专利名称：移动通信网路的重迭位置区划分方法
技术领域：
本发明涉及一种移动通信网路的网络规划(network planning)方法，特别是一种移动通信网路的重迭位置区(overlapping location area)划分方法。
背景技术：
在一多小区(multi-cell)移动通信网路中，如在GSM系统中，每一小区代表其内部一基地台的信号涵盖范围。移动单元于小区间移动。一或多个小区则形成一位置区(location area)。位置区中的每个小区会被赋予一位置区码(location area code，LAC)。网络提供缓存器给每个移动单元(如手机)，以记录其目前所在位置区的位置区码。当移动单元从某一位置区移至另一新的位置区时，会执行位置更新(location update)，以更新为新位置区的位置区码。另外，当需要呼叫某一移动单元时(如打电话)，网络会依据该移动单元最近一次所更新的位置区码，针对对应位置区内的所有移动单元执行寻呼(paging)。通过记录各移动单元的目前所在位置区，网络在呼叫某一移动单元时，就不需对整个网络的所有移动单元进行寻呼。
然而，在某些情况下，网络的位置更新负荷可能会太重，而损及网络效能。例如，若移动单元在两位置区之间来回移动，会造成许多不必要的位置更新动作。这种现象称为乒乓效应，会大幅加重位置更新负荷。
因此，一种重迭位置区架构就被提出，以减轻网络的位置更新负荷。在此架构中，一个小区可同时归属于二个或以上的位置区。每一小区具有一对应的位置区码表(LAC list)，如图1A所示。位置区码表中的第一项称为注册区码(registration area code，RAC)，其它项则称为重迭位置区码(overlappinglocation area code，OLAC)。当移动单元移至某一小区时，若移动单元目前所带的位置区码与该小区的位置区码表中任一位置区码(不论注册区码或重迭位置区码)相同，就不需执行位置更新。否则，移动单元会执行位置更新，以将其位置区码变更为该小区的位置区码表中的注册区码。
在将一重迭位置区码加入一小区的位置区码表时，该小区内带有每一各别位置区码的移动单元的分布情形(在本说明书中，称为位置区码分布(LACdistribution))会改变。而且，由于并非所有移至该小区的移动单元都会执行位置更新，该小区的位置更新负荷也会改变。图1B与图1C分别显示将重迭位置区码加入位置区码表之前与之后的情形。图1B中的粗线代表位置区1与位置区2的边界，而小区i与小区j分别属于位置区1与位置区2。所有小区i中的移动单元带有位置区码1，而所有小区j中的移动单元带有位置区码2。小区i的位置更新负荷视移动单元从小区j移至小区i的次数而定。然而，在将位置区码2加入小区i后，位置区2的边界会延伸到与位置区1重迭(图1C中的虚线)。由于小区i中的移动单元可能带有位置区码1或位置区码2，小区i的位置区码分布会随之改变。此时，并非所有从小区j移至小区i的移动单元都会执行位置更新，所以小区i的位置更新负荷也会改变。
此种重迭位置区架构可降低网络的位置更新负荷，但寻呼负荷也可能同时增加。如此，网络的整体负荷就不一定会降低。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种移动通信网路的重迭位置区划分方法，藉以提供优化的重迭位置区划分，以提升网络效能。
本发明的另一目的是提供一种决定移动通信网路中小区的位置区码表的方法，藉以降低网络的位置更新负荷，同时将网络维持在寻呼负荷限度(pagingload limit)以下。
本发明的再一目的是提供一种在具有重迭位置区的移动通信网路中，预测小区的位置区码分布的方法，藉以准确且系统地预测小区的位置区码分布。
根据本发明的一实施例，决定移动通信网路中小区的位置区码表的方法包含下列步骤寻找一小区的至少一可能的位置区码运算；决定每一位置区码运算的各自别增益；依据该些各别增益，选取其中一位置区码运算；以及依据选取的位置区码运算，调整该小区的位置区码表。
根据本发明的另一实施例，移动通信网路的重迭位置区划分方法是将上述决定网络小区的位置区码表的方法，应用于网络的每一小区。
根据本发明的再一实施例，预测小区的位置区码分布的方法包括下列步骤(a)依据从一小区的一邻近小区至该小区的信号移动量以及该邻近小区的初始位置区码分布，决定该邻近小区对该小区的每一位置区码所提供的各别贡献量；(b)对于该小区的每一其它邻近小区重复步骤(a)；以及(c)依据该小区的邻近小区所提供的各别贡献量，预测该小区的位置区码分布。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
图1A是一小区的对应位置区码表的示意图；图1B与图1C分别显示将重迭位置区码加入位置区码表之前与之后的情形；图2是依据本发明的一较佳实施例，示出了移动通信网路的重迭位置区划分方法的流程图；图3A与图3B分别显示在对小区i执行位置区码运算之前与之后，小区i及其邻近小区的位置区码分布；图4是计算小区i的每个位置区码寻呼贡献量的示意图；图5是依据本发明的一较佳实施例，示出了小区的位置区码分布的预测方法的流程图；图6是计算小区i的位置区码分布的一范例的示意图。
附图标记说明21～26-移动通信网路的重迭位置区划分方法的一较佳实施例流程；51～56-小区的位置区码分布的预测方法的一较佳实施例流程。
具体实施例方式
在本发明中，“位置区”一词用于GSM网络。在其它不同的移动通信网路中，则使用寻呼区(paging area)、路由区(routing area)或注册区(registrationarea)等词。例如，路由区通常用于GPRS网络。虽然这些词用语不同，但本领域熟练技术人员都知道其实质意义是相同的，即当移动单元跨越位置区(或路由区、注册区)的边界时，需要执行更新动作，而进行寻呼时，则以同一位置区(或路由区、注册区)的所有移动单元为对象。同样地，“位置区码”一词用于GSM网络，本领域熟练技术人员都知道其意义实质上等同于其它移动通信网路所使用的类似术语。在本说明书中，以GSM网络为例来说明，但本发明的范围并不限于此。
图2是依据本发明的一较佳实施例，示出了移动通信网路的重迭位置区划分方法的流程图。在此较佳实施例中，移动通信网路是一GSM网络，而重迭位置区划分是决定网络中每一小区的位置区码表。此位置区码表至少包含一注册区码(RAC)，并可能包含一或多个重迭位置区码(OLAC)。图2的流程对于每一小区(如小区i)执行下列步骤步骤21寻找小区i的所有可能的位置区码运算(LAC labeling operation)；步骤22决定每一位置区码运算的各自增益；步骤23依据该些增益，选取其中一位置区码运算；步骤24依据选取的位置区码运算，调整小区i的位置区码表；步骤25判断网络的至少一第二部分是否寻呼过载(paging-overloaded)，若否则跳回步骤21，若是则继续步骤26；以及步骤26将小区i的位置区码表回复至调整前状态。
在步骤21中，可能的位置区码运算有四种类型增加(Add)运算、取代(Replace)运算、交换(Swap)运算及移除(Remove)运算。这些运算是用来调整位置区码表，如下表1所示。增加运算将一重迭位置区码加入位置区码表，而移除运算则将位置区码表内一重迭位置区码移除。取代运算是以任一邻近小区的注册区码来取代位置区码表内原来的注册区码。交换运算则除了以任一邻近小区的注册区码取代位置区码表内原来的注册区码外，还将原来的注册区码转换为重迭位置区码，留在位置区码表中。取代运算与交换运算主要是用来修改位置区码表的注册区码。
表1
依据小区i及其所有邻近小区目前的位置区码表，就可找出可能的位置区码运算。任一邻近小区的位置区码表中的任一位置区码(包括RAC与OLAC)，只要不在小区i的位置区码表中，即具备加入小区i的位置区码表的资格。小区i的位置区码表中的每一OLAC则可被移除。任一邻近小区的注册区码，若与小区i的注册区码不同，即具备交换或取代的资格。以上述方式，步骤2l便可找出小区i的所有可能的位置区码运算。
在另一实施例中，步骤21依据小区i的位置区码表的任何可能组态，来找出可能的位置区码运算。即，对每一可能组态而言，有一对应的位置区码运算，可将位置区码表调整至该可能组态。任一可能组态中的位置区码(包括RAC与OLAC)，是从小区i及其所有邻近小区目前的位置区码表来选取。
在找出小区i的所有可能的位置区码运算后，便执行步骤22以决定每一位置区码运算的各别增益。此各别增益代表对小区i执行对应位置区码运算的利益。不同的运算可产生不同的增益值。在图2的实施例中，藉由比较网络的一特定部分(称为第一部份)在对小区i执行一位置区码运算之前与之后的位置更新负荷，来决定该位置区码运算的对应增益值。第一部份的范围(可包含小区i)可依据网络的实际状况进行调整。在另一实施例中，则藉由比较整个网络在对小区i执行一位置区码运算之前与之后的位置更新负荷，来决定该位置区码运算的对应增益值。
第一部份的位置更新负荷，是藉由加总第一部份内每个小区的各别位置更新负荷来计算。要计算某一小区的位置更新负荷，则是依据该小区与其邻近小区间的信号移动量，以及该小区与其邻近小区目前的位置区码分布。从某一小区至一邻近小区的信号移动意指移动单元从该小区移至该邻近小区，或移动单元与网络间的连结从经由该小区改变成经由该邻近小区。图3A示出了在对小区i执行一位置区码运算之前，小区i与其邻近小区j、k、l、m的位置区码分布。图中，S(j，i)代表从小区j至小区i的信号移动量，而{0.6/1，0.3/2，0.1/3}表示小区j的位置区码分布，其中，0.6/1代表小区j中移动单元带有位置区码1的机率，而0.6称为位置区码1的分布值。从小区j至小区i的位置更新量则可表示为S(j，i)*P(j，i)，其中P(j，i)为从小区j至小区i的信号移动量中会产生位置更新的机率。依据小区j与小区i的位置区码分布，可算出P(j，i)的值为0.7，其为小区j的位置区码分布中，位置区码1的分布值0.6与位置区码3的分布值0.1相加所得。这表示，从小区j至小区i的信号移动量中，有70％的比例会产生位置更新。从其它邻近小区至小区i的位置更新量可依上述方式求得。接着，将所有邻近小区至小区i的位置更新量加总，即可求出小区i的位置更新负荷(以B(i)表示)。最后，加总第一部份内每个小区的位置更新负荷，即可算出第一部份的总位置更新负荷(以B表示)。
如上所述，对一小区执行一位置区码运算，会改变该小区的位置区码分布，而其邻近小区的位置区码分布亦会随之改变。预测该小区的新位置区码分布的方法将在译文详细说明。图3B示出了在对小区i执行一位置区码运算(即将重迭位置区码1加入小区i)之后，小区i与其邻近小区的位置区码分布。由于小区i与其邻近小区的位置区码分布已改变(但小区i与其邻近小区间的信号移动量仍维持不变)，如图3B所示，小区i的位置更新负荷便需以上述方式再计算一次。因此，小区i的新位置更新负荷(以A(i)表示)，即为所有邻近小区至小区i的新位置更新量之和。同样地，加总第一部份内每个小区的新位置更新负荷，即可算出第一部份的新总位置更新负荷(以A表示)。
因此，藉由计算B-A，即可求得图3B的位置区码运算的对应增益，亦即，在对小区i执行该位置区码运算之后，第一部份的位置更新负荷所减少的量。
在步骤22决定出小区i的每一可能位置区码运算的各别增益后，步骤23选取其中增益最大的运算，步骤24则执行所选取的运算，以调整小区i的位置区码表。在另一实施例中，步骤23选取增益值大于一预设临界值的运算。这表示，增益值较低(如负值)的运算将不会被选取。
然而，位置区码表的调整不应造成网络的寻呼过载。因此，步骤25检查网络的一特定部分(称为第二部份)是否寻呼过载。在一实施例中，第二部分对应于上述的第一部份。在另一实施例中，步骤25检查整个网络是否寻呼过载。若第二部分(或整个网络)内的任何小区或位置区产生寻呼过载(即超过一寻呼负荷限度)，第二部分(或整个网络)即被认定为寻呼过载。接着，若第二部分(或整个网络)寻呼过载，即表示步骤24所做的调整并不恰当，步骤26便将小区i的位置区码表回复至步骤24执行前的状态(即调整前状态)。另一方面，若第二部分(或整个网络)并未寻呼过载，图2的流程便跳回步骤21，继续进行下一个调整。此流程会重复进行，直至没有合格的位置区码运算可被选取为止。
需注意的是，一小区所提供的寻呼贡献量是指在一段时间内，因该小区中的移动单元所引发的寻呼次数。此寻呼贡献量可依据该小区的位置区码分布，切分成数个位置区码寻呼贡献量。图4是为计算小区i的每个位置区码寻呼贡献量的示意图。图中，小区i的位置区码分布为{0.6/1，0.3/2，0.1/3}，它是指小区i中有60％的移动单元带有位置区码1，30％的移动单元带有位置区码2，以及10％的移动单元带有位置区码3。因此，若小区i所提供的寻呼贡献量为100，则位置区码1、2、3的位置区码寻呼贡献量分别为60(即100*0.6)、30(即100*0.3)、10(即100*0.1)。据此，可估测一小区的寻呼负荷。对该小区的每一位置区码而言，可将由具有该位置区码的位置区内每个小区所提供的位置区码寻呼贡献量加总，以求得该位置区码的总寻呼量。接着，可将该小区的每一位置区码的总寻呼量加总，以估测该小区的寻呼负荷。例如，图4中，小区i的寻呼负荷为位置区码1、2及3的总寻呼量之和。
在本发明的划分方法的另一较佳实施例中，在步骤21前先对GSM网络执行一网络划分算法(network partitioning algorithm)，以产生数个非重迭位置区(non-overlapping locaion area)。在此较佳实施例中，由该网络划分算法先决定每一非重迭位置区的注册区码，再执行图2的流程，加入(或移除)重迭位置区码，以产生优化的重迭位置区。因此，在步骤21中，仅考虑增加运算与移除运算。
可应用的网络划分算法包含K-L(Kemighan-Lin)算法、贪婪算法(greedyalgorithm)、F-M(Fiduccia-Mattheyses)算法、遗传算法(genetic algorithm)、仿真退火算法(simulated annealing algorithm)等，但不限于此。关于K-L算法，请参照″An Efficient Heuristic Procedure for Partitioning Graphs″(The Bell systemtechnical journal，49(1)291-307，1970)。关于贪婪算法，请参照″Introduction toAlgorithmsA Creative Approach，chapter 7″(pp.210.about.pp.211，Addison-Wesley Publishing Company，1989)。关于F-M算法，请参照″ALinear-Time Heuristic for Improving Network Partitions″(Proc.of DAC，1982)。关于遗传算法，请参照″A Genetic Algorithm For Optimizing Multiple PartPlacement To Reduce Build Time″(Proceedings of the Fifth InternationalConference on Rapid Prototyping，Dayton，Ohio，June 1994)。关于仿真退火算法，请参照″Location Area Planning in Cellular Networks Using Simulated Annealing″(Proceedings of IEEE Infocom，The Conference on Computer Communications2001，Anchorage，Ak.，Apr.22-26，2001)。对于上述文献，在此予以参考并入本说明书中。
如上所述，在对一小区执行位置区码运算后，该小区的位置区码分布需要重新估测，以便计算该小区的新位置更新负荷。图5是依据本发明的一较佳实施例，示出了小区的位置区码分布的预测方法的流程图。此流程在对小区i执行一位置区码运算后执行。如图5所示，此流程包含下列步骤步骤51依据从小区i的一邻近小区至小区i的信号移动量以及该邻近小区的初始位置区码分布，决定该邻近小区对小区i的每一位置区码所提供的贡献量；步骤52对于每一其它邻近小区重复步骤51；步骤53依据各邻近小区所提供的各别贡献量，预测小区i的位置区码分布；步骤54依据步骤53预测的小区i的位置区码分布，对每一邻近小区重复步骤51至53，以预测每一邻近小区的更新位置区码分布；步骤55依据每一邻近小区的更新位置区码分布，对小区i重复步骤51至53，以预测小区i的更新位置区码分布；以及步骤56重复执行步骤54至55，直至小区i与所有邻近小区的位置区码分布趋于稳定状态。
步骤51中，若该邻近小区的一位置区码亦赋予小区i，则该邻近小区对小区i的该位置区码所提供的各自贡献量，是从该邻近小区至小区i的信号移动量与该位置区码在该初始位置区码分布中的分布值两者的乘积。另一种情况，若该邻近小区的一位置区码未赋予小区i，则当移动单元从该邻近小区移至小区i时，移动单元所带的位置区码会被取代为小区i的预设位置区码(即注册区码)。因此，该邻近小区对小区i的注册区码所提供的各别贡献量，包含从该邻近小区至小区i的信号移动量与该位置区码在该初始位置区码分布中的分布值两者的乘积。
步骤53中，在所预测的小区i的位置区码分布中，任一位置区码(注册区码或重迭位置区码)的分布值藉由加总所有邻近小区对该位置区码的各自贡献量而决定。
然而，预测所得的小区i的位置区码分布会改变其邻近小区的位置区码分布。因此，步骤54至56会重复执行，直至所预测的小区i及其邻近小区的位置区码分布皆趋于稳定状态为止。此处，稳定状态是指前一次与后一次预测的位置区码分布两者的差小于一临界值。此临界值可依据网络的实际运作状况来决定。
图6是为计算小区i的位置区码分布的一范例的示意图。图中，S(j，i)代表从小区j至小区i的信号移动量，{0.6/1，0.3/2，0.1/3}代表小区j的位置区码分布，而{？/1，？/2}则代表所要计算的小区i的位置区码分布。当带有位置区码3的移动单元从小区j移至小区i，由于位置区码3并不包含在小区i中，所以移动单元的位置区码会改变为位置区码1。因此，小区j对小区i的位置区码1所提供的贡献量为S(j，i)*(0.6+0.1)。此外，小区j对小区i的位置区码2所提供的贡献量为S(j，i)*0.3。基于所有邻近小区对小区i的每一位置区码的总贡献量，就能决定小区i的位置区码分布。例如，若所有邻近小区对小区i的位置区码1与位置区码2的总贡献量分别为100与60，则位置区码1与位置区码2的分布值分别为100/(100+60)与60/(100+60)，即，小区i的位置区码分布为{0.625/1，0.375/2}。
权利要求
1.一种决定一移动通信网路中一第一小区的一位置区码(LAC)表的方法，包含寻找第一小区的至少一可能的位置区码运算；决定每一位置区码运算对应的一各自增益；依据这些各自增益，选取其中一位置区码运算；以及依据该选取的位置区码运算，调整位置区码表。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述寻找步骤前还包含把一网络划分算法应用于移动通信网路中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于该位置区码运算是增加运算、取代运算、交换运算及移除运算其中之一。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于依据该位置区码表的一可能组态来寻找位置区码运算。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于该各自增益对应于该移动通信网路的至少第一部份，且该各别增益是通过比较第一部份在对第一小区执行对应位置区码运算之前与之后的位置更新(location update)负荷而决定的。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述调整步骤后还包含判断移动通信网路的至少一第二部分是否寻呼过载(paging-overloaded)；以及若该第二部分寻呼过载，将该位置区码表回复至一调整前状态。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于依据该位置区码表的每一位置区码的一总寻呼量来估测所述第一小区的一寻呼负荷，其中每一位置区码的总寻呼量是依据由具有该位置区码的一位置区内每一小区所提供的位置区码的一位置区码寻呼贡献量而产生的。
8.一种预测移动通信网路中第一小区的位置区码分布(LAC distribution)的方法，包括以下步骤(a)依据从第一小区的一邻近小区至第一小区的信号移动量以及该邻近小区的一初始位置区码分布，决定该邻近小区对第一小区的每一位置区码所提供的各自贡献量；(b)对于该第一小区的每一其它邻近小区重复步骤(a)；以及(c)依据该第一小区的这些邻近小区提供的各自贡献量，预测该第一小区的位置区码分布。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于步骤(a)包括若该邻近小区的一位置区码赋予该第一小区，则该邻近小区对该第一小区的位置区码所提供的该各自贡献量，包含从该邻近小区至该第一小区的信号移动量与该位置区码在该初始位置区码分布中的一分布值两者的乘积；以及若该邻近小区的一位置区码未赋予该第一小区，则该邻近小区对该第一小区的一预设位置区码所提供的各自贡献量，包含从该邻近小区至该第一小区的信号移动量与该位置区码在该初始位置区码分布中的一分布值两者的乘积。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于步骤(c)中，在该第一小区的位置区码分布中，一位置区码的一分布值是通过加总该些邻近小区对该位置区码所提供的各别贡献量而决定的。
11.如权利要求8所述的方法，还包含(d)依据步骤(c)预测的该第一小区的位置区码分布，对每一邻近小区重复步骤(a)至(c)，以预测每一邻近小区的一更新位置区码分布；(e)依据每一邻近小区的该更新位置区码分布，对该第一小区重复步骤(a)至(c)，以预测该第一小区的一更新位置区码分布；以及(f)重复执行步骤(d)与(e)，直至该第一小区与这些邻近小区的位置区码分布趋于一稳定状态。
12.一种移动通信网路的重迭位置区(overlapping location area)划分方法，包含权利要求1所述的方法，并且将权利要求1所述的方法应用于移动通信网路的每一小区。
全文摘要
本发明公开了一种移动通信网路的重迭位置区划分方法，包含寻找网络内每一小区的至少一可能的位置区码运算；决定每一位置区码运算的各自增益；依据这些各自增益，选取其中一位置区码运算；以及依据选取的位置区码运算，调整每一小区的位置区码表。此方法可提供优化的重迭位置区划分，以提升网络效能。
文档编号H04W60/04GK1713767SQ20051007688
公开日2005年12月28日 申请日期2005年6月20日 优先权日2004年6月25日
发明者陈孟淞, 郭子文, 谢育平, 萧景瑞 申请人:现观科技股份有限公司