DE10063036C2 - Nutzung der Teilnehmercharakteristik zur Dienstgütesteuerung in Funknetzen - Google Patents
Nutzung der Teilnehmercharakteristik zur Dienstgütesteuerung in FunknetzenInfo
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Description
Für die kontinuierliche Mediennutzung mobiler Terminals werden in den nächsten Jahren
öffentliche digitale Mobilfunknetze (GSM/GPRS und UMTS) sowie private lokale
drahtlose Netze (ETSI-BRAN-HiperLAN/2, IEEE 802.11a, usw.) zur Verfügung stehen.
Durch hohe Lizenzgebühren für das Frequenzspektrum und hohe Infrastruktur- und
Betriebkosten spielt die effiziente Ausnutzung der Funkbetriebsmittel eine entscheidende
Rolle bei der Wirtschaftlichkeit von mobilen Funkdiensten. In den standardisierten
Systemen erfolgen Betriebsmittelvergabemechanismen wie Kanalvergabe, Dienstgüte
verhandlung und Handover auf Basis der aktuellen Lastsituation, definiert durch
Dienstanforderungen, Kanalbelegung, sowie der Anzahl der in verschiedenen Funkzellen
befindlichen Teilnehmer.
Neue Überlegungen ergeben, dass die Berücksichtigung von gespeicherter Orts-,
Tageszeit-, und Dienstbezogenen ausgeprägten Teilnehmercharakteristik eine Voraussage
und Schätzung der zukünftigen örtlichen und zeitlichen Verteilung des Datenverkehrs
aufkommens und der Dienstinhalte ermöglichen, die zu einer deutlich effizienteren
Betriebsmittelnutzung im Funksystem führen können und auch erlauben, sichere
Prognosen der möglichen Dienstgüte der einzelnen Teilnehmerverbindungen zu
ermöglichen.
Die US 5572221 beschreibt ein Verfahren zur Dienstgütesteuerung in Funknetzen, wobei
teilnehmerspezifische Verhaltensmuster statistisch bezüglich des zeitlichen Verlaufs des
Aufenthaltes ermittelt, in einer Datenbank gespeichert und zur Dienstgütesteuerung
herangezogen werden.
Die GB 2327175 A beschreibt ein Verfahren, bei dem die zu bestimmten Tageszeiten
angeforderten Dienste und Inhalte sowie das charakteristische Benutzerverhalten der
Teilnehmer ausgewertet werden.
Die US 6009331 beschreibt ein Verfahren zur Kanalvergabe, wobei der Typ des Terminals
erfasst und bei der Kanalvergabe im Funknetz herangezogen wird.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Nutzung der Teilnehmercharakteristik zur
Steuerung der Dienstgüte und des Betriebsmitteleinsatzes in Funknetzen, das durch
folgende Merkmale charakterisiert ist:
- 1. Speicherung ausgeprägter wiederkehrender Verhaltensmuster der einzelnen Teilnehmer bezüglich ihrer Mobilität und Dienstenutzung abhängig von der Tageszeit in einer im Netz befindlichen Datenbank. Seltene Ereignisse bezüglich des Benutzerverhaltens können optional vernachlässigt werden. Die gespeicherten Daten können durch Verschlüsselung eines Teilnehmer-Kennzeichens wie der IMSI anonymisiert werden.
- 2. Bei Entscheidungen während der Dienstgüte-Verhandlung mit dem Teilnehmer, der Betriebsmittelvergabe für einzelne Funkzellen und für einzelne Teilnehmerverbindungen sowie für Handover wird aufgrund der Daten von 1. ein Schätzwert für das Datenverkehrsaufkommen für eine zukünftige Zeitspanne berechnet und zur Entscheidung herangezogen, um eine optimale Dienstgüte für die Teilnehmer und deren Anwendungen bereitzustellen.
- 3. Nutzung der statistischen Verhaltensmuster von Teilnehmern bezüglich der Aufenthaltsorte und der in der Vergangenheit genutzten Dienste zur Qualitätssicherung und Planung des Netzes sowie zur Marktanalyse.
- 4. Die Art des Teilnehmer-Terminals wird in die Entscheidung zur Verbindungsannahme, Dienstgütesteuerung und Betriebsmittelverwaltung einbezogen.
Die in Patentanspruch 1 angegebene Erfindung löst das Problem, dass aufgrund der
Unkenntnis über das zukünftige Mobilitäts- und Nutzungsverhalten von mobilen
Teilnehmern bei der Betriebsmittelvergabe in standardisierten digitalen Mobilfunknetzen
und drahtlosen lokalen Netzen Funkbetriebsmittel unnötig reserviert und damit nicht
optimal eingesetzt werden. Die ineffiziente Ausnutzung von Funkbetriebsmitteln reduziert
die Wirtschaftlichkeit des Funknetzbetriebs. Durch effizientere Betriebsmittelnutzung
können mobile Dienste deutlich kostengünstiger angeboten werden. Eine deutliche
Verbesserung der Betriebsmittelausnutzung kann durch die Berücksichtigung von
gespeicherten Teilnehmercharakteristiken bei der Vergabe von Betriebsmitteln, der
Verhandlung der Dienstgüte sowie bei Handover-Entscheidungen erreicht werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf der codierten Speicherung ausgeprägter
wiederkehrender Verhaltensmuster der einzelnen Teilnehmer bezüglich ihrer Mobilität und
Dienstenutzung abhängig von der Tageszeit in einer Datenbank. Die Datenbank enthält
Informationen über den in der Vergangenheit als charakteristisch ermittelten zeitlichen
Verlauf des Aufenthalts der einzelnen Teilnehmer in bestimmten Funkzellen im Netz
sowie das zugehörige Dienstnutzungsverhalten. Dabei wird ausgenutzt, dass Teilnehmer
sehr häufig dieselben Bewegungsrouten verwenden und nur bestimmte Dienste nutzen, die
zur Art ihres Terminals und zu ihren Fähigkeiten bei der Dienstenutzung passen. Bei jeder
weiteren Einbuchung eines Teilnehmers im Netz wird die Datenbank aktualisiert, indem
wiederkehrende Ereignisse gespeichert werden und nicht mehr vorkommende, zeitlich lang
zurückliegende Ereignisse gelöscht werden. Durch die Speicherung häufig
wiederkehrender Übergänge von einer Zelle zur anderen kann der übliche
Verkehrsroutenverlauf vorhergesagt werden. Die Heranziehung des Terminaltyps für die
o. g. Entscheidungen ist nützlich, weil ein Sprachterminal offenbar andere Verkehrsmuster
erzeugt als ein Datenterminal und Datenterminals sich abhängig von Bildschirmgröße und
Betriebssoftware verschieden bezüglich der Dienstenutzung verhalten.
Eine mögliche Netzarchitektur zeigt Bild 1, wobei die erfindungsgemäße Datenbank mit
mehreren Netzknoten verbunden wird. Die Netzknoten könnten wiederum an
unterschiedliche Subnetze mit mehreren Funkzellen angeschlossen sein.
Tritt nun ein Teilnehmer ins System ein, so können Wahrscheinlichkeiten dafür
näherungsweise berechnet werden, welche Dienste und Inhalte er an welchem Ort in
Zukunft benutzen wird. So kann für diesen Teilnehmer und für alle weiteren Teilnehmer
das erwartete Datenverkehrsaufkommen, der Dienst und der Inhalt der Anforderungen an
beliebigen Orten und Zeitpunkten geschätzt werden. Sind nun Entscheidungen bezüglich
einer Dienstgüteverhandlung eines ins Netz eintretenden Teilnehmers, eines Handover,
oder einer globalen Betriebsmittelaufteilung zwischen Funkzellen vom Netz zu treffen, so
kann für einen folgenden Zeitraum eine nahezu optimale Zuteilung von Betriebsmitteln für
die geschätzte Situation erfolgen.
Bei Handover-Entscheidungen an Zellgrenzen kann die entsprechende Mobilstation im
Zellgrenzbereich dort bedient werden, wo die meisten Betriebsmittel ungenutzt sind oder
von der Funkzelle bedient werden, in deren Richtung sie sich sehr wahrscheinlich aufgrund
der Datenbankeinträge in Zukunft weiter bewegen wird. Dies wird als Beispiel im Bild 2
grafisch dargestellt, wobei zwei Funkzellen mit unterschiedlicher Lastsituation betrachtet
werden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Datenbank erwartet das Netz, dass zwei
Mobilstationen MS8 und MS9 in absehbarer Zeit in die Funkzelle 2 eintreten und deren
Betriebsmittel in Anspruch nehmen werden. Durch die Berechnung des erwarteten
Routenverlaufs von Mobilstation MS2 mit Hilfe der Datenbank geht das Netz davon aus,
dass MS2 sich gerade in Richtung der Funkzelle 1 bewegt und somit die Funkzelle 2 in
absehbarer Zeit verlassen wird. Um die Funkzelle 2 zu entlasten, wird eine Handover-
Entscheidung zugunsten der Funkzelle 1 vom Netz getroffen, sobald MS2 in den
Zellgrenzbereich (schattierter Bereich) eintritt. Basierend auf dem erwarteten
Routenverlauf von Mobilstation MS3 wird der Funkkontakt mit der Basisstation 1
beibehalten und somit kein Handover zu Funkzelle 2 durchgeführt.
Claims (4)
1. Verfahren zur Nutzung der Teilnehmercharakteristik und des bekannten Typs des vom
Teilnehmer benutzten Terminals zur Dienstgütesteuerung in Funknetzen, wobei
teilnehmerspezifische Verhaltensmuster statistisch bezüglich des zeitlichen Verlaufs
des Aufenthalts und der Dienstenutzung zusammen mit dem jeweils verwendeten
Terminaltyp durch Heranziehen von beim Aufbau von Sitzungen enthaltener
anwendungsspezifischer Informationen und/oder Abfrage eines den Terminaltyp
kennzeichnenden Codes ermittelt, in einer Datenbank gespeichert und bei Bedarf
herangezogen werden, wobei die Datenbank einen Eintrag pro Teilnehmer mit der
Häufigkeit des Aufenthalts in der Nähe bestimmter Funkzellen und Zellbereichen mit
der entsprechenden Tageszeit, Einträge für den Übergang zwischen Funkzellen mit der
entsprechenden Tageszeit sowie den zu bestimmten Tageszeiten angeforderten
Diensten und Inhalten und dem zugehörigen charakteristischen Benutzerverhalten
während der Sitzungen enthält und das vom betroffenen Terminaltyp erwartete mediale
Datenverkehrsaufkommen nach Art und Umfang bei Entscheidungen zur
Dienstgüteunterstützung herangezogen wird.
2. Verfahren nach dem vorausgegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass bei
Kontaktaufnahme mit dem Teilnehmer, die Auslastung und die Menge der verfügbaren
Funkbetriebsmittel für die erwartete Verkehrsroute mit Hilfe der erfindungsgemäßen
Datenbank und der Kenntnis des Terminaltyps und des daraus erwarteten medialen
Datenverkehrsaufkommens bestimmt werden, weiterhin das für die vorausgesagten
Aufenthaltszeiträume an den vorausgesagten Funkzellen erwartete
Datenverkehrsaufkommen sowie der für den vorausgesagten Dienst notwendige
Betriebsmittelbedarf bestimmt und in Optimierungsentscheidungen einbezogen
werden.
3. Verfahren nach den vorausgegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass bei
der Dienstgüteverhandlung des Netzes mit einem Teilnehmer die Betriebsmittel so
reserviert und eingesetzt werden, dass genügend Betriebsmittel für weitere erwartete
Teilnehmer mit den entsprechenden erwarteten Anwendungen vorreserviert werden
und dem Teilnehmer die Betriebsmittel zugeteilt werden, die die erwartete Anwendung
benötigt.
4. Verfahren nach den vorausgegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass bei
Handover-Entscheidungen, wenn sich der Teilnehmer im Grenzbereich zweier oder
mehrerer Funkzellen ab einer bestimmten Wahrscheinlichkeit weiterhin in diesem
Grenzbereich aufhält, vorzugsweise die Funkzelle gewählt wird, die mehr ungenutzte
Funkbetriebsmittel für den geschätzten Aufenthaltszeitraum verfügbar hat.
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