Método y aparato para simulación de un sistema de una red de comunicaciones.

Un método de simulación de un sistema (100; 105;110; 115; 120;

125; 130; 133; 135; 140; 145) en una red decomunicaciones (100; 130; 133) con el fin de obtener una predicción de la carga de un recurso en el sistema,comprendiendo el método:

recibir (205), en una entrada de un aparato de predicción de carga, valores de intensidad {aiij, i ≥ 1 ... m, j ≥ 1 ... n}para n eventos que ocurren en una sistema de referencia en m ocasiones diferentes ti, en donde la ocurrencia de unevento j requiere una cantidad xj de recurso;

recibir (210), en una entrada del aparato de predicción de carga, valores de la carga total Li en el sistema dereferencia en las m ocasiones ti diferentes;

recibir (220), en una entrada del aparato de predicción de carga, valores de intensidad {bpj} para cada uno de los neventos en un escenario del sistema para el que va a ser pronosticada la carga;

optimizar (225), en el aparato de predicción de carga, una función S objeto descrita por:**Fórmula**

sujeta a las restricciones de desigualdad lineal descritas por:**Fórmula**

y1 ≤ a11x1 + ... + a1jxj + ... + a1nxn ≤ z1

yi ≤ ai1x1 + ... + aijxj + ... + ainxn ≤ zi

ym ≤ am1x1 + ... + amjxj + ... + amnxn ≤ zm

en donde yi y zi son funciones de la carga total medida Li del sistema de referencia, dando la optimización comoresultado al menos un resultado optimizado de la función S objeto, con lo que se puede obtener una predicción Lp dela carga total en el sistema.

Método y aparato para simulación de un sistema de una red de comunicaciones

Campo técnico

La presente invención se refiere al campo de las redes de comunicaciones, y en particular al dimensionamiento de nodos en redes de comunicaciones.

Antecedentes Una red de comunicaciones es una estructura altamente compleja con un gran número de nodos de diferentes tipos interconectados, en donde enormes cantidades de datos de señalización y de usuario pueden ser enrutados por una multitud de trayectorias de transmisión diferentes. Con el fin de asegurar que la capacidad de la red de comunicaciones puede estar a la altura de las expectativas de transmisión de sus usuarios, mientras mantiene los costes de equipamiento a un nivel razonable, se desean métodos de estimación del número de nodos requeridos con el fin de soportar un comportamiento de tráfico determinado, o una carga de tráfico específica. Tales estimaciones pueden ser usadas cuando se realiza el dimensionamiento de un nuevo sistema de comunicaciones, así como cuando un proceso de ajuste de la capacidad de una red de comunicaciones exige cambios.

Los métodos existentes para dimensionar redes de comunicaciones utilizan típicamente modelos numéricos para calcular numéricamente las características de la red deseada y ayudar con ello a la ingeniería de planificación de la red durante el proceso de diseño. Ejemplos de tales métodos se proporcionan en el Capítulo 8 de “WCDMA para UMTS”, editado por H. Holma y A. Toskala, John Wiley & Sons, Ltd., 2004, así como en “Dimensionamiento y Planificación de Red de Radio para Redes WiMAX”, Upaso et al., Fujitsu Sci. Tech. J., Vol. 42, 4, p. 435-450. También, el documento US 6 735 551 describe un método para crear un modelo de predicción de comportamiento de una red.

Tales modelos de dimensionamiento numérico son típicamente muy complejos, y con frecuencia dependen de suposiciones hechas sobre las propiedades físicas del sistema que va a ser dimensionado, del comportamiento de los usuarios de la red, y en particular, en caso de redes de comunicaciones basadas en radio, de los entornos geográficos de la red. Puesto que la calidad del modelo numérico determina la consistencia y la aplicabilidad de los resultados obtenidos para el dimensionamiento de redes mundiales reales, un modelo numérico de ese tipo necesita ser tan preciso como sea posible. Sin embargo, debido a la complejidad de esos sistemas, es muy difícil obtener la precisión deseada. Sin importar cuán preciso sea el enfoque de planificación y optimización, si se utiliza una modelización imprecisa, los resultados serán inútiles.

Sumario Un problema al que se refiere la presente invención consiste en cómo obtener un método más eficiente de predicción de una carga en una red de comunicaciones.

Este problema está direccionado por medio de un método de simulación de un sistema en una red de comunicaciones con el fin de obtener una predicción de la carga de un recurso en el sistema. Los recursos respecto a los que debe ser pronosticada la carga pueden ser, por ejemplo, recursos de procesamiento, o recursos de almacenamiento de datos. El método comprende: recibir, en una entrada de un aparato de predicción de carga, valores de intensidad {aij, i = 1 ... m, j = 1 ... n) para n eventos que ocurran en un sistema de referencia en m ocasiones diferentes ti {i = 1 ... m}, en donde la ocurrencia del evento j requiere una cantidad de recurso xj; recibir (210) , en una entrada del aparato de predicción de carga, valores de la carga Li total en el sistema de referencia en las m ocasiones tj diferentes; y recibir, en una entrada del aparato de predicción de carga, valores de intensidad {bpj} para cada uno de los n eventos en un escenario del sistema para el que ha sido pronosticada la carga. El método comprende además optimizar, en el aparato de predicción de carga una función S objeto descrita mediante:

S = nj=1 (bpjxj) ,

sujeta a las restricciones de la desigualdad lineal descrita por la expresión (3) que sigue, en donde yi y zi son funciones de la carga total Li medida del sistema de referencia, dando como resultado esta optimización un resultado optimizado de la función S objeto, en donde se puede obtener una predicción Lp de la carga total del sistema.

El problema es direccionado además por medio de un aparato de simulación para simular un sistema en una red de comunicaciones con el fin de obtener una predicción de la carga de un recurso en el sistema. El aparato de simulación comprende: una entrada dispuesta para recibir valores de intensidad {aij, i = 1 ... m, j = 1 ... n} para n eventos que ocurren en un sistema de referencia en m ocasiones ti diferentes, en donde la ocurrencia de una evento j requiere una cantidad xj de recurso; una entrada dispuesta para recibir valores de la carga Li total en el sistema de referencia en las m ocasiones ti diferentes; y una entrada dispuesta para recibir valores {bpj} de intensidad para cada uno de los n eventos en un escenario del sistema para el que va a ser pronosticada la carga. El aparato de simulación comprende además un mecanismo de optimización conectado a dichas entradas. El aparato de optimización está dispuesto para determinar un límite zi superior y un límite yi inferior a partir de un valor recibido de

la carga Li total en el sistema de referencia; optimizar una función S objeto descrita por:

S = nj=1 (bpjxj) ,

sujeta a restricciones de desigualdad lineal descritas mediante la expresión (3) que sigue, de una manera tal que la optimización dé como resultado al menos un reposicionamiento optimizado de la función S objeto, con lo que se puede obtener una predicción Lp de la carga total en el sistema, y suministrar una señal indicativa de al menos un resultado optimizado de la función S objeto.

El problema está direccionado además por medio de un programa de ordenador para simular un sistema en una red de comunicaciones con el fin de obtener una predicción de la carga de un recurso en el sistema, y mediante un producto de programa de ordenador que comprende medios legibles con ordenador que almacenan el programa de ordenador.

Mediante el método de simulación, el aparato y el programa de ordenador, se consigue que se pueda obtener una predicción más precisa de la carga de un sistema en una red de comunicaciones en un escenario dado, con medios más simples. El modelo de simulación no requiere suposiciones ni estimaciones de las propiedades físicas del equipo, ni de los entornos geográficos del sistema respecto al que va a ser pronosticada la carga. Además, las predicciones pueden ser obtenidas de forma fácil y rápida para diferentes escenarios de comportamiento de usuario, puesto que el comportamiento de usuario no forma parte del modelo de sistema, sino que por el contrario se utiliza como entrada para formar el modelo de optimización.

La optimización de la función objeto puede ser realizada eficientemente por medio de programación lineal.

En una realización, los límites respecto a las restricciones de desigualdad se extraen de los valores respectivos de la carga Li medida total del sistema de referencia. Por ejemplo, el límite superior puede estar dado por yi = Li (1 -∀) y el límite superior puede estar dado por zi = Li (1 + #) . Éstas han demostrado ser definiciones eficientes de los límites superior e inferior para la restricciones de desigualdad con las que las predicciones precisas de la carga total pueden ser obtenidas.

En una realización de la invención, la función S objeto se optimiza de modo que llegue a un resultado mínimo Smin y a un resultado máximo Smax de la función S objeto. La predicción de carga puede ser obtenida, por ejemplo, como promedio del resultado mínimo y del resultado máximo. Esta realización ha demostrado que proporciona predicciones de carga de alta precisión.

En una aplicación, se puede utilizar la tecnología actual para monitorizar la carga de un sistema en una red de comunicaciones. En la presente aplicación, el sistema de referencia y el sistema para el que se va a determinar la predicción de carga son el mismo, representando los valores {bpj} de intensidad recibidos un escenario para el que la carga que va a ser pronosticada ha sido obtenida a partir de mediciones de la intensidad de n eventos en el sistema en un punto particular en el instante tc. En la presente aplicación, el método comprende además: generar una predicción Lp de la carga total usando al menos un resultado optimizado de la función S objeto; recibir una medición Lm, obtenida en el punto particular en el instante tc, de la carga total que va a ser pronosticada; comparar la carga total Lp pronosticada en el instante tc con la carga... [Seguir leyendo]

1. Un método de simulación de un sistema (100; 105;110; 115; 120; 125; 130; 133; 135; 140; 145) en una red de comunicaciones (100; 130; 133) con el fin de obtener una predicción de la carga de un recurso en el sistema, comprendiendo el método:

recibir (205) , en una entrada de un aparato de predicción de carga, valores de intensidad {aiij, i = 1 ... m, j = 1 ... n} para n eventos que ocurren en una sistema de referencia en m ocasiones diferentes ti, en donde la ocurrencia de un evento j requiere una cantidad xj de recurso;

recibir (210) , en una entrada del aparato de predicción de carga, valores de la carga total Li en el sistema de referencia en las m ocasiones ti diferentes;

recibir (220) , en una entrada del aparato de predicción de carga, valores de intensidad {bpj} para cada uno de los n eventos en un escenario del sistema para el que va a ser pronosticada la carga;

optimizar (225) , en el aparato de predicción de carga, una función S objeto descrita por:

S = nj=1 (bpjxj) ,

sujeta a las restricciones de desigualdad lineal descritas por:

y1< a11x1 + ... + a1jxj + ... + a1nxn < z1

yi < ai1x1 + ... + aijxj + ... + ainxn < zi ym < am1x1 + ... + amjxj + ... + amnxn < zm

en donde yi y zi son funciones de la carga total medida Li del sistema de referencia, dando la optimización como resultado al menos un resultado optimizado de la función S objeto, con lo que se puede obtener una predicción Lp de la carga total en el sistema.

2. El método de la reivindicación 1, en donde:

yi = Li (1 -∀) y/o zi = Li (1+#) , donde 0<∀<0, 5 y 0<#<0, 5.

3. El método de la reivindicación 1 ó 2, en donde:

la función S objeto está optimizada a efectos de llegar a un resultado mínimo Smin y a un resultado máximo Smax de la función S objeto, y la predicción de carga Lp se obtiene como una función del resultado mínimo Smin y del resultado máximo Smax de la función S objeto.

4. El método de la reivindicación 1 ó 2, en donde:

el sistema para el que se va a pronosticar la carga es también el sistema de referencia con el fin de monitorizar la carga de la red de comunicaciones. 5. El método de una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además: generar (230) una predicción Lp de la carga total usando al menos un resultado optimizado de la función S objeto; extraer (300) , a partir de la predicción Lp de carga total en el sistema, un valor de una dimensión adecuada del

sistema simulado, y generar (305) una señal indicativa de dicho valor de una dimensión adecuada. 6. El método de la reivindicación 4, en donde: los valores {bpj} de intensidad recibidos para cada uno de los n eventos en un escenario del sistema para el que va a

ser pronosticada la carga, han sido obtenidos a partir de mediciones de la intensidad de los n eventos en el sistema a ser pronosticado en un punto particular en el tiempo tc; comprendiendo el método además: generar (230) una predicción Lp de la carga total usando al menos un resultado optimizado de la función S objeto;

recibir (315) una medición Lm obtenida en el punto particular en el tiempo tc, de la carga total a ser pronosticada; comparar (320) la carga total Lp pronosticada en el tiempo tc con la carga total Lm medida en el tiempo tc; y, si la carga total medida Lm se desvía de la carga total pronosticada Lp más de una cantidad predefinida, entonces:

generar (325) una indicación de que la carga total medida Lm se desvía de la carga total pronosticada Lp. 7. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde: la optimización de la función S objeto se realiza por medio de programación lineal. 8. El método de una cualquiera de las reivindicaciones 1—7, en donde: el recurso respecto al que se va a obtener una predicción de la carga, es el recurso de procesamiento del sistema. 9. Un aparato (400) de simulación para simular un sistema (100; 105; 110; 115; 120; 125; 130; 133; 135; 140; 145)

en una red de comunicaciones (100; 130; 133) con el fin de obtener una predicción de la carga total de un recurso en el sistema, comprendiendo el aparato de simulación: una entrada (410a) dispuesta para recibir valores de intensidad {aiij, i = 1 ... m, j = 1 ... n} para n eventos que ocurren en un sistema de referencia en m ocasiones diferentes ti, en donde la ocurrencia de una evento j requiere una cantidad xj de recurso;

una entrada (410b) dispuesta para recibir valores de la carga total Li en el sistema de referencia en las m ocasiones diferentes tj; una entrada (410c) dispuesta para recibir valores de intensidad {bpj} para cada uno de los n eventos en un escenario del sistema respecto al que se va a pronosticar la carga, y

un mecanismo (405) de optimización conectado a dichas entradas y dispuesto para:

determinar (215) un límite superior zi y un límite inferior yi a partir de un valor recibido de la carga total Li en el sistema de referencia; optimizar (225) una función S objeto descrita por

S = nj=1 (bpjxj) ,

sujeta a las limitaciones de desigualdad lineal descritas por:

y1< a11x1 + ... + a1jxj + ... + a1nxn < z1

yi < ai1x1 + ... + aijxj + ... + ainxn < zi ym < am1x1 + ... + amjxj + ... + amnxn < zm

de una manera tal que la optimización dé como resultado al menos un resultado optimizado de la función S objeto, con lo que se puede obtener una predicción Lp de la carga total en el sistema, y

suministrar una señal indicativa de al menos un resultado optimizado de la función S objeto.

10. Un aparato (500) de dimensionamiento para el dimensionamiento de un sistema en una red de comunicaciones (100) , que comprende:

un aparato de simulación según la reivindicación 9, comprendiendo además un mecanismo (415) de generación de predicción dispuesto para recibir una salida desde el mecanismo de optimización, estando el mecanismo de generación de predicción dispuesto para generar una predicción Lp de la carga total usando al menos un resultado optimizado de la función S objeto, y para suministrar una señal indicativa de dicha predicción en una salida (420) del

aparato de simulación, y

un mecanismo (505) de deducción de dimensión dispuesto para recibir una señal de salida indicativa de dicha predicción desde el aparato de simulación, y dispuesto para deducir (300) , a partir de una predicción Lp de la carga total en el sistema, un valor de una dimensión adecuada del sistema simulado, y para generar (305) una señal indicativa de dicho valor de una dimensión adecuada.

11. Un aparato (625) de monitorización de carga en una red de comunicaciones (100) que comprende:

un aparato de simulación según la reivindicación 9, comprendiendo además un mecanismo (415) de generación de predicción dispuesto para recibir una salida desde el mecanismo de optimización, estando el mecanismo de generación de predicción dispuesto para generar una predicción Lp de la carga total usando al menos un resultado optimizado de la función S objeto, y para suministrar una señal indicativa de dicha predicción en una salida (420) del aparato de simulación;

una entrada (607) dispuesta para recibir una medición Lm de la carga total a ser pronosticada;

un mecanismo (605) de comprobación de comportamiento conectado a dicha entrada dispuesta para recibir una medición, estando el mecanismo de comprobación de comportamiento dispuesto además para recibir, desde el aparato de simulación, una señal de salida indicativa de una carga total pronosticada y para su comparación (320) , estando el mecanismo de comprobación de comportamiento dispuesto además para comparar una carga total pronosticada Lp con una carga total medida Lm; y para generar (325) una indicación si una carga total medida Lm se desvía en más de una cantidad predefinida de una carga total pronosticada Lp con la que se compara.

12. Un nodo de comunicaciones (625) para su uso en una red de comunicaciones (100) , comprendiendo el nodo de comunicaciones el aparato de monitorización de carga de la reivindicación 11.

13. Un programa de ordenador para simular un sistema (100; 105; 110; 115; 120; 125; 130; 133; 135; 140; 145) en una red de comunicaciones 100; 130; 133) con el fin de obtener una predicción de la carga de un recurso en el sistema, comprendiendo el programa de ordenador porciones de código de programa de ordenador que, cuando se ejecutan en un aparato (400) de simulación, provocan que el aparato de simulación:

extraiga (205) , a partir de una señal recibida, valores de medición de intensidad {aiij, i = 1 ... m, j = 1 ... n} para n eventos que ocurren en un sistema de referencia en m ocasiones diferentes ti, en donde la ocurrencia de una evento j requiere una cantidad xj de recurso;

extraiga (210) , a partir de una señal recibida, valores de la carga total Li en el sistema de referencia en las m ocasiones diferentes ti;

extraiga (220) , a partir de una señal recibida, valores de intensidad {bpj} para cada uno de los n eventos en un escenario del sistema respecto al que va a ser pronosticada la carga;

optimice (225) una función S objeto descrita por:

S = nj=1 (bpjxj) ,

sujeta a las limitaciones de desigualdad lineal descritas por:

y1< a11x1 + ... + a1jxj + ... + a1nxn < z1

yi < ai1x1 + ... + aijxj + ... + ainxn < zi

ym < am1x1 + ... + amjxj + ... + amnxn < zm

en donde yi y zi son funciones de la caga total medida Li del sistema de referencia, dando la optimización como resultado al menos un resultado optimizado de la función S objeto, con lo que se puede obtener una predicción Lp de la carga total en el sistema.

14. Un producto de programa de ordenador que comprende medios (705) legibles con ordenador y un programa de ordenador (710) según la reivindicación 13 almacenado en los medios legibles con ordenador.