專利名稱：：無線網(wǎng)絡(luò)中求解準(zhǔn)入控制閾值的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：無線網(wǎng)絡(luò)中求解準(zhǔn)入控制闡值的方法屬于無線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量控制
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：移動業(yè)務(wù)需求的高速增長促進(jìn)了無線網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，現(xiàn)有的無線網(wǎng)絡(luò)如通用分組無線業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)(GPRS)、無線局域網(wǎng)(WLAN)以及廣帶無線接入網(wǎng)(BWA)等，正朝著寬帶化、智能化的方向發(fā)展，H的是為移動用戶提供具有不同服務(wù)質(zhì)量(QoS)保障的個性化、智能化的業(yè)務(wù)。然而在無線網(wǎng)絡(luò)中，由于存在拓?fù)浜唾Y源動態(tài)變化、帶寬稀缺、多徑衰落和陰影衰落等多種不利因素，使得在這樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下保證用戶的QoS將比在有線網(wǎng)絡(luò)中要復(fù)雜得多，尤其是在現(xiàn)有的組網(wǎng)技術(shù)中，為了獲得更高的容量和更好的性能，無線網(wǎng)絡(luò)廣泛采用微蜂窩/微微蜂窩(micro-cell/pico-cell)的結(jié)構(gòu)，使得無線子網(wǎng)的尺寸越變越小，從而導(dǎo)致更加頻繁的切換和更加快速的網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷變化，最終使移動用戶的QoS保障面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在這樣的情況下，采用準(zhǔn)入控制技術(shù)以提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率、保障已接納呼叫的QoS，就顯得尤為重要。作為一種重要的QoS控制技術(shù)，準(zhǔn)入控制的作用是對到來的呼叫連接請求作出是否接納的判斷，實(shí)現(xiàn)在保障已接納呼叫的QoS的情況下，盡可能多地接納新到達(dá)的呼叫、提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率的目的。在無線網(wǎng)絡(luò)中，存在兩種類型的呼叫新呼叫和切換呼叫。其中，新呼叫是指由當(dāng)前無線子網(wǎng)的移動用戶發(fā)起的呼叫，而切換呼叫是指由別的無線子網(wǎng)的移動用戶發(fā)起、并由于用戶的移動而切換到當(dāng)前無線子網(wǎng)中的呼叫。無論是新呼叫還是切換呼叫在向網(wǎng)絡(luò)發(fā)起連接請求時，它們是否能夠享用網(wǎng)絡(luò)資源、被網(wǎng)絡(luò)所接納，取決于網(wǎng)絡(luò)所采用的準(zhǔn)入控制技術(shù)。由于基于閾值的準(zhǔn)入控制具有操作簡單的特點(diǎn)，該方法受到了普遍應(yīng)用。在這種情況下，如何快速地求解準(zhǔn)入控制閾值成為影響準(zhǔn)入控制實(shí)時性的關(guān)鍵閑素。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在丁提供了一種能夠快速求解無線網(wǎng)絡(luò)中準(zhǔn)入控制閨值的方法。無線M絡(luò)中求解準(zhǔn)入控制閾值的方法，其特征在于所述的方法是在無線網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)入控制計算中依次按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟(l).初始化，設(shè)定以下參數(shù)第ffl組準(zhǔn)入控制閾值;c'"為w—「mmmmi附-l，2,…,M，這里似=50，是準(zhǔn)入控制閾值的組數(shù)；《~《為第歷組準(zhǔn)入控制閾值中為業(yè)務(wù)1~業(yè)務(wù)A的新呼叫設(shè)置的準(zhǔn)入控制閾值；《+1~<;為第歷組準(zhǔn)入控制閾值中為業(yè)務(wù)1~業(yè)務(wù)A的切換呼叫設(shè)置的準(zhǔn)入控制閾值；A是無線網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)類別總數(shù)；準(zhǔn)入控制閾值池f，i表示第i個準(zhǔn)入控制閾值池，/=1，2，...,/，/=50;-—個準(zhǔn)入控制閾值池存儲50組準(zhǔn)入控制閾值；存儲單元R，S和Q，用于存儲臨時數(shù)據(jù)；剩余帶寬單元B,，用于存儲當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的剩余帶寬br;帶寬需求單元6-[《,…A]，其中，第《.個小單元存儲第J類業(yè)務(wù)所需的帶寬量，J'=l,2，..l;步驟(2).依次按照以下步驟求解準(zhǔn)入控制閾值步驟(2.1).設(shè)置變量P1;歩驟(2.2).對準(zhǔn)入控制閾值池g，按照以下步驟進(jìn)行初始化；步驟(2.2.1).將第1組準(zhǔn)入控制閾值x'設(shè)置為0，表示xl,…,x二，xL,…，4二0;步驟(2.2.2).判斷無線網(wǎng)絡(luò)的剩余帶寬Br是否大于或者等于A中的最小值如果是，轉(zhuǎn)入步驟(2.2.3)，否則，轉(zhuǎn)入步驟(2.2.10);步驟(2.2.3).令變量tl=l;步驟(2.2.4).如果tl小于無線網(wǎng)絡(luò)所提供的業(yè)務(wù)類別總數(shù)A則轉(zhuǎn)向步驟(2.2.5)，否則轉(zhuǎn)向步驟(2.2.6);步驟(2.2.5).判斷剩余帶寬Br是否大于等于&，如果是則-jc1+1.Br=Br-&;tl=tl+l;如果B,J、于&，則不管Br是否大于、，都需要重新轉(zhuǎn)向步驟(2.2.4);步驟(2.2.6).令t2=l;歩驟(2.2.7).如果C小于夂則轉(zhuǎn)向步驟(2.2.8)，否則步驟(2.2.9);步驟(2.2.8).判斷Br是否大于等于、，如果是則Br=B,--6,2;d+l;如果Br小于&，則t2:t2+l;不管Br是否大于、，都需要重新轉(zhuǎn)向歩驟(2.2.7);步驟(2.2.9).轉(zhuǎn)到步驟(2.2.2);步驟(2.2.10).使用隨機(jī)變化方法根據(jù)已經(jīng)產(chǎn)生的x'，產(chǎn)生后續(xù)的？~x5。的值；步驟(2.2.10.1).令變量。=2;步驟(2.2.10.2).判斷t3是否小于等于50，如果是，則轉(zhuǎn)向歩驟(2.2.10.3)，否則初始化結(jié)束；步驟(2.2.10.3).令變量"=1;步驟(2.2.10.4).如果t4小于等于2A,則轉(zhuǎn)向步驟(2.2.10.5)，否則轉(zhuǎn)向歩驟(2.2.10.6);步驟(2.2.10.5).產(chǎn)生一個[O，l]之間的隨機(jī)數(shù)；如果該隨機(jī)數(shù)小于等于0.5,則《43=x"3—1+1;如果該隨機(jī)數(shù)大于0.5且x,':"X)，則<43=<43—1，否則;^二x卩一'；令t4=t4+l，并轉(zhuǎn)向步驟(2.2.10.4);步驟(2.2.10.6).設(shè)置￡3=。+l，轉(zhuǎn)向步驟(2.2.10.2);步驟(2.3).按照以下方法計算G中每組準(zhǔn)入控制閾值對應(yīng)的收益函數(shù)值w=l，2，.."M,M=50;4maX(0，^>;"O—Br)W)=力G,(x;",《,)+z7--^其中，？7是常系數(shù)，其值為-250,maX(0，￡(x;"+;C,)6,-Br)返回0和^(〈+x;;,)6,-B「之hl'=1間的較大者，而&《+,)的定義如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>上式中，PnOVJ和Ph(A^,)的計算如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>以上式子中，r二20，p,、q,、、義,7/、4、",、/,的值見下表，這里/=1，2,...,&，l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>步驟(2.4)步驟(2.5)當(dāng)準(zhǔn)入控制閾值/<50時，按如下步驟進(jìn)行；清空存儲單元R，S和Q;步驟(2.6).將準(zhǔn)入控制閾值池"中的各組準(zhǔn)入控制閾值按照收益函數(shù)值從大到小的順序，將f中的各組準(zhǔn)入控制閾值進(jìn)行排序；步驟(2.7).選擇f中前40組準(zhǔn)入控制閾值放入存儲單元R中；步驟(2.8).對存儲單元R的準(zhǔn)入控制閾值按照以下步驟執(zhí)行交叉計算，并將計算的結(jié)果放入存儲單元S中；步驟(2.8.1).令變量t5=l;步驟(2.8.2).如果t5小于等于20，則執(zhí)行步驟(2.8.3)，否則停止計算；步驟(2.8.3).產(chǎn)生0和1之間的隨機(jī)數(shù)，用^表示；步驟(2.8.4).從存儲單元R中任意選擇兩組準(zhǔn)入控制閾值，假設(shè)為r=[<，《,...，x2";]和x"kx,",《,…，x2"j，再按照以下公式執(zhí)行交叉計算，得到y(tǒng)"=[《，《,...，《]和y7=br，x"."_)4]'其中,=[戸;"+(1—//).x,]/e(l，2，…,2W;/).x;"]/e(l,2,…,2W步驟(2.8.5).令t5=t5+l，返回步驟(2.8.2);步驟(2.9).將存儲單元R和S中的各組準(zhǔn)入控制闞值放入存儲單元Q中；歩驟(2.10).計算存儲單元Q中每組準(zhǔn)入控制閾值對應(yīng)的收益函數(shù)值；步驟(2.11).按照收益函數(shù)值從大到小的順序，將Q中的各組準(zhǔn)入控制閾值進(jìn)行排序；步驟(2.12).選擇Q中前50組準(zhǔn)入控制閾值放入《+1中；步驟(2.13).令i4+l，返回步驟(2.4)。按照上述實(shí)施方式，我們實(shí)驗(yàn)了當(dāng)網(wǎng)絡(luò)所提供的業(yè)務(wù)類別數(shù)^從2變化到5、且網(wǎng)絡(luò)的剩余帶寬Br=ll.0Mbps時，使用所提方法(Thepr叩osedscheme)、傳統(tǒng)的遺傳算法(TraditionalGA)、動態(tài)規(guī)劃(Dynamicprogramming)以及枚舉法(Enumerating)求解準(zhǔn)入控制閾值的運(yùn)行時間。實(shí)驗(yàn)中所使用的其它參數(shù)如表l所示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。從表2可看出所提方法的運(yùn)行時間最小，且隨著網(wǎng)絡(luò)提供的業(yè)務(wù)類別數(shù)的增加，其運(yùn)行時間沒有如其它方法一樣急劇增加，而是維持在0.078秒左右。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>此外，我們還實(shí)驗(yàn)了當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的剩余帶寬Br從5Mbps變化到25Mbps時，使用所提方(Theproposedscheme)、傳統(tǒng)的遺傳算法(TraditionalGA)、動態(tài)規(guī)劃(Dynamicprogramming)以及枚舉法(Enumerating)求解準(zhǔn)入控制閾值的運(yùn)行時間，如圖2所示。從圖2可看出，所提方法的運(yùn)行時間最小，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化。圖l.本發(fā)明的處理流程圖2.運(yùn)行時間對比圖(單位為秒)；~e~枚舉_)_動態(tài)規(guī)劃e傳統(tǒng)的遺傳笪法圖3.本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例圖。具體實(shí)施例方式無線網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)是用戶的移動性，用戶的移動性帶給網(wǎng)絡(luò)的直接后果是拓?fù)浜唾Y源的動態(tài)變化，在具有動態(tài)特性的無線網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)施準(zhǔn)入控制以降低新呼叫阻塞率和切換呼叫中斷率具有重要的意義。由于基于閾值控制的方式具有簡單有效的特點(diǎn)，因此得到廣泛應(yīng)用。但是閾值的求解不僅直接影響著準(zhǔn)入控制的性能，而且其求解的速度對準(zhǔn)入控制的實(shí)時性有巨大影響。設(shè)計一種能夠快速求解準(zhǔn)入控制閾值的方法，是本發(fā)明的主要貢獻(xiàn)。該方法主要用于移動IP中的接入路由器、無線局域網(wǎng)中的接入點(diǎn)以及通用分組無線網(wǎng)絡(luò)中的基站等。其基本思想是通過對初始解進(jìn)行一歩一步的迭代，最終使其逼向最優(yōu)解。在此過程中，首先需要完成初始化過程。初始化解的思想是盡量使剩余帶寬在各類業(yè)務(wù)的新呼叫和切換呼叫中平均分配，當(dāng)剩余帶寬不足時，優(yōu)先分配剩余帶寬給各類業(yè)務(wù)的切換呼叫，然后再分配給新呼叫。在迭代過程中，該方法使用收益函數(shù)對解進(jìn)行評價，并認(rèn)為收益函數(shù)值越大的準(zhǔn)入控制閾值越好，然后選擇上一次迭代的最優(yōu)解和本次執(zhí)行迭代計算產(chǎn)生的最優(yōu)解進(jìn)入下一次的迭代，從而快速地尋找到最佳的準(zhǔn)入控制閾值。本發(fā)明的總體流程圖見圖1.本發(fā)明的應(yīng)用示例圖見圖3。本發(fā)明所述的求解準(zhǔn)入控制閾值的方法可應(yīng)用于圖中所示的接入點(diǎn)(AP)、接入路由器(AR)和基站中。本發(fā)明通過優(yōu)化地初始解過程，對準(zhǔn)入控制閾值進(jìn)行初始化，在初始化過程中，盡量平均地將剩余帶寬分配給各類業(yè)務(wù)的呼叫中，當(dāng)剩余帶寬不足時，優(yōu)先將剩余帶寬分配給切換呼叫。在執(zhí)行迭代過程中，使用收益函數(shù)作為評價解的標(biāo)準(zhǔn)，選擇上一次迭代的最優(yōu)解和本次執(zhí)行迭代計算產(chǎn)生的最優(yōu)解進(jìn)入下一次的迭代，使迭代過程能夠快速地收斂到最優(yōu)解，從而尋找到最佳的準(zhǔn)入控制閾值，保證了準(zhǔn)入控制的實(shí)時性。權(quán)利要求1.無線網(wǎng)絡(luò)中求解準(zhǔn)入控制閾值的方法，其特征在于所述的方法是在無線網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)入控制計算中依次按照以下步驟實(shí)現(xiàn)的步驟(1).初始化，設(shè)定以下參數(shù)第m組準(zhǔn)入控制閾值xm為全文摘要無線網(wǎng)絡(luò)中求解準(zhǔn)入控制閾值的方法屬于無線網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)質(zhì)量控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，其特征在于依次含有以下步驟將準(zhǔn)入控制閾值進(jìn)行初始化，在初始化過程中，盡量平均地將剩余帶寬分配給各類業(yè)務(wù)的呼叫中，當(dāng)剩余帶寬不足時，優(yōu)先將剩余帶寬分配給切換呼叫。在執(zhí)行迭代過程中，使用收益函數(shù)作為評價解的標(biāo)準(zhǔn)，選擇上一次迭代的最優(yōu)解和本次執(zhí)行迭代計算產(chǎn)生的最優(yōu)解進(jìn)入下一次的迭代，使迭代過程能夠快速地收斂到最優(yōu)解，從而尋找到最佳的準(zhǔn)入控制閾值，保證了準(zhǔn)入控制的實(shí)時性。文檔編號H04W28/24GK101179855SQ200710177069公開日2008年5月14日申請日期2007年11月9日優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日發(fā)明者勇崔,王勝靈申請人:清華大學(xué)