FI109513B - Solun kuormitukseen perustuva kanavanvaihto matkaviestinjärjestelmässä - Google Patents

Description

1 109513

Solun kuormitukseen perustuva kanavanvaihto matkaviestinjärjestel-mässä

Keksinnön ala 5 Tämä keksintö liittyy liikennekuorman vähentämiseen ruuhkaisesta solusta matkaviestinjärjestelmässä.

Keksinnön tausta

Matkaviestinjärjestelmissä matkaviestimet ja tukiasemat voivat 10 muodostaa yhteyksiä niin kutsutun radiorajapinnan kanavien kautta. Järjestelmän käyttöön on aina allokoitu tietty taajuusalue. Jotta matkaviestinjärjestelmään saadaan tällä rajoitetulla taajuuskaistalla riittävästi kapasiteettia on käytössä olevat kanavat käytettävä useaan kertaan. Järjestelmän peittoalue on tämän vuoksi jaettu yksittäisten tukiasemien BTS radiopeittoalueiden 15 muodostamiin soluihin, josta syystä järjestelmiä kutsutaan usein myös soluk-koradiojärjestelmiksi.

Erään tunnetun matkaviestinjärjestelmän verkkoelementtejä ja niiden keskinäisiä suhteita on esitetty kuvassa 1. Esitetty verkko on tässä hakemuksessa esimerkkinä käytettävän GSM-järjestelmän mukainen. Kuvan 20 yhtenäiset viivat kuvaavat sekä signalointia että puheluyhteyttä käsittäviä yh-teyksiä ja katkoviivat pelkästään signalointia käsittäviä yhteyksiä. Verkkoon kuuluu tukiasemia BTS (Base Transceiver Station), jotka voivat radiotien väli-tyksellä muodostaa yhteyksiä matkaviestintilaajien tilaajalaitteiden MS (Mobi-le Station) kanssa, tukiasemia ohjaavia tukiasemaohjaimia BSC (Base Stati-25 on Controller) ja matkaviestinkeskuksia MSC (Mobile services Switching Center). Hierarkkisesti MSC:n alapuolella on useita tukiasemaohjaimia BSC, ja näiden alapuolella puolestaan useita tukiasemia BTS. MSC:n ja BSC:n vä- ,<i>; listä rajapintaa kutsutaan A-rajapinnaksi ja BSC:n ja BTS:n välistä rajapintaa • · A-bis -rajapinnaksi.

·;· 30 Muodostetut puheluyhteydet kulkevat tukiasemalta BTS tukiasema- ohjaimen BSC kautta keskukselle MSC. MSC kytkee puheluita itsensä alaisille tukiasemaohjaimille, toisille keskuksille MSC tai kiinteään puhelinverkkoon PSTN (Public Switched Telephone Network) tai ISDN ; , (Integrated Services Digital Network). Verkkoon kuuluu lisäksi • 35 verkonhallintajärjestelmä NMS (Network Management System), jolla voidaan kerätä tietoa verkon tilasta ja syöttää tietoja ja ohjelmia muihin verkkoelementteihin.

2 109513

Matkaviestimet mittaavat lepotilassa tukiasemien lähettämiä signaaleja, ja pyytävät tarvittaessa yhteydenmuodostusta aina parhaiten kuuluvalta tukiasemalta. Yhteyden aikana verkko voi tarvittaessa yhteyttä katkaisematta siirtää matkaviestimen toiseen soluun solujen välisellä kanavan-5 vaihdolla.

Aktiivisessa puhelutilassa matkaviestin MS lähettää säännöllisesti mittaustulokset raporttisanomana palvelevan tukiaseman BTS kautta tukiasemaohjaimelle BSC. Raporttisanoma sisältää palvelevan tukiaseman ja enintään kuuden parhaimmin kuuluvan naapuritukiaseman signaalinvoimakkuuden 10 mittaustulokset. Matkaviestimen lisäksi myös tukiasema BTS tekee mittauksia yhteyden laadusta. Matkaviestimien ja tukiasemien tekemien mittausten tuloksia analysoidaan tukiasemaohjaimessa BSC. Tukiasemaohjain ylläpitää myös tietoa alaisuudessaan olevien solujen tukiasemien vapaista kanavista. Radioresurssien hallinta on GSM-järjestelmässä lähes kokonaan tukiasema-15 ohjaimen BSC vastuulla.

Matkaviestin siirretään kanavanvaihdolla palvelevasta solusta johonkin naapurisoluun esimerkiksi, kun • matkaviestimen/tukiaseman mittaustulokset osoittavat nykyisen palvelevan solun alhaista signaalitasoa ja/tai -laatua ja ympäristö- 20 solusta on saatavissa parempi signaalitaso, • jokin ympäristösolu mahdollistaa liikennöinnin alhaisemmilla lähe-tystehotasoilla, • kun matkaviestin MS on siirtynyt liian etäälle palvelevasta tuki- »· · • · · · asemasta BTS tai kun > · 25 · palvelevassa solussa on liikaa kuormitusta.

Kanavanvaihto voidaan tehdä myös joistakin muista syistä, esimer-kiksi tukiasemahäiriön vuoksi. Kanavanvaihdon kohdesolun valintaan vaikutta- • · vat esimerkiksi kohdesolun signaalitaso ja/tai kuormitus. Matkaviestinverkon stabiiliuden varmistamiseksi kanavanvaihdossa käytettävät mittaustulokset ja 30 parametrit keskiarvostetaan tietyllä aikavälillä. Näin kanavanvaihto saadaan ;·. vähemmän herkäksi hetkellisten häiriöiden tai häipymien aiheuttamille vää- > · · \. ristyneille mittaustuloksille.

*. Kanavanvaihtoja voidaan tehdä ·.: · · yhden solun sisäisesti (solun sisäinen kanavanvaihto), 109513 • kahden saman tukiasemaohjaimen alaisen solun välillä (tukiasemien välinen kanavanvaihto), • kahden saman matkaviestinkeskuksen MSC alaisen tukiasemaohjaimen alaisten solujen välillä (tukiasemaohjaimien välinen ka- 5 navanvaihto) tai • kahden eri matkaviestinkeskuksen MSC alaisen solun välillä (matkaviestinkeskusten välinen kanavanvaihto).

Kanavanvaihdot ovat lähes yksinomaan tukiasemaohjaimen BSC vastuulla. Matkaviestinkeskus MSC osallistuu ainoastaan tukiasemaohjaimien 10 välisiin ja solun kuormituksesta johtuviin kanavanvaihtoihin.

Tämä keksintö liittyy solun liiallisesta kuormituksesta johtuvaan kanavanvaihtoon, jonka perusperiaatetta on kuvattu kuvassa 2. Kuvassa on esitettynä seitsemän solua, solut A-G, joissa on erilaisia kuormatilanteita. Solu A on kuormitettu kapasiteettinsa äärirajoille. Solu C on hieman solua A 15 keveämmin kuormitettu. Solujen B ja E kuormitus on kapasiteettiin nähden normaalia, ja solujen D, F ja G kuormitus on kevyttä. Kuormatilanne on verrannollinen kuvan solujen vinoviivoituksen paksuuteen. Kokonaisuuden kannalta paras verkon toiminta saavutetaan, kun kaikkien solujen kuormitukset ovat samalla tasolla, tai ainakin kaikilla soluilla on valmiuksia uusien yhteyk-20 sien muodostamiseen. Tämän tilanteen saavuttamiseksi solun A kuormitusta puretaan solun kuormituksesta johtuvilla nuolten kuvaamilla kanavavaihdoilla kevyesti kuormitettuihin soluihin D, F ja G.

Solun liiallisesta kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon avulla »t · '· soluun voidaan tehdä tilaa uudelle yhteydelle. Ellei yhteydelle ole tilaa vaih- V·: 25 detaan yhteys toiselle kanavalle jo puhelunmuodostusvaiheessa tehtävällä > ·« '·, kanavanvaihdolla (directed retry). Puhelunmuodostusvaiheessa tehtävä ka- : navanvaihto joudutaan kuitenkin tekemään vain muutaman mittausraportin perustella. Tällöin kanavanvaihdon kohdesolu joudutaan valitsemaan varsin puutteellisten mittausten perusteella. Toisaalta tyypillisesti ainakin osa solun 30 tukiaseman kanssa yhteydessä olevista matkaviestimistä saavuttaisi samantasoisen yhteyden laadun myös jonkun muun tukiaseman kanssa. Kokonai-suuden kannalta on tällöin edullisinta siirtää solusta yksi tai useampia aktiivi-*. sessa tilassa olevia matkaviestimiä naapurisoluihin ja muodostaa uusi yhteys ,· · ilman puhelunmuodostusvaiheessa tehtävää kanavanvaihtoa.

» * »# · » * » • M · · 109513

Toinen esimerkki solun liiallisesta kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon eduista on tilanne, jossa sekä solussa S1 että solussa S2 on yksi vapaa kanava, ja solussa S1 yritetään muodostaa suurinopeuksista yhteyttä, joka tarvitsee käyttöönsä kaksi kanavaa. Tällöin voidaan kanavanvaih-5 dolla siirtää yksi solun S1 yhteyksistä soluun S2, jolloin soluun S1 saadaan uuden yhteyden tarvitsemat kaksi vapaata kanavaa.

Tarkastellaan seuraavassa tekniikan tason mukaista ETSI:n (ETSI= European Telecommunications Standards Institute) julkaisemassa spesifikaatiossa GSM 08.08 (versio 4.7.1) kuvattua solun liiallisesta kuormituksesta 10 johtuvaa kanavanvaihtoa, johon tarvittavaa signalointia on esitetty kuvassa 3.

MSC tiedustelee tukiasemaohjaimelta BSC yksittäisen solun ruuhkatilannetta lähettämällä tukiasemaohjaimelle sanoman RESOURCE REQUEST 301, jossa identifioidaan solu, raportointityyppi ja mahdollinen ra-15 portointiperiodi.

Tukiasemaohjain BSC alkaa raportoida solun kapasiteetin käyttöasteesta MSC:n ilmoittamalla raportointityypillä. Tukiasemaohjain tarkkailee jatkuvasti vapaana olevien kanavien häiriötasoja. Vapaana olevat kanavat jaetaan häiriötason perusteella viiteen verkonhallintajärjestelmällä NMS mää-20 riteltyyn luokkaan. BSC raportoi MSC:lle kussakin häiriötasoluokassa olevien vapaiden kanavien lukumäärän lähettämässään RESOURCE INDICATION -sanomassa 302.

Matkaviestinkeskus MSC tutkii eri solujen kuormitustilanteista saa-miaan tietoja, ja tarkkailee kuvan 3 kohdassa 303 täyttyykö solun kuormituk- • · V*: 25 sesta johtuvan kanavanvaihdon laukaiseva EXIT CRITERIA jonkun solun

: kohdalla. EXIT CRITERIA on solukohtaisesti matkaviestinkeskuksessa MSC

• · määriteltävä kriteeri, joka määrittelee tilanteen, jossa solun kuormaa on py-rittävä vähentämään. Kriteerin asettelulla voidaan määrittää esimerkiksi, että solussa pyritään aina pitämään vähintään 1 kanava vapaana.

30 MSC nimeää kohdesolukandidaateiksi joukon {Si} niitä soluja, jois sa kriteeri ENTRY CRITERIA täyttyy. Kriteerillä ENTRY CRITERIA määritel- i · ♦ lään tilanne, jossa solun kuormaa voidaan vielä ilman ongelmia lisätä soluun • * · suunnatuilla liikenteestä johtuvilla kanavanvaihdoilla. Soluun kohdistuvat lii- ikenneperusteiset kanavanavaihdot voidaan sallia esimerkiksi niissä tilanteis-35 sa, joissa solussa on enemmän kun 4 vapaata kanavaa häiriöluokissa 1, 2 ja t I » » » I >»* · • · 109513 3. Pystyäkseen tekemään päätöksen solun kuormituksesta johtuvasta kanavanvaihdosta matkaviestinkeskus tarvitsee siis itse kuormittuneesta solusta saamiensa tietojen lisäksi tietoja solun naapurisolujen kuormitustilanteesta.

Todettuaan kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon tarpeellisuu-5 den, päätettyään kuinka monta matkaviestintä solusta on siirrettävä ja löydettyään kanavanvaihdoille kohdesolukandidaatit matkaviestinkeskus pyytää tukiasemaohjainta siirtämään kanavanvaihdoilla tietyn määrän matkaviestimiä solusta pois lähettämällä tukiasemaohjaimelle sanoman HANDOVER CANDIDATE ENQUIRY 304. Sanomassa matkaviestinkeskus nimeää solun, 10 josta kanavanvaihdot tehdään, lukumäärän matkaviestimiä, jotka solusta pyritään siirtämään ja joukon {Si} kanavanvaihdon kohdesolukandidaatteja.

Tukiasemaohjain ryhtyy kohdassa 305 siirtämään ruuhkaisesta solusta matkaviestinkeskuksen MSC pyytämää määrää matkaviestimiä matka-viestinkeskuksen HANDOVER CANDIDATE ENQUIRY -sanomassa ni-15 meämiin soluihin {Si}. Tukiasemaohjain päättää mitkä matkaviestimet ja mihin MSC:n nimeämiin soluihin se siirtää ruuhkaisesta solusta. Päätöksensä tukiasemaohjain perustaa tuntemiinsa matkaviestinten mittausraportteihin.

Matkaviestin voidaan siirtää solusta S1 kanavanvaihdolla soluun S2 mikäli matkaviestimen solun S2 signaalinvoimakkuudesta tekemät keskiar-20 vostetut mittaukset osoittavat solun S2 signaalin olevan korkeampi kuin sille solussa S1 ennalta määritelty raja-arvo TRHO TARGET LEVEL(S2). Raja-arvot TRHO TARGET LEVEL(Si) asetetaan jokaisen solun naapurisoluille Si solukohtaisesti. Parametrin TRHO TARGET LEVEL käytön ajatuksena on solun kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon tekeminen soluun, jossa • · 25 matkaviestimen ja tukiaseman välinen yhteys olisi liian huonolaatuinen. i'\i Päätettyään mitkä matkaviestimet se haluaa ruuhkaisesta solusta siirtää ja mitkä ovat matkaviestinkohtaiset kanavanvaihdon kohdesolut tuki-asemaohjain aloittaa kanavien vaihdot. Mikäli matkaviestimen kanavanvaih-don kohdesolu on saman tukiasemanohjaimen hallinnassa lähettää BSC 30 matkaviestimelle MS tukiaseman BTS kautta kanavanvaihtosanoman HANDOVER COMMAND, jossa se ilmoittaa uuden matkaviestimen käyttöön tulevan kanavan. Mikäli kohdesolu on toisen tukiasemaohjaimen BSC2 alai- • ·

* suudessa lähettää BSC matkaviestinkeskukselle sanoman HANDOVER

' REQUIRED syykoodilla “vastaus MSC:n pyynnölle”, jossa se antaa parem- 35 muusjärjestykseen järjestämänsä listan mahdollisista kanavanvaihdon koh- • i » 1 t · · 6 109513 desoluista. Aloitettuaan kanavanvaihdot BSC ilmoittaa sanomassa HANDOVER CANDIDATE RESPONSE 306 MSC:lle kuinka monta matkaviestintä se on siirtämässä.

Liikenteestä johtuvan kanavanvaihdon toteuttaminen vaatii para-5 metrisointia sekä tukiasemaohjaimessa BSC että matkaviestinkeskuksessa MSC. Tukiasemaohjaimessa BSC tulee määritellä solujen jokaiselle naapu-risolulle parametrit TRHO TARGET LEVEL. Mikäli parametriä TRHO TARGET LEVEL ei määritellä solun Si jollekin naapurisolulle Sj, ei solun Si kuormituksesta johtuvia kanavanvaihtoja voida tehdä soluun Sj.

10 Matkaviestinkeskuksessa on määriteltävä ehto EXIT CRITERIA

kaikille niille soluille, joista voidaan tehdä solun kuormituksesta johtuvia kanavanvaihtoja. Parametri ENTRY CRITERIA on määriteltävä kaikille niille soluille, joihin toisten solujen kuormaa halutaan solun kuormituksesta johtuvilla kanavanvaihdoilla siirtää. Koska parametrisointi on työlästä ja sitä jou-15 dutaan tekemään useassa eri paikassa käytetään solun kuormituksesta johtuvia kanavanvaihtoja tyypillisesti ainoastaan soluissa, joissa on jatkuvaa ruuhkaa. Lyhytaikaisten, esimerkiksi liikenneonnettomuuksista johtuvien ruuhkatilanteiden aiheuttamia kuormituspiikkien helpottamiseen ei tekniikan tason mukaisia solun kuormituksesta johtuvia kanavanvaihtoja tämän vuoksi 20 juurikaan käytetä.

Edellä kuvatun menettelyn epäkohtia ovat menetelmän vaatiman parametrisoinnin työläys ja tukiasemaohjaimen BSC ja matkaviestinkeskuk-sen MSC välisen A-rajapinnan kuormittuminen. Erityisesti yhden tukiasema-ohjaimen MSC sisäisissä solun kuormituksesta johtuvissa kanavanvaihdois- i · 25 sa A-rajapinta kuormittuu turhaan. Lisäongelmia voi aiheutua verkoissa, jois- > i« sa on käytössä eri valmistajien valmistamat tukiasemaohjaimet ja matkavies- : tinkeskukset. Tällöin sekä matkaviestinkeskuksen MSC että tukiasemaoh- » i' ·.. jaimen BTS on tuettava solun kuormituksesta johtuvia kanavanvaihtoja.

Tämän keksinnön tavoitteena on poistaa tai ainakin helpottaa 30 edellä mainittuja tekniikan tason ongelmia. Tämä tavoite saavutetaan menetelmällä, joka on määritelty itsenäisessä patenttivaatimuksessa.

i t · ' . Keksinnön lyhyt kuvaus ’ Keksinnön ajatuksena on toteuttaa solun kuormituksesta johtuva j kanavanvaihto keskitetysti yhdessä tukiasemaohjaimessa BSC. Toteutus » * » 1 I I · I · 1 » • ( i t · t § » a 109513 edellyttää kaikkien solun kuormituksesta johtuvan kanavanvaihtoon liittyvien toimintojen ja kriteerien implementointia tukiasemaohjaimeen.

Keskittämisellä saavutettavia etuja ovat muun muassa tarvittavan signaloinnin keveneminen. Koska menetelmä on muista verkkoelementeistä 5 riippumaton tehdään kaikki tarvittava parametrisointi yhdessä verkkoelementissä. Tällöin toiminnallisuuden käyttöönotto ja huolto helpottuvat.

Koska kaikki kanavanvaihdosta päättämiseen tarvittavat tiedot ja toiminnallisuudet ovat tukiasemaohjaimessa voidaan kanavanvaihdon kriteerit määritellä dynaamisiksi. Esimerkiksi muodostettaessa uusia puheluja so-10 lun vapaana olevan kapasiteetin riittävyys uuden yhteyden muodostamiseen tutkitaan tukiasemaohjaimessa BSC, joten tätä tietoa voidaan joustavasti käyttää solun kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon laukaisevien kriteerien EXIT CRITERIA ja ENTRY CRITERIA pohjana. Tällä tavoin voidaan mahdollistaa puhelunmuodostus aina parhaassa solussa.

15

Kuvaluettelo

Keksintöä selitetään tarkemmin viitaten esimerkinomaisesti oheisiin piirustuksiin, joissa 20 kuva 1 esittää erään tunnetun solukkoradioverkon rakennetta, kuva 2 esittää solun kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon periaatetta, . kuva 3 esittää signalointia tekniikan tason mukaisessa liikenteestä johtu- •;·:. vassa kanavanvaihdossa, *·/ kuva 5 esittää solun kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon laukaisevan '1> ·' 25 algoritmin rakennetta, I · kuva 6 esittää solun kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon suorittavan • ’·· algoritmin rakennetta, :1: kuva 7 esittää kahden matkaviestimen siirtämistä kuormitetusta solusta kanavanvaihdolla toisiin soluihin ja :1.i# 30 kuva 8 esittää keksinnön mukaisen tukiasemaohjaimen toimintalohkoja.

• »· t I · i I ·

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus :.i i Keksinnössä solun kuormituksesta johtuvat kanavanvaihdot toteu- • · · tetaan keskitetysti tukiasemaohjaimessa BSC. Keksinnön toteutus vaatii siis :v. 35 toiminnallisuuden laukaisevan kriteerin EXIT CRITERIA toteutumista tark- t t · 109513 8 kailevan algoritmin ja kohdesolujen valinta-algoritmin implementoimisen tukiasemaohjaimeen.

Kriteeriksi EXIT CRITERIA solusta ulos suuntautuvan solun kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon laukaisemiseksi voidaan määritellä 5 esimerkiksi tilanne, jossa solussa ei ole yhtään vapaata kanavaa. Yksinkertaisimmillaan kriteeri voidaan määritellä samaksi kaikille tukiasemaohjaimen alaisuudessa oleville soluille. Koska tukiasemaohjaimella on käytettävissään matkaviestinkeskusta paremmat tiedot solujen kuormitustilanteesta, voidaan EXIT CRITERIA vaihtoehtoisesti määritellä myös dynaamiseksi. Esimerkki 10 dynaamiseksi määritellystä kriteeristä on kriteeri, jonka mukaan solussa pyritään aina pitämään vapaana vähintään niin monta kanavaa, että tukiaseman vastaanottamissa yhteydenmuodostuspyynnöissä pyydetyt yhteyden muodostukset voidaan toteuttaa tukiaseman kautta. Tällöin kuormaa aletaan siirtää solusta uuden yhteyden muodostamisen yhteydessä solusta pois sil-15 loin, jos tukiasemalla vapaana olevat kanavat eivät riitä pyydetyn yhteyden muodostamiseen.

Kriteeriksi ENTRY CRITERIA voidaan määritellä esimerkiksi tilanne, jossa solussa on vapaana 3 kanavaa. Yksinkertaisimmillaan myös ENTRY CRITERIA on sama kaikille tukiasemaohjaimen alaisuudessa oleville 20 soluille. Yhtenä etuna tekniikan tasoon on, että tutkittaessa ehdon EXIT CRITERIA toteutumista tukiasemaohjaimessa on vertailuun käytettävissä matkaviestinkeskuksessa tehtävään vertailuun verrattuna tuoreemmat tiedot kohdesolun kuormituksesta. Myös ENTRY CRITERIA voidaan määritellä muuttumaan dynaamisesti esimerkiksi kellonajan perusteella arvioidun uusi-·’ 25 en yhteyksien muodostusnopeuden perusteella. Tukiasemaohjaimella BSC

" on huomattavasti matkaviestinkeskusta tarkempi tieto solujen vapaiden ka- : ’·· navien häiriöistä. Lisäksi BSC:llä on tieto matkaviestimien mittausraporteista.

v : Solun kykyä ottaa vastaan toisen solun kuormituksesta johtuvia kanavan vaihtoja voidaan arvioida tukiasemaohjaimessa nämä kaksi tietoa yhdistä-30 mällä huomattavasti matkaviestinkeskuksessa pelkkien kanavien häiriöarvo-jen perusteella tehtyä arviointia paremmin.

Solun kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon kohdesolun kuulu-: vuudelle asetettava radiokriteeri TRHO TARGET LEVEL voidaan määritellä esimerkiksi muissa kanavanvaihdoissa käytettävän radiokriteerin RXLEV 35 MIN avulla. Yksinkertaisimmillaan solun kuormituksesta johtuvan kanavan- • * 109513 vaihdon radiokriteeri katsotaan täyttyneeksi aina kun soluun muissa kanavanvaihdoissa käytettävä radiokriteeri toteutuu. Tällöin matkaviestimen paluu paremman radiokanavan saavuttamiseksi tehtävällä kanavanvaihdolla miltei välittömästi takaisin alkuperäiseen soluun on kuitenkin estettävä jollain 5 muulla tavalla, esimerkiksi ajastinta käyttämällä.

Eräässä keksinnön edullisessa suoritusmuodossa osa matkaviestimistä ohjataan kuormittuneesta solusta pois pienentämällä solusta radiokanavan laadun perusteella tehtäville kanavanvaihdoille asetettua kriteeriä HO MARGIN. Kanavaa vaihdetaan radiokanavan laadun perusteella tehtävällä 10 kanavanvaihdolla mikäli kohdesolussa todetaan saavutettavan sama signaa-likohinasuhde tiettyä marginaalia HO MARGIN pienemmällä lähetysteholla. Tyypillinen arvo marginaalille HO MARGIN on esimerkiksi 6 dB. Marginaalin käytön ajatuksena on vähentää solujen välisiä edestakaisia kanavanvaihtoja. Laskemalla vaadittua tehomarginaalia saadaan osa kuormittuneen solun 15 matkaviestimistä tekemään normaalin kanavanvaihtomenettelyn mukainen kanavanvaihto toiseen soluun. Vastaavasti soluun kohdistuville kanavanvaihdoille marginaalia HO MARGIN tulee kasvattaa, jolloin vähennetään soluun kohdistuvia ja solua lisää kuormittavia kanavanvaihtoja. Tätä suoritusmuotoa tarkastellaan kuvassa 4.

20 Kuva 4 esittää algoritmia, joka tarkkailee jatkuvasti kriteerien EXIT

CRITERIA ja ENTRY CRITERIA täyttymistä. Mikäli kohdassa 402 havaitaan kriteerin EXIT CRITERIA täyttyvän edetään kohtaan 403, jossa tarkistetaan, onko marginaali HO MARGIN jo sille esimerkiksi verkonhallintajärjestelmällä NMS osoitetussa maksimiarvossaan MIN(HO MARGIN). Mikäli näin ei ole 25 edetään kohtaan 404, jossa radiokanavan laadun perusteella tehtävien ka- '· " navan vaihtojen tehomarginaalia HO MARGIN lasketaan ennalta määritetyn * · : ’·· askeleen verran. Kriteerejä voidaan laskea yhtä paljon, esimerkiksi 1 dB, • · · v : kaikille kohdesolukandidaateille, jolloin tarvittava parametrisointi minimoituu.

Vastaavasti jokaiselle kohdesolukandidaatille voidaan tarvittaessa määritellä j\. 30 oma laskuaskeleensa.

Mikäli kriteeri EXIT CRITERIA ei täyty, tarkastetaan kohdassa 411 täyttyykö kriteeri ENTRY CRITERIA. Mikäli kriteeri ei täyty palataan alkuun.

*11 >· Mikäli kriteeri täyttyy tarkistetaan kohdassa 412 onko marginaali HO

MARGIN jo sille asetetussa maksimiarvossaan MAX(HO MARGIN). Mikäli 35 näin ei ole, nostetaan tehomarginaalia ennalta määritetyn askeleen verran.

» » 10 109513 Tämän suoritusmuodon etuna on se, että erillisiä jokaiselle solun naapu-risolulle erikseen parametrisoitavia solun kuormituksesta johtuvan kanavanvaihdon radiokriteerejä TRHO TARGET LEVEL ei tarvita lainkaan.

Ehdon EXIT CRITERIA täyttymistä voidaan tarkkailla esimerkiksi 5 kuvan 5 mukaisella algoritmilla. Algoritmi saa jatkuvasti puhelun ohjaukselta tiedon solussa vapaana olevien kanavien lukumäärästä K (kohta 501) ja soluun tehtyjen yhteyspyyntöjen toteuttamiseen tarvittavien kanavien lukumäärästä L (kohta 511). Lisäksi algoritmiin on syötetty parametri N, joka määrittelee kuinka monta kanavaa pyritään vähintään pitämään vapaana. Mikäli 10 K<N tai K<L edetään kohtaan 503 jossa kriteerin EXIT CRITERIA todetaan täyttyneen. Muussa tapauksessa edetään kohtaan 513, jossa todetaan, että kriteeri ei täyty.

Tarkastellaan seuraavassa esimerkkiä keksinnönmukaisesta solun kuormitukseen perustuvan kanavanvaihdon toteutuksesta. Kaikki solut ovat 15 saman tukiasemaohjaimen alaisuudessa. Kaikille soluille on määritelty sama EXIT CRITERIA, jonka mukaan jokaisessa solussa pyritään aina pitämään vähintään yksi vapaa kanava, ja lisäksi solussa muodostettavaksi pyydettäville uusille yhteyspyynnöille pyritään aina tekemään tilaa solun kuormituksesta johtuvilla kanavanvaihdoilla.

20 Kaikille soluille on määritelty myös sama ENTRY CRITERIA, jonka mukaan soluun voidaan tehdä toisen solun kuormituksesta johtuvia kana-vanvaihtoja mikäli soluun jää kanavanvaihdon jälkeen vähintään kolme va-paata kanavaa.

Vuokaavio tukiasemaohjaimeen sijoitetusta solun kuormituksesta I ·

; · j 25 johtuvia kanavanvaihtoja ohjaavasta algoritmista on esitetty kuvassa 6. Algo-'· ’i ritmi tarkkailee ehtokohdassa 602 jatkuvasti edellä määritellyn ehdon EXIT

: ’·· CRITERIA täyttymistä. Kun ehto täyttyy, aloitetaan toimenpiteet matkavies- : timen siirtämiseksi ruuhkaisesta solusta. Kohdassa 603 etsitään suoritetta valle solun kuormituksesta johtuvalle kanavanvaihdolle kohdesolukandidaatit 30 {Si}. Kohdesolukandidaattien {Si} joukkoon kuuluvat ne solut, joilla edellä ku- . vattu kriteeri ENTRY CRITERIA täyttyy. Kohdassa 604 etsitään matkaviestin MSk, jolle saavutetaan matkaviestimien naapurisolujen signaaleista tekemi-: en mittausten perustella parhaat radioparametrit jossain joukkoon {Si} kuulu- vassa solussa Sj. Kohdassa 605 tutkitaan täyttääkö kohdassa 604 parhaaksi j’.‘: 35 määritelty kanavanvaihtokandidaatti radioehdon, eli onko matkaviestimen 109513 MSk solusta Sj mittaama signaalin voimakkuus korkeampi kuin raja-arvo TRHO TARGET LEVEL. Mikäli ehto täyttyy edetään kohtaan 606, jossa suoritetaan matkaviestimelle MSk kanavanvaihto soluun Sj. Suoritetusta kanavanvaihdosta ilmoitetaan kohdassa 607 matkaviestinkeskukselle MSC. Tämä 5 on koko toiminnallisuudessa ainoa matkaviestinkeskukselle MSC näkyvä kohta.

Mikäli kohdassa 605 todetaan, että radioehto ei toteudu edetään kohtaan 611, jossa solu Sj poistetaan kohdesolukandidaattien joukosta {Si}. Mikäli joukkoon jää tämän poiston jälkeen vielä soluja, jatketaan toimintoa 10 kohdasta 604. Mikäli joukko on tyhjä toiminto lopetetaan ilman kanavanvaihtoja.

Tarkastellaan kuvan 7 mukaista tilannetta, jossa solun S1 kuormaa kevennetään soluihin S2 ja S3 kohdistuvilla kanavanvaihdoilla. Solussa S1 on vapaana 1 kanava, solussa S2 4 kanavaa ja solussa S3 4 kanavaa.

15 Tässä vaiheessa solun S1 tukiasema vastaanottaa pyynnön uuden yhtä kanavaa käyttävän yhteyden muodostamisesta ja muodostaa yhteyden. Yhteyden muodostamisen jälkeen kaikki solun S1 kanavat ovat käytössä. Tällöin todetaan ehdon EXIT CRITERIA täyttyvän solussa S1. Vasteena kriteerin täyttymiselle edetään kuvan 6 esittämässä solun kuormituksesta joh-20 tuvia kanavanvaihtoja ohjaavassa algoritmissa kohtaan 603. Kohdassa 603 havaitaan, että ENTRY CRITERIA täyttyy sekä solussa S2 että solussa S3. Tukiasemaohjaimen solun S1 tukiaseman kanssa aktiivisessa yhteydessä olevilta matkaviestimiltä vastaanottamistaan mittausraporteista tukiasema-ohjain toteaa, että parhaat radioparametrit tällä hetkellä solussa S1 olevan ; ·’ 25 matkaviestimen ja jomman kumman solun S2 tai S3 tukiaseman väliselle yhteydelle saavutetaan matkaviestimen MS1 ja solun S3 tukiaseman välillä.

: ’·· Kohdassa 605 tarkistetaan, että matkaviestimen MS1 solun S3 tukiaseman • : signaalista raportoima signaalin voimakkuusmittaus ylittää parametrillä TRHO TARGET LEVEL määritellyn raja-arvon. Koska esimerkissämme näin 30 käy, siirretään kohdassa 606 matkaviestin MS1 kanavanvaihdolla soluun S3. Tehdystä kanavanvaihdosta raportoidaan lopuksi matkaviestinkeskukselle MSC sanomalla HANDOVER PERFORMED. Tehdyn kanavanvaihdon jäl-: keen solussa S1 on 1 vapaa kanava, solussa S2 4 vapaata kanavaa ja so- lussa S3 3 vapaata kanavaa.

» · 1,09513

Seuraavaksi tukiasemaohjain vastaanottaa pyynnön kahta rinnakkaista kanavaa käyttävän yhteyden muodostamisesta soluun S1. Vasteena yhteyden muodostuspyynnölle tukiasemaohjain tarkistaa onko solussa S1 tarpeeksi vapaana olevaa kapasiteettia uutta yhteyttä varten. Koska näin ei 5 ole, toteutuu EXIT CRITERIA, ja kuvan 6 algoritmi etenee kohtaan 603. Tässä kohdassa havaitaan, että ENTRY CRITERIA täyttyy ainoastaan solussa I S2. Tukiasemaohjaimen solun S1 tukiaseman kanssa aktiivisessa yhteydes sä olevilta matkaviestimiltä vastaanottamistaan mittausraporteista tukiasemaohjain toteaa, että parhaat radioparametrit tällä hetkellä solussa S1 10 olevan matkaviestimen ja solun S2 tukiaseman väliselle yhteydelle saavutetaan matkaviestimen MS2 ja solun S2 tukiaseman välillä. Kohdassa 605 tarkistetaan, että matkaviestimen MS2 solun S3 tukiaseman signaalista raportoima signaalin voimakkuusmittaus ylittää parametrillä TRHO TARGET | LEVEL määritellyn raja-arvon. Koska esimerkissämme taas näin käy, siirre- 15 tään kohdassa 606 matkaviestin MS2 kanavanvaihdolla soluun S2. Tehdystä kanavanvaihdosta raportoidaan lopuksi matkaviestinkeskukselle MSC. Tehdyn kanavanvaihdon jälkeen solussa S1 on 2 vapaata kanavaa ja soluissa S2 ja S3 3 vapaata kanavaa.

Suoritetun kanavanvaihdon jälkeen solussa S1 on kaksi vapaata ! 20 kanavaa, joten pyydetty kahta rinnakkaista kanavaa käyttävä yhteys voidaan muodostaa. Yhteyden muodostuksen jälkeen solun S1 ENTRY CRITERIA täyttyy, mutta koska kuvan 6 algoritmin kohdassa 603 muodostettava koh-desolukandidaattien joukko {Si} on tyhjä, ei solun kuormitusta voida purkaa kuormituksesta johtuvilla kanavanvaihdoilla ennen kuin jossain solussa va- -'§ 25 pautuu uutta kapasiteettia.

« · · ’· '· Esimerkkiä keksinnönmukaisen menetelmä toteuttavan tukiasema- r > ; *·· ohjaimen rakenteesta on esitetty kuvassa 8. Keksinnön mukaisesti tuki- v : asemaohjaimessa on oltava muistialue MA1 801, johon on tallennettu tieto solun kuormituksesta johtuvan kanavavaihdon laukaisevista kriteereistä. Li-30 säksi tukiasemaohjaimen on keksinnön mukaisesti pystyttävä vertailemaan vertailuvälineillä 802 tekniikan tason mukaisesti tiedossaan olevia ja muistialueeseen MA2 803 tallennettuja solujen kuormitustilanteita muistialueeseen MA3 801 tallennettuihin kriteereihin. Vertailun perusteella Hipaistaan kana-vanvaihdon toteutusvälineet 804 toteuttamaan tekniikan tason mukaisesti l'·': 35 tukiasemaohjaimeen sijoitettu kanavanvaihtotoiminto. Keksinnön mukaisen 109513 toiminnallisuuden toteuttavat välineet voidaan liittää esimerkiksi väylään 800, johon on liitetty myös muita BSC:n toimintoja toteuttavia yksiköitä. Tällaisia yksiköitä voivat olla esimerkiksi kytkentäkenttää 812 ohjaava kytkennän ohjaus 811, tukiasemaohjaimen synkronoinnista huolehtiva synkronointiyksikkö 5 821, yhteyksistä verkonhallintajärjestelmään NMS huolehtiva verkonhallin- tayksikkö 831 ja matkaviestimien ja tukiasemien mittausraportteja käsittelevä mittausraporttien analysointiyksikkö 841.

Menetelmä ei ole aivan suoraan käyttökelpoinen solun kuormituksen perusteella tehtävissä tukiasemaohjaimien välisissä kanavanvaihdoissa. 10 Tukiasemaohjaimien välisissä kanavanvaihdoissa, joita käytännössä on huomattavasti tukiasemaohjaimien sisäisiä kanavanvaihtoja vähemmän, voidaan toimia esimerkiksi tekniikan tason mukaisilla kanavanvaihdoilla. Toinen vaihtoehto on tehdä myös tukiasemaohjaimien väliset kanavanvaihdot keksinnön mukaisesti tekemällä päätös kanavanvaihdosta tukiasemaohjaimessa 15 BSC ja lähettämällä matkavietinkeskukselle MSC kanavanvaihtopyyntö HANDOVER REQUIRED syykoodilla solun kuormitus. On huomattava, että jälkimmäinen toteutus ei kuitenkaan ole täysin spesifikaation GSM 08.08 kanssa yhteensopiva. Kolmas toteutusvaihtoehto on keksinnön erään suoritusmuodon mukainen paremman radiokanavan perusteella tehtävissä kana-20 vavaihdoissa vaadittavan signaalimarginaalin muuttaminen kuvan 4 esittämällä tavalla. Tällöin kanavanvaihdot saadaan tehtyä normaaleina tuki-asemaohjaimien välisinä paremman radiokanavan saavuttamiseksi tehtävinä kanavanvaihtoina.

I · ·

Kuten on ilmeistä, eivät keksinnön suoritusmuodot ole rajoittuneet ( 1 '; 1! 25 edellä esitettyihin esimerkinomaisiin suoritusmuotoihin, vaan voivat vaihdella ' · oheisten patenttivaatimusten suojapiirin mukaisesti.

• · · » ·

» 1 I

Γ\·

Claims (7)

109513

1. Menetelmä tukiaseman kuormitustilanteeseen perustuvan kanavanvaihdon toteuttamiseksi matkaviestinjärjestelmässä, joka käsittää ainakin matkaviestimiä (MS), tukiasemia (BTS), tu-5 kiasemaohjaimia (BSC) ja matkaviestinkeskuksia (MSC), ja jossa tukiaseman kanssa yhteydessä olevat matkaviestimet tekevät mittauksia naapuritukiasemien signaalin voimakkuudesta ja raportoivat mittaustulokset tukiasemille, tukiasemat välittävät matkaviestimien mittausraportit tukiasemaoh- 10 jaimelle, signaalien laadun täyttäessä ennalta asetetut paremman radiokanavan laadun saavuttamiseksi tehtävän kanavanvaihdon kriteerit suoritetaan kanavanvaihto paremman signaalin laadun tuottavalle kanavalle, tukiasemaohjaimella (BSC) on tieto tukiasemien kuormitustilan- 15 teestä, ja järjestelmässä tehdään tukiaseman kuormituksen keventämiseksi tarkoitettuja kanavanvaihtoja tukiasemalta tukiaseman naapuritukiasemille, tunnettu siitä, että tukiasemaohjaimessa (BSC) talletetaan tiedot niistä kriteereistä, joiden täyttyessä tukiaseman 20 kuormitusta on pyrittävä vähentämään, tarkkaillaan kriteerien täyttymistä ja , vasteena kriteerin täyttymiselle ohjataan osa tukiaseman kuormi- tuksesta tukiaseman naapuritukiasemille muuttamalla paremman radiokana-van laadun saavuttamiseksi tehtävien kanavanvaihtojen kriteerejä. • ·

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että · · '*· kriteerit käsittävät vähimmäistavoitteen tukiasemalla vapaana olevien kana- : ’·* vien lukumäärälle.

: 3. Vaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vähimmäistavoite on dynaamisesti muuttuva.

4. Vaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että : * · ’: vähimmäistavoite riippuu tukiasemaohjaimen tietoon tulleesta uusien yhteyk- .;, sien muodostustarpeesta.

*··’ 5. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kriteerit käsittävät vähimmäisvaatimuksen tukiaseman naapuritukiasemilla 35 vapaina olevien kanavien lukumäärälle. 15 109513

6. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kriteerit käsittävät vähimmäisvaatimuksen matkaviestimen naapuritukiase-mien signaalinvoimakkuudesta tekemien mittausten tuloksille.

7. Tukiasemaohjain matkaviestinjärjestelmään, joka käsittää aina-5 kin matkaviestimiä (MS), tukiasemia (BTS), tukiasemaohjaimia (BSC) ja mat- kaviestinkeskuksia (MSC), ja jossa tukiaseman kanssa yhteydessä olevat matkaviestimet (MS) tekevät mittauksia naapuritukiasemien signaalin voimakkuudesta ja raportoivat mittaustulokset tukiasemille (BTS), jotka välittävät matkaviestimien mittausra-10 portit tukiasemaohjaimelle (BSC), signaalien laadun täyttäessä ennalta asetetut paremman radiokanavan laadun saavuttamiseksi tehtävän kanavanvaihdon kriteerit suoritetaan kanavanvaihto paremman signaalin laadun tuottavalle kanavalle, tukiasemaohjaimella (BSC) on tieto tukiasemien kuormitustilantees- 15 ta, ja järjestelmässä voidaan tehdä kanavanvaihtoja tukiaseman kuormituksen keventämiseksi tukiasemasta tukiaseman naapuritukiasemille, tunnettu siitä, että tukiasemaohjain käsittää tallennusvälineet tukiaseman kuorman vähentämistoiminnan lau-20 kaisevien kriteerien tallentamiseksi, : : tarkkailuvälineet tukiaseman kuorman vähentämistoiminnan laukai- :: sevien kriteerien toteutumisen tarkkailemiseksi ja tarkkailuvälineille vasteelliset kanavanvaihdon toteutusvälineet, jot-: ka on sovitettu vasteena kuorman vähentämistoiminnan laukaisevien kritee- 25 rien täyttymiselle ohjaamaan osa tukiaseman kuormituksesta tukiaseman naapuritukiasemille muuttamalla paremman radiokanavan laadun saavuttamiseksi tehtävien kanavanvaihtojen kriteerejä. * · •»* • »* 16 109513