode, such as a signal-to-noise ratio measurement relating to a signal received in a common traffic channel.
  • the current EA status of the entity is estimated periodically or following an event that changes the state of the entity such as an attachment or detachment of an item under the entity's hedge.
  • an event that could change the state of the entity such as an application for admission of an item under the cover of the entity
  • the future EF state of the entity is estimated based on the element causing the event.
  • step E8 the estimation module EST determines a cost associated with the future state EF estimated as defined in step E4.
  • the estimating module EST evaluates a distance between the estimated future state EF and the current state estimates EA and / or a distance between the estimated future state EF and the boundary surface SF determined at the step E3.
  • the cost associated with the future estimated state then depends on at least one of the distances previously evaluated.
  • the estimation device DE transmits the cost associated with the future state estimate EF to the resource manager GR so that the latter controls the management of the additional element M + 1 ELE ⁇ + i as a function of the cost by the ENT entity.
  • the estimation device DE transmits the status indicators IEq evaluated at the step
  • E6 or E7 to the resource manager GR, which estimates the future state of the entity itself and determines a cost associated with the estimated future state.
  • the estimation device DE transmits the current state EA estimated at step E ⁇ and the future state EF estimated at step E7 to the resource manager GR which determines a cost associated with the future state. valued.
  • the estimation device DE is included in the resource manager GR and the step E9 is not executed.
  • the state indicators are used by the resource manager GR to make a decision based on the future estimated EF state of the ENT. For example, following an attempt to connect a mobile to the RR network, a future state EF of the base station after the possible admission of the mobile is estimated, then used by the resource manager GR to decide whether the switch from the current state to the estimated future state is possible .
  • a cost associated with this switchover can be determined as a function of both a first distance between the current and future states of the entity, a second distance between the current state of the entity and the boundary surface and possibly a third distance between the future state of the entity and the boundary surface.
  • the first distance is used for example to know if the switch does not cause a management change of the entity too much compared to the current state.
  • a comparison between the second and third distances makes it possible, for example, to observe that the third distance is less than the second distance and consequently to assess whether the future state is more interesting than the current state.
  • the third distance is used to decide whether the future state is sufficiently far from the boundary surface, and therefore of target quantities not to be exceeded, and therefore to decide whether the future state switch is acceptable.
  • the steps of the method can be executed simultaneously for two entities belonging respectively to a GSM network and to a UMTS network managed by the same operator and having the same function.
  • the element will then be admitted into the network for which said determined cost is the lowest.
  • the ENT entity manages ELE m elements which are mobile and a state of the ENT entity is estimated based on both IE and IE ⁇ 2 status indicators respectively associated the capacity and coverage of the entity.
  • a set of M quality indicators Iq, m specific to the M elements ELE m are aggregated into an IE status indicator q .
  • the IE 2 status indicator associated with the entity's coverage centralizes coverage indicators specific to each item at the entity level.
  • the capacity of the entity may be considered as the maximum traffic that the entity can flow according to the number of frequencies allocated to it, the traffic depending on the average number of mobiles that communicate and the average duration of a communication.
  • the considered ENT entity is a base station in a GSM type network.
  • a well-adapted planning of the frequencies of the base stations using, for example, a frequency reuse pattern makes it possible to neglect interference between neighboring base stations which do not use the same frequencies.
  • the interaction coefficient ⁇ between the entity ENT and the neighboring base stations of the entity is negligible.
  • capacity and coverage are considered independent.
  • the state indicator IE ⁇ associated with the capacity of the base station is defined as the sum of time slots allocated to mobile-occupied traffic channels. Each element ELE m occupies a number C m of time intervals. The numbers C ra of time intervals are considered here as quality indicators I ⁇ m associated with the elements ELE m that are the mobiles. In this case, the weighting coefficients ⁇ / ra associated with the quality indicators are all equal to 1.
  • the status indicator IE 1 is written as follows:
  • the state indicator IE 2 is defined as the center of gravity of the path losses L m measured by the elements ELE m according to the following relation:
  • the status indicator IE 2 can be considered as a path loss measured by a central element receiving a fictitious signal power Pr according to the following relation: _ _
  • An operating state of the ENT entity is characterized by the combination of the two indicators and IE IE ⁇ two states. The latter are not correlated with each other since the capacity and coverage are independent of the fact that the interference experienced by the ENT entity is neglected.
  • FIG. 3 is shown an example of the state space allowed for the ENT entity.
  • the boundary surface SF defining the authorized state space is reduced to two lines: a vertical line representing the maximum capacity, for example equal to a maximum number of 29 IT time slots, and a horizontal line representing a maximum loss of 148 dB.
  • the current state EA of the estimated ENT entity at a time t is further from the SF boundary surface than the future state EF of the entity for a time t + 1 estimated at time t. If the future state EF is estimated for a request for admission of a new element under the coverage of the entity ENT, the resource manager GR can accept this request for admission since the estimated future state is sufficiently far from the frontier surface.
  • the considered ENT entity is a base station, called node B, in a UMTS type network.
  • the signal to interference and noise received by a m p m ELE element is defined by the following relationship:
  • p m is an emission power of the ENT entity for a traffic channel allocated to the ELE element m by the entity ENT
  • L m is a path loss between the entity ENT and the element ELE m
  • ⁇ m is an orthogonality factor between 1 and 0 and equal to 1 if there is no orthogonality between the channel codes of the ENT entity, and equal to 0 if their orthogonality is perfect
  • P is the total transmission power of the ENT entity
  • I m is an intercellular interference power experienced by the ELE element m and represents an interaction between the ENT entity and one or more entities neighboring the ENT entity, and
  • N is the thermal noise power of the receiver of the element ELE m .
  • a signal to interference and fictitious noise ratio p m received by an element ELE m is defined by the following relation:
  • a power p consumed by all the elements ELE m is given by the sum of the transmission powers p m dedicated by the entity ENT to the elements ELE m .
  • a transmission power p m dedicated by the entity ENT to the element ELE m is given by the following relation:
  • the ENT is modeled as an equivalent base station serving a single central element defined as the centroid of the M ELE m elements.
  • This central element consumes the power p and has a signal to interference ratio and central noise p defined as the sum of the fictitious relationships p m of relation (3):
  • This central element suffers a single interference which is intercellular interference.
  • This interference increases a central path loss L relative to the central element and causes an increase in the transmission power of the ENT entity to compensate for this weakening.
  • the central path loss L is then defined as the state indicator IE 2 associated with the coverage.
  • a signal to interference and central noise ratio received by the central element is defined by the following relation: P / L
  • the signal to interference ratio and central noise received by the central element becomes:
  • the signal to interference ratio and central noise p then constitutes the state indicator IE] _ associated with the ability.
  • the expression of the state indicator IEi is therefore in accordance with relation (1), a quality indicator Ii m being defined by p m according to relation (10) and a weighting coefficient ⁇ im being equal to 1.
  • the status indicator IEi only depends on quantities accessible from the network, which are for example notably powers received by a mobile on a mobile-specific traffic channel and on the common pilot channel.
  • ⁇ P / Pmax.
  • the boundary surface SF relative to the entity ENT is defined by the equation of the relation (12) with a predetermined target load ⁇ s .
  • FIG. 4 shows an example of the state space allowed for the ENT entity bounded by the SF boundary surface with a target charge ⁇ s that is 85% predetermined and a fraction of the total power dedicated to the channels common to 20%.
  • a current state EA estimated at time t of the entity ENT and a future state EF estimated for the moment t + 1 depend on the two state indicators IE] _ and IE 2 determined at the instant t and correspond to the coordinates x t and y t and the coordinates xt + i e t y t +1 - a distance between the estimated current state EA at time t and estimated future state EF at time t + 1 is written:
  • x s be a solution among the four possible solutions of the preceding equation satisfying the relation 0 ⁇ x s ⁇ 1 - ⁇ / ⁇ s , where x s is equal to 1 - ⁇ / ⁇ s when the corresponding ordinate y s equals to 0 from the state equation (12).
  • the considered ENT entity is an access point in a WLAN type network.
  • the capacity of the entity depends on the number of elements managed by the entity and radio propagation conditions between the elements and the entity.
  • the status indicator IE 2 associated with the coverage of the access point depends on signal received signal ratios on interference and noise SINR m which are evaluated by the elements ELE m and which characterize the radio coverage of the access point.
  • the choice of a physical rate R m allocated to an element ELE m is determined according to the ratio SINR 1n evaluated by the latter. In the case of WLAN network according to 802.11b, four physical rates are specified:
  • R 1 , 1 if SINR min ⁇ SINR m ⁇ a,
  • R m 11 if SINR m > C 1 or SINR min , a, b and c are predetermined constants from a quality table.
  • the state indicator IE 2 expresses in decibel dB is given by the following relation:
  • a quality indicator I 2 where m is a signal to interference and noise ratio SINR m relating to an element ELE m and a coefficient of weighting ⁇ 2 , m being defined as the inverse of the physical rate gives R m allocates to an element ELE m on the sum of the inverses of all the physical flows allocated to the elements ELEi to ELE M.
  • the state indicator IE ⁇ associated with the capacity of the access point depends on the total bit rate of the latter which is equal to the sum of bit rates S m experienced by the elements ELE m during a predetermined period, expressed in megabits per second.
  • P s is the probability of success of a communication of duration T sm between the entity ENT and the element ELE m during a time interval ⁇
  • K is the size of a packet of data transmitted during a communication between the entity and the element ELE m
  • Pi dl es e tl has probability of a traffic channel is empty ⁇ for a time interval
  • P c (1 - P 1C IIE) / M ⁇ p s is the probability of collision of a communication period T cm between the entity and the element ELE m and a communication between another element and the entity, M being the number of elements ELE m .
  • the expression of the state indicator IEi is therefore in accordance with relation (1), the quality indicators Ii m being flow rates S m respectively felt by the elements ELE m and the weighting coefficients ⁇ i / m being all equal. 1.
  • Figure 5 is an example of the allowed state space for the ENT.
  • the boundary surface SF defining the allowed state space has a stepped shape due to the four allowed physical rates for the WLAN network.
  • the current state EA of the ENT entity estimates at a time t is further away from the SF boundary surface than the future state EF of the entity estimates for a time t + 1. It appears that a new element requesting an admission into the WLAN is close to the access point since the future state EF has a higher rate on the abscissa and a signal-to-interference ratio and lower noise on the ordinate than those of the current state EA. Moreover, this new element can be admitted since the future state EF does not leave the authorized state space delimited by the boundary surface SF.
  • the resource management is related to a admission control of a mobile in a UMTS type network.
  • the coverage and the capacity of a base station in a UMTS network are linked by the presence of intracellular and intercellular interference experienced by the mobiles served by the base station.
  • An increase in the station's capacity increases the intracellular interference experienced by the mobile served by the station, which reduces the coverage of the station.
  • the capacity can be limited by two factors: an excess of the number of mobile and requested bit rate and an excess of intercellular interference. Coverage can also be limited by two factors: an excess of intercellular interference and a large number of mobiles with poor radio propagation conditions, ie a high loss.
  • An admission control algorithm according to the invention takes into account all these factors, and in particular the intercellular interference experienced by the base station. According to the algorithm, an admission threshold SA1 relating to the capacity and an admission threshold SA2 are defined. relative to the coverage, corresponding to a cost defined in step E4.
  • a current state of the station is estimated for a number M of mobiles according to the state indicators IEi (M) and IE 2 (M ) associated respectively with the capacity and the coverage, and a future state in which would be the station if the mobile is accepted is estimated for a number M + 1 of mobiles according to the same indicators of state IE 1 (M + 1) and IE 2 (M + 1).
  • the mobile is not accepted if one of the following conditions is satisfied: the indicator IEi (M + 1) exceeds the threshold SA1 and / or the indicator IE 2 (M + 1) exceeds the threshold SA2 or the distance between the estimated future state and a boundary surface calculated as a function of target values assigned to the two state indicators is less than a first predetermined threshold, or the distance between the estimated current state and the state estimated future is greater than the second predetermined threshold.
  • the invention described herein relates to a method and a device for estimating an operating state of an entity adapted to manage elements in a radio communication network.
  • the steps of the method of the invention are determined by the instructions of a computer program incorporated in the estimation device according to the invention.
  • the program includes program instructions which, when said program is executed in a processor of the device whose operation is then controlled by executing the program, carry out the steps of the method according to the invention.
  • the invention also applies to a computer program, in particular a computer program recorded on or in a computer readable recording medium and any data processing device, adapted to implement the computer program.
  • This program can use any programming language, and be in the form of source code, object code, or intermediate code between source code and object code such as in a partially compiled form, or in any other form desirable to implement the method according to the invention.
  • the recording medium may be any entity or device capable of storing the program.
  • the medium may comprise storage means on which the computer program according to the invention is recorded, such as a ROM, for example a CD ROM or a microelectronic circuit ROM, or a USB key, or magnetic recording means, for example a floppy disk or a hard disk.
  • the recording medium may be a transmissible medium such as an electrical or optical signal, which may be conveyed via an electrical or optical cable, by radio or by other means.
  • the program according to the invention can in particular be downloaded to an Internet type network.
  • the recording medium may be an integrated circuit in which the program is incorporated, the circuit being adapted to execute or to be used in the execution of the method according to the invention.

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Abstract

Pour estimer un état de fonctionnement d'une entité (ENT) adaptée à gérer des éléments (ELEm) dans un réseau de communication (RR) et ainsi assister la gestion de ressource dans le réseau, un dispositif (DE) du réseau définit au moins deux indicateurs d'état (IEq) dépendant chacun d'une somme pondérée d'indicateurs de qualité (Iq, m) qui sont associés respectivement aux éléments et dépendent de grandeurs accessibles par le réseau. Les indicateurs de qualité sont actualisés en fonction de grandeurs mesurées dans le réseau. Les indicateurs d'état sont évalués en fonction des indicateurs de qualité actualisés (Iq, m). Le dispositif estime alors un état de fonctionnement de l'entité (EA) en fonction des indicateurs de qualité évalués. L'entité et les éléments peuvent être une station de base et des mobiles dans un réseau de radiocommunication.

Description

Estimation de l'état de fonctionnement d'une entité dans un réseau de communication
La présente invention concerne l'estimation d'un état de fonctionnement d'une ou plusieurs entités d'un réseau de communication basée sur des indicateurs de qualité. L'estimation d'un état de fonctionnement permet l'élaboration de nouveaux algorithmes de gestion de ressource et d'optimisation des réseaux de communication.
La gestion du trafic et de la qualité de service dans un réseau de communication est effectuée essentiellement par des algorithmes de gestion de ressource qui sont basés sur une connaissance de l'état de fonctionnement de différentes entités du réseau.
Des algorithmes de gestion de ressource ont été essentiellement développés pour des réseaux de radiocommunication cellulaires du type GSM ("Global
System for Mobile communications" en anglais) ou UMTS
("Universal Mobile Télécommunications System" en anglais) . Ces algorithmes couvrent des fonctionnalités de mobilité, de contrôle d'admission et de charge, d'allocation de ressources telles que la puissance, ou d'ordonnancement de paquets. En utilisant des indicateurs de qualité remontés par le réseau par exemple depuis des mobiles et/ou des stations de base, telles que la puissance reçue par un mobile ou la puissance d'émission de la station de base, ces algorithmes gèrent l'utilisation de ressources dans le réseau et garantissent une qualité de service aux usagers. Ces algorithmes de gestion se servent d'un nombre limité d'indicateurs de qualité, souvent un ou deux, qui proviennent des mobiles et/ou des stations de base, et qui sont par exemple la charge de la station de base et la puissance reçue par un mobile dans le cas d'un contrôle d'admission du mobile dans un réseau de type UMTS. Les indicateurs de qualité provenant du mobile sont de caractère local, tandis que les indicateurs de qualité provenant de la station de base sont de caractère global. L'état de fonctionnement de la station de base est défini souvent par un seul indicateur comme la charge de la station de base qui ne permet pas de déduire de façon précise la capacité disponible de la station de base.
En ce qui concerne les réseaux locaux sans fil, par exemple de type WLAN ("Wireless Local Area Network" en anglais), peu d'algorithmes de gestion de ressource ont été développés et les interfaces nécessaires à 1 ' implémentation de ces algorithmes sont encore en cours d'étude et de normalisation.
Les algorithmes de gestion de ressource dans l'état de la technique ont pour inconvénient qu'ils utilisent des indicateurs de qualité qui donnent une information très partielle sur l'entité contrôlée par ces algorithmes ou sur l'état global du réseau. Par exemple, selon des algorithmes de contrôle d'admission d'un mobile pour un réseau de type UMTS, un mobile est accepté dans le réseau en fonction de la charge de la station de base dont il dépend et de la puissance reçue par le mobile sous la couverture de la station de base. Ces algorithmes n'intègrent pas d'indicateur sur la couverture globale de la station de base pour l'ensemble des mobiles, et l'impact de l'admission du mobile sur la couverture de la station de base. Par ailleurs, le lien entre la couverture et la charge de la station de base n'est pas pris en compte, ce qui minimise la performance de l'algorithme et aboutit à une utilisation sous- optimale des ressources du réseau.
Pour remédier aux inconvénients évoqués ci- dessus, un procédé selon l'invention pour estimer un état de fonctionnement d'une entité adaptée à gérer des éléments dans un réseau de communication comprend : une définition d'au moins deux indicateurs d'état dépendant chacun d'une somme pondérée d'indicateurs de qualité qui sont associés respectivement aux éléments et dépendent de grandeurs accessibles par le réseau, une actualisation des indicateurs de qualité en fonction des grandeurs mesurées dans le réseau, une évaluation des indicateurs d'état en fonction des indicateurs de qualité actualisés, et une estimation d'un état de fonctionnement de l'entité en fonction des indicateurs d'état évalués. L'invention estime avantageusement un état d'une ou plusieurs entités du réseau de communication en fonction de plusieurs indicateurs d'état dépendant eux-mêmes de plusieurs indicateurs de qualité relatifs à des éléments gérés par l'entité. Selon l'invention, ces indicateurs de qualité propres aux éléments sont ramenés à un niveau plus central, c'est-à-dire au niveau de l'entité qui gère les éléments. En d'autres termes, l'invention ne considère pas un indicateur de qualité par rapport à un élément, mais considère tous les indicateurs de qualité relatifs aux éléments dans leur ensemble et agrège ces indicateurs pour former un indicateur d'état relatif à l'entité. Plusieurs indicateurs d'état relatifs à l'entité sont alors évalués en même temps afin d'estimer un état de fonctionnement de l'entité qui est voisin de l'état réel de l'entité.
Par ailleurs, les indicateurs d'état relatifs à l'entité peuvent être évalués en fonction de grandeurs accessibles par le réseau, ce qui permet une estimation simple et permanente d'un état de l'entité. Par exemple, une entité est fixe comme une station de base dans un réseau de radiocommunication cellulaire et les éléments sont des mobiles. Des grandeurs accessibles par le réseau peuvent être mesurées par la station de base ou les mobiles, telles qu'un rapport signal sur bruit reçu par un mobile et une puissance d'émission de la station de base . L'un des indicateurs d'état peut être relatif à la couverture de l'entité et dépendre de puissances émises depuis l'entité et reçues par les éléments. Selon un autre exemple, l'un des indicateurs d'état peut être relatif à la capacité de l'entité. Avantageusement, l'estimation d'un état d'une entité selon l'invention peut prendre en compte à la fois la couverture et la capacité de l'entité.
Selon une caractéristique de l'invention, le procédé peut comprendre en outre une estimation d'un autre état de fonctionnement de l'entité en fonction d'un élément supplémentaire susceptible d'être géré par l'entité. Cet élément supplémentaire est par exemple un mobile requérant une communication avec une station de base en tant qu'entité. Un état futur de fonctionnement de l'entité peut être alors estimé en évaluant les indicateurs d'état en fonction des indicateurs de qualité qui dépendent en outre de l'élément supplémentaire. L'invention contribue en outre à l'élaboration d'algorithmes pour gérer des ressources des entités du réseau en utilisant les indicateurs d'état afin d'optimiser les performances du réseau. Ces indicateurs d'états servent de fondement au paramétrage de réseaux notamment de radiocommunication cellulaires ou sans fil, ou à l'amélioration des algorithmes de gestion de ressource existants, ou encore à l'élaboration de nouveaux algorithmes de gestion de ressource tels gue le contrôle d'admission ou la mobilité dans des réseaux qui ne sont pas encore normalisés, comme un réseau sans fil du type WLAN.
A cette fin, selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé peut comprendre en outre une détermination d'une frontière des états de fonctionnement autorisés de l'entité en attribuant des valeurs cibles aux indicateurs d'état, une évaluation d'une distance dans un espace vectoriel formé par les indicateurs d'état en fonction des indicateurs d'état évalués, et une détermination d'un coût associé à au moins l'une des distances entre les deux états de fonctionnement estimés et entre l'un des états de fonctionnement estimé et la frontière, et une gestion de l'élément supplémentaire en fonction du coût par l'entité. La frontière représente l'ensemble des valeurs cibles en deçà desquelles l'état de fonctionnement de l'entité est acceptable et au delà duquel le fonctionnement de l'entité est interdit. L'évolution de l'état de fonctionnement de l'entité est surveillé en évaluant la distance puis le coût périodiquement ou à la suite d'événements prédéterminés. La distance entre les deux états de fonctionnement estimés est une aide par exemple à la décision si le passage d'un état actuel à un état futur de l'entité ne requiert pas une utilisation trop conséquente de ressources de l'entité. La distance entre un état de fonctionnement futur estimé et la frontière permet par exemple d'apprécier 1 ' éloignement d'un état futur de l'entité par rapport à la frontière et de décider si cet état correspond à un état de fonctionnement acceptable.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention, lorsque l'entité est fixe dans le réseau, comme une station de base ou un point d'accès, et les éléments sont des mobiles, l'un des indicateurs d'état peut être relatif à la couverture de l'entité fixe et dépendre de puissances émises depuis l'entité fixe et reçues par les mobiles, ou être relatif à la capacité de l'entité fixe. L'état de fonctionnement de l'entité peut être estimé en outre en fonction d'un coefficient d'interaction représentatif d'interférences subies par l'entité, ce qui affine la précision de l'état de fonctionnement estimé de la station de base pour le confondre sensiblement avec le fonctionnement réel de la station de base.
L'invention concerne également un dispositif pour estimer un état de fonctionnement d'une entité adaptée à gérer des éléments dans un réseau de communication, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un moyen pour définir au moins deux indicateurs d'état dépendant chacun d'une somme pondérée d'indicateurs de qualité qui sont associés respectivement aux éléments et dépendent de grandeurs accessibles par le réseau,
- un moyen pour actualiser les indicateurs de qualité en fonction des grandeurs mesurées dans le réseau, - un moyen pour évaluer les indicateurs d'état en fonction des indicateurs de qualité actualisés, et
- un moyen pour estimer un état de fonctionnement de l'entité en fonction des indicateurs de qualité évalués.
Enfin, l'invention se rapporte à un programme d'ordinateur apte à être mis en œuvre dans un dispositif pour estimer un état de fonctionnement d'une entité adaptée à gérer des éléments dans un réseau de communication, ledit programme comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté dans ledit dispositif, réalisent les étapes conformes au procédé de l'invention.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs réalisations de l'invention données à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés correspondants dans lesquels :
- la figure 1 est un bloc-diagramme schématique d'un système de gestion de ressource comprenant un dispositif d'estimation selon l'invention ; - la figure 2 est un algorithme d'un procédé d'estimation d'un état d'une entité dans un réseau de radiocommunication selon l'invention ;
- la figure 3 est un diagramme expérimental illustrant un espace d'états d'une entité dans un réseau de type GSM selon le procédé de l'invention ;
- la figure 4 est un diagramme expérimental illustrant un espace d'états d'une entité dans un réseau de type UMTS selon le procédé de l'invention ; et - la figure 5 est un diagramme expérimental illustrant un espace d'états d'une entité dans un réseau de type WLAN selon le procédé de l'invention.
La figure 1 montre des moyens fonctionnels inclus dans un système de gestion de ressource pour la mise en œuvre du procédé de l'invention dans un réseau de communication tel qu'un réseau de radiocommunication numérique RR. Par exemple, le réseau de radiocommunication numérique RR est un réseau cellulaire de type GSM ("Global System for Mobile communications" en anglais) avec un service GPRS ("General Packet Radio Service" en anglais), ou de type UMTS ("Universal Mobile Télécommunications System" en anglais). Selon d'autres exemples, le réseau de radiocommunication numérique RR est un réseau public sans fil de faible portée du type WLAN ("Wireless Local Area Network" en anglais) ou conforme à l'une des normes 802. Ix, ou de moyenne portée selon le protocole WIMAX ("World wide Interoperability Microwave Access" en anglais).
Préalablement, quelques termes et concepts utiles à la compréhension de l'invention sont définis ci-après .
De manière générale, une entité de réseau de radiocommunication ENT gère un ensemble d'éléments ELE qui sont directement liés à l'entité et sous le contrôle de cette dernière. Par exemple, dans un réseau de type GSM, une entité ENT peut être une station de base, ou bien un contrôleur de station de base BSC ("Base Station Controller" en anglais) . Dans un réseau de type UMTS, une entité peut être un nœud B ou bien un contrôleur de station de base RNC ("Radio Network Controller" en anglais) . Pour un réseau de type WLAN, une entité peut être un point d'accès.
Un élément ELE géré par une entité ENT est considéré comme une sous-entité qui dépend de l'entité. Par exemple, un élément peut être un mobile contrôlé par une entité qui est une station de base. Dans ce cas, l'élément peut être un terminal de radiocommunication cellulaire mobile, un assistant numérique personnel communicant PDA, ou un ordinateur portable communicant, ou encore un téléphone intelligent ( "SmartPhone" en anglais), pouvant communiquer avec la station de base. Un élément peut être encore une station de base elle-même contrôlée par une entité qui est un contrôleur de station de base.
Dans la suite de la description, on considère une entité qui gère directement des mobiles. En référence à la figure 1, l'entité ENT est une station de base dans un réseau de type GSM ou UMTS, ou bien un point d'accès dans un réseau sans fil de type WLAN. L'entité ENT gère un ensemble de M éléments ELE1n, avec 1 < m < M, qui sont des mobiles sous la couverture de l'entité. Afin de ne pas surcharger la figure 1, on a représenté seulement trois mobiles qui sont respectivement désignés par ELE]_ ELEm et ELE^.
Le système de gestion de ressource comprend un dispositif d'estimation DE qui inclut une unité centrale UC, un module de gestion GES, un module de réception d'indicateurs de qualité REC et un module d'estimation EST. Le dispositif d'estimation DE communique avec un gestionnaire de ressource GR et au moins une entité du réseau RR. En variante, une partie des modules inclus dans le dispositif DE tels que le module d'estimation EST est incluse dans le gestionnaire de ressource GR.
Le gestionnaire de ressource GR contrôle au moins une entité et prend des décisions pour allouer des ressources aux entités qu'il contrôle. Typiquement pour un réseau UMTS, le gestionnaire de ressource est un contrôleur RNC contrôlant plusieurs entités qui sont des stations de base. Le dispositif DE fournit des informations au gestionnaire de ressource qui sont nécessaires pour que ce dernier prenne des décisions.
Le dispositif DE peut communiquer avec une ou plusieurs entités du réseau de radiocommunication RR, par exemple via des interfaces terrestres entre des contrôleurs de station de base RNC ("Radio Network Controller" en anglais) pour un réseau de type UMTS. Le dispositif DE peut être inclus dans une station de base ou bien dans le contrôleur RNC dont dépend la station de base. A titre d'exemple, le dispositif d'estimation DE récupère des puissances et des atténuations précisées ci-après, transmises par exemple cycliquement dans des canaux de signalisation par les mobiles ayant des liens actifs avec la station de base. Dans un autre exemple, le dispositif d'estimation DE est relié à un centre de maintenance OMC ("Opération and Maintenance Center" en anglais) ou au moins une plateforme de capture de signalisation du réseau de radiocommunication RR, de manière à exploiter des puissances mesurées par les stations de base du réseau et par les mobiles. Des mesures réalisées par des mobiles et des stations de base sont remontées au centre de maintenance OMC à travers les contrôleurs de station de base RNC dans le réseau RR. D'autres termes et concepts utiles à la compréhension de l'invention sont définis ci-après. On considère qu'une entité ENT gère un ensemble de M éléments ELEm.
A chaque élément ELEm est associé au moins deux indicateur de qualité Iq, m/ avec l ≤ q ≤ Q et Q > 2. Q est un nombre prédéterminé de différents types d'indicateur de qualité utilisés pour un algorithme de gestion de ressource. L'indicateur de qualité Iq, m de l'élément ELEm est mesuré au niveau de cet élément ou au niveau de l'entité ENT. Par exemple, l'entité est une station de base et les éléments sont des mobiles rattachés à cette station de base. Dans ce cas, l'indicateur Iq, m peut être une puissance sur lien montant émise par un mobile ELEm, ou une puissance sur lien descendant allouée à ce mobile par la station de base.
Un coefficient de pondération coq m est associé à chaque indicateur de qualité Iq, m de chaque élément ELEm de l'entité ENT et représente par exemple une proportion des ressources de l'entité consommées par cet élément.
Un indicateur d'état IEq est associé à l'entité ENT et caractérise un état partiel de fonctionnement de l'entité. Il dépend des indicateurs Iq, m associés aux éléments ELEm gérés par l'entité et pondérés par les coefficients ωq;in. Un indicateur d'état IEq d'une entité ENT telle qu'une station de base est par exemple la capacité de la station de base. Un état de l'entité ENT est alors défini par un ensemble prédéterminé de Q indicateurs d'état IEq.
Un coefficient d'interaction ψ traduit l'interaction entre l'entité ENT et une ou plusieurs entités voisines de l'entité ENT. Par exemple si l'entité ENT est une station de base donnée, le coefficient d'interaction peut être associé à des interférences générées par des stations de base voisines de la station de base donnée, et peut représenter une quantité supplémentaire de ressources consommées par la station de base donnée ou par les éléments qu'elle gère à cause de ces interférences. Selon un autre exemple, le coefficient d'interaction noté ψ1/=j peut traduire l'interaction entre l'entité ENT telle qu'une station de base donnée i et une station de base particulière j voisine de la station de base donnée i.
Le gestionnaire de ressource GR implémente des algorithmes de gestion de ressource qui sont relatifs à des entités ENT dans le réseau RR et exécutés périodiquement ou suite à un événement dans le réseau, tel qu'un attachement d'un mobile au réseau RR ou un détachement du mobile du réseau RR. La gestion de ressource étant identique pour toutes les entités ENT du réseau RR, le procédé selon l'invention est décrit en détail ci-après relativement à une entité ENT telle qu'une station de base ayant des liens descendants actifs avec des mobiles dans le réseau RR.
En référence à la figure 2, le procédé d'estimation d'un état de fonctionnement d'une entité selon l'invention comprend des étapes d'initialisation El à E4 et des étapes d'actualisation d'états de l'entité E5 à E9 exécutées sous le contrôle de l'unité centrale UC dans le dispositif d'estimation DE. L'entité ENT est ci-après considérée par exemple comme une station de base gérant un ensemble de M éléments ELEm qui sont des mobiles sous la couverture de la station de base qui est elle-même gérée par un contrôleur de station de base incorporant le gestionnaire de ressource GR.
A l'étape El, le module de gestion GES du dispositif d'estimation DE sélectionne au moins une entité ENT dont l'état doit être estimé. Le dispositif d'estimation DE sélectionne par ailleurs un ensemble de Q indicateurs d'état IEq.
Le module de gestion GES définit un indicateur d'état IEg comme le barycentre de M indicateurs de qualité Iq, m respectivement associés aux M éléments
ELEm et pondérés par des coefficients coq m selon la relation suivante :
M
IEq = X, ωq,m ^q,m d) • m =l Les indicateurs de qualité Iq, m dépendent de grandeurs classiques accessibles par le réseau RR. Ces grandeurs peuvent être mesurées par des entités ou des éléments du réseau RR telles qu'une puissance sur lien montant émise par un mobile ou un rapport signal sur bruit reçu par un mobile.
Les coefficients (^n, m peuvent être indépendants des indicateurs de qualité, c'est-à-dire les coefficients respectivement associés aux éléments sont identiques pour tous les indicateurs de qualité relatifs à un indicateur d'état.
A l'étape E2, le module de gestion GES détermine un vecteur d'état ( IEχ, ..., IEq, ..., IEQ) composé des Q indicateurs d'état IEq précédemment sélectionnés. Le vecteur d'état reflète un état global de l'entité ENT par la combinaison des Q états partiels de l'entité caractérisés respectivement par les Q indicateurs d'état IEq. Si les indicateurs d'état sont corrélés entre eux, c'est-à-dire si les valeurs des indicateurs d'état varient en fonction les unes des autres, par exemple à cause d'interférences subies par la station de base, alors il existe une relation entre les indicateurs d'état définie par la fonction F suivante :
F(IEi,..., IEq,..., IEQ, G(ψ) ) = 0, dans laquelle la fonction G met en forme la relation entre le coefficient d'interaction ψ et les indicateurs d'état. Cette relation est appelée l'équation d'état de l'entité ENT.
Le vecteur d'état (IEχ, ..., IEq, ..., IEQ) constitue une base d'un espace vectoriel de dimension Q représentant tous les états possibles de l'entité ENT. En variante, si P indicateurs d'état, avec P < Q, sont corrélés entre eux, alors l'espace vectoriel est de dimension réduite à Q - P.
A l'étape E3, le module de gestion GES détermine une surface de frontière SF de dimension strictement inférieure à la dimension de l'espace vectoriel, c'est-à-dire inférieure au nombre Q d'indicateurs d'état. La surface de frontière SF est calculée en fonction de valeurs cibles attribuées aux indicateurs d'états et constitue une limite dans l'espace vectoriel en deçà de laquelle les états de fonctionnement de l'entité sont autorisés sans saturer les ressources de l'entité mises à la disposition des éléments.
Lorsque l'espace vectoriel a deux dimensions, la surface de frontière SF a une seule dimension et est une ligne, comme montré par exemple à la figure 3. Dans la description, le terme "surface" est utilisé quelle que soit la dimension de la surface de frontière .
A l'étape E4, le module de gestion GES définit une métrique de distance d en fonction des Q indicateurs d'état par exemple sous une forme quadratique positive. A cette fin, chaque indicateur d'état peut être normalisé par la taille d'un intervalle définissant un domaine de variation de l'indicateur d'état.
Par exemple, en référence à la figure 3, un état à l'instant t de l'entité ENT dépend de deux indicateurs d'état IEχ(t) et IE2(t) estimés à l'instant t et correspondant respectivement à des coordonnées xt et yt . Une distance d entre un état estimé à l'instant t ayant pour coordonnées xt = IEi (t) et Yt ~ IE2(t) et un état estimé pour l'instant t+1 ayant pour coordonnées xt+i = IEi (t+1) et Yt+l = IE2(t+l) s'écrit :
d(xt,yt,xt+i,yt+i) = [λx(xt+i - xt)2 + λy(yt+1 - yt)2]1 2,
où λx et λy sont des coefficients pour différencier l'importance accordée à chacun des indicateurs IEχ et IE2, par exemple par l'opérateur gérant l'entité ENT. Par exemple, si l'entité ENT considérée est une station de base dans un réseau de type GSM, les indicateur d'état IEi e"t ^&2 peuvent être respectivement associés à la capacité et à la couverture de la station de base, et l'opérateur peut accorder plus d'importance à la capacité qu'à la couverture et donc choisir λx supérieur à λy.
Le module de gestion GES définit par ailleurs un coût qui traduit la qualité de l'état de l'entité et/ou l'intérêt à ce que l'entité se retrouve dans un futur état estimé. Le coût est fonction de la distance entre un état estimé de l'entité et la surface de frontière et/ou à la distance entre deux états estimés consécutifs de l'entité.
Les étapes suivantes E5 et E6 sont exécutées de manière itérative, par exemple périodiquement après un intervalle de temps prédéterminé et/ou suite à un événement relatif à l'entité ENT survenant dans le réseau RR, tel que l'admission d'un élément sous la couverture de l'entité.
A l'étape E5, le module de réception d'indicateurs de qualité REC du dispositif d'estimation DE reçoit des grandeurs mesurées depuis le réseau RR en fonction desquelles sont actualisées les indicateurs de qualité Iq, m associés aux éléments ELEm gérés par l'entité ENT.
A titre d'exemple, chaque mobile sous la couverture de la station de base mesure une grandeur en soi connue telle qu'une puissance de signal reçu ou un rapport signal sur interférence et transmet la grandeur mesurée au dispositif d'estimation DE, par exemple via la station de base et une interface terrestre Iub entre un ou plusieurs contrôleurs RNC du réseau cellulaire si le dispositif DE n'est pas inclus dans la station de base.
Par ailleurs, le dispositif DE actualise les coefficients ωq,m en fonction des ressources consommées par les différents éléments ELEm. A l'étape E6, le module d'estimation EST du dispositif DE évalue chaque indicateur d'état IEq en fonction des indicateurs de qualité Iq, m et des coefficients ^qrTn précédemment actualisés. Un état actuel EA de l'entité ENT est alors estimé, à partir du vecteur d'état ou de l'équation d'état dépendant des indicateurs d'état évalués, comme défini à l'étape E2.
Les étapes suivantes E7 à E9 sont exécutées suite à un événement susceptible de modifier l'état de l'entité ENT tel qu'une demande d'admission d'un élément sous la couverture de l'entité.
A l'étape E7, le module d'estimation EST estime un état futur EF de l'entité en fonction des ièiuθ indicateurs de qualité Iq,M+l relatifs à un M+l élément ELEM+χ supplémentaire susceptible d'être géré par l'entité. A cette fin, chaque indicateur d'état IEq est évalué en fonction de M+l indicateurs de qualité Iq, m respectivement associés aux M+l éléments. xèrtiΘ Par exemple, on considère qu'un M+l mobile candidat à une admission requiert certaines ressources. Dans un premier exemple, le mobile peut être déjà connecté au réseau et demande l'utilisation d'un service tel qu'un appel. Dans ce cas, la station de base a déjà connaissance de certaines grandeurs telles qu'une puissance à allouer au mobile pour ledit service ou un rapport signal sur bruit reçu par le mobile. Dans un deuxième exemple, le mobile n'est pas connecté au réseau mais peut effectuer des mesures de grandeurs en mode veille, telles qu'une mesure de rapport signal sur bruit relatif à un signal reçu dans un canal de trafic commun.
De manière générale, l'état actuel EA de l'entité est estimé périodiquement ou suite à un événement modifiant l'état de l'entité tel qu'un attachement ou un détachement d'un élément sous la couverture de l'entité. Suite à un événement susceptible de modifier l'état de l'entité tel qu'une demande d'admission d'un élément sous la couverture de l' entité, l'état futur EF de l' entité est estime en fonction de l'élément a l'origine de l'événement.
A l'étape E8, le module d'estimation EST détermine un coût associe a l'état futur estime EF tel que défini a l'étape E4.
A cette fin, le module d'estimation EST évalue une distance entre l'état futur estime EF et l'état actuel estime EA et/ou une distance entre l'état futur estime EF et la surface de frontière SF déterminée a l'étape E3.
Le coût associe a l'état futur estime dépend alors d'au moins l'une des distances évaluées précédemment .
A l'étape E9, le dispositif d'estimation DE transmet le coût associe a l'état futur estime EF au gestionnaire de ressource GR pour que celui-ci xΘΓÏIΘ commande la gestion du M+l élément ELE^+i supplémentaire en fonction du coût par l' entité ENT.
En variante, le dispositif d'estimation DE transmet les indicateurs d'état IEq évalues a l'étape
E6 ou E7 au gestionnaire de ressource GR qui estime lui-même l'état futur de l' entité et détermine un coût associe a l'état futur estime.
Dans une autre variante, le dispositif d'estimation DE transmet l'état actuel EA estime a l'étape Eβ et l'état futur EF estime a l'étape E7 au gestionnaire de ressource GR qui détermine un coût associe a l'état futur estime.
Dans encore une autre variante, le dispositif d'estimation DE est inclus dans le gestionnaire de ressource GR et l'étape E9 n'est pas exécutée.
Les indicateurs d'état servent au gestionnaire de ressource GR pour prendre une décision en fonction de l'état futur estime EF de l' entité ENT. Par exemple, suite a une tentative de connexion d'un mobile au réseau RR, un état futur EF de la station de base après l'admission possible du mobile est estimé, puis utilisé par le gestionnaire de ressource GR pour décider si le basculement de l'état actuel à l'état futur estimé est possible.
Dans ce cas, un coût associé à ce basculement peut être déterminé en fonction à la fois d'une première distance entre les états actuel et futur de l'entité, d'une deuxième distance entre l'état actuel de l'entité et la surface de frontière et éventuellement d'une troisième distance entre l'état futur de l'entité et la surface de frontière. La première distance est utilisée par exemple pour savoir si le basculement n'engendre pas un changement de gestion de l'entité trop conséquent par rapport à l'état actuel. Une comparaison entre les deuxième et troisième distances permet par exemple de constater que la troisième distance est inférieure à la deuxième distance et par conséquent d'apprécier si l'état futur est plus intéressant que l'état actuel. La troisième distance sert à décider si l'état futur est suffisamment éloigné de la surface de frontière, et donc de grandeurs cibles à ne pas dépasser, et par conséquent à décider si le basculement à l'état futur est acceptable.
Selon d'autres exemples, les étapes du procédé peuvent être exécutées simultanément pour deux entités appartenant respectivement à un réseau GSM et à un réseau UMTS gérés par le même opérateur et ayant la même fonction. Dans ce cas, pour chaque entité peut être déterminé un coût associé à un basculement de l'état actuel à l'état futur estimé relatif à une tentative de connexion d'un mobile au réseau. L'élément sera alors admis dans le réseau pour lequel ledit coût déterminé est le plus faible. En référence aux figures 3, 4 et S, l'entité ENT gère des éléments ELEm qui sont des mobiles et un état de l'entité ENT est estimé en fonction de deux indicateurs d'état IE^ et IE2 qui sont associés respectivement à la capacité et à la couverture de l'entité. Un ensemble de M indicateurs de qualité Iq, m spécifiques aux M éléments ELEm sont agrégés en un indicateur d'état IEq. Par exemple, l'indicateur d'état IE2 associé à la couverture de l'entité centralise des indicateurs de couverture propres à chaque élément au niveau de l'entité. En outre, la capacité de l'entité peut être considérée comme le trafic maximum que peut écouler l'entité en fonction du nombre de fréquences qui lui sont attribuées, le trafic dépendant du nombre moyen de mobiles qui communiquent et de la durée moyenne d'une communication.
En référence à la figure 3, l'entité ENT considérée est une station de base dans un réseau de type GSM. Dans un tel réseau, une planification bien adaptée des fréquences des stations de base à l'aide par exemple d'un motif de réutilisation de fréquences permet de négliger des interférences entre des stations de base voisines qui n'utilisent pas les mêmes fréquences. Dans ce cas, le coefficient d'interaction ψ entre l'entité ENT et les stations de bases voisines de l'entité est négligeable. Ainsi, la capacité et la couverture sont considérées comme indépendantes .
L'indicateur d'état IEχ associé à la capacité de la station de base est défini comme la somme d'intervalles de temps alloués à des canaux de trafic occupés par des mobiles. Chaque élément ELEm occupe un nombre Cm d'intervalles de temps. Les nombres Cra d'intervalles de temps sont ici considérés comme des indicateurs de qualité Iχ m associés aux éléments ELEm que sont les mobiles. Dans ce cas, les coefficients de pondération ωχ/ra associés aux indicateurs de qualité sont tous égaux à 1. Conformément à la relation (1), l'indicateur d'état IE1 s'écrit :
M IEl = ∑ Cm. m =l Pour l'indicateur d'état IE2 associé à la couverture, le coefficient ω2 m associé à chaque élément ELEm représente la proportion d'intervalles de temps que ce dernier occupe par rapport au nombre total d'intervalles de temps occupés. Chaque élément ELEm peut mesurer un affaiblissement de parcours Lm
("pathloss" en anglais) entre l'entité ENT et l'élément ELEm qui est exprimé en décibel dB en fonction du rapport entre une puissance d'émission Pe de la station de base et une puissance de signal Prm reçue par l'élément : Lm = Pe/Prm.
L'indicateur d'état IE2 est défini comme le barycentre des affaiblissements de parcours Lm mesurés par les éléments ELEm selon la relation suivante :
M IE2 = ∑ ω2,m Lm , m= l
M avec (x>2, m = Cm / 2_, Cm, Lm étant un indicateur m=l de qualité I2 m associé à l'élément ELEm.
L'indicateur d'état IE2 peut être considéré comme un affaiblissement de parcours mesuré par un élément central recevant une puissance de signal fictive Pr selon la relation suivante : _ _
22
M
1 /Pr = ∑ ω2 , m / Prm. m = l
Plus les mobiles sont loin de la station de base, plus la couverture est importante et étendue. Si la station dessert aussi des mobiles consommant beaucoup de ressources avec de mauvaises conditions de propagation radio, l'indicateur d'état IE2 est d'autant plus élevé. Dans ce cas, le gestionnaire de ressources GR favorise des mobiles proches de la station de base. Un état de fonctionnement de l'entité ENT est alors caractérisé par la combinaison des deux indicateurs d'états IEχ et IE2. Ces derniers ne sont pas corrélés entre eux puisque la capacité et la couverture sont indépendantes du fait que les interférences subies par l'entité ENT sont négligées.
A la figure 3 est représenté un exemple de l'espace d'états autorisés pour l'entité ENT. La surface de frontière SF définissant l'espace d'états autorisés est réduite à deux lignes : une ligne verticale représentant la capacité maximale par exemple égale à un nombre maximal de 29 intervalles de temps IT, et une ligne horizontale représentant un affaiblissement maximal de 148 dB.
L'état actuel EA de l'entité ENT estimé à un instant t est plus éloigné de la surface de frontière SF que l'état futur EF de l'entité pour un instant t+1 estimé à l'instant t. Si l'état futur EF est estimé pour une demande d'admission d'un nouvel élément sous la couverture de l'entité ENT, le gestionnaire de ressource GR peut accepter cette demande d'admission puisque l'état futur estimé est suffisamment éloigné de la surface de frontière.
Par extension, si l'état futur estimé EF est proche de la surface de frontière au niveau de la ligne horizontale, des mobiles peuvent être encore admis s'il reste des intervalles de temps disponibles à la station de base, c'est-à-dire si l'état futur estimé EF est suffisamment éloigné de la surface de frontière au niveau de la ligne verticale.
En référence à la figure 4, l'entité ENT considérée est une station de base, dite nœud B, dans un réseau de type UMTS. Le rapport signal sur interférence et bruit pm reçu par un élément ELEm est défini par la relation suivante :
r
Figure imgf000025_0001
où pm est une puissance d'émission de l'entité ENT pour un canal de trafic alloué à l'élément ELEm par l'entité ENT,
Lm est un affaiblissement de parcours entre l'entité ENT et l'élément ELEm, αm est un facteur d' orthogonalité compris entre 1 et 0 et égal à 1 s'il n'y a aucune orthogonalité entre les codes des canaux de l'entité ENT, et égal à 0 si leur orthogonalité est parfaite, P est la puissance totale d'émission de l'entité ENT,
Im est une puissance d'interférence intercellulaire subie par le l'élément ELEm et représente une interaction entre l'entité ENT et une ou plusieurs entités voisines de l'entité ENT, et
N est la puissance de bruit thermique du récepteur de l'élément ELEm. De la relation (2), il en découle la relation suivante : d + Pm αm)Pm / Lm = Pm(αm ? / Lm + Im + N) , soit
Pm Pmm /L
1 + pmαm αmP / Lm + Im + N
En multipliant la relation précédente par αm, un rapport signal sur interférence et bruit fictif pm reçu par un élément ELEm est défini par la relation suivante :
B - αmPm soit 1 + αmpm
~ _ Pmα m / Lm (3)
Pαm / L; + I m + N
Une puissance p consommée par tous les éléments ELEm est donnée par la somme des puissances d'émission pm dédiées par l'entité ENT aux éléments ELEm. D'après la relation (3), une puissance d'émission pm dédiée par l'entité ENT à l'élément ELEm est donnée par la relation suivante :
pm = Ppm + pm£m (Im + N) (4) . avec Lm = Lm / αm.
La puissance p consommée par tous les éléments ELEm est alors donnée par la relation suivante :
M M M
P = ∑ Pm ≈ ? ∑ Pm + ∑ Pm Um + N) Lm (5) . m =1 m =1 m =l
L'entité ENT est modélisée comme une station de base équivalente qui dessert un seul élément central défini comme le barycentre des M éléments ELEm. Cet élément central consomme la puissance p et a un rapport signal sur interférence et bruit central p défini comme la somme des rapports fictifs pm de la relation (3) :
M
P = ∑ Pm • m =l
Cet élément central subit une seule interférence qui est l'interférence intercellulaire. Cette interférence augmente un affaiblissement de parcours central L relatif à l'élément central et engendre une augmentation de la puissance d'émission de l'entité ENT pour compenser cet affaiblissement. En modélisant l'entité ENT comme une station de base isolée qui dessert seulement l'élément central, l'entité ne subit pas d'interférence intercellulaire et la puissance p consommée par l'élément central est donnée par la relation suivante, déduite de la relation (4) : p = Pp + NpL (6) .
Par analogie entre les relations (5) et (6) par rapport à la puissance p, l'affaiblissement de parcours central L relatif à l'élément central est déduit :
M L = ∑(βm /P)£m (1 + Im / N). itι = l
L'affaiblissement de parcours central L est alors défini comme l'indicateur d'état IE2 associé à la couverture. L'expression de l'indicateur d'état L = IE2 est conforme à la relation (1), un indicateur de qualité I2,m étant défini par l'expression Lm ( 1 + Im / N) et un coefficient de pondération 002, m étant défini par le rapport pm / p .
D'après la relation (6), un rapport signal sur interférence et bruit central p reçu par l'élément central est défini par la relation suivante : P / L
P = ( 7
P / L + N
Périodiquement, un élément ELEm en communication avec l'entité mesure un rapport signal à interférence γm relatif à un canal pilote commun selon la relation suivante : γm = Pc / LmIo (8), où Pc est la puissance dédiée au canal pilote par l'entité ENT et Ig est la puissance totale reçue par l'élément sous la forme : IQ = P/Lm + Im + N. De la relation (2) définissant le rapport signal sur interférence et bruit pm reçu par un élément ELEm, on déduit la relation suivante :
Pm / Pm - Lm(Im + N) αm =
P - Pm
De la combinaison des relations (8) et (9) est déduite la relation suivante :
Pm / Pm - Pc / Ym + P
«m =
P- Pm
Puisque le rapport signal sur interférence et
CX P bruit fictif est défini par pm = ^-^ , on
1 + «mPra déduit de la relation précédente :
pm = Pm ' P≈P* 7 γm + PmP (10).
(1 + pm)P - Pcpm / γm
Le rapport signal sur interférence et bruit central p reçu par l'élément central devient :
Figure imgf000028_0001
Le rapport signal sur interférence et bruit central p constitue alors l'indicateur d'état IE]_ associé à la capacité. L'expression de l'indicateur d'état IEi est donc conforme à la relation (1), un indicateur de qualité Ii m étant défini par pm selon la relation (10) et un coefficient de pondération ωi m étant égal à 1. L'indicateur d'état IEi ne dépend que de grandeurs accessibles depuis le réseau, qui sont par exemple notamment des puissances reçues par un mobile sur un canal de trafic dédié au mobile et sur le canal pilote commun.
Une charge radio η de l'entité ENT est définie comme le rapport entre la puissance totale d'émission P de l'entité et une puissance maximale Pmax de l'entité : η = P/Pmax. On note Φ la fraction de la puissance totale dédiée à des canaux communs : Φ = (P - p) /Pmax.
Le rapport signal sur interférence et bruit central p défini par la relation (7) devient :
~ (η - Φ) Pmax / L ηPmax / L + N
(n - φ) d'où : L(N / Pmax) = -!—:—- - η (11;
D'après la relation (11), on note par x l'expression p relative à l'indicateur d'état IEi associé à la capacité et on note par y l'expression
L (N/Pmax) relative à l'indicateur d'état IE2 associé à la couverture.
L'équation d'état de l'entité ENT s'écrit :
y - (η - Φ) /x + η = 0 (12) . La surface de frontière SF relative à l'entité ENT est définie par l'équation de la relation (12) avec une charge cible prédéterminée ηs.
Sur la figure 4 est représenté un exemple de l'espace d'états autorisés pour l'entité ENT limité par la surface de frontière SF avec une charge cible ηs prédéterminée à 85% et une fraction de la puissance totale dédiée aux canaux communs à 20%.
Un bon fonctionnement de l'entité ENT est assuré lorsque l'état de l'entité est suffisamment éloigné de la surface de frontière.
Par exemple, un état actuel EA estimé à l'instant t de l'entité ENT et un état futur EF estimé pour l'instant t+1 dépendent des deux indicateurs d'état IE]_ et IE2 déterminés à l'instant t et correspondent respectivement aux coordonnées xt et yt et aux coordonnées xt+i et Yt+1- Une distance d entre l'état actuel EA estimé à l'instant t et l'état futur EF estimé à l'instant t+1 s'écrit :
2 2 1/2 d(xt,yt,xt+1,yt+i) = [(xt+i - Xt) + (Yt+i - yt) ]
La distance la plus courte entre l'état actuel EA et la surface de frontière SF s'écrit de la manière suivante à partir de la relation (12) :
Figure imgf000030_0001
Par exemple, l'abscisse x d'un point de la surface de frontière SF est donnée par la résolution de l'équation suivante : x 4 - xtx3 + (ηs - Φ) (ηs + yt)x - (ηs - Φ) 2 = 0 (13) . Soit xs une solution parmi les quatre solutions possibles de l'équation précédente vérifiant la relation 0 < xs < 1 - Φ/ηs, xs étant égal à 1 - Φ/ηs lorsque l'ordonnée correspondante ys est égale à 0 à partir de l'équation d'état (12).
La distance d s'écrit alors :
Figure imgf000031_0001
Lorsque l'entité ne dessert aucun élément, soit p = 0, la charge de l'entité vaut η = Φ et l'état de l'entité correspond à des coordonnées x^- et y^ égales à 0. Dans ce cas, la distance d s'écrit alors :
.
Figure imgf000031_0002
avec XQ une solution de l'équation (13) . Cette dernière distance peut servir de norme pour la métrique de distance définie à l'étape E4.
En référence à la figure 5, l'entité ENT considérée est un point d'accès dans un réseau de type WLAN. La capacité de l'entité dépend du nombre d'éléments gérés par l'entité et des conditions de propagation radio entre les éléments et l'entité.
L'indicateur d'état IE2 associé à la couverture du point d'accès dépend de rapports signal reçu sur interférence et bruit SINRm qui sont évalués par les éléments ELEm et qui caractérisent la couverture radio du point d'accès. Le choix d'un débit physique Rm alloué à un élément ELEm est déterminé selon le rapport SINR1n évalué par ce dernier. Dans le cas du reseau WLAN selon la norme 802.11b, quatre débits physiques sont spécifies :
R1, = 1 si SINRmin < SINRm < a,
Rm = 2 si a < SINRm < b, Rm = 5,5 si b < SINRm < c, et
Rm = 11 si SINRm > C1 ou SINRmin, a, b et c sont des constantes prédéterminées a partir d'une table de qualité.
Puisqu'un élément donne ELEm qui a un faible débit physique donne Rm reste longtemps sous la couverture de l' entité en comparaison avec un élément qui a un fort débit physique pour le transfert d'un même volume de trafic, un coefficient de pondération ω 2 m associe a cet élément ELEm est défini comme proportionnel a l'inverse du débit physique donne Rm.
L'indicateur d'état IE2 exprime en décibel dB est donne par la relation suivante :
Figure imgf000032_0001
L'expression de l'indicateur d'état IE2 est donc conforme a la relation (1), un indicateur de qualité I2,m étant un rapport signal sur interférence et bruit SINRm relatif a un élément ELEm et un coefficient de pondération ω2,m étant défini comme l'inverse du débit physique donne Rm alloue a un élément ELEm sur la somme des inverses de tous les débits physiques alloues aux éléments ELEi a ELEM.
L'indicateur d'état IEχ associe a la capacité du point d'accès dépend du débit total de ce dernier qui est égal a la somme de débits Sm ressentis par les éléments ELEm pendant une période prédéterminée, soit exprime en mégabit par seconde Mbit/s : IEi = ∑ Sm. m = l
Le débit Sm ressenti par un élément ELEm est donne par la relation suivante :
Figure imgf000033_0001
m=l m=l
ou Ps est la probabilité de succès d'une communication de durée Tsm entre l' entité ENT et l'élément ELEm pendant un intervalle de temps σ, K est la taille d'un paquet de données transmis lors d'une communication entre l' entité et l'élément ELEm,
Pidle est la probabilité qu'un canal de trafic soit vide pendant un intervalle de temps σ, et Pc = (1 - P1CiIe) /M ~ ps est la probabilité de collision d'une communication de durée Tcm entre 1' entité et l'élément ELEm et d'une communication entre un autre élément et l' entité, M étant le nombre des éléments ELEm. L'expression de l'indicateur d'état IEi est donc conforme a la relation (1) , les indicateurs de qualité Ii m étant des débits Sm respectivement ressentis par les éléments ELEm et les coefficients de pondération ωi/m étant tous égaux a 1. Sur la figure 5 est représente un exemple de l'espace d'états autorises pour l' entité ENT. La surface de frontière SF définissant l'espace d'états autorises a une forme en escalier due aux quatre débits physiques autorises pour le reseau WLAN. L'état actuel EA de l' entité ENT estime a un instant t est plus éloigne de la surface de frontière SF que l'état futur EF de l' entité estime pour un instant t+1. Il apparaît qu'un nouvel élément demandant une admission dans le réseau WLAN est proche du point d'accès puisque l'état futur EF présente un débit plus élevé en abscisse et un rapport signal sur interférence et bruit plus faible en ordonné que ceux de l'état actuel EA. Par ailleurs, ce nouvel élément peut être admis puisque l'état futur EF ne sort pas de l'espace d'états autorisés délimité par la surface de frontière SF.
Un exemple d'une gestion de ressource basée sur l'utilisation des indicateurs d'état est décrit ci- après. La gestion de ressource est relative à un contrôle d'admission d'un mobile dans un réseau de type UMTS. Comme expliqué précédemment, la couverture et la capacité d'une station de base dans un réseau UMTS sont liées par la présence d'interférences intracellulaires et intercellulaires subies par les mobiles desservis par la station de base. Une augmentation de la capacité de la station entraîne une augmentation des interférences intracellulaires subies par les mobiles desservis par la station, ce qui réduit la couverture de la station.
La capacité peut être limitée par deux facteurs : un excès du nombre de mobiles et de débit demandé et un excès d'interférences intercellulaires. La couverture peut être limitée également par deux facteurs : un excès d'interférences intercellulaires et un nombre important de mobiles avec de mauvaises conditions de propagation radio, soit un affaiblissement élevé. Un algorithme de contrôle d'admission selon l'invention prend en compte tous ces facteurs, et notamment les interférences intercellulaires subies par la station de base. Selon l'algorithme sont définis un seuil d'admission SAl relatif à la capacité et un seuil d'admission SA2 relatif à la couverture, en correspondance avec un coût défini à l'étape E4. Suite à une demande d'admission d'un mobile sous la couverture de la station de base, un état actuel de la station est estimé pour un nombre M de mobiles en fonction des indicateurs d'état IEi(M) et IE2 (M) associés respectivement à la capacité et à la couverture, et un état futur dans lequel serait la station si le mobile est accepté est estimé pour un nombre M+l de mobiles en fonction des mêmes indicateurs d'état IE1 (M+l) et IE2 (M+l) .
Dans ce cas, le mobile n'est pas accepté si l'une des conditions suivantes est vérifiée : l'indicateur IEi (M+l) excède le seuil SAl et/ou l'indicateur IE2(M+!) excède le seuil SA2, ou la distance entre l'état futur estimé et une surface de frontière calculée en fonction de valeurs cibles attribuées aux deux indicateurs d'états est inférieure à un premier seuil prédéterminé, ou bien la distance entre l'état actuel estimé et l'état futur estimé est supérieure à deuxième seuil prédéterminé .
L'invention décrite ici concerne un procédé et un dispositif pour estimer un état de fonctionnement d'une entité adaptée à gérer des éléments dans un réseau de radiocommunication. Selon une implémentation, les étapes du procédé de l'invention sont déterminées par les instructions d'un programme d'ordinateur incorporé dans le dispositif d'estimation selon l'invention. Le programme comporte des instructions de programme qui, lorsque ledit programme est exécuté dans un processeur du dispositif dont le fonctionnement est alors commandé par l'exécution du programme, réalisent les étapes du procédé selon l'invention.
En conséquence, l'invention s'applique également à un programme d'ordinateur, notamment un programme d'ordinateur enregistré sur ou dans un support d'enregistrement lisible par un ordinateur et tout dispositif de traitements de données, adapté à mettre en œuvre l'invention. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable pour implémenter le procédé selon l'invention. Le support d'enregistrement peut être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage sur lequel est enregistré le programme d'ordinateur selon l'invention, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore une clé USB, ou un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple une disquette (floppy dise) ou un disque dur.
D'autre part, le support d'enregistrement peut être un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Le programme selon l'invention peut être en particulier téléchargé sur un réseau de type internet.
Alternativement, le support d'enregistrement peut être un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé selon l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour estimer un état de fonctionnement d'une entité (ENT) adaptée à gérer des éléments (ELEm) dans un réseau de communication (RR) , le procédé comprenant une définition (El) d'au moins un indicateur d'état (IEq) dépendant d'une somme pondérée d'indicateurs de qualité (Iq, m) qui sont associés respectivement aux éléments et dépendent de grandeurs accessibles par le réseau (RR) , une actualisation (E5) des indicateurs de qualité (Iq, m) en fonction des grandeurs mesurées dans le réseau
(RR), et une évaluation (E6) de l'indicateur d'état
(IEq) en fonction des indicateurs de qualité actualisés (Iq, m), caractérisé en ce qu'il comprend : une estimation (E6; E7) d'un état de fonctionnement (EA) de l'entité en fonction d'au moins deux indicateurs d'état évalués et d'un autre état de fonctionnement (EF) de l'entité en fonction d'un élément supplémentaire (ELEM+χ) susceptible d'être géré par l'entité (ENT), une détermination (E3) d'une frontière (SF) des états de fonctionnement autorisés de l'entité en attribuant des valeurs cibles aux indicateurs d'état (IEq), une évaluation (E8) d'une distance dans un espace vectoriel formé par les indicateurs d'état (IEq) en fonction des indicateurs d'état évalués, une détermination (E8) d'un coût associé à au moins l'une des distances entre les deux états de fonctionnement estimés (EA, EF) et entre l'un des états de fonctionnement estimé (EF) et la frontière
(SF), et une gestion (E9) de l'élément supplémentaire (ELEM+χ) en fonction du coût par l'entité (ENT). 2 - Procédé conforme à la revendication 1, selon lequel l'entité (ENT) est fixe dans le réseau et les éléments (ELEm) sont des mobiles.
3 - Procédé conforme à la revendication 2, selon lequel l'un des indicateurs d'état est relatif à la couverture de l'entité fixe (ENT) et dépend de puissances émises depuis l'entité fixe et reçues par les mobiles (ELEm) .
4 - Procédé conforme à la revendication 2 ou 3, selon lequel l'un des indicateurs d'état est relatif à la capacité de l'entité fixe.
5 - Procédé conforme à l'une quelconque des revendications 2 à 4, selon lequel l'état de fonctionnement de l'entité fixe (EA, EF) est estimé en outre en fonction d'un coefficient d'interaction représentatif d'interférences subies par l'entité fixe .
6 - Dispositif (DE) pour estimer un état de fonctionnement d'une entité (ENT) adaptée à gérer des éléments (ELEm) dans un réseau de communication (RR) , le dispositif comprenant un moyen (GES) pour définir au moins un indicateur d'état (IEq) dépendant d'une somme pondérée d'indicateurs de qualité (Iq, m) qui sont associés respectivement aux éléments et dépendent de grandeurs accessibles par le réseau (RR), un moyen (REC) pour actualiser les indicateurs de qualité (Iq m) en fonction des grandeurs mesurées dans le réseau (RR) , et un moyen (EST) pour évaluer l'indicateur d'état (IEq) en fonction des indicateurs de qualité actualisés (Iq, m) ι caractérisé en ce qu'il comprend :
- un moyen (EST) pour estimer un état de fonctionnement (EA) de l'entité en fonction d'au moins deux indicateurs d'état évalués et d'un autre état de fonctionnement (EF) de l'entité en fonction d'un élément supplémentaire (ELEM+]_) susceptible d'être géré par l'entité (ENT), un moyen (EST) pour déterminer d'une frontière (SF) des états de fonctionnement autorisés de l'entité en attribuant des valeurs cibles aux indicateurs d'état (IEq),
- un moyen (EST) pour évaluer une distance dans un espace vectoriel formé par les indicateurs d'état (IEq) en fonction des indicateurs d'état évalués,
- un moyen (EST) pour déterminer un coût associé à au moins l'une des distances entre les deux états de fonctionnement estimés (EA, EF) et entre l'un des états de fonctionnement estimé (EF) et la frontière (SF), et
- un moyen (GR) pour gérer l'élément supplémentaire (ELEM+χ) en fonction du coût par l'entité (ENT) .
7 - Programme d'ordinateur apte à être mis en œuvre dans un dispositif (DE) pour estimer un état de fonctionnement d'une entité (ENT) adaptée à gérer des éléments (ELEm) dans un réseau de communication (RR) , ledit programme comprenant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté dans ledit système, réalisent une définition (El) d'au moins un indicateur d'état (IEq) dépendant d'une somme pondérée d'indicateurs de qualité (Iq, m) qui sont associés respectivement aux éléments et dépendent de grandeurs accessibles par le réseau (RR) , une actualisation (E5) des indicateurs de qualité (Iq, m) en fonction des grandeurs mesurées dans le réseau (RR), et une évaluation (E6) de l'indicateur d'état (IEq) en fonction des indicateurs de qualité actualisés (Iq, m), ledit programme étant caractérisé en ce que les instructions de programme réalisent les étapes suivantes : une estimation (E6; E7) d'un état de fonctionnement (EA) de l'entité en fonction d'au moins deux indicateurs d'état évalués et d'un autre état de fonctionnement (EF) de l'entité en fonction d'un élément supplémentaire (ELE^+i) susceptible d'être géré par l'entité (ENT), une détermination (E3) d'une frontière (SF) des états de fonctionnement autorisés de l'entité en attribuant des valeurs cibles aux indicateurs d'état (IEq), une évaluation (E8) d'une distance dans un espace vectoriel formé par les indicateurs d'état (IEq) en fonction des indicateurs d'état évalués, une détermination (E8) d'un coût associé à au moins l'une des distances entre les deux états de fonctionnement estimés (EA, EF) et entre l'un des états de fonctionnement estimé (EF) et la frontière (SF) , et une gestion (E9) de l'élément supplémentaire (ELEM+χ) en fonction du coût par l'entité (ENT).
8 - Support d'enregistrement lisible par un dispositif de traitements de données pour estimer un état de fonctionnement d'une entité (ENT) adaptée à gérer des éléments (ELEm) dans un réseau de communication (RR), ledit programme comportant des instructions pour une définition (El) d'au moins un indicateur d'état (IEq) dépendant d'une somme pondérée d'indicateurs de qualité (Iq, m) 0^i sont associés respectivement aux éléments et dépendent de grandeurs accessibles par le réseau (RR), une actualisation (E5) des indicateurs de qualité (Iq, m) en fonction des grandeurs mesurées dans le réseau (RR), et une évaluation (E6) de l'indicateur d'état (IEq) en fonction des indicateurs de qualité actualisés (Iq, m)/ caractérisé en ce que ledit programme d'ordinateur comporte des instructions pour l'exécution des étapes suivantes : une estimation (E6; E7) d'un état de fonctionnement (EA) de l'entité en fonction d'au moins deux indicateurs d'état évalués et d'un autre état de fonctionnement (EF) de l'entité en fonction d'un élément supplémentaire (ELE^+i) susceptible d'être géré par l'entité (ENT), une détermination (E3) d'une frontière (SF) des états de fonctionnement autorisés de l'entité en attribuant des valeurs cibles aux indicateurs d'état (IEq), une évaluation (E8) d'une distance dans un espace vectoriel formé par les indicateurs d'état (IEq) en fonction des indicateurs d'état évalués, une détermination (E8) d'un coût associé à au moins l'une des distances entre les deux états de fonctionnement estimés (EA, EF) et entre l'un des états de fonctionnement estimé (EF) et la frontière (SF), et une gestion (E9) de l'élément supplémentaire (ELEM+i) en fonction du coût par l'entité (ENT).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5459837A (en) * 1993-04-21 1995-10-17 Digital Equipment Corporation System to facilitate efficient utilization of network resources in a computer network
EP1077580A1 (fr) * 1999-08-17 2001-02-21 Lucent Technologies Inc. Procède de système pour prévenir une surcharge dans un système de communications

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