OPTIMIZACIÓN DE ÁREAS DE RADIOBÚSQUEDA EN UNA RED DE COMUNICACIONES CELULAR.

Un método para el agrupamiento de celdas en una red de comunicaciones celular dentro de un área de radiobúsqueda común,

que incluye los pasos de: analizar (14) el tráfico de comunicaciones dentro de dichas celdas (1, 2, 3,4), a partir de dicho análisis, asociar los valores de penalización (15) que reflejan la penalización de pares de celdas particulares (2,4) que son agrupadas dentro de la misma área de radiobúsqueda, y asignar (16) celdas a áreas de radiobúsqueda comunes a fin de minimizar una suma de los valores de penalización

5 La presente invención hace referencia a un método y aparato para la asignación de celdas a las áreas de radiobúsqueda en una red de comunicaciones celulares. La invención tiene campo de aplicación en las redes de comunicaciones celulares en general y en particular en el Sistema Global para las Comunicaciones Móviles o GSM (por sus siglas en inglés) y en los sistemas de tercera generación

10 tales como el Sistema Universal de Telecomunicaciones Móviles o UMTS (por sus siglas en inglés) que en la actualidad se está estandarizando. Las redes de comunicaciones celulares generalmente incluyen un centro de conmutación de servicios móviles (MSC, por sus siglas en inglés) acoplado a la red telefónica pública conmutada (PSTN, por sus siglas en inglés), una gran variedad de estaciones base (BS) y unidades suscriptoras de radioteléfono a menudo denominadas estaciones móviles. Usualmente, varias estaciones base se encuentran bajo el control de un controlador de estaciones base (BSC, por sus siglas en inglés) que a su vez se comunica directamente por medio de un enlace de línea fija o de microondas con un MSC. Varios controladores de estaciones base pueden reportar a

20 un MSC. Un centro de operaciones y mantenimiento (OMC, por sus siglas en inglés) se conecta al MSC y comprende una instalación centralizada que respalda la administración diaria de la red celular. Esto también facilita la ingeniería y la planificación de la red. Cada una de la pluralidad de estaciones base generalmente define una región geográfica o celda próxima a cada estación base para producir áreas de cobertura. El área de cobertura de cualquier celda determinada se puede superponer parcialmente con la de una o más de sus vecinas. El tamaño de las celdas habitualmente oscila entre los 200 metros de diámetro en áreas urbanas y los 120 kilómetros en áreas rurales. Cada estación base comprende los componentes de radiofrecuencia y la antena para la comunicación con las estaciones móviles. El enlace de comunicaciones desde una estación base a una estación móvil se conoce como enlace

descendente. En cambio, el enlace de comunicaciones desde una estación móvil a la estación base se llama enlace ascendente. Por medio de los componentes antes mencionados, la red celular es capaz de (entre otras cosas) monitorear el número de llamadas realizadas por la estación móvil, controlar el traspaso del enlace de comunicaciones desde la estación móvil a las estaciones base mientras se mueve desde una celda a otra y rastrear la localización de la estación móvil dentro de la red por medio de una secuencia de actualización de localización. En el sistema GSM, por ejemplo, cada estación móvil, cuando se encuentra activa en una llamada, mide la calidad de la señal de enlace descendente, es decir, la tasa de error de bit, y la potencia de la señal de enlace descendente de una señal recibida desde su estación base que da servicio en cuya celda reside en ese momento, y también la potencia de la señal de enlace descendente desde las estaciones base vecinas que dan servicio a las celdas vecinas. Todas estas mediciones se reportan periódicamente a la estación base que da servicio y a partir de allí, según sea necesario, al OMC a través del BSC y el MSC. Estas mediciones se reportan en mensajes conocidos como “Reportes de Medición” en la terminología del GSM.

A medida que la estación móvil se mueve de una celda a la siguiente, el enlace de comunicaciones se transfiere desde su estación base que le da servicio a la 20 estación base vecina utilizando un procedimiento conocido como traspaso, como se ha mencionado anteriormente. La necesidad de un traspaso se determina usualmente sobre la base de uno o más criterios. Uno de los criterios utilizado con mayor frecuencia en el sistema GSM es la potencia de la señal recibida, el denominado nivel RxLev, medido por la estación móvil. Cuando los valores de RxLev de la 25 estación base que da servicio y la estación base vecina reúnen algunos criterios predeterminados, se acciona un traspaso. Cierta histéresis se diseña dentro de un algoritmo de traspaso de modo que se evita el “efecto ping-pong” entre las celdas. En consecuencia, puede haber ocasiones en donde la estación móvil en la frontera de una celda (donde existe alguna superposición en la cobertura entre dos celdas), recibe

30 un nivel RxLev de una celda vecina que es mayor al de la celda que le da servicio. Dentro del diseño de un sistema celular típico, la red se divide en áreas de búsqueda separadas y contiguas, conocidas como áreas de localización dentro del

GSM. Cada área de localización comprende una multiplicidad de celdas adyacentes. Cada vez que una estación móvil pasa de un área de radiobúsqueda a otra, informa a la red de su nueva área de localización por medio de un mensaje de actualización de localización, una vez que ha recibido la identidad del área de localización actual 5 mediante el canal de transmisión de enlace descendente. La red mantiene un registro de esta información de modo que si la estación móvil necesita ser buscada, (por ejemplo, de modo que pueda recibir una llamada entrante), los mensajes de radiobúsqueda son enviados sólo a aquellas celdas dentro del área de radiobúsqueda específica. Esto evita la redundancia de buscar en cada celda a lo largo de toda la red. 10 Existen algunas ventajas y desventajas que deben considerarse al diseñar un área de radiobúsqueda. Un área de radiobúsqueda grande significa que debe enviarse un gran número de mensajes de radiobúsqueda a cada celda incrementando en consecuencia la carga de radiobúsqueda requerida de cada celda. Sin embargo, cuanto más pequeña sea el área de radiobúsqueda, mayor será la frecuencia con la 15 que la estación móvil cruzará las fronteras de un área de radiobúsqueda, lo cual requerirá que la estación móvil actualice la red acerca de su localización, incrementando en consecuencia la carga en los canales de señalización. Un efecto secundario negativo adicional de las áreas de radiobúsqueda pequeñas es que la histéresis que debe ser implementada en cada frontera, puede hacer que la estación móvil reciba servicio de una celda que no es óptima, incrementando en consecuencia el riesgo de llamadas de baja calidad e incluso fallos en las llamadas. Además, la ubicación acertada de las fronteras de las áreas de radiobúsqueda puede minimizar el paso de las estaciones móviles de un área de radiobúsqueda a otra, reduciendo en consecuencia la carga de señalización de la red y los efectos de la histéresis.

25 Un ejemplo de un método de radiobúsqueda para un sistema de comunicaciones celular se revela en la patente US-A-6 138 025, la cual plantea la agrupación de celdas dentro de las Áreas Virtuales de Localización de Móviles (VMLA, por sus siglas en inglés) para nivelar la carga de radiobúsqueda, en donde las fronteras de cada VMLA se mueven dinámicamente para equilibrar la carga de

30 radiobúsqueda dentro de cada VMLA." En la actualidad, la planificación de las áreas de radiobúsqueda no es un proceso automatizable por lo que se requiere abundante mano de obra, y se basa en

datos limitados respaldados en suposiciones no suficientemente validadas. Los diseños resultantes no son óptimos lo que resulta en un incremento en la carga de señalización de la red y por lo tanto reduce la capacidad y la calidad del servicio de la red.

5 Por lo tanto, existe la necesidad de un proceso automatizado para la determinación de áreas de radiobúsqueda que pueda dar una solución óptima, minimizar la carga de señalización y maximizar el rendimiento del establecimiento de llamadas. Un proceso automático también reducirá los costes del operador de la red al reducir la necesidad de personal cualificado.

10 En un primer aspecto, la invención comprende un método para la agrupación de celdas en una red de comunicaciones celular dentro de un área de radiobúsqueda común, que incluye los pasos de: analizar el tráfico de comunicaciones dentro de dichas celdas, a partir de dicho análisis, asociar valores de penalización que reflejen la penalización de pares de celdas particulares que se agrupen dentro de la misma área de radiobúsqueda, y asignar las celdas a áreas de radiobúsqueda comunes a fin de minimizar una suma de los valores de penalización.

En un segundo aspecto, la invención comprende un aparato para la agrupación de celdas en una red de comunicaciones celular dentro de un área de radiobúsqueda común, que incluye: medios para analizar el tráfico de comunicaciones dentro de dichas...

1. Un método para el agrupamiento de celdas en una red de comunicaciones celular dentro de un área de radiobúsqueda común, que incluye los pasos de: analizar (14) el tráfico de comunicaciones dentro de dichas celdas (1, 2, 3,4), a partir de dicho análisis, asociar los valores de penalización (15) que reflejan la penalización de pares de celdas particulares (2,4) que son agrupadas dentro de la misma área de radiobúsqueda, y asignar (16) celdas a áreas de radiobúsqueda comunes a fin de minimizar una suma de los valores de penalización.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 en donde el paso de análisis

(14) comprende la medición de una carga de señal de radiobúsqueda en una celda.

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 en donde el paso de análisis

(14) además comprende la determinación de un grado de superposición de cobertura 15 entre dicho par de celdas.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3 en donde el grado de superposición se determina a partir de los reportes de medición recibidos desde las estaciones móviles localizadas dentro de la red.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4 en donde los reportes de medición comprenden mediciones de la potencia de señal de señales recibidas por las estaciones móviles desde las estaciones base que dan servicio a dichas celdas.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5 en donde el valor de penalización de un par de celdas de celda servidora-celda vecina p(S,N) se determina a partir de la ecuación:

**(Ver fórmula)**

donde P(N) es la carga de radiobúsqueda de una celda vecina N, MR(S) es el conjunto de reportes de medición recibidos desde las estaciones móviles que reciben servicio de la celda servidora S, y donde F (Mr) = 1 si la potencia de una señal recibida en una estación móvil, y transmitida por una estación base que da servicio a la celda N, es mayor que la potencia de una señal recibida por la misma estación móvil y transmitida por una estación base que da servicio a la celda S (y que actúa como la Estación base que da servicio a dicha estación móvil) y por cualquier otra vecina, de otra manera F(Mr) = 0, y R es factor proporcional a la proporción entre el tráfico total de actualización de localización y la superposición de la cobertura total de las celdas en la red.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes en donde el valor máximo de carga de radiobúsqueda se define para el área de radiobúsqueda común y en donde el paso de asignación se modifica para asegurar que no se exceda el valor máximo de carga de radiobúsqueda.

8. Un aparato (13) para el agrupamiento de las celdas en una red de comunicaciones celular dentro de un área de radiobúsqueda, que incluye: medios (14) para el análisis del tráfico de comunicaciones dentro de dichas celdas (1,2,3,4), medios (15) para la asociación, a partir de dicho análisis, de los valores de penalización que reflejan la penalización de pares de celdas particulares (2,4) que son agrupadas dentro de la misma área de radiobúsqueda, y medios para la asignación (16) de celdas a áreas de radiobúsqueda comunes a fin de minimizar una suma de los valores de penalización.

9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 8 en donde los medios (14)

para el análisis comprenden medios para la medición de la carga de señal de 20 radiobúsqueda en una celda.

10. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 9 en donde los medios para el análisis (14) además comprenden medios para la determinación de un grado de superposición de cobertura entre dicho par de celdas.

11. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 10 en donde el grado de superposición se determina a partir de los reportes de medición recibidos desde las estaciones móviles localizadas dentro de la red.

12. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 11 en donde los reportes de medición comprenden mediciones de la potencia de señal de señales recibidas por las estaciones móviles desde las estaciones base que dan servicio a dichas celdas.

13. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 12 en donde el valor de penalización de un par de celdas de celda servidora-celda vecina p(S,N) se determina a partir de la ecuación; donde P(N) es la carga de radiobúsqueda de una celda vecina N, MR(S) es el conjunto de reportes de medición recibidos desde las estaciones móviles que reciben servicio de la celda servidora S, y donde F (Mr) = 1 si la potencia de una

**(Ver fórmula)**

5 señal recibida en una estación móvil y transmitida por una estación base que da servicio a la celda N es mayor que la potencia de una señal recibida por la misma estación móvil y transmitida por una estación base que da servicio a la celda S (y que actúa como la estación base que da servicio a dicha estación móvil) y por cualquier otra vecina, de otra manera F(Mr) = 0, y R es factor proporcional a la proporción entre el tráfico total de actualización de localización y la superposición de la cobertura total de las celdas en la red.

14. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13 en donde el valor máximo de carga de radiobúsqueda se define para el área de radiobúsqueda común y en donde los medios para la asignación se adaptan para asegurar que no se exceda el valor máximo de carga de radiobúsqueda.

15. Un producto de programa informático que comprende un medio sobre o en el cual se graba un programa que, al ser ejecutado en un sistema de computación, ejecutará el método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7. “Sigue 1 página de dibujos”