无线/移动网络中基于动态阈值的呼叫准入控制方法

摘要

本发明属于服务质量控制算法领域，其特征在于依次含有以下步骤：将系统时间分为等长的时段，在每个时段初设置各类业务的新呼叫准入控制阈值和切换呼叫准入控制阈值。当某类业务的新呼叫或切换呼叫在某个时段内发起连接请求时，若接纳该呼叫会使该时段系统已接纳的该类业务的新呼叫数或切换呼叫数，超过该类业务的新呼叫准入控制阈值或切换呼叫准入控制阈值，则系统拒绝该呼叫，否则接纳该呼叫，并为其分配所需的带宽。为设置合理的呼叫准入控制阈值，使用了“奖惩策略”，即在系统接纳呼叫时给予奖赏，在系统拒绝呼叫或者由于阈值设置不当而造成资源浪费时给予惩罚。本发明实现了减小新呼叫阻塞率和切换呼叫中断率的目的、提高系统性能的目的。

主权项

1.无线/移动网络中基于动态阈值的呼叫准入控制方法，其特征在于，该方法依次含有以下步骤：步骤(1.)：在系统即无线/移动网络中的基站、或接入路由器AR、或无线接入点AP中，记录业务类别总数K，K∈N以及剩余带宽Br，并初始化定时器，所述定时器用于将系统的时间分为等长的时段，时段长为20秒；步骤(2.)：初始化计数器Ni，i＝1，2，…，K为0，用于记录一个时段内系统接纳的第i，i＝1，2，…，K类业务的新呼叫数，其中，新呼叫是指由当前无线/移动子网的移动用户发起的呼叫；初始化计数器Hi，i＝1，2，…，K，用于记录一个时段内系统接纳的第i，i＝1，2，…，K类业务的切换呼叫数，其中，切换呼叫是指由别的无线/移动子网的移动用户发起、并由于用户的移动而切换到当前无线/移动子网中的呼叫；步骤(3.)：为了实施呼叫准入控制，系统在每个时段开始时为各类业务的新呼叫和切换呼叫设置呼叫准入控制阈值，其中第i类业务的新呼叫准入控制阈值rni和第i类业务的切换呼叫准入控制阈值rhi，i＝1，2，…，K，分别是系统平均收益函数的参数，要在剩余带宽的约束下，使得系统平均收益函数最大化，所述的系统平均收益函数按照以下步骤获得：步骤(3.1.)：系统预测本时段内第i，i＝1，2，…，K类业务的平均新呼叫到达率λni和平均切换呼叫到达率λhi，i＝1，2，…，K，所述的平均新呼叫到达率和平均切换呼叫到达率分别指每秒达到系统的新呼叫数和切换呼叫数的平均值，这两个参数分别由系统根据呼叫到达的历史信息经统计分析得到，这里的呼叫到达的历史信息指本时段之前的各时段的新呼叫到达率和切换呼叫到达率的平均值；步骤(3.2.)：系统根据本时段内的λni，i＝1，2，…，K计算在本时段内到达系统的第i，i＝1，2，…，K类业务的新呼叫个数Nni的概率$P_n\left(N_{\mathrm{ni}}\right)={({\lambda }_{\mathrm{ni}}\times 20)}^{N_{\mathrm{ni}}}{e}^{-({\lambda }_{\mathrm{ni}}\times 20)}/N_{\mathrm{ni}}!$ ，i＝1，2，…，KNni∈N，0＜Nni＜∞；系统根据本时段内的λhi，i＝1，2，…，K计算在本时段内到达系统的第i类业务的切换呼叫个数的概率$P_h\left(N_{\mathrm{hi}}\right)={({\lambda }_{\mathrm{hi}}\times 20)}^{N_{\mathrm{ni}}}{e}^{-({\lambda }_{\mathrm{hi}}\times 20)}/N_{\mathrm{hi}}!$ ，i＝1，2，…，K，Nhi∈N，0＜Nhi＜∞；步骤(3.3.)：当本时段内到达系统的第i类业务的新呼叫个数Nni，0≤Nni≤rni，i＝1，2，…，K且切换呼叫个数Nhi，0≤Nhi≤rhi，i＝1，2，…，K时，系统的收益计算为：pi×(Nni+Nhi)，i＝1，2，…，K，所述的pi是当一个第i类业务的呼叫被接纳时系统得到的奖赏值，且第i类业务的优先级越高，pi越大，0＜pi＜10，i＝1，2，…，K；步骤(3.4.)：当本时段内到达系统的第i类业务的新呼叫个数Nni，0≤Nni≤rni，i＝1，2，…，K且切换呼叫个数Nhi，Nhi＞rhi，i＝1，2，…，K时，系统的收益计算为：pi×(Nni+rhi)-chi×(Nhi-rhi)-αi×(rni-Nni)，i＝1，2，…，K，其中，chi为拒绝一个第i类业务的切换呼叫时系统得到的惩罚值，且第i类业务的优先级越高，chi越大，0＜chi＜10，，i＝1，2，…，K；而αi为系统为第i类业务的新呼叫分配过多的阈值，从而造成资源浪费时的惩罚值，第i类业务的优先级越高，αi越大，0＜αi＜10，i＝1，2，…，K，；步骤(3.5.)：当本时段内到达系统的第i类业务的新呼叫个数Nni，Nni＞rni，i＝1，2，…，K且切换呼叫个数Nhi，0≤Nhi≤rhi，i＝1，2，…，K时，系统的收益计算为：pi×(rni+Nhi)-cni×(Nni-rni)-βi×(rhi-Nhi)，其中，cni为拒绝一个第i类业务的新呼叫时系统得到的惩罚值且第i类业务的优先级越高，cni越大，0＜cni＜10，cni＜chi，i＝1，2，…，K；而βi为系统为第i类的切换呼叫分配过多的阈值，从而造成资源浪费时的惩罚值，且第i类业务的优先级越高，βi越大，0＜βi＜10，βi＜αi，i＝1，2，…，K；步骤(3.6.)：当本时段内到达系统的第i类业务的新呼叫个数Nni，Nni＞rni，i＝1，2，…，K且切换呼叫个数Nhi，Nhi＞rhi，i＝1，2，…，K时，系统的收益计算为：pi×(rni+rhi)-cni×(Nni-rni)-chi×(Nhi-rhi)，i＝1，2，…，K；步骤(3.7.)：系统根据步骤(3.2.)得到的Pn(Nni)和Ph(Nhi)，i＝1，2，…，K以及步骤(3.3.)～步骤(3.6.)计算出的当Nni和Nhi，i＝1，2，…，K处于不同范围时的系统的收益，得到系统的平均收益函数其中，Gi(rni，rhi)为由于第i类业务的呼叫到达给系统带来的平均收益，它是阈值rni和rhi的函数，i＝1，2，…，K，其计算为：$G_i(r_{\mathrm{ni}},r_{\mathrm{hi}})=r_{\mathrm{ni}}(p_i+c_{\mathrm{ni}})+r_{\mathrm{hi}}(p_i+c_{\mathrm{hi}})-20\times ({\lambda }_{\mathrm{ni}}{c}_{\mathrm{ni}}+{\lambda }_{\mathrm{hi}}{c}_{\mathrm{hi}})+\underset{N_{\mathrm{ni}}=0}{\overset{r_{\mathrm{ni}}}{\Sigma }}\underset{N_{\mathrm{hi}}=0}{\overset{r_{\mathrm{hi}}}{\Sigma }}({\alpha }_i(r_{\mathrm{ni}}-N_{\mathrm{ni}})+{\beta }_i(r_{\mathrm{hi}}-N_{\mathrm{hi}}))P_n\left(N_{\mathrm{ni}}\right)P_h\left(N_{\mathrm{hi}}\right)+$ $\underset{N_{\mathrm{ni}}=0}{\overset{r_{\mathrm{ni}}}{\Sigma }}(p_i+{\alpha }_i+c_{\mathrm{ni}})(N_{\mathrm{ni}}-r_{\mathrm{ni}})P_n\left(N_{\mathrm{ni}}\right)+\underset{N_{\mathrm{hi}}=0}{\overset{r_{\mathrm{hi}}}{\Sigma }}(p_i+{\beta }_i+c_{\mathrm{hi}})(N_{\mathrm{hi}}-r_{\mathrm{hi}})P_h\left(N_{\mathrm{hi}}\right);$ 步骤(3.8.)：系统在剩余带宽的约束下，计算使得平均收益函数最大化的rni和rhi，i＝1，2，…，K；步骤(4.)：系统启动定时器，并进入等待事件到达状态，所述的事件包括新呼叫到达事件、切换呼叫到达事件、呼叫离开事件和定时器超时事件；步骤(5.)：在系统处于等待事件到达状态时，如果第i，i＝1，2，…，K类业务的新呼叫到达，则系统判断接纳该呼叫是否会使该时段内接纳的第i，i＝1，2，…，K类业务的新呼叫数目Ni，i＝1，2，…，K超过阈值rni，i＝1，2，…，K，如果是，则系统拒绝该呼叫，否则，系统接纳该呼叫，并执行如下操作：步骤(5.1.)：为该呼叫分配所需的带宽；步骤(5.2.)：计数器Ni，i＝1，2，…，K加1；步骤(5.3.)：剩余带宽Br被更新为当前剩余带宽减去为该呼叫分配的带宽；步骤(5.4.)：系统重新进入等待事件到达状态；步骤(6.)：在系统处于等待事件到达状态时，如果第i，i＝1，2，…，K类业务的切换呼叫到达，则系统判断接纳该呼叫是否会使该时段接纳的第i，i＝1，2，…，K类业务的切换呼叫数目Hi，i＝1，2，…，K超过阈值rhi，i＝1，2，…，K，如果是，则系统拒绝该呼叫，否则，系统接纳该呼叫，并执行如下操作：步骤(6.1.)：为该呼叫分配所需的带宽；步骤(6.2.)：计数器Hi，i＝1，2，…，K加1；步骤(6.3.)：剩余带宽Br被更新为当前剩余带宽减去为该呼叫分配的带宽；步骤(6.4)：系统重新进入等待事件到达状态；步骤(7.)：在系统处于等待事件到达状态时，如果有呼叫离开，则系统将剩余带宽Br 更新为当前剩余带宽加上该呼叫释放的带宽，然后重新进入等待事件到达状态；步骤(8.)：在系统处于等待事件到达状态时，如果定时器超时，则从上述的步骤(2.)重新开始执行。