【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、セルラー無線電話網に関し、詳細には、網を構成するいろいろな階層レベルの異なるノーダルポイントに依存するトポロジの定義に関する。 【０００２】 【従来の技術】たとえばＧＳＭなどのセルラー無線電話網は、携帯端末が接続されるいくつかの無線基地局を含む。 陸上通信線電話網は基地局と接続し、基地局は対応するセルの無線カバレージを保証し、携帯端末がセルを変更した時に通信が停止しないようオーバーラップしている。 【０００３】ユーザが自分の携帯端末に電源を入れると、その端末は、対応するセルの基地局に接続しなければならない。 これを実現するために、存在を示すメッセージが、制御チャネルと呼ばれる信号チャネルを介して送信され、局の識別に関する情報を含む、無線範囲内の局から受信した電界レベルを示す。 網がそのメッセージを処理し、端末を最も強い信号を受信する局に接続する。 したがって、端末は、ＢＳＣ（基地局コントローラ）と呼ばれる、モビリティを制御するノーダルポイントのモビリティのモビリティチャート内に登録される。
したがって、異なるＢＳＣのチャートは、電源の入った様々な端末の位置、および通信に使用中か空き状態かを表す。 したがって、モビリティチャートを参照して、別の端末からある端末への呼を網内でルーティングすることができる。 【０００４】セルという語は、局の周囲に位置する同報空間を意味すると理解されており、この空間では、局の同報波は、一方では特定の電界レベルより上に位置し、
他方では網内の別のセルから受信した電界レベルより上に位置する。 【０００５】端末が、あるセルから別のセルに切り換わると、最初の局から受信した所望の信号レベルが、新しいセルの局から受信した信号レベルに比べて非常に弱くなる。 両レベルの差がヒステリシス閾値を越えると、元のセルがそのチャートからその端末を削除し、新しいセルがその信号を記録する。 このような転送は、英語でハンドオーバと呼ばれる。 その端末が通信に使用されている場合は、端末の識別以外に、２つのセルが、特定のデータ、特に被呼者に関するデータを交換する必要がある。 【０００６】基地局をトラフィックコンセントレータに接続し、トラフィックコンセントレータが無線端末からの全トラフィックを扱うメッセージ交換網に接続する陸上通信線網以外に、並列信号網もあり、これは、端末のモビリティを管理するためセル間で交換されるサービスデータまたは信号に従って、無線網内の機器、基地局その他の局を管理するよう設計されている。 【０００７】信号網は、しばしば他の網と統合され、実際には、回線または予備の時間経路から構成される。 したがって、信号網は、特定の割合のリソースを動かし、
従って、必要とする時間制約内で信号を送信するのに必要な可用性レベルに適合する最少可能レベルに、回線の規模を保つことが望ましい。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、信号網のサイズを最適化し、モビリティによる信号を最小にしながらトラフィック網の品質を向上させるための解決法を提供する。 【０００９】 【課題を解決するための手段】このため、本発明は、特定のサイズや位置を持ち、特定の長さのいくつかの共有境界を伴う、それぞれのセルを管理するため基地局を有する、定義すべき、いくつかのクラスタから構成され、
クラスタが複数のセルに渡って分布する、特定数の携帯端末から発信される、無線トラフィックを管理するように意図され、、クラスタのそれぞれの局が、他のクラスタコントローラに接続されるクラスタコントローラに接続し、クラスタコントローラが端末のモビリティを管理することを意図する、既存または予想されるセルラー無線電話網のトポロジを定義するよう設計された手順に関し、手順は端末の動きが、様々なセルに渡る分布に従い、理想気体粒子のランダムな動き法則に明確に対応する運動アルゴリズムを使用して、モデル化され、携帯端末の共有境界の１部を横切るフローの強度値が、計算機プログラムを使用して計算され、様々な形状に従って、
セクションに分割されたフローの総強度の最小値に対応するセクションの閉じた形状に従い、最適クラスタの輪郭を描くよう、セル間のセクションがマップされ、最終的に表示される、ことを特徴とする。 【００１０】したがって、本発明による手順およびシステムによれば、有利なことに、端末が様々なセルの表面に気体粒子のように分布し、漂移的動きを提示し、単位時間あたりに、セル内の変化に対応する特定の確率を有し、したがって、特定数の端末およびその平均速度が、
セル間交換フローを定義すると考えられる。 強い端末フローの相互交換を介して、事実上対になった上述のセルが、同じクラスタに割り当てられ、その結果、それらのトラフィック信号交換が、端末の具体的なフローを反映して、そのクラスタ内に留まって、ローカルネットワークのリソースのみを要求する。 クラスタコントローラは、主要フローに対応するトラフィック信号の交換に限定され、グループ境界からセクションに分割され、したがって最小トラフィックに対応する。 【００１１】したがって、本発明によれば、既存網に基づいて予想網を有利かつ有意に最適化する、すなわち、
起動の前にも物理的接続を提供することも、可能である。 【００１２】有利なことに、手順、または計算システムが、各セルの位置に対応する地理領域の種類に関する格納された情報を使用して、当該セル内の端末の平均密度を予想、特定し、前記動き法則に従って、密度に反比例する端末の動きの平均速度を予想し、当該セルおよび隣接セルの共有境界の各セグメントに対してセル間を横切るフローを計算し、その強度は、当該共有境界の予想平均速度、密度、長さにより変化する。 【００１３】地理データに従って密度を予想することにより、実際の状況をより良く捉えることができる。 【００１４】セクションをマップし、連続する形状のそれぞれを定義し、それに従い計算を開始するためには、
計算システムのユーザは、当該クラスタのセクションに分割したフローの最小強度を毎回見つけるようとする。
計算システムは、対話型インターフェイスを備える。 【００１５】この場合、形状（３１１、３２１）毎にセクションに分割したフローに許容される、最大総強度閾値を設定することが好ましい。 したがって、ユーザは、
フローセクションをマップして、形状を定義する時、閾値を越えない場合にのみ、当該クラスタのトポロジを有効とする。 【００１６】セクションについては、ユーザは、対話型インターフェイスを介して、定義すべきクラスタの最小数を設定することもでき、いくつかのクラスタの特定のトポロジについて最終的にこの数が得られない場合は、
ユーザは、これと異なる特定の形状に従って、別のグローバルトポロジのためのパラメータを設定できる。 【００１７】ユーザは、対話型インターフェイスを介して、クラスタ毎に局の最小数をさらに設定でき、クラスタの１つのトポロジに対して、この数を越えた場合は、
システムが、これと異なる特定の形状に従って、別の形状を要求し、別のグローバルトポロジのためのパラメータを設定する。 【００１８】予想精度を向上するために、特定の端末密度のいくつかのエリア内での対話型インターフェイスを使用して、それぞれのセル表示をセクションに分割することが可能であり、システムは、エリアの特定の密度に関連する、端末の速度によって前記フローを計算する。 【００１９】この場合、特定密度の値が、網の特定セルの起動に従って確立された記録によって、予め有効になっているため、いくつかの活動状態の近接セルラーエリアが、１つの追加セルに再グループ化され、前記フローが特定の有効となった密度を使用して計算される。 【００２０】本発明は、定義する課程における、セルラー無線電話網のトポロジを概略的に表す、添付した１枚の概略図を参照する、本発明による手順の好ましい実施形態の記述に関連して、より良く理解されるであろう。 【００２１】 【発明の実施の形態】本明細書に示す予想網は、参照符号２１などの、特定数の携帯無線端末が接続されている無線基地局を有するいくつかのクラスタ、３１、３２からなる。 理解しやすいように、信号網３０を介して接続された、２つのクラスタ、３１、３２だけを示す。 これも理解しやすいように、無線トラフィックを扱う陸上通信線網は示さず、１つの携帯無線端末のみを示す。 【００２２】クラスタ３１は、無線セル１から５からなり、そのトラフィックは、それぞれ参照符号１１から１
５で示す、無線基地局によって保証または管理される。
これらすべては、参照符号３３１で示したものなどのサービスリンクを介してクラスタＢＳＣ３３に接続される。 同様に、クラスタ３２は、参照符号１６から１８で示した局によって管理される、無線セル６から８からなり、それぞれが、参照符号３４６で示したものなどのサービスリンクを介してクラスタＢＳＣ３４に接続される。 クラスタＢＳＣ、３３および３４のそれぞれは、端末がセルを変える時に、端末２１のモビリティを管理することを意図する。 【００２３】実際のところ、図面は、最適な望ましいトポロジを表す。 言い換えれば３３１や３４６などのリンクは、局接続１１から１８をどのようにＢＳＣ、３３、
３４に分布するかを計算するため定義する必要がある。 【００２４】端末２１が、１つのセル１から近接セル、
たとえば、セル３に移動すると、その結果生じるより弱い受信レベルが、接続している局１１との無線リンクの各端部で、検出される。 その結果、必要な信号の減少しつつある受信レベルと、新しいセル３の新しい局１３によって同報される活動状態のサービス信号の増加しつつある受信レベルとの間に起きる反転が、古い局１１および新しい局１３によってＢＳＣ３３に通知され、端末２
１が、新しい局１３に対応する、モビリティチャート３
３０のエリア内で登録され、次いで、新しい局１３が端末２１の通信管理を引き継ぐ時に生じる、英語で「ハンドオーバ」と呼ばれる転送を実行する。 【００２５】その後、端末２１が新しいセル３から出て、第２のクラスタ３２に対応する、境界セル６に入ると、局、１３および１６が、同様にそれぞれのＢＳＣ、
３３、３４と信号を交換する。 次いでＢＳＣが、信号網３０を使用して、端末２１をクラスタ３１のモビリティチャート３３０から抹消し、第２のクラスタ３２のＢＳ
Ｃ３４のモビリティチャート３４０の局１６に関連するエリア内に登録する。 この時の目標は、この第２の例の発生確率を減少すること、つまり端末２１がどれか１つのクラスタ内で最も長い時間静的に留まっているよう、
構成またはクラスタトポロジを定義することである。 【００２６】各セルは、特定のサイズおよび地理上の場所を有し、他のセルとの共有境界または辺境の１部分またはセグメントからなる。 したがって、セル１は、それぞれ周囲を囲むセル２から５と共有する、それぞれ特定の長さの、セグメント境界、５６、５７、５８、５９からなる。 【００２７】本発明の手順によれば、特定のサイズおよび位置を持ち、特定の長さの共有境界５６から５９の様々な部分を伴う、それぞれのセル１から８の管理を意図した、基地局１１から１８を有する、定義すべき、いくつかのクラスタ３１、３２からなり、クラスタ３１、３
２がセル１から８に渡って分布する、特定数の携帯端末２１の無線トラフィックを管理するよう設計された、セルラー無線電話網のトポロジの定義のために、 特定数の局１１から１５およびそれぞれ局１６から１８が、クラスタ３１および３２をそれぞれ定義し、クラスタ３１
および３２が、それぞれのクラスタコントローラ３３、
３４に接続され、クラスタコントローラ３３、３４がリンクを介して他のコントローラ３４、３３へ接続され、
端末２１のモビリティチャートの管理のために、端末２
１の動きをモデル化する手順が、理想気体粒子のランダムな動き法則に明確に対応する公式な動き法則を使用して、様々なセル１から８に渡る分布を定義し、携帯端末２１を介して、共有境界５２から５５の１部を横切る、
フロー４２から４５の強度値を計算し、当該クラスタの、形状３１１、３２１によって制限された、フロー４
２から４５の総強度の最小値に対応するセクションの、
閉じた形状３１１、３２１に従って、最適なクラスタ、
３１、３２を定義するために、網のセル１から８間のセクションをマップする。 【００２８】理想気体の粒子または分子の動き法則が、
粒子の２つの衝突間の平均自由経路の長さを定義するのに役立つことに留意されたい。 単位桁時間あたりに、１
粒子が、そのサイズに対応し、温度に関連する、速度に比例した長さを有する、円筒形断面体積内に、位置している。 したがって、主要な体積の２つが交点を示す時、
両粒子が同時に交点内に位置する時、衝突が起きる。 この衝突は、完全に弾性であると推定される。 すなわち、
速度ベクトル、または動き量が、その振幅を保持する。 【００２９】したがって、衝突の確率は、粒子の密度とともに増加し、自由経路の平均の長さまたは持続期間は、衝突確率に反比例して変化する。 その結果、数多くの衝突がある場合、１種の粒子の閉じ込めが起きる。 【００３０】言い換えれば、特定の長さに従って（または経路の特定持続期間に従って）妨害される弾道の１部は、特定数のセグメント、一定速度の、異なるランダムな方向を有する経路からなる。 【００３１】密度が低い場合は、弾道の１部は限られた数の大きなセグメントからなる。 したがって、グローバルな体積の端部または壁部で起きる衝突の確率は高い。 【００３２】他方、密度が上昇すると、少数のまっすぐで大きな上述のセグメントが、それぞれ、ブラウン運動と名付けられた動き法則に従い、全方向に渡って平等に分布するため、統計的に垂直な、様々な方向のいくつかのまとまりに分かれる。 次いで、グローバルな弾道が「ランドロール（ｌａｎｄ ｒｏｌｌ）」し、次いで、
粒子の動きが、閉じ込めという静止動きを働かせる傾向のある強力な要素を有する、確率法則に従って機能する。 次いで、体積全体の端部で起きる衝突の確率が減少する。 言い換えれば、統計上または平均の、あるいは非静的な、明らかな距離レートが次いで減少する。 【００３３】より正確には、トポロジの計算のため、ここで、セル１から８のそれぞれの位置の地理エリアの種類、たとえば、人口密度の低い山岳地帯、長い川、森、
その他の種類の地域などの当該セル１から８内の端末２
１の平均密度を特定する格納された情報に従って、予想が計算される。 それに続いて、理想気体粒子の前記動き法則に従って、密度と反比例する端末２１の平均の動き、および当該セル１の共有境界５６から５９の各セグメントのセル４２から４５間を横切るフローを、当該共有境界５６から５９の平均予想速度、密度、長さに従って変化する強度を用いて、評価計算する。 【００３４】したがって、端末２１の速度Ｖとその他の変数の間で、式（１）で、以下の関数が導出される。 Ｖ＝Ｓ／Ｎ×Ｆ１／Ｐ （１） 上式で、 Ｓ：当該セル１の表面に等しいＮ：表面Ｓに従って増加する、セル１の平均端末数に等しいＦ１：端末２１のフロー４２に等しいＰ：フロー４２が横切るセル１の周辺部５６または境界５６の長さに等しいしたがって、Ｓ／Ｎは、セル１内の、端末２１の密度Ｄ
または濃度を表す。 【００３５】当該セル１が既に起動している時、周知の情報は、表面Ｓおよび周辺部Ｐと、端末２１の平均数Ｎ
と、その電話トラフィックの特性、つまり、フロー４２
から４５とを含む。 したがって、セル１から出る速度Ｖ
が推定され、予想セルに対する前記方程式１を設定するために使用される。 【００３６】したがって、予想セルについて、式（１）
は、予想フロー４２から４５を計算することが可能な、
式（２）となる。 Ｆ１＝Ｖ×ＰＤ （２） 【００３７】当該フロー４２が、同じクラスタ３１の２
つのセル１および２に関する場合、ハンドオーバのための信号トラフィックは、網３０、ＢＳＣ間の３３、３４
を使用せず、クラスタ３１内に制限される。 しかし、たとえば、クラスタ３１のセル３とクラスタ３２のセル６
との間を横切るフローは、網３０内にこのような信号トラフィックを含む。 【００３８】したがって、網の様々なセル１から８のフロー４２から４５の全般的値は、セクションがクラスタ、３１、３２内の網でマップされるための制約条件マトリックスを表す。 【００３９】したがって、信号網トラフィック３０を最小まで減少するためには、形状３１１および３２１が連続して定義され、当該クラスタ、３１、３２から当該クラスタ、３１、３２の近接クラスタの方に、セクション分割された４２から４５などの、最小フロー強度を得るよう、毎回捜す。 ここで、対向する入力フローは、それぞれの出力対応物のフローと同じ値を持つと想定される。 このような仮定は、たとえば車両トラフィック量が多く、セルを横切る循環の一方方向で、通行人が電話をかける場合、間違いとなる可能性がある。 厳密に言うと、考慮すべきセル間のフローは、対向するフローの絶対値の合計に等しく、１セル内の入力フローは、例示のように計算すると、他のセルの出力フローに等しい。 【００４０】したがって、目標は、セクション分割した２方向のフローの合計として、式（３）に表される費用関数Ｃｔを最小化するクラスタセクションを定義することである。 これは、網のキャパシティに従って、可能にすることができる。 Ｃｔ＝（Ｆｌｅｊ＋Ｆｌｓｊ）／（ｃａｐａｃｉｔｙｊ） ^２ （３） 上式で、 Ｆｌｅｊ：セクション分割した入力フローに等しいＦｌｓｊ：セクション分割した出力フローに等しいＪは、当該クラスタ３１を示す指数に対応する。 【００４１】上述のキャパシティは、たとえば、当該クラスタ３１に対する加入者数によって、またはクラスタ３１のセル１から５の数によって表すことができる。 費用関数Ｃｔは、グローバルに最適化する必要がある。 すなわち、これは、クラスタ、３１、３２のそれぞれの主要コストに対する関数の合計を表す。 したがって、セル１から５の最適セクション３１１が、クラスタ３１の主要コスト関数に対する最小値に対応するか、問われることを知って、クラスタ、３１、３２のそれぞれの最小値を、導出することができる。 クラスタ３１のセクション内の変化は、主要コストに対する対応する関数の劣化を伴うが、他のクラスタ３２の主要コストに対する他の関数の１つまたは複数の改良によって、少なくとも補償される可能性があると言える。 【００４２】計算システムに基づいて実施される最適化アルゴリズムは、近接セルの漸進的再グループ化をマップする。 すなわち、形状、３１１、３２１が隣接セルの包含または境界セルの排除によって、順次に修正され、
こうして定義された様々なトポロジの主要コストに対する関数を決定する。 【００４３】特に、ユーザは、計算システムの対話型手段または計算プログラムを用いて、形状、３１１、３２
１によってセクション分割されるフローに対する最大かつ許容総強度閾値を設定でき、フローセクション経路をマップして、形状、３１１、３２１の１つを定義すると、上述の閾値を越えない場合は、当該クラスタ、３
１、３２のトポロジ、すなわち、局または要素セルの識別が有効となる。 【００４４】最適だが現実的ではないように思える解決法は、非常に限定した数のＢＳＣ、３３、３４、時にはたった１つだけを考慮している。 このような種類の解決法とは対称的に、最小数のクラスタ、３１、３２（またはクラスタあたりの最大セル数）が、定義するため設定される。 最終的に、いくつかのクラスタ、３１、３２からなる特定のトポロジに対して、この数が得られない場合は、異なる形状に従って他のグローバルトポロジが定義される。 【００４５】同じ目的で、異なるクラスタ、３１、３２
を横切る局１１から１８の分布のバランスをとるために、計算システムの対話型手段または計算プログラムを用いて、局１１から１８の最小数がクラスタ３１、３２
毎に設定され、クラスタ、３１、３２の１つの所与のトポロジに対して、この数を越えた場合は、ユーザまたはプログラムが、他の形状、３１１、３２１に従って、他のグローバルトポロジ定義をマップできる。 【００４６】この例では、各セル１から８が、いくつかの特定端末密度エリア２１内にセクション分割される。
理解を容易にするために、セル１のエリア５２から５５
までだけが示され、それぞれの境界セグメント５６から５９によって制限されている。 各エリア５２から５６
は、地理特性、したがって特有の端末密度を含む。 次いで、速度計算が、エリア５２から５５のそれぞれに対して実施され、セグメント境界５６から５９を横切る前記フローが、エリア５２から５５の特定密度に関連する、
端末２１の速度に従って計算される。 したがって、境界セグメント５６の定義されたフロー４２が、境界５６のセグメントに関連するエリア５２の出力フローと他のエリア５３から５５のフローとを加算することによって計算できる。 特に、境界５６から５９のセグメントは、別の例において、いくつかの異なる強度エリア５２から５
５を制限できる。 【００４７】１つのセル１を既存セル２から８の網に加算することが必要となる可能性もある。 この場合、この１つのセル１は、４つのエリア５２から５５からなり、
これらは最初それぞれの近接セル２から５に属しており、ここで電話のトラフィックが観察されている。 上述の式（１）の説明で概略を述べた様に、たとえばこのエリアは、エリアを定義するための対話型手段を用いた計算システムの表示手段を使用して、いくつかの方式で定義できる。 したがって、このトラフィックは、活動状態の端末２１の密度Ｄを提供し、定義した活動係数、端末２１の数、活動状態か空きかを表す。 【００４８】したがって、いったん密度Ｄの特定値が、
セル２から５の起動に従って、格納された記録によって検証されると、活動状態の近接セル２から５のいくつかのエリア５２から５５が、１つの追加セル１へ再グループ化されて、計算システムが、特定の有効となった密度を使用して、前記フロー４２から４５を計算する。 これにより、フロー４２から４５の値を得ることができる。 【００４９】本発明により、記載された本発明の適用範囲を逸脱することなく、多くの様々なその他の実施形態が可能であることは、当業者には明らかであろう。 したがって、本実施形態は、単に例示目的で示したものにすぎず、添付した特許請求の範囲によって定義される範囲内でさらなる修正が可能である。

【図面の簡単な説明】 【図１】セルラー無線電話網のトポロジを、定義する課程において、示す概略図である。 【符号の説明】 １、２、３、４、５、６、７、８ セル１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８ 無線基地局２１ 端末３０ 信号網３１、３２ クラスタ３３、３４ ＢＳＣ ４２、４３、４４、４５ フロー５２、５３、５４、５５ エリア５６、５７、５８、５９ 境界３１１、３２１ 形状３４０ モビリティチャート