Способ, устройство и система для динамической оптимизации частного спектра

Изобретение относится к области технологий связи и позволяет повысить показатель использования частотного спектра благодаря предсказанию распределения трафика, генерации множественных схем выделения частотного спектра и осуществлению динамического выделения частотного спектра, одновременно оптимизировать множественные индикаторы сетевой производительности благодаря выбору оптимизированной схемы выделения частотного спектра согласно множественным индикаторам сетевой производительности. Изобретение раскрывает, в частности, способ для динамической оптимизации частотного спектра, который включает в себя: предсказание распределения трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот; генерацию множественных схем выделения частотного спектра для множественных сот согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, причем каждая схема выделения частотного спектра содержит частотный(е) спектр(ы), выделенный(е) для каждой соты; выбор схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты; и выделение частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот с использованием выбранной схемы выделения частотного спектра. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил., 3 табл.

 

[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет китайской патентной заявки № 201110246547.6, поданной в патентное ведомство Китая 25 августа 2011 г. под названием “METHOD, DEVICE AND SYSTEM FOR DYNAMIC FREQUENCY SPECTRUM OPTIMIZATION”, содержание которой полностью включено сюда посредством ссылки.

Область техники

[0002] Настоящее изобретение относится к области технологий связи, в частности, к способу, устройству и системе для динамической оптимизации частотного спектра.

Уровень техники

[0003] В настоящее время, при осуществлении управления частотным спектром, ресурсы частотного спектра, в общем случае выделяются в режиме статического управления частотным спектром, который предусматривает определение минимального расстояния мультиплексирования частотного спектра, с использованием традиционного алгоритма выделения частотного спектра, согласно ослаблению при распространении и индексу помехоустойчивости, для конфигурирования надлежащего частотного спектра для каждой базовой станции. Для определения расстояния мультиплексирования частотного спектра, необходимо оценивать интенсивность помехи между базовыми станциями путем вычисления ослабления сигнала при распространении, и минимальное расстояние мультиплексирования определяется согласно ограничительному условию, состоящему в том, что “оценочное значение интенсивности помехи не превышает помехоустойчивость”. В общем случае, оценочное значение интенсивности помехи необходимо добавлять с конкретной избыточностью, чтобы минимальное расстояние мультиплексирования могло подходить для большего количества состояний сети, причем избыточность обычно определяется согласно практике. Поскольку индекс помехоустойчивости включает в себя более значительную избыточность, фиксированное расстояние мультиплексирования частотного спектра, определенное статическим планом, больше чем фактически необходимое расстояние мультиплексирования частотного спектра большую часть времени, что приводит к снижению показателя использования частотного спектра.

[0004] С развитием технологии связи, режим статического управления частотным спектром может перестать удовлетворять требованию. Для повышения показателя использования частотного спектра, представлен способ динамического управления частотным спектром для реализации динамического доступа к частотному спектру. Значения ширины частотного спектра, выделяемые разным пользователям посредством динамического доступа к частотному спектру, могут изменяться согласно изменению состояния сети. Когда определенный пользователь освобождает свою полосу частот, другим пользователям разрешено использовать полосу частот, и устройство управления частотным спектром будет предсказывать состояние сетевой нагрузки в следующем цикле согласно записи исторической сетевой нагрузки и вновь выделять пользователю свободную полосу частот при необходимости согласно изменению нагрузки, что повышает показатель использования частотного спектра.

[0005] В процессе реализации настоящего изобретения, автор изобретения обнаружил, что уровень техники, по меньшей мере, сталкивается со следующей проблемой:

частое изменение состояния сети может приводить к частому перевыделению частотного спектра, тогда как частое перевыделение частотного спектра может негативно сказываться на множественных индикаторах сетевой производительности, и некоторые индикаторы сетевой производительности могут ухудшаться при повышении показателя использования частотных спектров.

Сущность изобретения

[0006] Для повышения эффективности использования частотного спектра и, одновременно, оптимизации множественных индикаторов сетевой производительности, варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают способ, устройство и систему для динамической оптимизации частотного спектра. С этой целью предложены следующие технические решения

[0007] Способ динамической оптимизации частотного спектра, включающий в себя:

предсказание распределения трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот;

генерацию множественных схем выделения частотного спектра для множественных сот согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, причем каждая схема выделения частотного спектра содержит частотный(е) спектр(ы), выделенный(е) для каждой соты;

выбор схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные сот; и

выделение частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот с использованием выбранной схемы выделения частотного спектра.

[0008] Устройство для динамической оптимизации частотного спектра, включающее в себя:

модуль предсказания, выполненный с возможностью предсказания распределения трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот;

модуль генерации, выполненный с возможностью генерации множественных схем выделения частотного спектра для множественных сот согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, причем каждая схема выделения частотного спектра содержит частотный(е) спектр(ы), выделенный(е) для каждой соты;

модуль оптимизации, выполненный с возможностью выбора схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты; и

модуль выделения, выполненный с возможностью выделения частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот с использованием выбранной схемы выделения частотного спектра.

[0009] Система для динамической оптимизации частотного спектра, включающая в себя:

устройство для динамической оптимизации частотного спектра и базовые станции, которым принадлежат множественные соты;

причем базовые станции выполнены с возможностью приема частотного(ых) спектра(ов), выделенного(ых) для множественных сот устройством для динамической оптимизации частотного спектра.

[0010] Положительные результаты, полученные благодаря техническим решениям, предусмотренным вариантами осуществления настоящего изобретения, таковы:

показатель использования частотного спектра повышается благодаря предсказанию распределения трафика терминала(ов), получению множественных схем выделения частотного спектра согласно распределению трафика и динамическому осуществлению управления выделением частотного спектра; и, одновременно, множественные индикаторы сетевой производительности оптимизируются благодаря выбору схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно множественным индикаторам сетевой производительности.

Краткое описание чертежей

[0011] Для более наглядной иллюстрации технических решений в вариантах осуществления настоящего изобретения, ниже приведено краткое введение в прилагаемые чертежи, которые необходимы в описании вариантов осуществления. Очевидно, прилагаемые чертежи в нижеприведенном описании отражают лишь некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения, на основании которых специалисты в данной области техники могут получить другие чертежи, не прилагая творческих усилий.

[0012] Фиг. 1 - блок-схема операций способа динамической оптимизации частотного спектра, согласно варианту осуществления 1 настоящего изобретения;

[0013] фиг. 2 - блок-схема операций способа динамической оптимизации частотного спектра, согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

[0014] фиг. 3 - блок-схема операций получения множественных схем выделения частотного спектра, согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

[0015] фиг. 4 - блок-схема операций получения набора схем выделения частотного спектра, соответствующего множественным индикаторам сетевой производительности с компромиссным соотношением, согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

[0016] фиг. 5 - схематичная диаграмма состояния сети, согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

[0017] фиг. 6 - схематичная диаграмма контраста между параметрами, предсказываемыми с использованием метода Холта-Винтерса и фактическим значениями измерения, согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

[0018] фиг. 7 - схематичная диаграмма определения оптимальной схемы выделения частотного спектра согласно ожидаемым значениям индикаторов сетевой производительности, согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

[0019] фиг. 8 - схематичная диаграмма состояния сети, соответствующая оптимальной схеме выделения частотного спектра согласно варианту осуществления 2 настоящего изобретения;

[0020] фиг. 9 - схематичная диаграмма структуры устройства для динамической оптимизации частотного спектра, согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

[0021] фиг. 10 - схематичная диаграмма структуры устройства для динамической оптимизации частотного спектра, включающего в себя модуль определения согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

[0022] фиг. 11 - схематичная диаграмма конкретной структуры устройства для динамической оптимизации частотного спектра, согласно варианту осуществления 3 настоящего изобретения;

[0023] фиг. 12 - схематичная диаграмма структуры системы для динамической оптимизации частотного спектра согласно варианту осуществления 4 настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

[0024] Для пояснения задач, технических решений и преимуществ настоящего изобретения, дополнительное и подробное описание вариантов осуществления настоящего изобретения будет приведено ниже, в сочетании с прилагаемыми чертежами.

Вариант осуществления 1

[0025] Как показано на фиг. 1, вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает способ динамической оптимизации частотного спектра, включающий в себя следующие этапы.

[0026] 101: предсказание распределения трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот.

[0027] На этом этапе, распределение трафика можно предсказывать различными способами, например, методом Холта-Винтерса и методом предсказания на основании исторического распределения трафика. Настоящее изобретение не ограничивает способы, используемые для предсказания распределения трафика терминала(ов). Специалисты в данной области техники также может предсказывать распределение трафика согласно другому способу, который можно использовать для предсказания распределения трафика пользователя(ей), который не ограничивается настоящим изобретением.

[0028] 102: генерация множественных схем выделения частотного спектра для множественных сот согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, причем каждая схема выделения частотного спектра включает в себя частотный(е) спектр(ы), выделенный(е) для каждой соты.

[0029] На этом этапе, предсказываемая нагрузка каждой соты вычисляется согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, и частотные спектры выделяются для каждой соты согласно предсказываемой нагрузке.

[0030] 103: выбор схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты.

[0031] На этом этапе, принимается во внимание, что ненадлежащая схема выделения частотного спектра может снижать производительность сети. На этапе 102, множественные схемы выделения частотного спектра генерируются согласно предсказываемому распределению трафика терминалов, включенных в множественные соты. Поскольку частотный спектр может мультиплексироваться, можно выбирать частотный спектр, выделенный для каждой соты, и генерируемые схемы выделения частотного спектра также различаются. Различие схем выделения частотного спектра может воздействовать на производительность сети. Если необходимо учитывать множественные индикаторы сетевой производительности в сетевой операции, их необходимо учитывать для оптимизации одновременно множественных индикаторов сетевой производительности и для выбора схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно множественным индикаторам сетевой производительности.

[0032] 104: выделение частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот с использованием выбранной схемы выделения частотного спектра.

[0033] На этом этапе, после выбора схемы, превосходящей текущую схему частотного спектра согласно множественным индикаторам сетевой производительности, выделение частотного спектра осуществляется с использованием выбранной схемы выделения частотного спектра.

[0034] Кроме того, до предсказания распределения трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот, способ дополнительно включает в себя:

определение, пригодна ли текущая схема выделения частотного спектра множественных сот для распределения трафика терминала(ов); если нет, предсказание трафика терминала(ов) в каждой соте множественных сот.

[0035] Когда схема выделения частотного спектра не соответствует распределению трафика терминала(ов), производительность сети будет снижаться. Поэтому на этом этапе необходимо определять, пригодно ли текущее выделение частотного спектра для распределения трафика терминала(ов), и если нет, предсказывать трафик терминала(ов) в каждой соте множественных сот.

[0036] Кроме того, определение, пригодна ли текущая схема выделения частотного спектра множественных сот для распределения трафика терминала(ов), включает в себя:

получение средней эффективности частотного спектра сети, в которой располагаются множественные соты, и определение, что текущая схема выделения частотного спектра множественных сот не пригодна для распределения трафика терминала(ов), если средняя эффективность частотного спектра меньше заранее установленного порога эффективности частотного спектра;

или,

получение средней нагрузки сети, в которой располагаются множественные соты, и определение, что текущая схема выделения частотного спектра множественных сот не пригодна для распределения трафика терминала(ов), если средняя нагрузка больше заранее установленного порога нагрузки.

[0037] Способ варианта осуществления настоящего изобретения, благодаря предсказанию распределения трафика терминала(ов) в каждой соте и генерации множественных схем выделения частотного спектра, осуществляет процесс динамического управления частотным спектром и повышает показатель использования частотного спектра; и, благодаря рассмотрению одновременно множественных индикаторов сетевой производительности и выбору оптимизированной схемы выделения частотного спектра согласно множественным индикаторам сетевой производительности, одновременно оптимизирует множественные индикаторы сетевой производительности.

Вариант осуществления 2

[0038] Как показано на фиг. 2, вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает способ динамической оптимизации частотного спектра, включающий в себя следующие этапы.

[0039] 201: определение, пригодна ли текущая схема выделения частотного спектра множественных сот для распределения трафика терминала(ов).

[0040] Средняя эффективность частотного спектра и средняя нагрузка являются основными индикаторами производительности сети. Если одна из средней эффективности частотного спектра и средней нагрузки не имеет конкретного значения, указывается, что текущая схема выделения частотного спектра не согласуется с распределением трафика терминала(ов), и необходимо произвести повторное выделение частотных спектров.

[0041] Этот этап включает в себя: определение, что текущая схема выделения частотного спектра множественных сот не пригодна для распределения трафика терминала(ов), согласно полученной средней эффективности частотного спектра сети, в которой располагаются множественные соты, если определено, что средняя эффективность частотного спектра меньше заранее установленного порога эффективности частотного спектра;

или, определение, что текущая схема выделения частотного спектра множественных сот не пригодна для распределения трафика терминала(ов), согласно полученной средней нагрузке сети, в которой располагаются множественные соты, если определено, что средняя нагрузка больше заранее установленного порога нагрузки.

[0042] В частности, средняя нагрузка или средняя эффективность частотного спектра в реальном времени сети, в которой располагаются множественные соты, можно получить непрерывным измерением и вычислением согласно конфигурации параметров на стороне сети в текущей схеме выделения частотного спектра. После получения средней эффективности частотного спектра или средней нагрузки в реальном времени, производится определение, меньше ли средняя эффективность частотного спектра в реальном времени заранее установленного порога эффективности частотного спектра или превышает ли средняя нагрузка заранее установленный порог нагрузки, причем порог эффективности частотного спектра и порог нагрузки определяются согласно требованиям конкретной сети.

[0043] Если определено, что средняя эффективность частотного спектра действительно меньше заранее установленного порога эффективности частотного спектра, или средняя нагрузка действительно больше заранее установленного порога нагрузки, текущая схема выделения частотного спектра не пригодна для распределения трафика терминала(ов), и необходимо предсказывать распределение трафика терминала(ов) в каждой соте множественных сот, чтобы вновь сгенерировать схемы выделения частотного спектра.

[0044] Если не определено, что средняя эффективность частотного спектра не меньше заранее установленного порога эффективности частотного спектра, или средняя нагрузка не больше заранее установленного порога нагрузки, продолжается измерение и вычисление для получения средней нагрузки или средней эффективности частотного спектра в реальном времени.

[0045] 202: предсказание предсказываемой нагрузки каждой соты согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте соответственно, и выделение частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот согласно предсказываемой нагрузке каждой соты для получения множественных схем выделения частотного спектра.

[0046] На этом этапе, для распределения трафика терминала(ов) в каждой соте, необходимо непрерывно собирать информацию трафика каждого терминала в соте. Дело в том, что привычки к услугам и перемещение пользователя терминала приводят к изменению трафика, и обычно бывают отдельные случаи, когда тот или иной пользователь терминала инициирует передачу данных или перемещается в определенную позицию, но долговременная статистика на основании большого количества пользователей терминалов имеет очевидную регулярность, например, маятниковые маршруты в рабочие дни, большой трафик в деловых кварталах в дневное время и большой трафик в жилых кварталах в вечернее время, и т.д.

[0047] После сбора информации трафика каждого терминала в соте, распределение трафика предсказывается методом Холта-Винтерса, и предсказываемая нагрузка каждой соты предсказывается согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте соответственно.

[0048] $$x_1,\dots x_t$$ выражают временную последовательность с циклом d и метод Холта-Винтерса для предсказания значения $${\widehat{x}}_{t=h}$$ последовательности спустя время h согласно текущей записанной последовательности выражается в виде:

$$\begin{array}{l}{L}_t=\xi \cdot \left(x_t-I_{t-d}\right)+\left(1-\xi \right)\cdot L_{t-1},\\ I_t=\delta \cdot \left(x_{{}_t}-L_t\right)+\left(1-\delta \right)\cdot I_{t-d},\\ \widehat{x}=L_t+I_{t-d+h\mathrm{mod}d},\end{array}$$ (1)

где L_t - часть среднего значения трафика, I_t - часть значения циклического изменения трафика, предсказываемое значение получается после того, как наблюдается цикличность последовательности, и $$0\le \xi \le 1$$ и $$0\le \delta \le 1$$ - параметры для управления степенью гладкости.

[0049] В частности, как показано на фиг. 3, этап 202 в этом варианте осуществления включает в себя этапы 301-306.

[0050] 301: деление каждой соты из множественных сот, по меньшей мере, на один пиксель.

[0051] На этом этапе, диапазон каждой соты во множественных сотах, включенных в сеть, делится на несколько пикселей, которые, в общем случае, являются пикселями правильной, например квадратной, формы.

[0052] 302: получение текущего трафика терминала(ов) в каждом пикселе каждой соты.

[0053] На этом этапе, пиксель используется как единица для измерения и регистрации трафика.

[0054] 303: предсказание, для каждой соты, распределения трафика терминала(ов) в каждом пикселе согласно текущему трафику терминала(ов) в каждом пикселе каждой соты.

[0055] На этом этапе, регистрируемый трафик каждого пикселя подсчитывается и предсказывается методом Холта-Винтерса, а именно, по формуле (1), для получения правила распределения трафика в каждом пикселе. Трафик подсчитывается и предсказывается в цикле 1 час. Цикл для отсчета и предсказания трафика обычно зависит от цикла, в котором трафик изменяется. В общем случае, трафик имеет разные распределения в разные периоды времени каждого дня, поэтому отсчет и предсказание на уровне часов являются целесообразными, и цикл отсчета и предсказания сравнительно длиннее, чем цикл планирования (цикл планирования доступа к сетевым ресурсам).

[0056] 304: вычисление, для каждой соты, предсказываемого параметра нагрузки, предсказываемого параметра шумовой помехи и предсказываемого параметра ослабления при распространении для соты согласно предсказываемому распределению трафика терминала(ов) в каждом пикселе.

[0057] На этом этапе, три параметра $${\widehat{G}}_c,\begin{array}{c}\end{array}{\widehat{N}}_c\begin{array}{c}\end{array}$$ и $${\widehat{H}}_{c,d}$$ .вводятся для соты для предсказания нагрузки каждой соты, и параметры $${\widehat{G}}_c,\begin{array}{c}\end{array}{\widehat{N}}_c\begin{array}{c}\end{array}$$ и $${\widehat{H}}_{c,d}$$ выражают предсказываемый параметр нагрузки, предсказываемый параметр шумовой помехи и предсказываемый параметр ослабления при распространении соответственно.

$$G_c={\displaystyle \sum _{s\in S}{\displaystyle \sum _{p\in P_c}}}\frac{T_{s,p}\cdot D_s}{W_{b_c}\cdot k_c^{sch}\cdot {\eta }^{BW}}$$ (2)

$$N_c={\displaystyle \sum _{s\in S}{\displaystyle \sum _{p\in P_c}}}\frac{T_{s,p}\cdot {\eta }^{SINR}\cdot D_s\cdot P^n}{W_{b_c}\cdot k_c^{sch}\cdot {\eta }^{BW}\cdot P_c\cdot g_{c,p}}$$ (3)

$$H_{c,d}={\displaystyle \sum _{s\in S}{\displaystyle \sum _{p\in P_c}}}\frac{T_{s,p}\cdot {\eta }^{SINR}\cdot D_s\cdot P_d\cdot g_{d,p}}{W_{b_c}\cdot k_c^{sch}\cdot {\eta }^{BW}\cdot P_c\cdot g_{c,p}}$$ (4)

T_s,p - количество пользователей, принадлежащих услуге s в p-ом пикселе c-ой соты, и выражает распределение трафика в p-ом пикселе.

[0058] 305: вычисление предсказываемой нагрузки каждой соты согласно предсказываемому параметру нагрузки, предсказываемому параметру шумовой помехи и предсказываемому параметру ослабления при распространении для каждой соты.

[0059] На этом этапе предсказываемую нагрузку соты c можно получить согласно формулам (2)-(4):

$${\widehat{\rho }}_{с}=G_c\cdot f\left(\frac{N_c}{G_c}+{\displaystyle \sum _{d\in I_c}\frac{H_{c,d}\cdot \min \left({\widehat{\rho }}_d\mathrm{,1}\right)}{G_c}}\right),\begin{array}{c}\end{array}c=\mathrm{1,}\dots ,C$$ . (5)

причем функция $$f(x)=\frac{\log (2)}{\ln (1+1/x)}$$ .

[0060] Предсказываемую нагрузку соты также можно вычислять другим методом, в частности, приведенным ниже.

[0061] Предположим, что в сети, M :={1,…,M} выражает множество терминалов, S :={1,…,S} выражает множество услуг, выражает множество сот, B :={1,…,B} выражает множество полос частот, где полоса частот $$b_c\in B$$ выделяется определенной соте $$c\in C$$ , ширина полосы частот равна $$W_{b_c}$$ , и соответствующее множество помеховых сот выражается в виде $$I_c=\{d\in C:b_d=b_c,\begin{array}{c}\end{array}d\ne c\}$$ . Класс услуги $$s\in S$$ соответствует требованию к ширине полосы D_s, принадлежащей услуге s и $$s_m\in S$$ соответствует требованию к ширине полосы $$D_{s_m}$$ определенного терминала $$m\in M$$ . Нагрузка сот выражается вектором $$\rho =({\rho }_1,\dots ,{\rho }_c)$$ . Количество терминалов в соте c выражается в виде $$M_{с}\subset M,\begin{array}{c}\end{array}{M}_c=\left|M_c\right|$$ . Сеть делится на множественные пиксели: $$P\begin{array}{c}\end{array}:=\{\mathrm{1,}\dots ,P\}$$ , $$P_c\subset P$$ представляет множество пикселей c-ой соты. Отношение мощности сигнала к мощности помехи плюс шум (SINR) m-го терминала выражается в виде:

$${\gamma }_m(\rho )=\frac{P_c\cdot g_{c,m}}{P^n+{\displaystyle \sum _{d\in I_c}{\rho }_d\cdot P_d\cdot g_{d,m}}}$$ (6)

Где P_d выражает мощность передачи каждого PRB (Physical Resource Block), $$g_{d,m}$$ выражает коэффициент усиления канала от d-ой соты к m-му терминалу, и $$P^n$$ выражает мощность шума. Согласно формуле Шеннона, ширина полосы на герц m-го терминала выражается в виде:

$$R_m(\rho )=k_c^{sch}\cdot {\eta }^{BW}\cdot {\log }_2(1+{\gamma }_m(\rho )/{\eta }^{SINR})$$ (7)

где $$k_c^{sch}$$ - коэффициент усиления за счет планирования пользовательского терминала m в соте c, $${\eta }^{BW}$$ и $${\eta }^{SINR}$$ - параметры коррекции модели. Поскольку формула (7) является приближенным выражением, два параметра вводятся после фактического измерения для коррекции ошибок приближения. Согласно формуле (7), ширина полосы, подлежащей выделению m-му пользовательскому терминалу c-ой сотой, выражается в виде:

$$W_m(\rho )=\frac{D_{S_m}}{R_m(\rho )}$$ (8)

Таким образом, предсказываемую нагрузку $${\widehat{\rho }}_c$$ и реальную нагрузку $${\rho }_c$$ c-ой соты можно вычислять следующим образом:

$${\widehat{\rho }}_c(\rho )=\frac{{\displaystyle \sum _{m\in M_c}{W}_m(\rho )}}{W_{b_c}}$$ (9)

$${\rho }_c=\min ({\widehat{\rho }}_c\mathrm{,1})$$ (10)

Предсказываемую нагрузку можно вычислять этим методом, но для непосредственного вычисления по формулам (9) и (10) необходимо измерять большой объем данных (позицию и SINR каждого терминала), и объем вычислений велик.

[0062] 306: выделение частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот согласно предсказываемой нагрузке каждой соты для генерации множественных схем выделения частотного спектра.

[0063] При условии, что определена предсказываемая нагрузка каждой соты, вследствие мультиплексирования частотного спектра, соте может выделяться несколько разновидностей частотных спектров, и множественные соты могут иметь множественные режимы выделения, в результате чего получаются множественные схемы выделения частотного спектра.

[0064] 203: выбор множественных схем выделения частотного спектра, превосходящих текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра с использованием генетического алгоритма, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты, для получения набора схем выделения частотного спектра.

[0065] Индикатор сетевой производительности представляет собой индикатор для оценивания производительности сети после установления сети, например, показатель сброса и блокировки вызова и показатель прерывания или задержки обслуживания. Множественные индикаторы сетевой производительности снижают производительность сети после изменения схемы выделения частотного спектра. Для оптимизации одновременно множественных индикаторов сетевой производительности обычно можно использовать метод перебора всех схем выделения частотного спектра, но эффективность этого простого метода перебора слишком низка. Вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает способ выбора набора оптимизированных схем частотного спектра, превосходящих текущую схему выделения частотного спектра, из полученных множественных схем выделения частотного спектра с использованием генетического алгоритма.

[0066] Множественные индикаторы сетевой производительности имеют компромиссное соотношение большую часть времени. Например, поскольку ненадлежащее выделение частотного спектра или недостаток ресурсов частотного спектра легко приводит к сбросу или блокировке вызова, необходимо изменять выделение частотного спектра для оптимизации показателя сброса и блокировки вызова; но когда процесс динамического управления частотным спектром, состоящий в изменении выделения частотного спектра на частотных спектрах некоторых сот осуществляется слишком часто, услуги, выполняющиеся в этих сотах, могут испытывать негативное влияние (прерываться или задерживаться); с точки зрения ощущений пользователей, показатель прерывания или задержки обслуживания необходимо регулировать в разумных пределах, чтобы показатель сброса и блокировки вызова (CDBR) и показатель прерывания или задержки обслуживания (SI) имели компромиссное соотношение.

[0067] При оптимизации множественных индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением, необходимо определять оптимальную точку компромисса среди множественных индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением, и, по возможности, находить соответствующее отношение между всеми индикаторами сетевой производительности с компромиссным соотношением. Поэтому настоящий вариант осуществления предусматривает границу Парето, в которой все схемы выделения частотного спектра являются оптимизированными схемами выделения частотного спектра, и не различаются в преимуществах и недостатках для множественных индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением (например, в схеме выделения частотного спектра 1, индикатор CDBR немного выше, и индикатор SI немного ниже; в схеме выделения частотного спектра 2, индикатор CDBR немного ниже, и индикатор SI немного выше; и влияния схемы выделения частотного спектра 1 и схемы выделения частотного спектра 2 на производительность сети эквивалентны). Границу Парето можно использовать для описания соответствующего отношения множественных индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением, и граница определяется с использованием генетического алгоритма.

[0068] Как показано на фиг. 4, определение границы Парето с использованием генетического алгоритма включает в себя этапы 401-409.

[0069] 401: определение, существует ли компромиссное соотношение между любыми двумя индикаторами сетевой производительности, из, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты для получения индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением.

[0070] По меньшей мере, два индикатора сетевой производительности, нуждающиеся в улучшении, заранее установлены в настоящем варианте осуществления. CDBR и SI приведены в качестве примера для иллюстрации в настоящем варианте осуществления, но какие индикаторы сетевой производительности (KPI) заранее установлены, или их определения не подлежат ограничению. Другие индикаторы сетевой производительности (KPI) могут быть заранее установлены согласно требованию сети, и все они применимы к способу настоящего изобретения. Множественные индикаторы сетевой производительности с компромиссным соотношением можно найти согласно существующей практике или физическим определениям индикаторов сетевой производительности (KPI).

[0071] Определение показателя сброса и блокировки вызова (CDBR) в качестве индикатора сетевой производительности (KPI) выражается в виде:

$$f_{CDBR}(\rho ,M)=\frac{{\displaystyle \sum _{c\in C}\max \left(\left(1-\frac{1}{{\rho }_c}\right)\cdot M_c\mathrm{,0}\right)}}{{\displaystyle \sum _{c\in C}{M}_c}}$$ (11)

[0072] Определение прерывания обслуживания (SI) в качестве индикатора сетевой производительности представлено формулой (12). Определение SI также может включать в себя более сложный параметр, например параметр QoS услуги.

$$f_{SI}(b,b^{pre},M)=\frac{{\displaystyle \sum _{c\in C}(b_c\ne b_c^{pre})\cdot M_c}}{{\displaystyle \sum _{c\in C}{M}_c}}$$ (12)

$$b_c^{pre}$$ выражает предыдущую конфигурацию частотного спектра соты, и b выражает текущую конфигурацию частотного спектра.

[0073] 402: формирование настоящего поколения с использованием каждой из множественных схем выделения частотного спектра в качестве индивида настоящего поколения.

[0074] 403: когда заранее установленное условие цикла не удовлетворяется, повторное осуществление следующих этапов, пока не будет удовлетворено условие цикла.

[0075] Заранее установленное условие цикла состоит в наступлении заранее установленного времени или в том, что ошибка превышает заранее установленную ошибку, или может представлять собой другое конечное условие, которое устанавливается согласно требованию, и заранее установленное условие цикла не ограничивается вариантом осуществления настоящего изобретения.

[0076] 404: для каждого индивида в настоящем поколении, предсказание значений индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением при использовании индивида.

[0077] 405: модуль выбора выбирает элитные индивиды в настоящем поколении согласно предсказываемым значениям индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением при использовании каждого индивида.

[0078] 406: процессор скрещивания выбирает множественные индивиды в настоящем поколении и осуществляет скрещивание в отношении выбранных множественных индивидов для получения скрещенных индивидов.

[0079] 407: процессор мутации выбирает множественные индивиды в настоящем поколении и осуществляет случайное возмущение в отношении выбранных множественных индивидов для генерации мутировавших индивидов.

[0080] 408: формирование следующего поколения из элитных индивидов, скрещенных индивидов и мутировавших индивидов и переход к следующему циклу, в котором следующее поколение вновь рассматривается как настоящее поколение.

[0081] 409: рассмотрение следующего на данный момент поколения, полученного по завершении циклов, в качестве набора схем выделения частотного спектра.

[0082] В таблице 1 показан список псевдокодов для конкретного осуществления генетического алгоритма с использованием формул (11) и (12) в качестве определений индикаторов сетевой производительности в настоящем варианте осуществления. В таблице 2 показан список псевдокодов функции скрещивания (Crossover). В таблице 3 показан список псевдокодов функции мутации (Mutation).

[0083] 204: выбор оптимальной схемы выделения частотного спектра из набора схем выделения частотного спектра согласно ожидаемым значениям, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности.

[0084] После получения оптимизированного набора схем выделения частотного спектра, соответствующего всем индикаторам сетевой производительности с компромиссным соотношением, все схемы выделения частотного спектра в наборе превосходят текущую схему выделения частотного спектра. С учетом лимита фактического приложения, можно окончательно определить оптимальную схему выделения. На этом этапе, заранее установленные ожидаемые значения, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности рассматриваются в качестве опорной точки, и для каждой схемы выделения частотного спектра в наборе схем выделения частотного спектра, предсказываются предсказываемые значения, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности при использовании схемы выделения частотного спектра. Настоящий вариант осуществления осуществляет вычисление методом опорных точек для нахождения схемы выделения частотного спектра, делая расстояние между предсказываемыми значениями индикаторов сетевой производительности и опорной точкой, что ожидаемые значения индикаторов сетевой производительности используются как кратчайшие; и выбирает схему выделения частотного спектра, соответствующую предсказываемым значениям индикаторов сетевой производительности, имеющим кратчайшее расстояние с опорной точкой, в качестве оптимальной схемы выделения частотного спектра. В частности, метод опорных точек основан на ожидаемых значениях индикаторов сетевой производительности (KPI) оператора. Например, для двух KPI, CDBR, заданный формулой (11), и SI заданный формулой (12), оператор, в общем случае, имеет ожидаемые значения согласно практике и требованию гарантированного качества обслуживания сети. Обычно, z_CDBR=0 и z_SI=0, и z=z(z_CDBR,z_SI) используется в качестве опорной точки значений индикаторов сетевой производительности (KPI). При наличии более двух KPI, z=(z₁,z₂,z₃…) получается в качестве опорной точки значений индикаторов сетевой производительности (KPI) согласно ожидаемым значениям более чем двух индикаторов сетевой производительности (KPI).

[0085] Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, ограничение между опорной точкой и ожидаемой схемой выделения частотного спектра реализуется согласно формуле (13) с использованием метода опорных точек.

$$\begin{array}{l}\min {\max }_{i=\mathrm{1,}\dots k}\left[w_i(f(x)-z_i)\right]\\ s.t.x\in S\end{array}$$ (13)

x выражает схему выделения частотного спектра, $$f(x)$$ выражает предсказываемые значения индикаторов сетевой производительности предсказываемые схемой выделения частотного спектра, и S выражает схемы выделения частотного спектра в границе Парето.

[0086] Формула (13) преобразует задачу многоцелевой оптимизации в задачу одноцелевой оптимизации в зависимости от опорной точки.

[0087] Если рассматривается только два индикатора сетевой производительности (CDBR и SI), задача формулы (13) эквивалентна $$w_{CDBR}(f_{CDBR}(x)-z_{CDBR})=w_{SI}(f_{SI}(x)-z_{SI})$$ . На плоскости $$(f_{CDBR}(x),f_{SI}(x))$$ , где индикатор сетевой производительности CDBR используется в качестве горизонтальной оси и где индикатор сетевой производительности SI используется в качестве продольной оси, задача оптимизации представляет собой прямую, проходящую через опорную точку (z_CDBR,z_SI), наклон которой определяется (w_CDBR,w_SI), где (w_CDBR,w_SI) - весовые значения индикаторов сетевой производительности, которые определяются согласно ожидаемым значениям индикаторов сетевой производительности. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, ожидаемые значения индикаторов сетевой производительности равны, и весовые коэффициенты также равны, так что наклон равен 1. Согласно точке пересечения прямой и предсказываемых значений индикаторов сетевой производительности, предсказываемых схемами выделения частотного спектра в границе Парето, можно определить оптимальное решение задачи оптимизации, описанной задачей (13), которая обращается к точке окружности на фиг. 7, а именно, оптимальную схему выделения частотного спектра, полученную согласно формуле (13), и ожидаемые значения индикаторов сетевой производительности. Выделение частотного спектра осуществляется с использованием оптимальной схемы выделения частотного спектра. Когда рассматривается три индикатора сетевой производительности (KPI), задача формулы (13) эквивалентна решению максимизированного минимума формулы (13), где k равно 3, и решение может осуществляться с использованием существующего математического метода.

[0088] Выбор оптимальной схемы выделения частотного спектра также может быть решен другими методами. Что касается аппроксимирующей кривой на фиг. 7, оптимальное решение получается с использованием метода взвешенного суммирования, рассматривая кривую как приближенную кривую предсказываемых значений индикаторов сетевой производительности, предсказываемых схемами выделения частотного спектра в границе Парето. Все точки на кривой на фиг. 7 можно использовать как значения оптимальных точек, и являются схемами выделения частотного спектра, оптимизирующими производительность сети в сравнении с текущей схемой выделения частотного спектра. Однако, очевидно, значения производительности сети среди этих точек значительно различаются, например, точка в виде ромбика на кривой, показанной на фиг. 7, расположенный в нижнем правом углу кривой, имеет большую разность значений индикаторов сетевой производительности от точек в верхнем левом углу кривой, и большая разность между значениями индикаторов сетевой производительности в разное время может приводить к неустойчивости производительности сети.

[0089] Как показано на фиг. 5, рассматривая сеть, состоящую из 37 сот, фактически, сота 5 и сота 26 являются сильно нагруженными сотами, среднее количество пользователей которых равно 100, другие соты являются несильно нагруженные соты, среднее количество пользователей которых равно 20, и все пользователи используют услуги постоянной скорости 512k. Сеть первоначально выделяет частотные спектры в режиме мультиплексирования 3 (а именно, может мультиплексироваться 3 частотных спектра), и виртуальная нагрузка соты отмечается помимо порядкового номера соты при условии мультиплексирования частотного спектра 3. Виртуальная нагрузка это нагрузка, запрашиваемая пользователем; и когда виртуальная нагрузка больше 1, указывается, что сота перегружена. Например, виртуальные нагрузки обеих соты 5 и соты 26, показанных на фиг. 5, равны 1,4, таким образом, сота 5 и сота 26 являются перегруженными сотами, и может происходить серьезный сброс и блокировка вызова; и принимается решение, что средняя эффективность частотного спектра и средняя нагрузка соты 5 и соты 26 не соответствуют распределению трафика терминалов в сети, и необходимо произвести повторное выделение частотных спектров.

[0090] Благодаря сбору информации трафика пользователей терминалов, правила изменения трафика пользователей терминалов получаются следующим образом: пользователи терминалов, в основном, сосредотачиваются в сотах 18, 20, 7 и 28 с 0 до 8 часов каждый день; пользователи терминалов постепенно перемещаются из этих сот в соты 30, 17, 3 и 33 с 8 до 12 часов; пользователи терминалов в основном сосредотачиваются в сотах 30, 17, 3 и 33 с 12 до 20 часов; и пользователи терминалов постепенно перемещаются в соты 18, 20, 7 и 28 с 8 до 12 часов.

[0091] В настоящем изобретении, распределение трафика следующего цикла предсказывается методом Холта-Винтерса, и контраст между предсказываемыми значениями и фактическими значениями получается, как показано на фиг. 6, где светлая сплошная линия выражает фактические значения распределения трафика, и темная сплошная линия выражает предсказываемые значения распределения трафика. Можно видеть, что правило распределения, полученное посредством предсказания, соответствует правилу распределения фактических значений. Пунктирная линия выражает часть среднего значения трафика в процессе предсказания, и штриховая линия выражает часть значения циклического изменения трафика.

[0092] Результат оптимального решения, определенного с использованием границы Парето, генерируемой совместно настоящим изобретением и методом опорных точек настоящего изобретения, а именно, по формуле (13), показан на фиг. 7, где дискретные алмазы являются предсказываемыми значениями индикаторов сетевой производительности, вычисленными в схемах выделения частотного спектра в границе Парето, и алмаз на окружности выражает оптимальную схему выделения частотного спектра, полученную согласно методу опорных точек.

[0093] На фиг. 8 показана схематическая программа состояния сети, полученная путем осуществления выделения с использованием оптимальной схемы выделения частотного спектра, из которой можно видеть, что нагрузки сильно нагруженных сот 5 и 26 снизились.

[0094] Способ варианта осуществления настоящего изобретения, благодаря определению, пригодна ли текущая схема выделения частотного спектра для распределения трафика терминалов, для определения, необходимо ли осуществлять процесс перевыделения частотного спектра, и когда определено, что текущая схема выделения частотного спектра не пригодна для распределения трафика терминалов, предсказания распределения трафика терминалов и генерации множественных схем выделения частотного спектра, осуществляет процесс динамического управления частотным спектром, и повышает показатель использования частотного спектра; и, одновременно, благодаря выбору набора множественных схем выделения частотного спектра, превосходящих текущую схему выделения частотного спектра, с использованием генетического алгоритма согласно множественным индикаторам сетевой производительности, и выбору оптимальной схемы выделения частотного спектра из набора согласно ожидаемым значениям индикаторов сетевой производительности, достигает задачи оптимизации одновременно множественных индикаторов сетевой производительности.

Вариант осуществления 3

[0095] Как показано на фиг. 9, вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает устройство для динамической оптимизации частотного спектра, и устройство включает в себя:

модуль 901 предсказания, выполненный с возможностью предсказания распределения трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот;

модуль 902 генерации, выполненный с возможностью генерации множественных схем выделения частотного спектра для множественных сот согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, причем каждая схема выделения частотного спектра содержит частотный(е) спектр(ы), выделенный(е) для каждой соты;

модуль 903 оптимизации, выполненный с возможностью выбора схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты; и

модуль 904 выделения, выполненный с возможностью выделения частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот с использованием выбранной схемы выделения частотного спектра.

[0096] Как показано на фиг. 10, устройство дополнительно включает в себя модуль 905 определения, выполненный с возможностью определения, пригодна ли текущая схема выделения частотного спектра для распределения трафика терминала(ов), и предсказания распределения трафика терминала(ов) при условии, что текущая схема выделения частотного спектра не пригодна для распределения трафика терминала(ов) для генерации набора схем выделения частотного спектра следующего цикла.

[0097] Как показано на фиг. 11, модуль 905 определения дополнительно включает в себя:

блок 9051 получения, выполненный с возможностью получения средней эффективности частотного спектра и средней нагрузки сети в реальном времени;

модуль осуществляет измерение и вычисление для получения средней нагрузки или средней эффективности частотного спектра в реальном времени согласно конфигурации параметров на стороне сети в текущей схеме выделения частотного спектра;

и блок 9052 определения, выполненный с возможностью определения, что текущая схема выделения частотного спектра множественных сот не пригодна для распределения трафика терминала(ов), если определено, согласно средней эффективности частотного спектра сети, в которой располагаются множественные соты, полученной блоком 9051 получения, что средняя эффективность частотного спектра меньше заранее установленного порога эффективности частотного спектра; или

определения, что текущая схема выделения частотного спектра множественных сот не пригодна для распределения трафика терминала(ов), если определено, согласно средней нагрузке сети, в которой располагаются множественные соты, полученной блоком 9051 получения, что средняя нагрузка больше заранее установленного порога нагрузки.

[0098] В настоящем варианте осуществления, модуль 902 генерации выполнен с возможностью предсказания предсказываемой нагрузки каждой соты согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте соответственно, и выделения частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот согласно предсказываемой нагрузке каждой соты для получения множественных схем выделения частотного спектра. Как показано на фиг. 11, модуль 902 генерации дополнительно включает в себя:

блок 9021 деления, выполненный с возможностью деления каждой соты из множественных сот на, по меньшей мере, один пиксель;

блок 9022 получения, выполненный с возможностью получения текущего трафика терминала(ов) в каждом пикселе каждой соты;

блок 9023 предсказания, выполненный с возможностью предсказания, для каждой соты, распределения трафика терминала(ов) в каждом пикселе согласно текущему трафику терминала(ов) в каждом пикселе каждой соты;

первый блок 9024 вычисления, выполненный с возможностью вычисления, для каждой соты, предсказываемого параметра нагрузки, предсказываемого параметра шумовой помехи и предсказываемого параметра ослабления при распространении для соты согласно предсказываемому распределению трафика терминала(ов) в каждом пикселе;

второй блок 9025 вычисления, выполненный с возможностью вычисления предсказываемой нагрузки каждой соты согласно предсказываемому параметру нагрузки, предсказываемому параметру шумовой помехи и предсказываемому параметру ослабления при распространении каждой соты; и

блок 9026 генерации, выполненный с возможностью выделения частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот согласно предсказываемой нагрузке каждой соты для генерации множественных схем выделения частотного спектра.

[0099] Как показано на фиг. 11, модуль 903 оптимизации включает в себя:

первый блок 9031 оптимизации, выполненный с возможностью выбора множественных схем выделения частотного спектра, превосходящих текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра с использованием генетического алгоритма, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты, для получения набора схем выделения частотного спектра; и

второй блок 9032 оптимизации, выполненный с возможностью выбора оптимальной схемы выделения частотного спектра из набора схем выделения частотного спектра согласно ожидаемым значениям, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности.

[0100] Первый блок оптимизации выполнен с возможностью определения, существует ли компромиссное соотношение между любыми двумя индикаторами сетевой производительности, из, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты, для получения индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением;

формирования настоящего поколения с использованием каждой из множественных схем выделения частотного спектра в качестве индивида настоящего поколения;

когда заранее установленное условие выполнения цикла не удовлетворяется, повторно осуществляют следующие этапы, пока не будет удовлетворено условие выполнения цикла:

предсказания, для каждого индивида в настоящем поколении, значений индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением при использовании индивида;

выбора, посредством модуля выбора, элитных индивидов в настоящем поколении согласно предсказываемым значениям индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением при использовании каждого индивида;

выбора множественных индивидов в настоящем поколении и осуществления скрещивания в отношении выбранных множественных индивидов, посредством процессора скрещивания, для получения скрещенных индивидов;

выбора множественных индивидов в настоящем поколении и осуществления случайного возмущения в отношении выбранных множественных индивидов, посредством процессора мутации, для генерации мутировавших индивидов;

формирования следующего поколения из элитных индивидов, скрещенных индивидов и мутировавших индивидов, и перехода к следующему циклу, вновь рассматривая следующее поколение как настоящее поколение; и

рассмотрения следующего на данный момент поколения, полученного по завершении циклов, в качестве набора схем выделения частотного спектра.

[0101] Второй блок оптимизации выполнен с возможностью рассмотрения заранее установленных ожидаемых значений, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности в качестве опорной точки, и для каждой схемы выделения частотного спектра в наборе схем выделения частотного спектра, предсказания предсказываемых значений, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности при использовании схемы выделения частотного спектра;

осуществления вычисления методом опорных точек для нахождения схемы выделения частотного спектра с кратчайшим расстоянием между предсказываемыми значениями индикаторов сетевой производительности и ожидаемыми значениями индикаторов сетевой производительности; и

выбора схемы выделения частотного спектра с кратчайшим расстоянием в качестве оптимальной схемы выделения частотного спектра.

[0102] Второй блок оптимизации дополнительно выполнен с возможностью в случае двух индикаторов сетевой производительности, схема выделения частотного спектра, определенная точкой пересечения прямой, которая проходит через опорную точку, наклон которой определяется весовыми коэффициентами индикаторов сетевой производительности, и предсказываемые значения индикаторов сетевой производительности на плоскости, состоящие из предсказываемых значений двух индикаторов сетевой производительности, причем весовые коэффициенты индикаторов сетевой производительности являются заданными значениями.

[0103] Устройство для динамической оптимизации частотного спектра, предусмотренное вариантом осуществления настоящего изобретения может быть любым субъектом для управления множественными базовыми станциями в сети, например контроллером базовых станций или сервером управления частотным спектром. Сеть выбирает оптимальную схему выделения частотного спектра посредством устройства для динамической оптимизации частотного спектра для осуществления выделение частотного спектра.

[0104] Устройство варианта осуществления настоящего изобретения, благодаря получению распределения трафика терминала(ов) в каждой соте и генерации схем выделения частотного спектра, осуществляет процесс динамического управления частотным спектром и повышает показатель использования частотного спектра; и, благодаря рассмотрению одновременно множественных индикаторов сетевой производительности и выбору оптимальной схемы выделения частотного спектра согласно множественным индикаторам сетевой производительности, одновременно оптимизирует множественные индикаторы сетевой производительности.

[0105] Следует заметить, что, когда устройство для динамической оптимизации частотного спектра, предусмотренное вышеупомянутым вариантом осуществления, осуществляет управление частотным спектром, оно только в целях иллюстрации представлено разделением вышеупомянутого соответствующего функционального модуля в качестве примера, и в фактическом приложении, вышеупомянутые функции могут выделяться разным функциональным модулям, подлежащим реализации согласно требованию, то есть внутренняя конструкция устройства делится на разные функциональные модули для реализации всех или части вышеописанных функций. Кроме того, устройство для динамической оптимизации частотного спектра, предусмотренное вышеупомянутым вариантом осуществления, принадлежит одной и той же концепции с вариантом осуществления способа динамической оптимизации частотного спектра, конкретный процесс реализации которой обращается к варианту осуществления способа, и не будет описан здесь с дополнительными подробностями.

Вариант осуществления 4

[0106] Как показано на фиг. 12, вариант осуществления настоящего изобретения предусматривает систему для динамической оптимизации частотного спектра, и система включает в себя:

устройство 1201 для динамической оптимизации частотного спектра и базовые станции 1202, которым принадлежат множественные соты;

причем устройство 1201 для динамической оптимизации частотного спектра включает в себя:

модуль предсказания, выполненный с возможностью предсказания распределения трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот;

модуль генерации, выполненный с возможностью генерации множественных схем выделения частотного спектра для множественных сот согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, причем каждая схема выделения частотного спектра содержит частотный(е) спектр(ы), выделенный(е) для каждой соты;

модуль оптимизации, выполненный с возможностью выбора схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты; и

модуль выделения, выполненный с возможностью выделения частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот с использованием выбранной схемы выделения частотного спектра.

[0107] Базовые станции 1202 выполнены с возможностью приема частотного(ых) спектра(ов), выделенного(ых) для множественных сот устройством для динамической оптимизации частотного спектра.

[0108] Кроме того, устройство 1201 для динамической оптимизации частотного спектра включает в себя модуль определения, выполненный с возможностью определения, пригодна ли текущая схема выделения частотного спектра для распределения трафика терминала(ов), и предсказания распределения трафика терминала(ов) при условии, что текущая схема выделения частотного спектра не пригодна для распределения трафика терминала(ов) для генерации набора схем выделения частотного спектра следующего цикла.

[0109] Устройство 1201 для динамической оптимизации частотного спектра имеет такие же функции, как устройство согласно варианту осуществления 3, и структура и функция каждого из включенных модуля предсказания, модуля генерации, модуля оптимизации, модуля выделения и модуля определения детально проиллюстрированы согласно варианту осуществления 3, которые не описаны здесь с дополнительными подробностями. Конкретный процесс для выбора схемы выделения частотного спектра устройством 1201 для динамической оптимизации частотного спектра может относиться к способам, используемым в вариантах осуществления 1 и 2.

[0110] Для базовых станций 1202, которым принадлежат множественные соты, возможен случай, когда одна сота во множественных сотах соответствует одной базовой станции, и также возможен случай, когда несколько сот во множественных сотах совместно соответствуют одной базовой станции. Например, когда множественные соты являются 3 сотами, возможен случай, когда сота 1, сота 2 и сота 3 соответствуют базовой станции 1, базовой станции 2 и базовой станции 3 соответственно, и всего существует 3 базовые станции; и также возможен случай, когда сота 1 и сота 2 совместно соответствуют базовой станции 1, сота 3 соответствует базовой станции 2, и всего существует 2 базовые станции. Этот пример используется только для иллюстрации, и вариант осуществления настоящего изобретения не ограничивает соответствующее отношение между сотами и базовыми станциями.

[0111] Система варианта осуществления настоящего изобретения, благодаря предсказанию распределения трафика терминала(ов) в каждой соте и генерации множественных схем выделения частотного спектра посредством устройства для динамической оптимизации частотного спектра, осуществляет процесс динамического управления частотным спектром и повышает показатель использования частотного спектра; и, благодаря рассмотрению одновременно множественных индикаторов сетевой производительности, выбору оптимизированной схемы выделения частотного спектра согласно множественным индикаторам сетевой производительности, и выделению частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот, и приему частотного(ых) спектра(ов), выделенного(ых) для множественных сот через базовые станции, реализует оптимизацию одновременно множественных индикаторов сетевой производительности.

[0112] Специалистам в данной области техники очевидно, что все или часть этапов в вышеупомянутых вариантах осуществления можно реализовать аппаратными средствами, и можно также реализовать посредством программы, управляющей соответствующим оборудованием. Программа может храниться на машиночитаемом носителе данных, и вышеупомянутый носитель данных может представлять собой постоянную память, магнитный диск, оптический диск и т.п.

1. Способ динамической оптимизации частотного спектра, содержащий этапы, на которых:
предсказывают (101) распределение трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот;
генерируют (102) множественные схемы выделения частотного спектра для множественных сот согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, причем каждая схема выделения частотного спектра содержит частотный(е) спектр(ы), выделенный(е) для каждой соты;
выбирают (103) схему выделения частотного спектра, превосходящую текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты; и
выделяют (104) частотный(е) спектр(ы) для множественных сот с использованием выбранной схемы выделения частотного спектра.

2. Способ по п. 1, в котором до предсказания (101) распределения трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот, дополнительно:
определяют (201), пригодна ли текущая схема выделения частотного спектра множественных сот для распределения трафика терминала(ов);
если нет, выполняют этап предсказания (101) распределения трафика терминала(ов) в каждой соте множественных сот.

3. Способ по п. 2, в котором определение (201), пригодна ли текущая схема выделения частотного спектра множественных сот для распределения трафика терминала(ов) содержит этапы, на которых:
получают среднюю эффективность частотного спектра сети, в которой располагаются множественные соты, и определяют, что текущая схема выделения частотного спектра множественных сот не пригодна для распределения трафика терминала(ов), если средняя эффективность частотного спектра меньше заранее установленного порога эффективности частотного спектра;
или
получают среднюю нагрузку сети, в которой располагаются множественные соты, и определяют, что текущая схема выделения частотного спектра множественных сот не пригодна для распределения трафика терминала(ов), если средняя нагрузка больше заранее установленного порога нагрузки.

4. Способ по п. 1, в котором генерация (102) множественных схем выделения частотного спектра для множественных сот согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте содержит этапы, на которых:
предсказывают (202) предсказываемую нагрузку каждой соты согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте соответственно, и выделяют частотный(ые) спектр(ы) для множественных сот согласно предсказываемой нагрузке каждой соты для получения множественных схем выделения частотного спектра.

5. Способ по п. 4, в котором предсказание (202) предсказываемой нагрузки каждой соты согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, и выделение частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот согласно предсказываемой нагрузке каждой соты для получения множественных схем выделения частотного спектра содержат этапы, на которых:
делят (301) каждую соту из множественных сот, по меньшей мере, на один пиксель;
получают (302) текущий трафик терминала(ов) в каждом пикселе каждой соты;
предсказывают (303), для каждой соты, распределение трафика терминала(ов) в каждом пикселе согласно текущему трафику терминала(ов) в каждом пикселе каждой соты;
вычисляют (304), для каждой соты, предсказываемый параметр нагрузки, предсказываемый параметр шумовой помехи и предсказываемый параметр ослабления при распространении для соты согласно предсказываемому распределению трафика терминала(ов) в каждом пикселе;
вычисляют (305) предсказываемую нагрузку каждой соты согласно предсказываемому параметру нагрузки, предсказываемому параметру шумовой помехи и предсказываемому параметру ослабления при распространении для каждой соты; и
выделяют (306) частотный(ые) спектр(ы) для множественных сот согласно предсказываемой нагрузке каждой соты для генерации множественных схем выделения частотного спектра.

6. Способ по п. 1, в котором выбор (103) схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты, содержит этапы, на которых:
выбирают (203) множественные схемы выделения частотного спектра, превосходящие текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра с использованием генетического алгоритма, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты, для получения набора схем выделения частотного спектра; и
выбирают (204) оптимальную схему выделения частотного спектра из набора схем выделения частотного спектра согласно ожидаемым значениям, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности.

7. Способ по п. 6, в котором выбор (203) множественных схем выделения частотного спектра, превосходящих текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра с использованием генетического алгоритма, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты, для получения набора схем выделения частотного спектра содержит этапы, на которых:
определяют (401), существует ли компромиссное соотношение между любыми двумя индикаторами сетевой производительности, из, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты, для получения индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением;
формируют (402) настоящее поколение с использованием каждой из множественных схем выделения частотного спектра в качестве индивида настоящего поколения;
когда заранее установленное условие цикла не удовлетворяется, повторно осуществляют (403) следующие этапы, пока не будет удовлетворено условие цикла:
предсказывают (404), для каждого индивида в настоящем поколении, значения индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением при использовании индивида;
выбирают (405), посредством модуля выбора, элитные индивиды в настоящем поколении согласно предсказываемым значениям индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением при использовании каждого индивида;
выбирают (406) множественные индивиды в настоящем поколении и осуществляют скрещивание в отношении выбранных множественных индивидов, посредством процессора скрещивания, для получения скрещенных индивидов;
выбирают (407) множественные индивиды в настоящем поколении и осуществляют случайное возмущение в отношении выбранных множественных индивидов, посредством процессора мутации, для генерации мутировавших индивидов;
формируют (408) следующее поколение из элитных индивидов, скрещенных индивидов и мутировавших индивидов и переходят к следующему циклу, в котором следующее поколение вновь рассматривается как настоящее поколение;
рассматривают (409) следующее на данный момент поколение, полученное по завершении циклов, в качестве набора схем выделения частотного спектра.

8. Способ по п. 6, в котором выбор (204) оптимальной схемы выделения частотного спектра из набора схем выделения частотного спектра согласно ожидаемым значениям, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности содержит этапы, на которых:
рассматривают заранее установленные ожидаемые значения, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности в качестве опорной точки, и для каждой схемы выделения частотного спектра в наборе схем выделения частотного спектра, предсказывают предсказываемые значения, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности при использовании схемы выделения частотного спектра;
осуществляют вычисление методом опорных точек для нахождения схемы выделения частотного спектра с кратчайшим расстоянием между предсказываемыми значениями индикаторов сетевой производительности и ожидаемыми значениями индикаторов сетевой производительности; и
выбирают схему выделения частотного спектра с кратчайшим расстоянием в качестве оптимальной схемы выделения частотного спектра.

9. Способ по п. 8, в котором осуществление вычисления методом опорных точек для нахождения схемы выделения частотного спектра с кратчайшим расстоянием между предсказываемыми значениями индикаторов сетевой производительности и ожидаемыми значениями индикаторов сетевой производительности содержит этапы, на которых:
находят, в случае двух индикаторов сетевой производительности, схему выделения частотного спектра, определенную точкой пересечения прямой, которая проходит через опорную точку, наклон которой определяется весовыми коэффициентами индикаторов сетевой производительности, и предсказываемые значения индикаторов сетевой производительности на плоскости, состоящей из предсказываемых значений двух индикаторов сетевой производительности, причем весовые коэффициенты индикаторов сетевой производительности являются заданными значениями.

10. Устройство для динамической оптимизации частотного спектра, содержащее:
модуль (901) предсказания, выполненный с возможностью предсказания распределения трафика терминала(ов) в каждой соте из множественных сот;
модуль (902) генерации, выполненный с возможностью генерации множественных схем выделения частотного спектра для множественных сот согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте, причем каждая схема выделения частотного спектра содержит частотный(е) спектр(ы), выделенный(е) для каждой соты;
модуль (903) оптимизации, выполненный с возможностью выбора схемы выделения частотного спектра, превосходящей текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты; и
модуль (904) выделения, выполненный с возможностью выделения частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот с использованием выбранной схемы выделения частотного спектра.

11. Устройство по п. 10, дополнительно содержащее:
модуль (905) определения, выполненный с возможностью определения, пригодна ли текущая схема выделения частотного спектра множественных сот для распределения трафика терминала(ов);
причем если нет, модуль (901) предсказания выполнен с возможностью предсказания распределения трафика терминала(ов) в каждой соте множественных сот.

12. Устройство по п. 11, в котором модуль (905) определения содержит:
блок (9051) получения, выполненный с возможностью получения средней эффективности частотного спектра или средней нагрузки сети; и
блок (9052) определения, выполненный с возможностью определения, меньше ли средняя эффективность частотного спектра заранее установленного порога эффективности частотного спектра, и определения, что текущая схема выделения частотного спектра не пригодна для распределения трафика терминала(ов), если средняя эффективность частотного спектра меньше заранее установленного порога эффективности частотного спектра; или
определения, больше ли средняя нагрузка заранее установленного порога нагрузки, и определения, что текущая схема выделения частотного спектра не пригодна для распределения трафика терминала(ов), если средняя нагрузка больше заранее установленного порога нагрузки.

13. Устройство по п. 10, в котором модуль (902) генерации выполнен с возможностью предсказания предсказываемой нагрузки каждой соты согласно распределению трафика терминала(ов) в каждой соте соответственно, и выделения частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот согласно предсказываемой нагрузке каждой соты для получения множественных схем выделения частотного спектра.

14. Устройство по п. 13, в котором модуль (902) генерации дополнительно содержит:
блок (9021) деления, выполненный с возможностью деления каждой соты из множественных сот, по меньшей мере, на один пиксель;
блок (9022) получения, выполненный с возможностью получения текущего трафика терминала(ов) в каждом пикселе каждой соты;
блок (9023) предсказания, выполненный с возможностью предсказания, для каждой соты, распределения трафика терминала(ов) в каждом пикселе согласно текущему трафику терминала(ов) в каждом пикселе каждой соты;
первый блок (9024) вычисления, выполненный с возможностью вычисления, для каждой соты, предсказываемого параметра нагрузки, предсказываемого параметра шумовой помехи и предсказываемого параметра ослабления при распространении для соты согласно предсказываемому распределению трафика терминала(ов) в каждом пикселе;
второй блок (9025) вычисления, выполненный с возможностью вычисления предсказываемой нагрузки каждой соты согласно предсказываемому параметру нагрузки, предсказываемому параметру шумовой помехи и предсказываемому параметру ослабления при распространении каждой соты; и
блок (9026) генерации, выполненный с возможностью выделения частотного(ых) спектра(ов) для множественных сот согласно предсказываемой нагрузке каждой соты для генерации множественных схем выделения частотного спектра.

15. Устройство по п. 10, в котором модуль (903) оптимизации содержит:
первый блок (9031) оптимизации, выполненный с возможностью выбора множественных схем выделения частотного спектра, превосходящих текущую схему выделения частотного спектра множественных сот, из множественных схем выделения частотного спектра с использованием генетического алгоритма, согласно, по меньшей мере, двум индикаторам сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты, для получения набора схем выделения частотного спектра; и
второй блок (9032) оптимизации, выполненный с возможностью выбора оптимальной схемы выделения частотного спектра из набора схем выделения частотного спектра согласно ожидаемым значениям, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности.

16. Устройство по п. 15, в котором первый блок (9031) оптимизации выполнен с возможностью определения, существует ли компромиссное соотношение между любыми двумя индикаторами сетевой производительности, из, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности сети, в которой располагаются множественные соты, для получения индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением;
формирования настоящего поколения с использованием каждой из множественных схем выделения частотного спектра в качестве индивида настоящего поколения;
когда заранее установленное условие цикла не удовлетворяется, повторно осуществляют следующие этапы, пока не будет удовлетворено условие цикла:
предсказания, для каждого индивида в настоящем поколении, значений индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением при использовании индивида;
выбора, посредством модуля выбора, элитных индивидов в настоящем поколении согласно предсказываемым значениям индикаторов сетевой производительности с компромиссным соотношением при использовании каждого индивида;
выбора множественных индивидов в настоящем поколении и осуществления скрещивания в отношении выбранных множественных индивидов, посредством процессора скрещивания, для получения скрещенных индивидов;
выбора множественных индивидов в настоящем поколении и осуществления случайного возмущения в отношении выбранных множественных индивидов, посредством процессора мутации, для генерации мутировавших индивидов;
формирования следующего поколения из элитных индивидов, скрещенных индивидов и мутировавших индивидов, и перехода к следующему циклу, вновь рассматривая следующее поколение как настоящее поколение; и
рассмотрения следующего на данный момент поколения, полученного по завершении циклов, в качестве набора схем выделения частотного спектра.

17. Устройство по п. 15, в котором второй блок (9032) оптимизации выполнен с возможностью рассмотрения заранее установленных ожидаемых значений, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности в качестве опорной точки, и для каждой схемы выделения частотного спектра в наборе схем выделения частотного спектра, предсказания предсказываемых значений, по меньшей мере, двух индикаторов сетевой производительности при использовании схемы выделения частотного спектра;
осуществления вычисления методом опорных точек для нахождения схемы выделения частотного спектра с кратчайшим расстоянием между предсказываемыми значениями индикаторов сетевой производительности и ожидаемыми значениями индикаторов сетевой производительности; и
выбора схемы выделения частотного спектра с кратчайшим расстоянием в качестве оптимальной схемы выделения частотного спектра.

18. Устройство по п. 17, в котором второй блок (9032) оптимизации дополнительно выполнен с возможностью нахождения, в случае двух индикаторов сетевой производительности, схемы выделения частотного спектра, определенной точкой пересечения прямой, которая проходит через опорную точку, наклон которой определяется весовыми коэффициентами индикаторов сетевой производительности, и предсказываемых значений индикаторов сетевой производительности на плоскости, состоящей из предсказываемых значений двух индикаторов сетевой производительности, причем весовые коэффициенты индикаторов сетевой производительности являются заданными значениями.

19. Система для динамической оптимизации частотного спектра, содержащая устройство для динамической оптимизации частотного спектра по любому из пп. 10-18 и базовые станции, которым принадлежат множественные соты;
в которой базовые станции выполнены с возможностью приема частотного(ых) спектра(ов), выделенного(ых) для множественных сот устройством для динамической оптимизации частотного спектра.