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Die
Erfindung bezieht sich auf QoS (Quality of Service-basierte Zellkapazitätsdimensionierung, besonders
für mehrere
Verkehrsklassen.
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Betreibernetzwerke
werden ständig
größer. Es
ist nicht ungewöhnlich,
dass Netzwerke 10000 Zellen (BTS) umfassen. Aufgrund der Größe des Netzwerks,
ist es schwierig zu bestimmen, wie viele TRX (Sender-Empfänger) in
jeder Zelle eingesetzt werden sollten. Eine präzise Dimensionierung ist jedoch
sehr wichtig, da sowohl eine Überdimensionierung
als auch eine Unterdimensionierung ernsthafte Nachteile aufweisen.
Eine Überdimensionierung
bedeutet, dass Frequenzen für
den TRX geplant werden müssen,
womit zusätzliche
Beschränkungen
auf den Frequenzplanungsprozess auferlegt werden, was eine nicht
optimale Netzwerkqualität
ergibt. Ferner werden beim Kaufen und Installieren von TRX unnötiger Weise
Kosten verursacht. Eine Unterdimensionierung bedeutet, dass QoS-Ziele nicht eingehalten
werden, weswegen Teilnehmer einen minderwertigen Dienst erhalten
werden.
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In
der Vergangenheit wurde nur eine Verkehrsklasse (Sprachverkehr)
in GSM-Netzwerken unterstützt.
Somit mussten beim Dimensionieren eine Zellkapazität von Zellen
in dem Netzwerk nur die QoS-Anforderungen dieses Sprachdienstes
berücksichtigt
werden. Das gegenwärtige
Verfahren zum Dimensionieren von GSM-Zellen basiert nur auf einer Blockierrate
von Sprachverkehr.
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Ein
QoS-Ansatz für
die anfängliche
Abgabe von Datendiensten war „best-effort". Das heißt, paketvermittelte
Daten werden nur gesendet, wenn Sprachverkehr deren Übertragung
erlaubt. Das bedeutet, dass für
paketbasierte Dienste keine QoS-Ziele gesetzt werden. Deshalb sind
nur Hintergrund- und Nicht-Echtzeit-Dienste wie FTP, Herunterladen von E-mails
oder Web-Browsing
geeignete Anwendungen für
diesen Dienst. Für
Echtzeit-Anwendungen, wie Videotelefonie, ist dieser QoS-Ansatz nicht geeignet,
da die erforderliche Kapazitätsebene nicht
garantiert werden kann. Mit dem „best-effort"-Ansatz variiert
der tatsächliche
Datendurchsatz von Zelle zu Zelle, da die Menge an freier Kapazität für paketvermittelten
Verkehr nicht in jeder Zelle gleich ist. Außerdem besitzen bestimmte Zellen
einen höheren
Kapazitätsbedarf
als andere, wenn Paketverkehr nicht einheitlich über das Netzwerk verteilt ist.
Als eine Folge erfahrenen Teilnehmer von paketvermittelten Diensten
verschiedene QoS-Ebenen in Abhängigkeit
von der Zelle, zu der sie gehören.
Diese Situation ist sowohl für
den Teilnehmer, da er nicht immer die gewünschte Dienstebene erhält, als
auch für
den Betreiber, da es nicht möglich
ist, Dienste anzubieten, die QoS-Garantien erfordern, höchst unerwünscht.
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Die
US-A-5 729 534 beschreibt ein Verfahren und ein System zum dynamischen
Aufteilen der Funkkapazität
in einem TDMA-System zwischen einem Paketfunkdienst und einem leitungsvermittelten Dienst.
Eine Grundanzahl von Zeitschlitzen ist für Paketfunkdienste reserviert
und die anderen Zeitschlitze sind für leitungsvermittelten Dienst
reserviert. Wenn die Verkehrsanforderung des Paketfunkdienstes ansteigt,
werden Informationen bezüglich
dieses Anstiegs mittels einer Anforderung von einer Mobilstation
oder durch eine Verkehrsmessung an der Basis-Sender-Empfänger-Station
erhalten. Diese Informationen werden als ein Kriterium benutzt,
um dem Paketfunkdienst mehr Zeitschlitze zuzuweisen.
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Die
EP-A-0 831 669 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines zellularen
Kommunikationssystems einer Art, die ein Terminal erster Art, das
Echtzeit-Übertragungsbedarf
aufweist, und ein Terminal zweiter Art, das Nicht-Echtzeit-Übertragungsbedarf aufweist,
beinhaltet. Das Verfahren umfasst die Schritte: Bestimmen, in periodischen
Abständen,
einer Gesamtmenge an Kapazität,
die erforderlich ist, um die Terminals der ersten Art zu bedienen;
Subtrahieren der bestimmten Menge von einer gegenwärtigen Maximalkapazität; und Zuweisen
aller oder mancher der verbleibenden Kapazität, wenn vorhanden, an eines
oder mehrere der Terminals der zweiten Art.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder einem der
abhängigen Ansprüche 2 bis
11, eine Vorrichtung gemäß Anspruch
12 oder einem der abhängigen
Ansprüche
13 bis 22 und ein System gemäß Anspruch
23 bereit.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung sind ein Verfahren, ein System und eine Vorrichtung
bereitgestellt zum Überwachen
einer Verkehrslast von zumindest einer Zelle in einem Telekommunikationssystem,
wobei Schwellenwerte mit Bezug auf zumindest zwei verschiedene Verkehrsklassen
gesetzt und überwacht
werden, und die Verkehrabwicklungskapazität der überwachten Zelle abhängig von
dem Überwachungsergebnis
angepasst wird. Eine Prognosefunktionalität ist zum Schätzen des
Zeitpunkts bereitgestellt, zu dem eine nächste Aufrüstung von Hardwarekapazität zum Abwickeln
des Verkehrs notwendig wird, um eine ausreichende und angemessene
zukünftige
Verkehrsabwicklungskapazität
sicherzustellen.
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Die überwachten
Verkehrsklassen können leitungsvermittelten
Verkehr und paketvermittelten Verkehr, z.B. Echtzeit und Nicht-Echtzeit
paketvermittelten Verkehr, umfassen.
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Schwellenwerte
für eine
Rate von Rufversuchblockierung, und/oder Datendurchsatz, und/oder
Dienstblockierung können
gesetzt und überwacht
werden.
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Das
Anpassen von Verkehrsabwicklungskapazität der überwachten Zellen wird vorzugsweise durch
erneutes Zuweisen von Kapazität
zwischen unterschiedlichen Verkehrsklassen durchgeführt. Wenn
zum Beispiel das Überwachungsergebnis
angibt, dass zumindest einer der Schwellenwerte, der für zumindest
einen der Dienste bereitgestellt ist, nicht eingehalten wird, kann
eine Überprüfung durchgeführt werden
bezüglich
der Möglichkeit
des Verwendens von Betriebsmitteln, die für einen anderen Dienst reserviert
sind. Wenn das Überwachungsergebnis
angibt, dass der Schwellenwert, z.B. für leitungsvermittelten Verkehr
nicht eingehalten wird, kann eine Überprüfung durchgeführt werden
bezüglich
der Möglichkeit
des Reduzierens der Betriebsmittel, die für paketvermittelten Verkehr
reserviert sind, und, wenn das Überprüfungsergebnis
positiv ist, werden die für
paketvermittelten Verkehr reservierten Betriebsmittel reduziert.
Wenn das Überwachungsergebnis
angeben sollte, dass der Schwellenwert für paketvermittelten Verkehr
nicht eingehalten wird, kann eine Überprüfung bezüglich der Möglichkeit zum Reduzieren der
für den
leitungsvermittelten Verkehr reservierten Betriebsmittel durchgeführt werden,
und, wenn das Überprüfungsergebnis positiv
ist, werden die für
leitungsvermittelten Verkehr reservierten Betriebsmittel reduziert
und die für
paketvermittelten Verkehr bereitgestellten Betriebsmittel erhöht.
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Die
für paketvermittelten
Verkehr reservierten Betriebsmittel können die Kapazität oder die
Zeitschlitze oder der durch ein Funkzugriffsnetzwerk abgedeckte
Bereich paketvermittelten Verkehrs oder der paketvermittelte Verkehrsunterstützungsknoten sein.
Die Schwellenwertüberwachung
und die Zellkapazitätsanpassung
werden vorzugsweise durch ein Netzwerkverwaltungssystem (NMS) durchgeführt.
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Eine
automatische Zellkapazitätsdimensionierung
für Zellen,
die mehrere Verkehrsklassen bedienen, kann bereitgestellt sein.
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Gemäß einer
bevorzugten Implementierung der Erfindung werden QoS-Kriterien für jede Verkehrsklasse
gesetzt und automatisch überwacht. Das
Setzen und Überwachen
der QoS-Kriterien
kann durch Setzen und Überwachung
von Schwellenwerten bewirkt werden, z.B. für eine Rate einer Rufversuchsblockierung,
und/oder eines Datendurchsatzes, und/oder einer Dienstblockierung.
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Die
Erfindung behält
gute Dienstqualität nicht
nur für
Hintergrund- und Nicht-Echtzeit-Dienste, wie FTP, Herunterladen
von E-mails oder Web-Browsing, sondern auch für Echtzeit-Anwendungen wie Videotelefonie
bei. Die erforderliche Kapazitätsebene
kann garantiert werden. Der tatsächliche
Datendurchsatz kann so gesetzt werden, dass er sich von Zelle zu
Zelle nicht wesentlich ändert,
da die Menge an freier Kapazität
für paketvermittelten
Verkehr für die
Zellen angeglichen werden kann. Außerdem, auch wenn Paketverkehr
nicht gleichförmig über das Netzwerk
verteilt ist und bestimmte Zellen einen höheren Kapazitätsbedarf
als andere besitzen, unterscheiden sich die von Teilnehmern der
paketvermittelten Dienste erfahrenen QoS-Ebenen nicht wesentlich
in Abhängigkeit
von der Zelle, zu der sie gehören. Diese
Situation ist sowohl für
den Teilnehmer, da er immer die gewünschte Dienstebene erhält, als
auch für
den Betreiber, da es möglich
ist, Dienste mit garantiertem QoS anzubieten, wünschenswert.
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Durch
das Überwachen
des QoS von unterschiedlichen Klassen können neue Dienste, z.B. (fast)
Echtzeit-Dienste wie Video/Audio-Streaming und Videotelefonie implementiert
werden, welche paketvermittelte QoS-Verwaltung bereitstellen. Zum Beispiel
können
Anfragen zu Echtzeit-Diensten wie Video/Audio-Streaming, Videotelefonie
und Sprache-über-IP
fast wie leitungsvermittelte Dienste behandelt werden. Gleichzeitig
können
FTP und Web-Browsing mit recht unterschiedlichen, weniger anspruchsvollen
QoS-Anforderungen
zufriedengestellt werden.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 stellt
eine grundlegende Struktur eines Kommunikationssystems gemäß einem
Beispiel dar,
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2 zeigt
ein grundlegendes Flussdiagramm zur Zellkapazitätsdimensionierung basierend auf
QoS-Zielen,
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3 zeigt
eine Tabelle, die eine Übersicht von
Verkehrsdienstklassen und zugehörige
QoS-Anforderungen bereitstellt,
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4 zeigt
ein Beispiel eines Setzens und Überwachens
eines QoS-Ziels,
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5 ist
ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens zum Evaluieren
von Kapazitäts-Auf-/Abrüstungen
für eine
Zelle, und
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6 ist
ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels
gemäß der Erfindung
eines Verfahrens zum Evaluieren von Kapazitäts-Auf-/Abrüstungen für eine Zelle.
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren und ein System zur automatischen
Zellkapazitätsdimensionierung
für Zellen
bereit, die mehrere Verkehrsklassen bedienen, mit einer Prognosefunktionalität. Verkehrsklassen,
die gegenwärtig
in GSM unterstützt werden,
sind Echtzeit (Sprache) und Nicht-Echtzeit (Paket/Daten). Die Zellkapazitätsdimensionierung basiert
auf Dienstqualität
(QoS)-Kriterien, wie etwa QoS-Zielen, für jede der verschiedenen Verkehrsklassen.
Im Fall von GSM sind diese QoS-Kriterien oder -Ziele vorzugsweise
eine Blockierrate von Sprachrufen und ein Durchsatz von Datendiensten.
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Für Zellen,
die mehrere Verkehrsklassen bedienen, ist das traditionelle Verfahren
des Entscheidens über
TRX-Aufrüstungen
nicht ausreichend, da es nur die QoS-Anforderungen des leitungsvermittelten
(Sprach-)Verkehrs berücksichtigt.
Deshalb ist ein Ansatz zur Zellkapazitätsdimensionierung basierend auf
QoS-Anforderungen
von verschiedenen Verkehrsklassen bereitgestellt.
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Eine
Einrichtung oder Funktion, die in dem Verfahren implementiert werden
kann, ist vorzugsweise dazu in der Lage, QoS-Ziele auf einer Zelle-bei-Zelle-Basis
zu überwachen,
um zu entscheiden, wie viel der Gesamtzellkapazität jeder
der Verkehrsklassen zugeordnet werden sollte. Die Zuweisung der
verfügbaren
Zellkapazität
ist QoS-gesteuert und basiert somit auf der tatsächlichen Verkehrsebene in jeder
der Verkehrsklassen. Es kann ein Algorithmus erstellt werden, um
dieses Verfahren in einem OSS-basierten Produkt zur Verwendung in GSM-Netzwerken
mit einzubeziehen.
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Das
gleiche Verfahren zur Zelldimensionierung ist auch auf Netzwerke
von WCDMA oder anderen Arten anwendbar, in denen die Energie, die
verschiedenen Diensten zugeordnet ist, basierend auf den QoS-Zielen
für diese
Dienste zu dimensionieren ist.
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1 zeigt
den Systemaufbau eines Kommunikationssystem mit mehreren Netzwerken 2, 3, 4, z.B.
ein RAN (Funkzugriffsnetzwerk) 2, ein Netzwerk 3 einer
CS-(leitungsvermittelten)
Art, wie etwa eine Mobilkommunikationsnetzwerk (PLMN)- oder GSM-Struktur,
und ein paketbasiertes (paketvermitteltes PS) Netzwerk 4,
z.B. ein GPRS („General
Packet Radio Service")-Netzwerk
oder Datennetzwerk. Ein mobiles oder festes Benutzerterminal 1,
z.B. eine GSM-Mobilstation, ist als MS bezeichnet. In der Realität sind eine
Vielzahl von Terminals 1 bereitgestellt. Eine Verbindung,
die von einem oder mehreren Terminals 1 ausgeht oder an
diesen endet, wird durch das RAN 2 gehandhabt und dann
an das angerufene oder ausgehende Terminal über das CS-Netzwerk 3 oder
das PS-Netzwerk 4 weitergeleitet.
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Eines
oder mehrere Teilnehmerinformationsregister, wie etwa ein Heimaufenthaltsortregister (HLR) 7,
umfassen Datenbanken, die zur Rufsteuerung und Netzwerkverwaltung
verfügbar
sind. Um GPRS im GSM-Aufbau zu integrieren, umfasst der GPRS-Systemaufbau
GPRS-Unterstützungsknoten (GSN) 5, 6.
GSNs sind verantwortlich für
die Zuführung
und Weiterleitung von Datenpaketen zwischen den Mobilstationen und
anderen Terminals oder Netzwerken, wie etwa externen Paketdatennetzwerken
(PDN). Ein bedienender GPRS-Unterstützungsknoten (SGSN) 5 ist
innerhalb seines Dienstbereichs verantwortlich für die Zuführung von Datenpaketen von
und zu den Mobilstationen 1. Ein Netzübergangs-GPRS-Unterstützungsknoten
(GGSN) 6 agiert als eine Schnittstelle zwischen dem GPRS-Backbone-Netzwerk und externen
Paketdatennetzwerken.
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Er
wandelt die von dem SGSN 5 ankommenden GPRS-Pakete in das
geeignete Paketdatenprotokoll (PDP)-Format um (z.B. IP oder X.25)
und sendet diese in dem entsprechenden Paketdatennetzwerk aus. In
der anderen Richtung werden PDP-Adressen von eingehenden Datenpaketen
in die GSM-Adresse
des Zielbenutzers umgewandelt. Über
geeignete Schnittstellen werden Benutzerdaten und Signalisierungsdaten
zwischen den GSNs übertragen.
Alle GSNs sind über
ein IP-basiertes GPRS-Backbone-Netzwerk verbunden. Das HLR 7 dient
als Teilnehmerinformationsdatenbankinstanz und speichert die teilnehmerbezogenen
Informationen.
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Zumindest
eines oder manche oder jedes der Netzwerke 2, 3, 4 umfasst
ein Netzwerkverwaltungssystem (NMS) oder einen Betreiber 8.
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Schnittstellen
können
die Netzwerke 2, 3, 4 mit anderen öffentlichen
oder privaten Netzwerken, wie etwa PDNs (z.B. Internet oder Firmenintranets) verbinden.
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Mit
der Einführung
von mehreren Verkehrsklassen in GSM, wie etwa Nicht-Echtzeit-Datendiensten,
ist es auch erforderlich, die QoS-Kriterien oder -Anforderungen
von diesen Verkehrsklassen (wie etwa Datendurchsatz) zu berücksichtigen. Durch
Berücksichtigen,
gemäß Ausführungsbeispielen
der Erfindungen, der QoS-Ziele von beiden Verkehrsklassen für paketvermittelten
und leitungsvermittelten Verkehr ist es möglich, die Zellkapazität richtig
zu dimensionieren, um allen Endbenutzern ungeachtet ihrer Verkehrsklasse
die gewünschte Dienstebene
bereitzustellen.
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Da
der durch eine Zelle bereitgestellte QoS (Blockierrate und Durchsatz)
von dem Netzwerkverwaltungssystem (NMS) erhalten werden kann, ist
es möglich
die Zellen zu bestimmen, die nicht die erforderliche Dienstebene
bereitstellen. In diesen gekennzeichneten Zellen wird die Kapazitätszuweisung
modifiziert. Wenn z.B. der Datenverkehr mit der Zeit zunimmt, muss
dieser Dienstklasse mehr Kapazität
zugewiesen werden. Da diese Zunahme über das Netzwerk nicht einheitlich
ist, ist es vorzuziehen, in jeder Zelle verschiedene Kapazitätszuweisungen
zu verwenden.
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Durch
Automatisieren des Prozesses des Überwachens der QoS-Ziele und
des Änderns
der gegenwärtigen
Kapazitätszuweisung
in einer Zelle, wird dem Betreiber oder NMS 8 ein Verfahren
angeboten, das eine Auto-Dimensionierung
von allen Zellen in dem Netzwerk basierend auf dem Verkehr in jeder
Verkehrsklasse ermöglicht.
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Für zellulare
Systeme, die mehrere verschiedene Verkehrsklassen unterstützen, wie
etwa in WCDMA, wird die Zellkapazität basierend auf den QoS-Zielen
von allen verschiedenen Klassen, die unterstützt werden, dimensioniert.
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2 stellt
eine Übersicht
höchster
Ebene eines Beispiels eines Verfahrens und eines Systems dar. 2 ist
ein grundlegendes Flussdiagramm zur Zellkapazitätsdimensionierung basierend
auf QoS-Zielen.
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2 stellt
eine allgemeine Übersicht
der Schritte dar, die bei einer Zellkapazitätsdimensionierung basierend
auf QoS für
mehrere Verkehrsklassen beteiligt sind. Der Klarheit halber werden
nur zwei Verkehrsklassen (Sprache und Daten) betrachtet. Natürlich können mehr
als zwei Klassen überwacht
werden.
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Wie
in 2 gezeigt ist ein erster Schritt S1 in diesem
Prozess das Setzen der QoS-Ziele. Im Fall von gewöhnlichem
Sprachverkehr ist dies die Anruf-/Rufblockierrate. Für Nicht-Echtzeit
paketvermittelten Datenverkehr ist dies der (minimale) Durchsatz,
der Benutzern bereitzustellen ist. Für jede unterstütze Verkehrsklasse
ist ein QoS-Kriterium zu setzen, d.h. 2% erlaubbare Blockierrate
und 15 kbit/s minimaler Datendurchsatz.
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Nachfolgend
werden diese QoS-Ziele überwacht,
um zu überprüfen, ob
die erforderlichen QoS-Ziele in jeder Zelle bereitgestellt werden.
Bei Sprachverkehr muss die gesetzte maximale Blockierrate gegenüber der
tatsächlichen
Blockierrate überprüft werden.
Und der tatsächliche
Datendurchsatz muss mit dem eingestellten Datendurchsatz verglichen
werden. Diese Aufgabe ist in 2 durch
den zweiten Schritt S2 dargestellt.
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Wenn
das Blockierratenziel z.B. 2% ist, werden alle Zellen in dem Netzwerk
aufgelistet, die diesen Schwellenwert überschreiten. Wenn eine Zelle diesen Blockierschwellenwert
für z.B.
4 Tage hintereinander überschritten
hat, wird die Auslösebedingung
erfüllt
und wird für
diese Zelle eine Kapazitätszuweisung
oder -erhöhung
vorgeschlagen, z.B. eine TRX-Aufrüstung, d.h. ein Hinzufügen eines
zusätzlichen
TRX zu der Zelle. Diese Kapazitätszuweisung oder
-erhöhung
stellt sicher, dass die gewünschte QoS-Ebene
(z.B. Anruf-/Rufblockierrate) bereitgestellt wird. Sobald in Schritt
S2 festgestellt wurde, in welcher Zelle ein bestimmtes QoS-Ziel
nicht eingehalten wird, muss die gegenwärtige Kapazitätszuweisung,
wie durch Schritt S3 dargestellt, modifiziert werden. Wenn z.B.
die Blockierrate über
dem gesetzten Schwellenwert liegt, muss den leitungsvermittelten
(CS) Diensten mehr Kapazität
zugeordnet werden (vorrausgesetzt, die QoS-Ziele des Datenverkehrs
können
noch eingehalten werden). Alternativ kann die Kapazität, die leitungsvermitteltem
Verkehr zugeordnet ist, zugunsten des paketvermittelten (PS) Dienstes
reduziert werden, wenn die Durchsatzziele nicht eingehalten werden.
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Es
sei angemerkt, dass Schritt S1 für
das Netzwerk nur einmal ausgeführt
werden muss, wohingegen Schritte S2 und S3 kontinuierlich oder wiederholt
für jede
Zelle in dem Netzwerk durchgeführt werden
müssen.
Dies bedeutet, dass der ganze Prozess automatisiert werden muss,
um effektiv zu sein.
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Wenn
andere Verkehrsklassen in das System eingeführt werden, wie etwa Echtzeit-
oder Nicht-Echtzeit-Datendienste,
dann muss das Verfahren modifiziert werden, um die QoS-Anforderungen von
allen Verkehrsklassen zu beinhalten. Aber das Prinzip des Beinhaltens
der QoS von allen unterstützten
Verkehrsklassen ist immer noch anwendbar.
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Es
ist eine Zellkapazitätsdimensionierung bereitgestellt,
die auf QoS-Anforderungen für
mehrere Verkehrsklassen basiert und mehrere Technologien (GSM, WCDMA,
usw.) und jede Verkehrsklasse abdeckt. Manche der Ausführungsbeispiele
sind auf bestimmte Funkzugriffstechnologien (GSM oder WCDMA) und
auf bestimmte Verkehrsklassen (Sprache, Echtzeitdaten, Nicht-Echtzeitdaten, usw.)
gerichtet.
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Die
folgenden Abschnitte stellen mehr Informationen über das Verfahren und System
bereit, mit einem Schwerpunkt auf GSM-Netzwerken, die als Beispiel
dienen. Einige grundlegende Fakten und Vorteile eines automatisierten
Systems zur Kapazitätsdimensionierung
sind nachstehend dargestellt.
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Das
vorgeschlagene Verfahren bietet einem Betreiber große Flexibilität an. Zum
Beispiel ist es möglich
als eines der QoS-Ziele einen unterschiedlichen Rufblockierschwellenwert
oder eine unterschiedliche Anzahl von Tagen zu setzen, für welche der
Schwellenwert zu verletzen ist, bevor ein neuer TRX in Verwendung
genommen wird. In diesem Szenario ist es zusätzlich auch möglich, die
Erfassung von blockierenden Zellen über NMS-basierte Skripten zu automatisieren.
Deshalb sind für
einen Betreiber Verfahren und Werkzeuge zum Durchführen einer
Kapazitätsplanung
auf einer Zelle-bei-Zelle-Basis verfügbar.
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Die
Ausführungsbeispiele
sind dazu in der Lage, mit der Konvergenz von mobilen Netzwerken und
dem Internet und dem steigenden paketvermittelten Verkehr in zellularen
Netzwerken zurecht zu kommen. Dienste, wie Video/Audio-Streaming und Videotelephonie,
d.h. (fast) Echtzeitdienste, die paketvermittelte QoS-Verwaltung
bereitstellen, können durch
Anpassen der angebotenen Zellkapazität an den Bedarf verwaltet werden.
Zum Beispiel können Anfragen
für Echtzeitdienste,
wie etwa Video/Audio-Streaming, Videotelephonie und Sprache-über-IP, fast wie leitungsvermittelte
Dienste behandelt werden. Gleichzeitig können FTP und Webbrowsing mit
recht verschiedenen, weniger anspruchsvollen QoS-Anforderungen abgedeckt
werden.
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3 zeigt
eine Übersicht
von Verkehrsdienstklassen und zugehörigen QoS-Anforderungen. Die
Tabelle von 3 zeigt Beispiele unterschiedlichen
Verkehrs und deren entsprechenden QoS-Anforderungen. Sprachverkehr
ist als ein Beispiel einer leitungsvermittelten Verkehrsklasse gezeigt.
Für diese
Verkehrsklasse ist das QoS-Kriterium die Blockierung von Anruf-/Rufversuchen
und 2% könnte
ausgewählt
werden. Zusätzlich
stellt 3 ähnliche
Informationen für
Echtzeit und Nicht-Echtzeit paketvermittelten Verkehr bereit. Die
in 3 gezeigten Verkehrsklassen sind nur Beispiele
von Verkehrsklassen, die Betreiber in zellularen Netzwerken unterstützen können, und
deren QoS-Kriterien.
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Die
Tabelle von 3 gibt in ihrer linken Spalte
detaillierter Verkehrsklassen (linke Spalte) an, wie etwa leitungsvermittelt
(CS), Nicht-Echtzeit paketvermittelt (NRT-PS) und Echtzeit paketvermittelt (RT-PS).
Die zweite Spalte enthält
Verkehrsbeispiele für
die Verkehrsklassen, z.B. Sprachverkehr für CS; FTP, E-mails herunterladen,
Web-Browsing für NRT-PS;
und Videotelefonie, VoIP, Audio/Video-Streaming für RT-PS.
Die dritte Spalte definiert Beispiele für QoS-Kriterien, wie etwa Anruf-/Rufversuchsblockierung
für CS;
Durchsatz für
NRT-PS; und Dienstversuchsblockierung, Durchsatz für RT-PS.
Die vierte Spalte gibt Beispiele für QoS-Anforderungen an, d.h. maximale
Schwellenwerte, zum Beispiel 2% aller Anruf-/Rufversuche für CS; 15
kbit/s für
NRT-PS; und 1% von Dienstversuchen, 25 kbit/s für RT-PS.
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Der
folgende Abschnitt beschreibt ein Ausführungsbeispiel eines detaillierten
Algorithmus für GSM
mit zwei Verkehrsklassen, d.h. Sprache und Daten. Der Abschnitt
erklärt,
wie die Zellkapazität
basierend auf den QoS-Anforderungen
von mehreren Verkehrsklassen bestimmt werden kann. Als Erstes ist
eine Übersicht
höchster
Ebene bereitgestellt, um das Verfahren darzustellen. Dann ist eine
detailliertere Beschreibung für
ein Beispiel von zwei Verkehrsklassen bereitgestellt.
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Das
offenbarte Verfahren zielt darauf ab, die Kapazität zu dimensionieren,
die auf einer Zellebene erforderlich ist, d.h. die Anzahl von TRX
in der Zelle, die erforderlich sind, um die Verkehrslast in den
unterschiedlichen Verkehrsklassen mit angemessener Qualität zu tragen.
Dieses Verfahren zielt nicht darauf ab, QoS auf einer Verbindungsbasis
zu garantieren.
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In
diesem Abschnitt ist ein Beispiel von zwei Verkehrsklassen dargelegt,
um das Verfahren detaillierter darzustellen. Die betrachteten Verkehrsklassen
sind leitungsvermittelte Sprache und paketvermittelter (Nicht-Echtzeit) Datenverkehr.
Das Beispiel verwendet existierende GPRS-Terminologie, um das Prinzip
darzustellen.
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Gemäß dem in 2 dargelegten
Flussdiagramm ist der erste Schritt S1 das Setzen der QoS-Ziele.
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4 zeigt
Beispiele für
das Setzen des QoS-Ziels und das Überwachen von für die QoS-Ziele
gesetzten Werten. Für
NRT-PS, d.h. für
Datendienste, wird eine Durchsatzrate von zum Beispiel 15 kbit/s
als die minimale Ebene angenommen, d.h. das QoS-Ziel wird auf einen
durchschnittlichen Durchsatz von 15 kbit/s pro Zelle gesetzt. Für CS-Verkehr (Sprache)
wird eine Anruf-/Rufversuchsblockierrate von
1% als die maximale Ebene angenommen, d.h. das QoS-Ziel „Blockierung
von Anruf-/Rufversuchen pro Zelle" wird gesetzt auf „1% von allen Anrufen/Rufen
in einer Zelle".
Die Auslöser
zum Starten einer erneuten Dimensionierung der Zellkapazität werden
für NRT-PS
auf „Schwellenwert
nicht eingehalten" gesetzt.
Für CS
ist der Auslöser „Schwellenwert überschritten".
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Zusätzlich zu
diesen Zielen werden auch die Beobachtungszeit und die Beobachtungsdauer
aufgelistet. Beide diese Kriterien beziehen sich auf das Überwachen
des QoS, welches der zweite Schritt S2 in der in 2 dargestellten Übersicht
höchster
Ebene ist. Die Beobachtungsdauer wird zum Beispiel auf „4 Tage
von 5 Tagen" gesetzt.
Die „Beobachtungszeit" kann ebenfalls gesetzt
werden, zum Beispiel auf „Hauptverkehrsstunde", um Einflüsse von
Betriebszeiten zu eliminieren, die normalerweise keine hohe Zellkapazität erfordern,
wie etwa Mitternachtsstunden. Solche Einflüsse würden die Durchschnittswerte der
Beobachtungsdauer ändern
und könnten
trotz eines Mangels an Kapazität
während
Hauptverkehrsstunden ausreichende durchschnittliche Zellkapazität simulieren.
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5 zeigt
ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Beispiel. Das Diagramm
stellt die Evaluierung von Kapazitäts- Auf-/Abrüstungen
für eine
Zelle und ein mögliches
erneutes Zuweisen von Zellkapazität dar.
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5 zeigt
die Logik des Entscheidens über Kapazitäts-Auf-/Abrüstungen
für einen
bestimmten Dienst. Schritte S1, S2 von 5 entsprechen
den in 2 gezeigten Schritten S1, S2. In Schritt S3 wird die
Blockierrate überprüft und mit
dem gesetzten QoS-Schwellenwert verglichen. In Schritten S4, S9 wird
die Durchsatzrate überprüft und mit
dem gesetzten QoS-Schwellenwert verglichen. Schritte S6, S11 führen eine Überprüfung durch,
ob eine Reduzierung des/der PS/CS Gebiets/Kapazität möglich ist,
während
weiterhin ausreichende Qualität
beibehalten wird. In Schritten S5, S7, S13 wird die Sender-Empfänger-Kapazität erhöht. Schritt
S10 gibt das Ende einer Überprüfungsroutine
an. In Schritten S8, S11 wird das/die zugeordnete GPRS-Gebiet/Kapazität verringert/erhöht.
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Wenn
für eine
bestimmte Zelle die Blockierungsebenen in Ordnung sind und der Durchsatz ebenfalls
in Ordnung ist, dann ist es nicht erforderlich, weitere Maßnahmen
zu treffen. Dieser Fall ist durch Schritte S3, S9, S10 bezeichnet.
Wenn jedoch eines dieser Kriterien nicht eingehalten wird, dann muss
entschieden werden, ob ein erneutes Anordnen der existierenden Kapazitätszuweisung
das QoS-Problem verringern kann.
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Wenn
zum Beispiel die (in Schritt S3 überprüfte) Blockierung
in Ordnung ist, das heißt
nicht über
dem gesetzten Wert liegt, aber der (in Schritt S9 überprüfte) Durchsatz
nicht in Ordnung ist, dann muss (in Schritt S11) entschieden werden,
ob die/das leitungsvermittelte Kapazität/Gebiet reduziert werden kann,
ohne irgendwelche Probleme beim Sprachverkehr zu verursachen. Wenn
dies möglich
ist (Antwort JA in Schritt S11), wird dem paketvermittelten Verkehr
mehr Kapazität
zugeordnet (Schritt S12; zugeordnetes GPRS-Gebiet wird durch einen
bestimmten Wert, z.B. "1", erhöht), um
die QoS-Ziele von beiden Diensten einzuhalten. Diese erneute Zuweisung
ist im Wesentlichen eine erneute Zuweisung von CS-Kapazität an PS-Kapazität ohne eine
Erhöhung der
Gesamtzellkapazität.
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Wenn
die erneute Zuweisung von Kapazität zu einer Verletzung oder
einer unzulässigen
Beeinträchtigung
des leitungsvermittelten Verkehrs führen würde (Antwort NEIN in Schritt
S11), dann wird Schritt S13 „TRX
aufrüsten" durchgeführt und
die Zellkapazität
wird erhöht,
zum Beispiel durch Hinzufügen
eines neuen Sender-Empfängers
TRX zu der Zelle.
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Alternativ
wenn die Blockierung nicht in Ordnung ist (Antwort NEIN in Schritt
S3), aber das Ergebnis der Durchsatzüberprüfung, Schritt S4, in Ordnung
ist (Antwort JA in Schritt S4), dann kann es möglich sein, die Kapazität oder das
Gebiet für
den paketvermittelten Verkehr zu reduzieren (Schritt S6). Wenn möglich, wird
Schritt S8 durchgeführt,
um das paketvermittelte Gebiet zu reduzieren. Wenn nicht möglich, wird
Schritt S8 ausgeführt,
um die Rufabwicklungskapazität
der Zelle, zum Beispiel durch Hinzufügen eines Sender-Empfängers TRX,
zu erhöhen.
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Wenn
sowohl Blockierung als auch Durchsatz nicht in Ordnung sind, dann
wird die Zellkapazität
in Schritt S5, zum Beispiel durch Hinzufügen eines TRX, erhöht, da beide
Dienste ihre gegenwärtige
Kapazitätszuweisung
benötigen.
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6 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das in Bezug auf Schritte S1 bis S9, und S11 bis
S13 identisch zu dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
von 5 ist. Schritt S10 (ERLEDIGT) von 5 wurde
durch einen Schritt S14 „Prognosefunktionalität zum Schätzen einer
Zeit einer nächsten
Hardware-Aufrüstung" ersetzt. Diese Prognosefunktionalität von Schritt
S14 gibt an, wenn aufgrund von Verkehrszuwachs in dieser Zelle ein
zusätzlicher
TRX/BTS erforderlich wird.
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In
Schritt S14 wird eine Evaluierung der Zeitänderungen oder des Zeitverhaltens
von Parametern durchgeführt,
die den Verkehr oder den Verkehrszuwachs angeben, zum Schätzen des
Zeitpunkts wann eine Aufrüstung
der Hardwarekapazität, die
den Verkehr abwickelt, erforderlich wird, um eine ausreichende und
angemessene zukünftige
Verkehrsabwicklungskapazität
sicherzustellen.
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Als
ein Beispiel werden in Schritt S14 die QoS-Zielwerte, die nacheinander
in einem wiederholt ausgeführten
Schritt S2 erfasst werden, an eine Einrichtung übertragen, die Schritt S14
durchführt,
und in dieser verarbeitet, z.B. gespeichert. Das Zeitverhalten,
z.B. Wachstumsrate, der erfassten QoS-Werte wird dann in Schritt
S14 verarbeitet, um die Zeit zu schätzen, wann die Verkehrsabwicklungskapazität des Netzwerks
z.B. des RAN, ihre Obergrenze erreichen wird. Das Erreichen dieser
Obergrenze erfordert Netzwerkverwaltungs- und Betriebsdienstaktivitäten, z.B.
das Hinzufügen
neuer Hardware, z.B. eine neue BTS oder eine zusätzliche Verarbeitungskomponente,
zu dem System, um nachfolgend ausreichende QoS-Qualität sicherzustellen.
Die geschätzte Zeit
des Erreichens der Obergrenze, d.h. von Hardware-Aufrüstung,
wird dem Betreiber signalisiert oder angezeigt, um den Betreiber über den
geschätzten Aktualisierungszeitpunkt
zu informieren.
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Alternativ
können
die tatsächliche
Blockierrate, oder die Abweichungen der tatsächlichen Blockierrate von der
erlaubbaren Blockierrate, wie in Schritt S3 erfasst, und/oder die
tatsächliche
Durchsatzrate oder die Abweichungen der tatsächlichen Durchsatzrate von
der erlaubbaren Durchsatzrate, wie in Schritt S9 erfasst, an die
Einrichtung, die Schritt S14 durchführt, übertragen werden. Diese Einrichtung
erfasst das Zeitverhalten, vorzugsweise die Änderungsrate, der Raten oder
Abweichungen, und leitet daraus den geschätzten Zeitpunkt ab, wann der
bereitgestellte QoS auf einen minimalen akzeptablen Wert verringert
ist. Der geschätzte
Zeitpunkt wird angezeigt oder signalisiert oder dem Betreiber auf
andere Weise zur Kenntnis gebracht, um zukünftige Hardware-Aktualisierungsaktivitäten zu planen.
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In
gegenwärtigen
Netzwerken kann es erforderlich sein, mehr als zwei Verkehrsklassen,
wie in diesem Beispiel dargelegt, zu berücksichtigen. Wie in 3 gezeigt
können
auch Echtzeit paketvermittelte Dienste zu berücksichtigen sein. Zusätzlich können weitere
QoS-Kriterien hinzuzufügen sein,
sobald neue Verkehrsklassen als Dienste zu dem Netzwerk hinzugefügt werden.
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Im
Besonderen, wenn der GPRS-Verkehr einen wesentlichen Teil des Zellverkehrs
ausmacht (GPRS- und Sprachverkehr) ist es vorteilhaft, den QoS sowohl
von paket- als auch von leitungsvermitteltem Verkehr (Durchsatz
und Blockierung) für
die Zelldimensionierung zu berücksichtigen.
Zusätzlich zur
TRX-Aufrüstung
ist auch eine erneute Zuweisung eines Gebiets dazu in der Lage,
den gewünschten QoS
bereitzustellen. Deshalb ist ein korrektes Dimensionieren der Zelle
schwieriger, da mehr Freiheitsgrade (Anzahl von TRX und größeres Gebiet) berücksichtigt
werden müssen.
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Ein
Vorteil, der durch das offenbarte Verfahren bereitgestellt wird,
ist die Tatsache, dass Zelldimensionierung automatisiert werden
kann, so dass Betreiber kein zusätzliches
Personal für
die Zelldimensionierung benötigen.
Ansonsten wäre
aufgrund der Größe des Netzwerks
(10000 Zellen sind nicht ungewöhnlich)
die Aufgabe einer Zelldimensionierung für paket- und leitungsvermittelten
Verkehr extrem mühsam
zu verwalten.
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In
Ausführungsbeispielen
kann das NMS Berichte bereitstellen, die QoS-Daten (Blockierung
und Durchsatz) für
jede Zelle zeigen. Dieses Verfahren kann vollständig in dem NMS implementiert
sein.