БЕСПРОВОДНАЯ СВЯЗЬ МЕЖДУ СЕТЬЮ ДОСТУПА И ТЕРМИНАЛОМ В РАДИУСЕ ДЕЙСТВИЯ МНОЖЕСТВА БАЗОВЫХ СТАНЦИЙ ПОЛУДУПЛЕКСНОГО ТИПА УКАЗАННОЙ СЕТИ ДОСТУПА
WIRELESS COMMUNICATION BETWEEN ACCESS NETWORK AND TERMINAL IN RANGE OF OPERATION OF PLURALITY OF BASE STATIONS OF HALF-DUPLEX TYPE OF SAID ACCESS NETWORK

Область техники
Настоящее изобретение относится к области цифровых телекоммуникаций и, в частности, касается способа и системы беспроводной связи между сетью доступа и терминалами.
Уровень техники
Настоящее изобретение находит свое предпочтительное, но не ограничительное применение в системах беспроводной связи с ультра-узкой полосой. Под «ультра-узкой полосой» (“Ultra Narrow Band” или UNB) следует понимать, что мгновенный частотный спектр радиоэлектрических сигналов, передаваемых терминалами, имеет частотную ширину менее одного килогерца.
Такие системы беспроводной связи UNB больше всего подходят для приложений типа М2М (“Machine-to-Machine”) или типа «Интернета вещей» (“Internet of Things” или IoT в англо-саксонской литературе).
В такой системе беспроводной связи UNB обмены данными в основном являются однонаправленными, в данном случае через исходящую связь между терминалами и сетью доступа указанной системы.
Терминалы передают исходящие сообщения, которые поступают в базовые станции, не будучи при этом предварительно связанными с одной или несколькими базовыми станциями сети доступа. Говоря другими словами, исходящие сообщения, передаваемые терминалом, не предназначены для конкретной базовой станции сети доступа, и терминал передает сообщения в предположении, что они могут быть приняты по меньшей мере одной базовой станцией. Преимуществом этого является то, что терминалу нет необходимости систематически производить измерения, которые являются затратными, в частности, с точки зрения потребления энергии, чтобы определить наиболее подходящую базовую станцию для приема его исходящих сообщений. Вся сложность задачи ложится на сеть доступа, которая должна быть способной принимать исходящие сообщения, которые могут быть переданы в произвольные моменты и на произвольных центральных частотах. Каждая базовая станция сети доступа принимает сообщения, исходящие от различных терминалов, которые находятся в радиусе ее действия.
Такой режим работы, в котором обмены данными в основном являются однонаправленными, является вполне удовлетворительным для многих вариантов применения, например, таких как дистанционное считывание показаний газовых счетчиков, дистанционный контроль зданий или домов и т.д.
Однако в некоторых случаях применения предпочтительно также производить обмены данными в другом направлении, то есть по входящей линии связи от сети доступа к терминалам, например, с целью переконфигурирования терминала и/или управления приводом, связанным с указанным терминалом. Вместе с тем, желательно обеспечивать такую способность, ограничивая при этом расходы по развертыванию сети доступа.
Для этого предусмотрено использование полудуплексных базовых станций, то есть базовых станций, которые могут принимать исходящие сообщения и передавать входящие сообщения, но не одновременно.
Однако в этом случае понятно, что базовая станция, которая переходит в режим передачи для передачи входящего сообщения в направлении терминалов, не может принимать исходящие сообщения, передаваемые другими терминалами, поэтому многие исходящие сообщения могут быть пропущены.
Раскрытие сущности изобретения
Настоящее изобретение ставит перед собой задачу преодолеть все или часть ограничений известных, в частности, упомянутых выше технических решений и предложить решение, которое позволяет обеспечивать двусторонние обмены данными и одновременно ограничивать число исходящих сообщений, пропускаемых сетью доступа.
Для этого первым объектом изобретения является способ беспроводной связи между сетью доступа и множеством терминалов, при этом указанная сеть доступа выполнена с возможностью передачи входящих сообщений в направлении терминалов и приема исходящих сообщений, передаваемых указанными терминалами, при этом указанная сеть доступа содержит множество базовых станций, выполненных с возможностью передачи входящих сообщений в окнах передачи, во время которых указанные базовые станции не могут принимать исходящие сообщения. Если необходимо передать входящее сообщение во время заранее определенного временного интервала в направлении терминала, передавшего исходящее сообщение, принятое множеством базовых станций, указанный способ содержит этапы, на которых:
получают с помощью сети доступа величины, называемые «нагрузками приема», соответственно связанные с группой базовых станций, принявших исходящее сообщение, переданное указанным терминалом, при этом каждая нагрузка приема характеризует вероятность приема рассматриваемой базовой станцией исходящего сообщения во время указанного временного интервала,
выбирают указанную сетью доступа базовую станцию из базовых станций группы в зависимости от нагрузок приема, связанных с указанными базовыми станциями группы, для указанного временного интервала,
передают входящее сообщение базовой станцией, выбранной из базовых станций группы.
Таким образом, способ связи использует избыточность приема, обеспечиваемую сетью доступа, которая позволяет в некоторых случаях принимать одно и то же исходящее сообщение при помощи множества базовых станций. Если входящее сообщение должно быть передано в направлении терминала, то можно использовать каждую базовую станцию, принявшую исходящее сообщение от этого терминала, чтобы передать указанное входящее сообщение, так как можно считать, что указанный терминал находится в радиусе действия каждой из этих базовых станций.
Изобретение основано на использовании нагрузок приема, которые для каждой базовой станции, принявшей указанное исходящее сообщение, характеризуют вероятность приема исходящего сообщения во время временного терминала, в ходе которого должно быть передано входящее сообщение. Понятно, что, благодаря использованию таких нагрузок приема, для передачи входящего сообщения можно выбрать базовую станцию среди базовых станций, имеющую наибольшую вероятность приема, чтобы сократить риск пропуска одного или более исходящих сообщений.
В частных вариантах осуществления способ связи может дополнительно иметь один или несколько следующих отличительных признаков, рассматриваемых отдельно или в любых технически возможных комбинациях.
В частных вариантах осуществления нагрузки приема, используемые для выбора базовой станции, определяют в зависимости от исходящих сообщений, предварительно принятых базовыми станциями.
Такие признаки обеспечивают самоадаптацию каждой базовой станции к окружающей среде с учетом различных ранее принятых исходящих сообщений и их распределения во времени, а также возможное воспроизведение в течение времени конкретных схем приема исходящих сообщений. В частности, в системах беспроводной связи UNB терминалы часто выполнены с возможностью рекуррентной и по существу периодической передачи исходящих сообщений. Следовательно, конкретные схемы приема будут воспроизводиться в течение времени и могут быть учтены для выбора базовой станции с целью ее использования для передачи входящего сообщения.
В частных вариантах осуществления нагрузка приема базовой станции характеризует вероятность приема для каждого исходящего сообщения, которое может быть принято указанной базовой станцией в течение указанного временного интервала, взвешенную через вероятность того, что это исходящее сообщение может быть также принято другой базовой станцией сети доступа.
Такие нагрузки приема, характеризующие взвешенную вероятность приема, представляют особый интерес, так как они учитывают, что исходящее сообщение, пропущенное данной базовой станцией, не обязательно пропущено сетью доступа, которая содержит другие базовые станции. Таким образом, даже если рассматриваемая базовая станция может принимать многочисленные исходящие сообщения в течение рассматриваемого временного интервала, ее все же можно использовать для передачи входящего сообщения, если каждое исходящее сообщение, которое может быть принято, может быть также принято другими базовыми станциями.
В частных вариантах осуществления способ связи содержит предварительный этап составления графиков приема, соответственно относящихся к различным базовым станциям сети доступа, при этом каждый график приема содержит нагрузки приема, соответственно связанные с различными временными интервалами в заранее определенном временном окне.
Таким образом, графики приема составляют заранее и предпочтительно обновляют в течение времени, поэтому, если необходимо передать входящее сообщение, нагрузки приема могут быть доступны сразу, и нет необходимости вычислять их каждый раз при необходимости передачи входящего сообщения. Для базовой станции, для которой предварительно был составлен график приема, нагрузка приема, используемая во время этапа выбора, соответствует нагрузке приема, которая согласно графику приема указанной базовой станции соответствует временному интервалу, в течение которого необходимо передать указанное выходящее сообщение.
IT
IT
S
S
n
δTi
В частных вариантах осуществления нагрузки приема графика приема во временном окне, включающем в себя число N временных интервалов δTi, где 1 ≤ i ≤ N, характеризуют взвешенную вероятность приема, при этом нагрузку приема, связанную с временным интервалом δTi для базовой станции порядка n группы, содержащей N базовых станций, где 1 ≤ n ≤ N, устанавливают на основании величины W, вычисляемой в соответствии с выражением:
в котором:
- M соответствует числу входящих сообщений, принятых в предыдущем временном окне;
- Ni соответствует числу входящих сообщений, принятых за временной интервал δTi предыдущего временного окна;
m
- BS соответствует числу базовых станций, принявших в течение временного интервала δTi предыдущего временного окна исходящее сообщение порядка m, где 1 ≤ m ≤ Ni.
В частных вариантах осуществления этап выбора содержит для каждой базовой станции группы вычисление значения заранее определенной функции выбора, которая зависит от нагрузки приема, при этом выбранной базовой станцией является станция, которая оптимизирует значение указанной функции выбора в группе базовых станций, при этом указанная функция выбора меняется вместе с указанной нагрузкой приема таким образом, чтобы значение функции выбора стремилось к оптимизации, когда вероятность приема исходящего сообщения в течение временного интервала уменьшается.
В частных вариантах осуществления функция выбора зависит также от параметра, характеризующего площадь зоны охвата рассматриваемой базовой станции, и меняется вместе с указанным параметром таким образом, чтобы значение функции выбора стремилось к оптимизации, когда указанная площадь зоны охвата уменьшается.
В частных вариантах осуществления функция выбора зависит также от параметра, характеризующего число терминалов, охватываемых только рассматриваемой базовой станцией, и меняется вместе с указанным параметром таким образом, чтобы значение функции выбора стремилось к оптимизации, когда указанное число терминалов уменьшается.
В частных вариантах осуществления функция выбора зависит также от параметра, характеризующего качество канала между терминалом и рассматриваемой базовой станцией, и меняется вместе с указанным параметром таким образом, чтобы значение функции выбора стремилось к оптимизации, когда указанное качество канала повышается.
В частных вариантах осуществления функция выбора зависит также от параметра, характеризующего качество связи между рассматриваемой базовой станцией и сервером сети доступа, и меняется вместе с указанным параметром таким образом, чтобы значение функции выбора стремилось к оптимизации, когда указанное качество связи повышается.
В частных вариантах осуществления функция выбора зависит также от параметра, характеризующего число входящих сообщений, передаваемых рассматриваемой базовой станцией, начиная с заранее определенного времени анализа, и меняется вместе с указанным параметром таким образом, чтобы значение функции выбора стремилось к оптимизации, когда указанное число входящих сообщений уменьшается.
Вторым объектом настоящего изобретения является сеть доступа, содержащая множество базовых станций, выполненных с возможностью передавать входящие сообщения в направлении терминалов, и средства, выполненные с возможностью осуществлять способ связи согласно любому из вариантов осуществления изобретения.
Третьим объектом настоящего изобретения является система беспроводной связи, содержащая сеть доступа согласно любому из вариантов выполнения изобретения и множество терминалов.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет более понятно из нижеследующего описания, представленного в качестве не ограничительного примера со ссылками на прилагаемые фигуры, на которых:
Фиг. 1 - схема системы беспроводной связи.
Фиг. 2 - блок-схема основных этапов способа беспроводной связи.
Фиг. 3 - блок-схема предпочтительного варианта осуществления способа беспроводной связи.
На этих фигурах идентичные или аналогичные элементы имеют одинаковые обозначения. Для большей ясности элементы показаны не в масштабе, если только не указано иное.
Осуществление изобретения
На фиг. 1 схематично представлена система 10 беспроводной связи, например, типа UNB, содержащая несколько терминалов 20 и сеть 30 доступа, содержащую множество базовых станций 31.
Терминалы 20 и базовые станции 31 обмениваются данными в виде радиоэлектрических сигналов. Под «радиоэлектрическими сигналами» следует понимать электромагнитную волну, распространяющуюся через беспроводные средства, частоты которых находятся в традиционном спектре радиоэлектрических волн (от нескольких герц до нескольких сот гигагерц).
Терминалы 20 выполнены с возможностью передавать исходящие сообщения по исходящей линии связи в направлении сети 30 доступа. Передача исходящих сообщений происходит, например, несинхронно. Под «несинхронной передачей» следует понимать, что терминалы 20 определяют автономно, когда они передают, без согласования указанных терминалов 20 между собой и с базовыми станциями 31 сети 30 доступа.
Каждая базовая станция 31 выполнена с возможностью принимать исходящие сообщения от терминалов 20, которые находятся в радиусе ее действия. Принятое таким образом исходящее сообщение передается, например, на сервер 32 сети 30 доступа, возможно, вместе с другими данными, такими как идентификатор принявшей его базовой станции 31, измеренная мощность указанного исходящего сообщения, дата приема указанного исходящего сообщения и т.д. Сервер 32 обрабатывает, например, все исходящие сообщения, принимаемые от различных базовых станций 31.
Кроме того, сеть 30 доступа выполнена также с возможностью передавать через базовые станции 31 входящие сообщения по входящей линии связи в направлении терминалов 20, которые выполнены с возможностью их приема. Входящие сообщения передаются, например, по инициативе сети 30 доступа. В этом случае терминалы 20 должны постоянно прослушивать входящую линию связи в ожидании возможного входящего сообщения. Сеть 30 доступа может также передавать входящее сообщение в ответ на каждое принятое исходящее сообщение или передавать входящие сообщения в ответ на некоторые исходящие сообщения. Например, сеть 30 доступа может отвечать, только приняв заранее определенное число исходящих сообщений от одного терминала 20, или отвечать только на исходящие сообщения, содержащие для этого запрос, и т.д.
В дальнейшем тексте описания не ограничительно будет рассмотрен случай, когда сеть 30 доступа передает входящие сообщения в ответ на все или на часть исходящих сообщений, переданных терминалами 20.
Для снижения стоимости развертывания сети 30 доступа базовые станции 31 являются станциями полудуплексного типа. Иначе говоря, эти базовые станции 31 могут принимать исходящие сообщения и передавать входящие сообщения, но только не одновременно. Таким образом, каждая базовая станция 31 может поочередно переходить:
- в режим приема, в котором указанная базовая станция 31 может принимать исходящие сообщения в окне приема, но не может передавать входящие сообщения,
- в режим передачи, в котором указанная базовая станция 31 может передавать входящие сообщения в окне приема, но не может принимать исходящие сообщения.
В дальнейшем тексте описания не ограничительно будет рассмотрен случай, когда каждый терминал 20 является терминалом несинхронного типа при приеме. Иначе говоря, каждый терминал 20 может принимать входящее сообщение только в течение заранее определенного окна прослушивания относительно последнего исходящего сообщения, переданного указанным терминалом 20.
Поскольку терминалы не могут передавать и принимать одновременно, они в предпочтительных вариантах выполнения являются полудуплексными, чтобы снизить расходы по изготовлению.
Окно прослушивания терминала 20 может начаться сразу после передачи исходящего сообщения, в частности, если промежутки времени ответа сети 30 доступа являются короткими. Однако в предпочтительных вариантах выполнения каждый терминал 20, передавший исходящее сообщение, может перейти в режим ожидания в окне ожидания заранее определенной продолжительности, известной также для сети 30 доступа. Как известно, режим ожидания является режимом работы, оптимизированным для сокращения потребления электрической энергии, в котором указанный терминал 20 не может, в частности, ни принимать входящие сообщения, ни передавать исходящие сообщения. Например, продолжительность окна ожидания выбирают равной или превышающей минимальное время ответа сети 30 доступа.
В дальнейшем тексте описания не ограничительно будет рассмотрен случай, когда каждый терминал 20 выполнен с возможностью переходить в режим ожидания после передачи исходящего сообщения.
После окна ожидания терминал 20 выходит из режима ожидания и прослушивает входящую линию связи в ожидании входящего сообщения в окне прослушивания заранее определенной продолжительности, равной или превышающей продолжительность входящего сообщения, которое он должен принять из сети доступа.
Следует отметить, что если терминал 20 заранее знает, что сеть 30 доступа не будет передавать никакого входящего сообщения (например, поскольку переданное им исходящее сообщение не содержит соответствующего запроса для этой цели), то указанный терминал 20 не прослушивает входящую линию связи и предпочтительно остается в режиме ожидания, например, до передачи следующего исходящего сообщения.
На фиг. 2 схематично представлены основные этапы способа 50 связи, который основан на том, что чаще всего каждое исходящее сообщение, переданное терминалом 30, принимают несколько базовых станций 31 сети 30 доступа. В этом случае указанный терминал 20, передавший это исходящее сообщение, рассматривается как терминал, находящийся в зоне действия этих базовых станций 31, и каждую из этих базовых станций можно использовать для передачи входящего сообщения в направлении указанного терминала 20.
Как показано на фиг. 2, если в течение заранее определенного временного интервала необходимо передать входящее сообщение в направлении терминала 20, передавшего исходящее сообщение, принятое несколькими базовыми станциями 31, указанный способ 50 содержит:
- этап 52 получения величин, называемых «нагрузками приема», соответственно связанных с группой базовых станций 31, принявших исходящее сообщение, переданное указанным терминалом 20, при этом каждая нагрузка приема характеризует вероятность приема рассматриваемой базовой станцией исходящего сообщения в течение указанного временного интервала,
- этап 53 выбора базовой станции 31 среди базовых станций группы в зависимости от нагрузок приема, связанных с указанными базовыми станциями группы, для указанного временного интервала,
- этап 54 передачи входящего сообщения базовой станцией 31, выбранной среди базовых станций группы.
Способ 50 связи осуществляют при помощи сети 30 доступа, которая содержит средства, выполненные с возможностью осуществлять различные этапы указанного способа 50.
В частности, базовые станции 31 и сервер 32 содержат соответствующие модули обработки (на фигурах не показаны). Каждый модуль обработки содержит, например, один или несколько процессоров и средства запоминания (жесткий магнитный диск, электронную память, оптический диск и т.д.), в которых записан компьютерный программный продукт в виде набора командных кодов исполняемой программы для осуществления различных этапов способа 50 связи. В варианте каждый модуль обработки содержит одну или несколько программируемых логических схем типа FPGA, PLD и т.д. и/или специальные интегральные схемы (ASIC), выполненные с возможностью осуществления всех или части указанных этапов способа 50 связи.
Кроме того, каждая базовая станция 31 содержит средства беспроводной связи, известные специалисту в данной области, которые позволяют указанной базовой станции принимать исходящие сообщения и передавать входящие сообщения. Базовые станции 31 и сервер 32 содержат также соответствующие сетевые средства связи, известные специалисту в данной области, позволяющие серверу 32 обмениваться данными с каждой базовой станцией 31.
Иначе говоря, сеть 30 доступа содержит совокупность программных (специальный компьютерный программный продукт) или аппаратных (FPGA, PLD, ASIC и т.д.) средств для осуществления различных этапов способа 50 связи.
В дальнейшем тексте описания не ограничительно будет рассмотрен случай, когда этап 52 получения и этап 53 выбора осуществляет сервер 32 сети 30 доступа, а этап 54 передачи осуществляет выбранная базовая станция 31. Однако можно предусмотреть и другое распределение осуществляемых операций.
Далее следует более подробное описание не ограничительных примеров осуществления этапов 52 получения и 53 выбора в рамках способа 50 связи.
А) Получение нагрузок приема
Как было указано выше, прежде всего способ 50 связи содержит этап 52 получения нагрузок приема, соответственно связанных с группой базовых станций 31, принявших исходящее сообщение, переданное указанным терминалом 20.
Предпочтительно группа включает в себя все базовые станции 31, принявшие указанное исходящее сообщение, но в некоторых случаях может содержать только их подгруппу. Например, можно рассматривать только подгруппу базовых станций 31, принявших указанное исходящее сообщение, если по меньшей мере одна из этих базовых станций конфигурирована таким образом, чтобы отвечать только некоторым терминалам 20, или может моментально быть свободной для передачи входящих сообщений и т.д.
Для каждой базовой станции 31 рассматриваемой группы полученная нагрузка приема характеризует вероятность приема рассматриваемой базовой станцией 31 исходящего сообщения в течение временного интервала, во время которого должно быть передано входящее сообщение. В случае, рассматриваемом в качестве не ограничительного примера, когда входящее сообщение должно быть передано во время окна прослушивания терминала 20, рассматриваемый временной интервал по существу соответствует указанному окну прослушивания указанного терминала 20.
Понятно, что, учитывая такие нагрузки приема, для передачи исходящего сообщения можно выбрать базовую станцию 31, имеющую незначительную вероятность приема для рассматриваемого временного интервала, поэтому риск пропуска одного или нескольких исходящих сообщений можно намного уменьшить.
Например, сервер 32 определяет нагрузки приема в зависимости от заранее известных моментов передачи исходящих сообщений различных терминалов 20 и от различных базовых станций 31, которые могут принимать эти исходящие сообщения.
Предпочтительно нагрузки приема определяют в зависимости от исходящих сообщений, предварительно принятых различными базовыми станциями 31. Действительно, если терминалы 31 выполнены с возможностью передавать исходящие сообщения рекуррентно, по существу периодически, то в течение времени будут воспроизводиться конкретные схемы приема. Указанные исходящие сообщения, предварительно принятые различными базовыми станциями 31, позволяют в этом случае заранее знать моменты передачи исходящих сообщений различных терминалов 20 и различные базовые станции 31, которые могут принимать эти исходящие сообщения.
Используемые нагрузки приема можно определять каждый раз, когда необходимо передать входящее сообщение, или можно определять, еще даже не зная, что входящее сообщение должно быть передано.
На фиг. 3 схематично представлен предпочтительный вариант осуществления, в котором способ 50 связи дополнительно содержит предварительный этап 51 установления указанных нагрузок приема для каждой базовой станции 31 сети 30 доступа в зависимости от исходящих сообщений, предварительно принятых различными базовыми станциями 31.
Например, в ходе этапа 51 установления определяют графики приема, связанные соответственно с различными базовыми станциями 31, при этом каждый график приема содержит нагрузки приема, соответственно связанные с различными временными интервалами в заранее определенном временном окне. Предпочтительно графики приема устанавливает, например, сервер 32 для каждой базовой станции 31 сети 30 доступа в зависимости от исходящих сообщений, принятых различными базовыми станциями 31 и переданными этими станциями в указанный сервер 32. Вместе с тем, в некоторых случаях указанные графики приема могут устанавливать базовые станции 31 и передавать их в сервер 32.
IT
IT
IT
Например, временное окно состоит из числа N временных интервалов δTi, где 1 ≤ i ≤ N. Чтобы ограничить вычисления, необходимые для составления графиков приема, предпочтительно рассматривают временные интервалы δTi продолжительностью, превышающей продолжительность окон прослушивания терминалов 20, чтобы ограничить временное разрешение, с которым необходимо вычислять нагрузки приема. Например, временное окно, в котором определяют графики приема, соответствует продолжительности в 24 часа, и каждый временной интервал δTi соответствует продолжительности в 1 час внутри указанного временного окна. Например, число N временных интервалов δTi равно 24 в случае временных интервалов без перекрывания во времени, но может также превышать 24, чтобы иметь временные интервалы с не равным нулю перекрыванием во времени, чтобы избежать случая, когда окно прослушивания терминала 20 может захватывать два последовательных временных интервала.
IT
IT
В дальнейшем тексте описании не ограничительно будет рассмотрен случай 24-часового временного окна, содержащего 24 (N = 24) временных интервала δTi продолжительностью в 1 час. Например, временной интервал δTi составляет от (i-1) до i часов, где 1 ≤ i ≤ N.
j
j-1
Сеть 30 доступа может устанавливать график приема для каждой базовой станции 31 и может обновлять его каждые 24 часа в зависимости от исходящих сообщений, принятых за последние 24 часа. Например, нагрузки приема временного окна ΔT определяют в зависимости от исходящих сообщений, принятых во время предыдущего временного окна ΔT.
j
При этом для базовых станций 31, для которых предварительно были установлены графики приема, на этапе 52 получения в указанных графиках приема временного окна ΔT отбирают нагрузки приема, связанные с временным интервалом δTi, соответствующим окну прослушивания терминала 20, в который должно быть передано входящее сообщение.
Как было указано выше, каждая нагрузка приема характеризует для каждой рассматриваемой базовой станции 31 вероятность приема исходящего сообщения в течение рассматриваемого временного интервала. Можно предусмотреть разные выражения нагрузок приема, лишь бы они действительно характеризовали вероятность приема исходящего сообщения во время рассматриваемого временного интервала.
j
n
δTi
Согласно первому не ограничительному примеру, нагрузку приема, связанную с временным интервалом δTi временного окна ΔT, для базовой станции 31 порядка n среди базовых станций сети 30 доступа устанавливают на основании величины W, вычисляемой в соответствии с выражением:
в котором:
j-1
- М соответствует числу исходящих сообщений, принятых базовой станцией 31 порядка n за предыдущее временное окно ΔT,
j-1
IT
- Ni соответствует числу исходящих сообщений, принятых базовой станцией 31 порядка n за временной интервал δTi предыдущего временного окна ΔT (при этом сумма всех Ni, где 1 ≤ i ≤ N, равна М).
n
n
δTi
δTi
Действительно, в соответствии с исходящими сообщениями, принятыми в течение последних 24 часов, такая величина W соответствует вероятности приема исходящего сообщения базовой станцией 31 порядка n в течение временного интервала δTi. Кроме того, такие величины Wможет устанавливать напрямую каждая базовая станция 31.
n
δTi
Согласно другому не ограничительному примеру, предпочтительно величину W вычисляют согласно выражению:
m
j-1
в котором BS соответствует числу базовых станций 31, которые во время временного интервала δTi предыдущего временного окна ΔT приняли исходящее сообщение порядка m среди Ni исходящих сообщений, принятых базовой станцией 31 порядка n, при этом 1 ≤ m ≤ Ni.
n
j
δTi
Такая величина W представляет интерес, так как она характеризует взвешенную вероятность приема, которая учитывает для каждого исходящего сообщения, которое может быть принято рассматриваемой базовой станцией 31 во время временного интервала δTi, вероятность того, что это исходящее сообщение может быть также принято другой базовой станцией 31 сети 30 доступа. Иначе говоря, такая взвешенная вероятность приема характеризует вероятность потери исходящего сообщения в случае передачи рассматриваемой базовой станцией 31 во время временного интервала δTi временного окна ΔT.
n
j
δTi
Следует отметить, что, вместе с тем, такая величина W, характеризующая взвешенную вероятность приема, не приводит во временном окне ΔT к вероятности в математическом смысле этого термина, сумма которой во всех возможных вариантах выполнения равна 1. Как правило, под «вероятностью приема» понимают функцию, значение которой возрастает с числом исходящих сообщений, которые могут быть приняты.
j
n
j-1
n
j-1
j-2
j-3
j
δTi
δTi
Нагрузки приема графиков приема за временное окно ΔT равны, например, величинам W, вычисленным на основании исходящих сообщений, принятых во время предыдущего временного окна ΔT. Предпочтительно такие величины W вычисляют для нескольких предыдущих временных окон ΔT, ΔT, ΔT, и т.д. и комбинируют, например, по взвешенному среднему значению для получения нагрузок приема графика приема за временное окно ΔT, используемое во время этапа 52 получения.
В) Выбор базовой станции
Во время этапа 53 сервер 32 выбирает в зависимости от нагрузок приема, полученных для различных базовых станций 31 группы, и для рассматриваемого временного интервала базовую станцию 31, которая будет использована для передачи входящего сообщения в терминал 20.
Например, сервер 32 может выбрать базовую станцию, нагрузка приема которой соответствует наименьшей вероятности приема, чтобы существенно сократить число исходящих сообщений, которые могут быть пропущены.
В частных вариантах осуществления можно также для каждой базовой станции 31 группы вычислить значение заранее определенной функции F выбора, которая зависит от нагрузки приема. Функция F выбора меняется вместе с указанной нагрузкой приема таким образом, что значение функции F выбора стремится к своей оптимизации, когда вероятность приема исходящего сообщения уменьшается, и предпочтительно выбранной базовой станцией 31 является та станция, которая оптимизирует значение указанной функции F выбора в указанной группе базовых станций.
В дальнейшем тексте описания не ограничительно рассмотрен случай, когда оптимизация значения функции F выбора состоит в максимизации указанной функции для базовых станций 31 группы за рассматриваемый временной интервал. Однако в других примерах можно также рассматривать функцию F выбора, при которой оптимизация значения указанной функции выбора состоит в минимизации указанного значения.
Например, значение функции F выбора вычисляют согласно следующему выражению:
R
R
n
δTi
в котором p[n] соответствует нагрузке приема рассматриваемой базовой станции 31 порядка n для временного интервала, в течение которого должно быть передано входящее сообщение. Например, нагрузка приема p[n] соответствует величине W, вычисленной при помощи любого из предыдущих выражений.
CR
Использование функции F выбора представляет особый интерес, когда для выбора базовой станции 31 с целью передачи входящего сообщения необходимо учитывать другие параметры, отличные от только одной нагрузки приема. В случае необходимости функция F выбора содержит, например, по меньшей мере две составляющих, в том числе составляющую, называемую «составляющей нагрузки приема» f, вычисляемой в зависимости от нагрузки приема, например, согласно следующему выражению:
CR
В частных вариантах осуществления в дополнение к составляющей нагрузки приема f функция F выбора содержит по меньшей мере одну составляющую среди описанных ниже составляющих.
COV
Согласно первому примеру, функция F выбора содержит составляющую, называемую «составляющей охвата» f, которая зависит от параметра, характеризующего площадь зоны охвата рассматриваемой базовой станции 31, и меняется вместе с указанным параметром, таким образом, что значение функции F выбора увеличивается, когда указанная площадь зоны охвата уменьшается.
COV
Благодаря такой составляющей охвата f, можно, для передачи входящего сообщения, отдать предпочтение базовым станциям 31, имеющим зону охвата небольшой площади. Действительно, базовая станция 31 с небольшой площадью зоны охвата в принципе обслуживает меньше терминалов 20, чем базовая станция 31 с большой площадью зоны охвата. Кроме того, вероятность того, что мобильный терминал 20 может оказаться в данной зоне охвата, уменьшается вместе с ее площадью.
COV
Например, значение составляющей охвата f для базовой станции 31 порядка n вычисляют при помощи следующего выражения:
в котором:
S
S
- N соответствует числу базовых станций 31 группы, где 1 ≤ n ≤ N;
S
- COV[i] соответствует площади зоны охвата базовой станции 31 порядка i, где 1 ≤ i ≤ N.
ISO
Согласно другому примеру, функция F выбора содержит составляющую, называемую «составляющей изоляции» f, которая зависит от параметра, характеризующего число терминалов 20, охватываемых только рассматриваемой базовой станцией 31, и меняется вместе с указанным параметром таким образом, что значение функции F выбора увеличивается, когда указанное число терминалов уменьшается.
ISO
Благодаря такой составляющей изоляции f, можно, для передачи входящего сообщения, отдать приоритет базовым станциям 31, обслуживающим терминалы 20, исходящие сообщения которых принимаются также другими базовыми станциями.
ISO
Например, значение функции изоляции f для базовой станции 31 порядка n вычисляют согласно выражению:
SINGLE
S
в котором d[i] соответствует числу терминалов 20, охватываемых только базовой станцией порядка i, где 1 ≤ i ≤ N.
QC
Согласно еще одному примеру, функция F выбора содержит так называемую «составляющую качества канала» f, которая зависит от параметра, характеризующего качество канала между терминалом 20 и рассматриваемой базовой станцией 31, и меняется вместе с указанным параметром таким образом, что значение функции F выбора увеличивается, когда указанное качество канала повышается.
QC
Благодаря такой составляющей качества канала f, можно, для передачи входящего сообщения, отдать приоритет базовым станциям 31, для которых качество канала связи с терминалом 20 является достаточно высоким, чтобы указанный терминал 20 мог действительно принять и декодировать входящее сообщение.
QC
Например, значение составляющей качества канала f для базовой станции 31 порядка n вычисляют согласно выражению:
C
S
в котором Q[i] соответствует значению качества канала между терминалом 20 и базовой станцией 31 порядка i, где 1 ≤ i ≤ N. Например, значение качества канала между терминалом 20 и базовой станцией 31 можно оценить на основании измеренной мощности исходящего сообщения, переданного указанным терминалом 20 и принятого рассматриваемой базовой станцией 31.
QR
Согласно еще одному примеру, функция F выбора содержит так называемую «составляющую качества сети» f, которая зависит от параметра, характеризующего качество связи между рассматриваемой базовой станцией 31 и сервером 32 сети 30 доступа, и меняется вместе с указанным параметром таким образом, что значение функции F выбора увеличивается, когда указанное качество связи повышается.
QR
Благодаря такой составляющей качества сети f, можно, для передачи входящего сообщения, отдать приоритет базовым станциям 31, для которых качество связи с сервером 32 сети 30 доступа является достаточно высоким, чтобы входящее сообщение, предварительно переданное от сервера 32 в выбранную базовую станцию 31, могло быть действительно принято указанной базовой станцией 31 и затем могло быть передано в направлении терминала 20.
QR
Например, значение составляющей качества сети f для базовой станции 31 порядка n вычисляют согласно выражению:
L
S
в котором Q[i] соответствует значению качества связи между сервером 32 базовой станцией 31 порядка i, где 1 ≤ i ≤ N. Например, значение качества связи между сервером 32 и базовой станцией 31 можно оценить на основании измерения времени прохождения между указанным сервером 32 и указанной базовой станцией 31 (“Round Trip Time” или RTT в англо-саксонской литературе).
АЕ
Согласно еще одному примеру, функция F выбора содержит так называемую «составляющую активности при передаче» f, которая зависит от параметра, характеризующего число входящих сообщений, переданных рассматриваемой базовой станцией 31, начиная с заранее определенного времени анализа, и меняется вместе с указанным параметром таким образом, что значение функции F выбора увеличивается, когда указанное число входящих сообщений уменьшается.
Такие признаки позволяют избегать слишком частого выбора одной и той же базовой станции 31 для передачи входящих сообщений.
АЕ
Например, значение составляющей активности при передаче fдля базовой станции 31 порядка n вычисляют согласно выражению:
в котором:
- log(x) соответствует функции логарифма числа x;
S
- k[i] соответствует числу входящих сообщений, переданных после времени анализа базовой станцией 31 порядка i, где 1 ≤ i ≤ N.
j-1
S
Например, время анализа равно продолжительности временного окна, которая в данном случае считается равной 24 часам, таким образом, что число k[i] соответствует числу входящих сообщений, переданных во время временного окна ΔT базовой станцией 31 порядка i, где 1 ≤ i ≤ N.
СR
Как было указано выше, функция F выбора содержит по меньшей мере составляющую нагрузки приема f и в частных вариантах осуществления может содержать по меньшей мере одну дополнительную составляющую среди следующих составляющих:
COV
- составляющую охвата f,
ISO
- составляющую изоляции f,
QC
- составляющую качества канала f,
QR
- составляющую качества сети f,
AE
- составляющую активности при передаче f.
Если функция F выбора содержит несколько составляющих, их можно комбинировать между собой, например, суммировать или перемножать, и, возможно, взвешивать при помощи соответствующих весовых коэффициентов.
В предпочтительных вариантах осуществления функция F выбора содержит все описанные выше составляющие, например, скомбинированные согласно следующему выражению:
CR
COV
ISO
QL
QR
AE
F = a⋅f⋅f⋅f + b⋅f⋅f + c⋅f
в котором a, b и c соответствуют весовым коэффициентам, которые позволяют корректировать величину рассматриваемых различных составляющих при выборе базовой станции 31.
После вычисления значения функции F выбора для каждой базовой станции 31 можно для передачи входящего сообщения выбрать базовую станцию 31, которая позволила получить самое большое значение указанной функции F выбора. После выбора сервером 32 базовой станции 31 указанный сервер 32 передает входящее сообщение в выбранную базовую станцию 31, которая передает его по входящей связи в направлении терминала 20 во время этапа 54.
В целом, можно отметить, что рассмотренные выше варианты осуществления и выполнения были описаны в качестве не ограничительных примеров, и, следовательно, можно предусмотреть другие версии.
В частности, изобретение было описано с учетом того, что для передачи входящего сообщения была выбрана и использована только одна базовая станция 31. Однако, согласно другим примерам, можно выбрать две и более базовых станций 31 для передачи указанного входящего сообщения, например, чтобы получить определенное пространственное разнообразие при передаче и улучшить, таким образом, отношение сигнала к шуму входящего сообщения, принимаемого указанным терминалом 20.
Кроме того, изобретение было описано с учетом входящего сообщения, переданного в ответ на исходящее сообщение. Однако, согласно другим примерам, можно передавать входящее сообщение во время произвольного временного интервала, не определенного окном прослушивания терминала 20. В случае необходимости, терминал 20 должен быть в состоянии принимать входящее сообщение в любой момент.
Кроме того, изобретение было описано с учетом временных интервалов продолжительностью, превышающей продолжительность окон прослушивания терминалов 20. Однако, согласно другим примерам, можно рассматривать временные интервалы продолжительностью, меньшей продолжительности окон прослушивания терминалов 20. В случае необходимости, можно получить несколько нагрузок приема для одного и того же окна прослушивания терминала 20, соответственно связанных с различными временными интервалами внутри указанного окна прослушивания. При этом можно выбрать пару базовая станция/ временной интервал, позволяющую минимизировать риск пропуска исходящих сообщений, например, выбирая пару базовая станция/ временной интервал, позволяющую оптимизировать значение функции F выбора на разных базовых станциях 31 группы и в разные временные интервалы внутри окна прослушивания терминала 20.
Кроме того, следует отметить, что изобретение было описано с учетом того, что способ 50 связи осуществляют, когда для передачи входящего сообщения в терминал 20 могут быть использованы несколько базовых станций 31. Однако, согласно другим примерам, можно обусловить осуществление способа 50 связи соблюдением некоторых условий. Например, если необходимо передать входящее сообщение в терминал 20 в зоне действия базовой станции 31, для которой окно передачи была предварительно конфигурировано для другого входящего сообщения, и это окно передачи находится в окне прослушивания указанного рассматриваемого терминала 20, то предпочтительно входящее сообщение в направлении указанного рассматриваемого терминала 20 объединяют с другим входящим сообщением и передают при помощи этой базовой станции 31 во время этого же окна передачи, не прибегая к осуществлению различных этапов способа 50 связи.