DE102015104746B4

DE102015104746B4 - Verfahren und Geräte zum Bestimmen und Planen der Zugänglichkeit einer drahtlosen Netzwerkinstallation bei der Verwendung Fahrzeugbasierter Relaisknoten

Info

Publication number: DE102015104746B4
Application number: DE102015104746.2A
Authority: DE
Inventors: Kobi Scheim; Nadav Lavi
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2023-04-20
Anticipated expiration: 2035-03-28
Also published as: US20150281975A1; CN104955055A; US9743287B2; US20160262026A1; US9386462B2; DE102015104746A1; CN104955055B

Abstract

Verfahren zum Planen einer Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks, umfassend folgende Schritte:- Berechnen einer möglichen Kapazität einer Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in einem Bereich, wobei die Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten Daten zwischen einer Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und mindestens einer Basisstation weiterleitet;- Berechnen einer möglichen Datennachfrage in dem Bereich zum Übertragen von Daten zwischen der Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und der mindestens einen Basisstation;- Bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, indem die mögliche Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich und die mögliche Datennachfrage in dem Bereich verwendet werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Das technische Gebiet betrifft im Allgemeinen die Planung eines Funkkommunikationsnetzwerks und betrifft genauer gesagt Verfahren und Geräte zum Bestimmen der Zugänglichkeit drahtlosen Netzwerks bei der Verwendung fahrzeugbasierter Relaisknoten.
HINTERGRUND
Die Kommunikation mit tragbaren Handys („tragbaren Vorrichtungen“) wird häufig durch direkte Kommunikation mit der tragbaren Vorrichtung und einer Basisstation, z.B. einem „Zellularmast“, erreicht. Eine derartige direkte Kommunikation ist jedoch auf Grund einer gewissen Anzahl von technischen und umgebungsbedingten Faktoren oft problematisch. Beispielsweise blockieren in städtischen Umgebungen häufig Gebäude die Hochfrequenz- („HF“) Signale, die zwischen der tragbaren Vorrichtung und einer Basisstation emittiert werden, was verhindern kann, dass eine Kommunikationsverbindung aufgebaut wird, oder zu einer schlechten Verbindung führen kann.
Eine mögliche Verbesserung für das typische Telekommunikationssystem besteht darin, Relaisknoten zu verwenden, die als Relais oder „Repeater“ zwischen den tragbaren Vorrichtungen und den Basisstationen dienen können. Diese Relaisknoten können Teil eines Fahrzeugs, z.B. eines Kraftfahrzeugs, sein. Derartige Fahrzeugrelaisknoten können die Dynamik des Telekommunikationssystems dadurch ändern, dass sie die Kapazität für jede Basisstation erhöhen und/oder die Anzahl zusätzlicher Basisstationen einschränken, die eventuell nötig sind, um eine zukünftige Erweiterung des Systems vorwegzunehmen.
Daher ist es wünschenswert, Systeme und Verfahren zum Planen eines Telekommunikationsnetzwerks mit fahrzeugbasierten Relaisknoten bereitzustellen. Ferner werden andere wünschenswerte Merkmale und Kennzeichen der vorliegenden Erfindung aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und den beiliegenden Ansprüchen zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen und dem vorstehenden technischen Gebiet und Hintergrund gesehen hervorgehen.
Die DE 10 2012 216 627 A1 offenbart ein System und Verfahren für die fahrzeuggestützte Funkzellenentlastung.
Die US 2013 / 0 201 916 A1 offenbart ein optimiertes Telekommunikationsverteilungssystem.
Die US 2006 / 0 211 413 A1 offenbart eine Kapazität der drahtlosen Datenverbindung.
KURZDARSTELLUNG
Bei einer Ausführungsform wird ein Verfahren zum Planen der Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Berechnen einer möglichen Kapazität einer Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in einem Bereich, wobei die Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten Daten zwischen einer Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und mindestens einer Basisstation weiterleitet. Das Verfahren umfasst auch das Berechnen einer möglichen Datennachfrage in dem Bereich zum Übertragen von Daten zwischen der Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und der mindestens einen Basisstation. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, indem die mögliche Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich und die mögliche Datennachfrage in dem Bereich verwendet werden.
Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Gerät bereitgestellt, um bei der Planung der Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks behilflich zu sein. Das Gerät umfasst einen Computer, der einen Prozessor aufweist. Der Prozessor ist konfiguriert, um eine mögliche Kapazität einer Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in einem Bereich zu berechnen, wobei die Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten Daten zwischen einer Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und mindestens einer Basisstation weiterleitet. Der Prozessor ist auch konfiguriert, um eine mögliche Datennachfrage in dem Bereich zum Übertragen von Daten zwischen der Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und der mindestens einen Basisstation zu berechnen. Der Prozessor ist ferner konfiguriert, um zu bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, indem die mögliche Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich und die mögliche Datennachfrage in dem Bereich verwendet werden.
Figurenliste
Die beispielhaften Ausführungsformen werden nachstehend in Verbindung mit den folgenden Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei die gleichen Bezugszeichen die gleichen Elemente bezeichnen. Es zeigen:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines Systems zum Ermöglichen von Kommunikationen gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine Draufsicht eines geografischen Bereichs, die eine Vielzahl von Fahrzeugen und dazugehörigen Relaisknoten zeigt, die eine Kommunikationsabdeckung für den Bereich bereitstellen;
3 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Planen der Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel;
4 ein Ablaufschema eines Verfahrens zum Planen der Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
5 ein Blockdiagramm eines Geräts zum Planen der Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die nachstehende ausführliche Beschreibung ist rein beispielhafter Art und nicht dazu bestimmt, die Anwendung und Verwendungen einzuschränken. Ferner ist es nicht beabsichtigt, durch eine ausgedrückte oder bedingte Theorie gebunden zu sein, die in dem vorstehenden technischen Gebiet, dem Hintergrund, der Kurzdarstellung oder der nachstehenden ausführlichen Beschreibung vorgelegt wird.
Mit Bezug auf die Figuren, bei denen die gleichen Zahlen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten angeben, wird hier ein beispielhaftes System 100 zum Ermöglichen von Kommunikationen gezeigt und beschrieben. Ferner werden hier die Verfahren 300, 400 gezeigt und beschrieben, um die Infrastrukturanforderungen zu bestimmen, um das System 100 in einem geografischen Bereich 101 umzusetzen. Es wird hier auch ein Computer 500 gezeigt und beschrieben, um ein oder mehrere der Verfahren 300, 400 umzusetzen. Es sei zu beachten, dass der Computer 500 und die Verfahren 300, 400, die hier beschrieben werden, während (a) der anfänglichen Installationsplanung des Systems 100 (d.h. von Anfang an) oder (b) nach der Installationsplanung zur Aufrüstung und zur Wartung, die typischerweise regelmäßig erfolgt, umgesetzt werden können.
Ein Ausführungsbeispiel des Systems 100 wird in 1 gezeigt. Das System 100 umfasst mindestens eine Basisstation 102. Die mindestens eine Basisstation 102 der Ausführungsbeispiele ist eine drahtlose Telefonstation, die häufig als „Zellenstandort“ bezeichnet wird. Jede Basisstation 102 umfasst eine Funkvorrichtung 104 und eine Antenne 106, die konfiguriert ist, um Hochfrequenz- („HF“) Signale zu senden und zu empfangen. Die Funkvorrichtung 104 kann alternativ als Transceiver bezeichnet werden, wie es der Fachmann verstehen wird. Die Basisstation 102 umfasst auch einen Controller 108 in Kommunikation mit der Funkvorrichtung 104, um die Funkvorrichtung 104 zu steuern und Daten dazwischen zu übertragen, wie es der Fachmann verstehen wird. Der Controller 108 kann beliebige Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponenten, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorvorrichtungen einzeln oder in einer beliebigen Kombination umfassen, wozu ohne Einschränkung Folgendes gehört: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, ein Prozessor (geteilt, dediziert oder gruppiert) und ein Speicher, der eine oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung, ein frei programmierbare logische Anordnung (FPGA) und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktion bereitstellen.
Jede Basisstation 102 steht mit einem Telekommunikationsnetzwerk 109 in Verbindung und ist konfiguriert, um Daten zu und von dem Telekommunikationsnetzwerk 109 zu übertragen, wie es der Fachmann ebenfalls verstehen wird. Das Telekommunikationsnetzwerk 109 kann drahtlose Kommunikationstechniken verwenden (z.B. HF-Signale und/oder andere drahtlose Punkt-zu-Punkt-Kommunikationen) und/oder physische Verbindungen (z.B. elektrisch leitfähige Drähte und/oder Glasfaserkabel). Obwohl dies in 1 nicht gezeigt ist, kann der Controller 108 von der Basisstation 102 abgesetzt sein, während er den Betrieb der Basisstation 102 steuert. Beispielsweise können Steuersignale von einem abgesetzten Controller (nicht gezeigt) über das Telekommunikationsnetzwerk 109 gesendet werden. Das Telekommunikationsnetzwerk 109 kann an die weltweite Zusammenschaltung von Netzwerken, die als Internet bezeichnet wird, angeschlossen sein.
Das System 100 umfasst auch eine Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten 112. Die Fahrzeugrelaisknoten 112 der Ausführungsbeispiele sind jeweils mit einem Fahrzeug 114, wie etwa einem Kraftfahrzeug, verknüpft. D.h. die Fahrzeugrelaisknoten 112 werden von den Fahrzeugen 114 getragen oder befördert. Andere geeignete Fahrzeuge 114 können alternativ verwendet werden, um die Fahrzeugrelaisknoten 112 zu befördern, wozu ohne Einschränkung Motorräder, Züge, Schiffe, Raumfahrzeuge und Luftfahrzeuge gehören. Ferner müssen die Fahrzeugrelaisknoten 112 nicht unbedingt mit Fahrzeugen 114 verknüpft sein. Beispielsweise können die Fahrzeugrelaisknoten 112 von einer Person, einem Fahrrad, einem Wagen usw. befördert werden.
Die Fahrzeugrelaisknoten 112 sind konfiguriert, um über Kommunikationsverbindungen 116 mit der mindestens einen Basisstation 102 zu kommunizieren. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Kommunikationsverbindungen 116 unter Verwendung von HF-Signalen drahtlos umgesetzt. Die drahtlosen Verbindungen 116 können Zellularbänder oder andere Bänder außerhalb der üblichen Zellularbänder verwenden. Entsprechend umfasst jeder Fahrzeugrelaisknoten 112 eine Funkvorrichtung 118 mit einer Antenne 120. Die Funkvorrichtung 118 kann alternativ als Transceiver bezeichnet werden, wie es der Fachmann verstehen wird. Die Fahrzeugrelaisknoten 112 umfassen auch jeweils einen Controller 122 und eine Batterie 124. Der Controller 122 kann beliebige Hardware, Software, Firmware, elektronischen Steuerkomponenten, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorvorrichtungen, einzeln oder beliebig kombiniert, umfassen, wozu ohne Einschränkung Folgendes gehört: eine ASIC, eine elektronische Schaltung, ein Prozessor (geteilt, dediziert oder als Gruppe) und ein Speicher, der eines oder mehrere von Software- oder Firmware-Programmen ausführt, eine kombinatorische logische Schaltung, eine FPGA und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktion bereitstellen.
Es versteht sich, dass die Kommunikationsverbindungen 116 zwischen den Fahrzeugrelaisknoten 112 und der mindestens einen Basisstation 102 auch mit physischen Verbindungen (nicht gezeigt) umgesetzt werden können, z.B. mit elektrisch leitfähigen Kabeln und/oder Lichtleitfasern. Beispielsweise kann bei einem elektrischen Fahrzeug 114 die physische Kommunikationsverbindung 116 hergestellt werden, wenn das Fahrzeug 114 an eine Ladestation (nicht gezeigt) angeschlossen wird.
Die Batterie 124 jedes Fahrzeugrelaisknotens 112 ist elektrisch an die Funkvorrichtung 118 und den Controller 122 angeschlossen, um diese jeweils mit Strom zu versorgen. Die Batterie 124 kann die gleiche Batterie sein, die verwendet wird, um andere Systeme (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 114 mit Strom zu versorgen. Alternativ kann die Batterie 124 von der Batterie des Fahrzeugs 114 getrennt sein.
Jeder Fahrzeugrelaisknoten 112 ist konfiguriert, um Daten zwischen der Basisstation 102 und mindestens einer tragbaren Kommunikationsvorrichtung 130 weiterzuleiten, die nachstehend einfach als „tragbare Vorrichtung(en) 130“ bezeichnet wird. Die tragbaren Vorrichtungen 130 des Ausführungsbeispiels sind Handgeräte, die es einem Benutzer (nicht gezeigt) ermöglichen, dem Fahrzeugrelaisknoten 112 Audiomaterial, Videomaterial und/oder Daten mitzuteilen. Die tragbaren Vorrichtungen 130 können auch konfiguriert sein, um drahtlos direkt mit der Basisstation 102 zu kommunizieren.
Die tragbare Vorrichtung 130 kann als Zellulartelefon, Handy, Smartphone, Mobiltelefon, persönlicher digitaler Assistent, Tablet und/oder Walkie-Talkie bezeichnet werden. Der Fachmann wird jedoch andere Vorrichtungen kennen, die als tragbare Kommunikationsvorrichtung 130 dienen können. Die tragbare Kommunikationsvorrichtung 130 umfasst eine Funkvorrichtung 132 und eine Antenne 134, die konfiguriert ist, um Hochfrequenz- („HF“) Signale über Kommunikationsverbindungen 116 zu senden und zu empfangen. Die Funkvorrichtung 132 kann alternativ als Transceiver bezeichnet werden, wie es der Fachmann verstehen wird. Die tragbare Vorrichtung 130 umfasst auch einen Controller 136, der mit der Funkvorrichtung 132 in Verbindung steht. Der Controller 136 ist konfiguriert, um die Funkvorrichtung 132 zu steuern und Signale und/oder Daten dazwischen zu übertragen. Der Controller 136 kann beliebige Hardware, Software, Firmware, elektronische Steuerkomponenten, Verarbeitungslogik und/oder Prozessorvorrichtungen einzeln oder in einer beliebigen Kombination umfassen, wozu ohne Einschränkung Folgendes gehört: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, ein Prozessor (geteilt, dediziert oder gruppiert) und ein Speicher, der eine oder mehrere Software- oder Firmware-Programme ausführt, eine kombinatorische logische Schaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die beschriebene Funktion bereitstellen. Der Fachmann wird auch verstehen, dass die Funkvorrichtung 132, die Antenne 134 und/oder der Controller 136 getrennte Komponenten sein können oder miteinander als einstückige Komponente integriert sein können. Die tragbare Vorrichtung 130 der vorliegenden Ausführungsform umfasst auch eine Batterie (nicht gezeigt). Die Batterie ist elektrisch an die Funkvorrichtung 132 und den Controller 136 angeschlossen, um diese jeweils mit Strom zu versorgen.
Bei einigen Ausführungsformen kann ein Kommunikationsprotokoll, das mit Kommunikationen zwischen der Basisstation 102 und dem Fahrzeugrelaisknoten 112 verknüpft ist, anders als ein Kommunikationsprotokoll sein, das mit Kommunikationen zwischen dem Fahrzeugrelaisknoten 112 und der tragbaren Vorrichtung 130 verknüpft ist. Auch kann bei einigen Ausführungsformen ein Frequenzband, das mit Kommunikationen zwischen der Basisstation 102 und dem Fahrzeugrelaisknoten 112 verknüpft ist, anders als ein Frequenzband sein, das mit Kommunikationen zwischen dem Fahrzeugrelaisknoten 112 und der tragbaren Vorrichtung 130 verknüpft ist.
Beispielsweise können Kommunikationen zwischen der Basisstation 102 und dem Fahrzeugrelaisknoten 112 unter Verwendung von Frequenzen und Protokollen umgesetzt werden, die mit GSM-, UMTS- und/oder LTE-Mobilfunknormen verknüpft sind, während Kommunikationen zwischen dem Fahrzeugrelaisknoten 112 und der tragbaren Vorrichtung 130 unter Verwendung von Mobilfunkprotokollen und Normen, wie zuvor beschrieben, oder über eine WiFi-Verbindung (d.h. unter Verwendung von Frequenzen und Protokollen, die mit einem oder mehreren der Normenreihe IEEE 802.11 verknüpft sind) umgesetzt werden können. Natürlich werden zahlreiche Variationen der Frequenzen und Protokolle für den Fachmann ersichtlich sein.
Die Verwendung der Fahrzeugrelaisknoten 112, um Daten weiterzuleiten, anstelle der direkten Verbindung zwischen den tragbaren Vorrichtungen 130 und den Basisstationen 102 führt dazu, dass eine geringere Anzahl von Basisstationen 102 in dem geografischen Bereich 101 sowie eine geringere Gesamtbandbreite an den Basisstationen 102 benötigt werden. Eine Ansicht eines beispielhaften geografischen Bereichs 101 wird in 2 gezeigt, wobei zahlreiche Fahrzeuge 114, die mit Fahrzeugrelaisknoten 112 ausgestattet sind, auf diversen Parkplätzen sowohl auf der Straße als auch in Parkflächen gezeigt sind. Ausführungsbeispiele der Verfahren 300, 400, um die Infrastrukturanforderungen zu bestimmen, um das System 100 in dem geografischen Bereich 101 umzusetzen, werden unmittelbar nachstehend beschrieben.
Bei den in 3 und 4 gezeigten Ausführungsbeispielen und weiter mit Bezug auf 1 und 2 umfassen die Verfahren 300, 400 jeweils bei 302 das Berechnen einer möglichen Kapazität C_p(t) einer Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten 112 in dem geografischen Bereich 101. Bei den Ausführungsbeispielen kann die mögliche Kapazität C_p(t) der Fahrzeugrelaisknoten 112 zu einem bestimmten Zeitraum wie folgt berechnet werden: $C_{p} (t) = N_{v e h i c l e s} (t) \times P_{V e R N} \times {\bar{C}}_{V e R N},$
wobei N_vehicies (t) die Anzahl der Fahrzeuge 114 in dem geografischen Bereich 101 während eines bestimmten Zeitraums ist; P_VeRN ein Eindringfaktor ist, der dem Anteil von Fahrzeugen 114 in dem geografischen Bereich 101 entspricht, die mit dem Fahrzeugrelaisknoten 112 ausgestattet sind; und C _VeRN die durchschnittliche Kapazität ist und nachstehend ausführlicher definiert wird.
Die Anzahl der Fahrzeuge 114 in dem geografischen Bereich 101 während eines bestimmten Zeitraums N_vehicles (t) kann geschätzt werden, indem die Größe A_Bs des geografischen Bereichs 101 mit der Anzahl von Parkplätzen N_space in dem geografischen Bereich 101 und mit der Parkplatzverwendung U(t) während eines bestimmten Zeitraums multipliziert wird. Die Parkplatzverwendung U(t) bezieht sich auf den Anteil von Parkplätzen N_space, die belegt sind. Die Größe A_BS des geografischen Bereichs 101, die Anzahl von Parkplätzen N_space in dem geografischen Bereich 101 und die Parkplatzverwendung U(t) während eines bestimmten Zeitraums können durch eine räumliche Untersuchung des geografischen Bereichs 101, bekannte Normen und andere Ressourcen, wie sie dem Fachmann bekannt sind, bestimmt werden. Entsprechend kann die mögliche Kapazität C_p(t) der Fahrzeugrelaisknoten 112 zu einem bestimmten Zeitraum wie folgt berechnet werden: $C_{p} (t) = A_{B S} \times N_{s p a c e} \times U (t) \times P_{V e R N} \times {\bar{C}}_{V e R N} .$
Die durchschnittliche Kapazität C _VeRN kann wie folgt berechnet werden: ${\bar{C}}_{V e R N} = \frac{1}{N} \sum_{d_{i} \in D} N_{v e h i c l e s} (d_{i}) \times P_{V e R N} \times C_{V e R N} (d_{i}),$
wobei N die Anzahl von Fahrzeugen 114 in dem Bereich 101 ist, N_vehicles (d_i) die Anzahl von Fahrzeugen 114 in einer bestimmten Entfernung d_i von der mindestens einen Basisstation 102 ist, und C_VeRN (d_i) die Kapazität in einem bestimmten Abstand d_i von der Basisstation 102 ist. C _VeRN kann unter Verwendung eines freien Raums oder anderen Signalverbreitungsmodellen (z.B. drahtlose Kanalsimulationsmodelle, Ray-Tracing usw.) geschätzt werden, um zu einem simulierten/ genäherten/ berechneten Signal-Interferenz-plus-Rausch-Verhältnis („SINR“) zu führen, worauf die Verwendung der Kanalkapazitätsformel folgt. Dieser Lösungsansatz führt zu einer oberen Grenze der tatsächlichen erreichbaren Kapazität. Bei einer anderen Ausführungsform kann C _VeRN von dem gemessenen SINR abgeleitet werden, worauf die Verwendung der Kanalkapazitätsformel in einer direkten Form oder in einer indirekten Form unter Verwendung von Suchtabellen oder anderen Näherungstechniken folgt.
Das Verfahren 300 umfasst ferner bei 304 das Berechnen einer möglichen Datennachfrage D(t) in dem geografischen Bereich 101. Die mögliche Datennachfrage D(t) bezieht sich auf die maximale Datenmenge, die möglicherweise von der Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen 130 in dem geografischen Bereich 101 in einem bestimmten Zeitraum gesendet oder empfangen wird. Das Berechnen der möglichen Datennachfrage D(t) kann statistische Angaben über frühere Datennutzung, zukünftige Erweiterungsvorhersagen und andere Daten verwenden, die dem Fachmann bekannt sind. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Nachfrage D(t) aus einer statistischen Analyse der früheren Nachfragen hergeleitet werden. Beispielsweise besteht ein Lösungsansatz, der die oben erwähnte Technik erläutert, darin, die Verteilung der Nachfrage für einen spezifischen geografischen Bereich 101 zu schätzen, wobei die eigentliche Nachfragemetrik D(t) aus der Schätzung der Verteilungsfunktion hergeleitet wird (z.B. Mittelwert + Sigma, 90. Perzentil usw.) .
Das Verfahren 300 umfasst auch das Bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, indem die mögliche Kapazität C_p(t) und die mögliche Nachfrage D(t) verwendet werden. Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform wird diese Bestimmung bei 306 erreicht, indem die mögliche Kapazität der Fahrzeugrelaisknoten C_VeRN(t) von der möglichen Datennachfrage D(t) subtrahiert wird, um eine Restnachfrage d(t) zu erzielen. Die Restnachfrage d(t) kann dann verwendet werden, um bei 308 zur Planung der ortsfesten Infrastruktur, z.B. der Basisstationen 102 in dem geografischen Bereich 101, beizutragen. Falls die Restnachfrage d(t) positiv ist, dann kann es notwendig sein, in dem geografischen Bereich 101 Kapazität hinzuzufügen, beispielsweise durch zusätzliche Bandbreite an vorhandenen Basisstationen 102 oder durch neue Basisstationen 102. Falls die Restnachfrage d(t) negativ ist, dann kann es sein, dass die zusätzliche Kapazität nicht gerechtfertigt ist.
Das in 3 gezeigte Verfahren 300 kann über eine Vielzahl von Zeiträumen wiederholt werden. Falls beispielsweise der Zeitraum auf eine Stunde eingestellt ist, kann das Verfahren 24mal wiederholt werden, um die Restnachfrage d(t) zu jeder Stunde des Tages zu schätzen. Eine genauere Bestimmung ist zu erreichen, indem das Verfahren 300 an verschiedenen Tagen wiederholt wird, z.B. 24mal während eines normalen Werktags, 24mal während eines Feiertags und 24mal an einem Wochenendtag.
Bei dem in 4 gezeigten Verfahren 400 umfasst die Bestimmung bei 401 das Berechnen einer Netzwerkkapazität C_n(t). Die Netzwerkkapazität C_n(t) ist gleich der Datenmenge, welche die Basisstationen 102 senden und/oder empfangen können. C_n(t) kann unter Verwendung einer langfristigen Beobachtung an den Basisstationen 102, die mit dem geografischen Bereich 101 verknüpft sind, abgeleitet werden. Der langfristige Beobachtungsprozess berechnet die augenblickliche tatsächliche Kapazität und speichert sie jedes Mal in einem Register (nicht gezeigt), wenn sie einen gespeicherten Wert überschreitet (d.h. der gespeicherte Wert stellt die maximal erreichte Kapazität zu diesem Zeitpunkt dar). Alternativ würde eine indirekte Möglichkeit, die maximale erreichbare Kapazität, C_n(t), auszuwerten, bedingen, dass die SINR-Metrik für jeden Punkt in dem geografischen Bereich 101 im Verlauf der Zeit abgebildet wird. Die SINR-Abbildung kann dann unter Verwendung ausschöpfender Suchtechniken, die Fahrzeugrelaisknoten 112 in dem geografischen Bereich 101 anordnen, manipuliert werden, um C_n(t) zu ergeben. Das Verfahren 400 umfasst bei 402 auch das Berechnen einer Restverkehrsnachfrage C_r(t) durch Subtrahieren der Netzwerkkapazität C_n(t) von der möglichen Datennachfrage D(t). Die Restverkehrsnachfrage C_r(t) stellt somit die Netzwerkkapazität C_n(t) dar, die nicht verwendet wird.
Das Verfahren 400 vergleicht dann bei 404 die mögliche Kapazität C_p(t) mit der Restverkehrsnachfrage C_r(t). Falls die Restverkehrsnachfrage C_r(t) größer als die mögliche Kapazität C_P(t) ist, dann muss die Anzahl der Basisstationen 102 in dem geografischen Bereich 101 erhöht werden, wie bei 405 gezeigt. Falls bei 404 die Restverkehrsnachfrage C_r(t) nicht größer ist als die mögliche Kapazität C_p(t), dann umfasst bei 406 das Verfahren 400 das Subtrahieren der Restverkehrsnachfrage C_r(t) von der möglichen Kapazität C_p(t) und das Vergleichen des Ergebnisses mit einer vorbestimmten Schwelle TH. Falls das Ergebnis größer als die vorbestimmte Schwelle TH ist, dann muss die Anzahl der Basisstationen 102 in dem geografischen Bereich 101 reduziert werden, wie bei 407 gezeigt. Ansonsten endet das Verfahren 400 bei 408.
Mit Bezug auf 5 können die zuvor beschriebenen Verfahren 300, 400 mit einem Gerät 500 umgesetzt werden. In 5 ist das Gerät 500 ein Computer (nicht separat nummeriert), der einen Prozessor 502 aufweist, um Berechnungen auszuführen und/oder um Anweisungen auszuführen, z.B. ein Programm, wie es der Fachmann verstehen wird. Der Computer kann eine Ausgabevorrichtung 503, z.B. eine Anzeige, und eine Eingabevorrichtung 504, z.B. eine Tastatur und/oder eine Maus, umfassen, wie es der Fachmann ebenfalls verstehen wird. Der Computer kann auch einen Speicher 505 umfassen, um Daten zu speichern, wie es der Fachmann verstehen wird.
Der Prozessor 502 kann konfiguriert, d.h. programmiert sein, um die Funktionen eines oder mehrerer der zuvor beschriebenen Verfahren 300, 400 auszuführen. Somit kann das Gerät 500 verwendet werden, um Infrastrukturanforderungen für das System 100, insbesondere die Anzahl und/oder die Standorte der Basisstationen 102 des Systems 100, zu bestimmen.
Der Computer kann mit einem Netzwerk 506, beispielsweise dem Internet, derart in Verbindung stehen, dass Daten und/oder andere Informationen zu und von dem Netzwerk 506 übertragen werden können. Beispielsweise können die Merkmale des geografischen Bereichs 101, der untersucht wird, von dem Netzwerk 506 an den Computer 500 übertragen werden. Zusätzlich können Informationen über Datennutzungsraten an bestimmten Basisstationen 102 auch von dem Netzwerk 506 an den Computer 500 übertragen werden. Die Ausgabevorrichtung 503, d.h. die Anzeige, kann verwendet werden, um die Ausgaben 308, 405, 407 der Verfahren 300, 400 zu zeigen.
Obwohl das in 5 gezeigte Gerät 500 einen normalen Desktop-Mikrocomputer abbildet, versteht es sich, dass zahlreiche Konfigurationen des Geräts verwendet werden können, um die Verfahren 300, 400 umzusetzen. Beispielsweise kann das Gerät 500 ein Laptop-Computer, ein Tablet, ein Server, ein Großrechner oder eine beliebige andere Konfiguration sein, die in der Lage ist, die hier beschriebenen Verfahren 300, 400 auszuführen.
Beispiele
Beispiel 1. Ein Verfahren zum Planen der Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks, umfassend folgende Schritte:

Berechnen einer möglichen Kapazität einer Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in einem Bereich, wobei die Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten Daten zwischen einer Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und mindestens einer Basisstation weiterleitet;
Berechnen einer möglichen Datennachfrage in dem Bereich zum Übertragen von Daten zwischen der Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und der mindestens einen Basisstation;
Bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, indem die mögliche Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich und die mögliche Datennachfrage in dem Bereich verwendet werden.

Beispiel 2. Das Verfahren nach Beispiel 1, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten das Verwenden einer gewissen Anzahl von Fahrzeugen in dem Bereich umfasst.
Beispiel 3. Das Verfahren nach Beispiel 2, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten das Verwenden eines Eindringfaktors umfasst, der den Anteil von Fahrzeugen wiedergibt, die mit einem der Fahrzeugrelaisknoten ausgestattet sind.
Beispiel 4. Das Verfahren nach Beispiel 3, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten das Verwenden einer Größe des Bereichs und einer gewissen Anzahl von Parkplätzen in dem Bereich umfasst.
Beispiel 5. Das Verfahren nach Beispiel 4, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten ferner das Verwenden eines Parkplatz-Verwendungsfaktors umfasst, der einen Anteil der Parkplätze wiedergibt, die verwendet werden.
Beispiel 6. Das Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 5, ferner umfassend das Berechnen einer durchschnittlichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich.
Beispiel 7. Das Verfahren nach Beispiel 6, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten das Verwenden der durchschnittlichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich umfasst.
Beispiel 8. Das Verfahren nach Beispiel 7, wobei das Berechnen einer durchschnittlichen Kapazität das Verwenden der Entfernungen jedes der Fahrzeugrelaisknoten von der mindestens einen Basisstation umfasst.
Beispiel 9. Das Verfahren nach einem der Beispiele 1 bis 8, wobei das Bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, das Subtrahieren der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten von der möglichen Datennachfrage umfasst, um eine Restnachfrage zu erzielen.
Beispiel 10. Ein Gerät, das konfiguriert ist, um bei der Planung der Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks beizutragen, umfassend:

einen Prozessor, der konfiguriert ist zum:
- Berechnen einer möglichen Kapazität einer Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in einem Bereich, wobei die Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten Daten zwischen einer Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und mindestens einer Basisstation weiterleitet;
- Berechnen einer möglichen Datennachfrage in dem Bereich zum Übertragen von Daten zwischen der Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und der mindestens einen Basisstation;
- Bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, indem die mögliche Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich und die mögliche Datennachfrage in dem Bereich verwendet werden.

Beispiel 11. Das Gerät nach Beispiel 10, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die mögliche Kapazität der Fahrzeugrelaisknoten durch das Verwenden einer gewissen Anzahl von Fahrzeugen in dem Bereich zu berechnen.
Beispiel 12. Das Gerät nach Beispiel 11, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die mögliche Kapazität der Fahrzeugrelaisknoten unter Verwendung eines Eindringfaktors, der den Anteil von Fahrzeugen wiedergibt, die mit einem der Fahrzeugrelaisknoten ausgestattet sind, zu berechnen.
Beispiel 13. Das Gerät nach Beispiel 12, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die mögliche Kapazität der Relaisknoten unter Verwendung einer Größe des Bereichs und einer gewissen Anzahl von Parkplätzen in dem Bereich zu berechnen.
Beispiel 14. Das Gerät nach Beispiel 13, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die mögliche Kapazität der Relaisknoten unter Verwendung eines Parkplatz-Verwendungsfaktors, der einen Anteil der Parkplätze wiedergibt, die verwendet werden, zu berechnen.
Beispiel 15. Das Verfahren nach einem der Beispiele 10 bis 14, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um eine durchschnittliche Kapazität der Vielzahl von mobilen Relaisknoten in dem Bereich zu berechnen.
Beispiel 16. Das Gerät nach Beispiel 15, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um die mögliche Kapazität der Relaisknoten unter Verwendung der durchschnittlichen Kapazität der Vielzahl von mobilen Relaisknoten in dem Bereich zu berechnen.
Beispiel 17. Das Gerät nach Beispiel 16, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um eine durchschnittliche Kapazität unter Verwendung der Entfernungen jedes der Fahrzeugrelaisknoten von der mindestens einen Basisstation zu berechnen.
Beispiel 18. Das Gerät nach einem der Beispiele 10 bis 17, wobei der Prozessor konfiguriert ist, um zu bestimmen, ob die Anzahl der Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, durch Subtrahieren der möglichen Kapazität von der möglichen Nachfrage, um eine Restnachfrage zu erzielen.
Obwohl mindestens ein Ausführungsbeispiel in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung vorgelegt wurde, versteht es sich, dass zahlreiche Variationen existieren. Es versteht sich ebenfalls, dass das Ausführungsbeispiel oder die Ausführungsbeispiele rein erläuternd sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung auf irgendeine Art und Weise einzuschränken. Vielmehr wird die vorstehende ausführliche Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung bereitstellen, um das Ausführungsbeispiel oder die Ausführungsbeispiele umzusetzen. Es versteht sich, dass diverse Änderungen an der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Offenbarung zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen und ihren rechtlichen Äquivalenten dargelegt wird.

Claims

Verfahren zum Planen einer Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks, umfassend folgende Schritte: - Berechnen einer möglichen Kapazität einer Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in einem Bereich, wobei die Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten Daten zwischen einer Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und mindestens einer Basisstation weiterleitet; - Berechnen einer möglichen Datennachfrage in dem Bereich zum Übertragen von Daten zwischen der Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und der mindestens einen Basisstation; - Bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, indem die mögliche Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich und die mögliche Datennachfrage in dem Bereich verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten das Verwenden einer gewissen Anzahl von Fahrzeugen in dem Bereich umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten das Verwenden eines Eindringfaktors umfasst, der den Anteil von Fahrzeugen wiedergibt, die mit einem der Fahrzeugrelaisknoten ausgestattet sind.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten das Verwenden einer Größe des Bereichs und einer gewissen Anzahl von Parkplätzen in dem Bereich umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten ferner das Verwenden eines Parkplatz-Verwendungsfaktors umfasst, der einen Anteil der Parkplätze wiedergibt, die verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner umfassend das Berechnen einer durchschnittlichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Berechnen der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten das Verwenden der durchschnittlichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Berechnen einer durchschnittlichen Kapazität das Verwenden der Entfernungen jedes der Fahrzeugrelaisknoten von der mindestens einen Basisstation umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, das Subtrahieren der möglichen Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten von der möglichen Datennachfrage umfasst, um eine Restnachfrage zu erzielen.
Vorrichtung, die konfiguriert ist, um bei der Planung einer Infrastruktur eines Kommunikationsnetzwerks beizutragen, umfassend: - einen Prozessor, der konfiguriert ist zum: - Berechnen einer möglichen Kapazität einer Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in einem Bereich, wobei die Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten Daten zwischen einer Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und mindestens einer Basisstation weiterleitet; - Berechnen einer möglichen Datennachfrage in dem Bereich zum Übertragen von Daten zwischen der Vielzahl von tragbaren Vorrichtungen und der mindestens einen Basisstation; - Bestimmen, ob die Anzahl von Basisstationen, die den Bereich bedienen, ausreicht, indem die mögliche Kapazität der Vielzahl von Fahrzeugrelaisknoten in dem Bereich und die mögliche Datennachfrage in dem Bereich verwendet werden.