無線蜂窩通信系統(tǒng)呼叫接納控制相關模型及其QoS研究.pdf

1、隨著通信技術(shù)、傳輸技術(shù)的迅猛發(fā)展，客觀上使下一代通信網(wǎng)絡同時承載語音、數(shù)據(jù)、多媒體等業(yè)務成為必然。已經(jīng)有越來越多的用戶利用網(wǎng)絡進行工作、學習、娛樂，網(wǎng)絡的服務質(zhì)量（QoS）也越來越成為用戶和運營商共同關心的問題。一方面，用戶不希望自己購買的網(wǎng)絡服務質(zhì)量受到侵害，另一方面，網(wǎng)絡運營商也希望自己的投入能達到最大的產(chǎn)出。對網(wǎng)絡QoS的研究一直與網(wǎng)絡的發(fā)展相隨相伴，QoS的實現(xiàn)與資源管理密切相關。 流量模型是資源管理賴以研究的基礎。傳統(tǒng)

2、的流量模型都是假設隨到接入的，這與實際系統(tǒng)的接入方式并不相符，實際系統(tǒng)的時間幾乎都是被時隙化的。模型與實際的差異會對模型精度造成多大影響常常是流量模型研究中被忽視的問題，相關的文獻就作者所知目前還沒有見到。本文就傳統(tǒng)的間斷泊松模型（IPP）對這種誤差做了研究，從數(shù)學根源上闡明了誤差產(chǎn)生的原理。對IPP模型經(jīng)過時隙化接入后的動態(tài)流量均值以及傳統(tǒng)IPP模型經(jīng)時隙接入后的誤差近似公式做了推導，仿真表明考慮了時隙接入影響的IPP模型的動態(tài)流量均

3、值與仿真值非常一致，相比傳統(tǒng)IPP模型具有更高的精度，誤差近似公式與仿真結(jié)果也高度一致，表明這兩者的理論結(jié)果是可信的。本文的IPP流量均值誤差公式還表明，只要接入的延時足夠短，或者時隙足夠小，時隙對傳統(tǒng)流量模型精度的影響也很小，基本可以忽略。這個結(jié)論為我們放心使用傳統(tǒng)流量模型提供了理論依據(jù)，也使得后面對流量模型的研究可以不再考慮時隙化接入帶來的影響。 實施呼叫接納控制必須先已知網(wǎng)絡流量。流量信息通常有兩種獲取方式，一是借助流量模

4、型，二是對流量進行實地測量。CAC常用的流量模型有五種，但是這五種模型在流量描述和計算復雜度上互有利弊，缺少一種計算上相對簡單同時又能描述動態(tài)流量分布的瞬時流量模型。本文提出了一種增強型ON/OFF流量模型。它是在傳統(tǒng)ON/OFF流量模型基礎上，通過修改傳統(tǒng)模型假定的恒定流量為隨機流量、ON和OFF狀態(tài)以固定概率相互轉(zhuǎn)換為ON狀態(tài)持續(xù)時間分布，以及增加一個突發(fā)到達時間的概率分布作為已知條件得到的。該模型克服了傳統(tǒng)ON/OFF模型不能描述

5、流量隨時間動態(tài)分布的缺點。本文通過推導給出了該模型在任意時刻的流量分布式，以及任意時刻的流量均值表達式。本文還給出了突發(fā)到達過程服從泊松過程、突發(fā)持續(xù)時間服從指數(shù)分布時，系統(tǒng)在任意時刻的流量分布和均值計算公式。并且為了計算可行性，還推導出了公式中概率的簡化計算式。之后對系統(tǒng)動態(tài)流量均值做了仿真，結(jié)果與理論值一致。 在蜂窩無線通信中，用戶的移動行為對小區(qū)性能有重大影響。由于人們的移動行為受太多因素的影響，現(xiàn)有的模型往往不但復雜，結(jié)

6、果離應用也有很大距離。本文提出了一個蜂窩無線通信系統(tǒng)的一般用戶移動模型，它將小區(qū)中的呼叫分為本地呼叫、本地切換到外地的呼叫、外地切換到本地的呼叫三類，當每類呼叫的小區(qū)信道占用時間、帶寬分布、到達過程都已知時，對小區(qū)帶寬占用均值的預測就可以利用第三章的結(jié)果。這個一般移動模型用帶寬作為模型的資源參數(shù)，克服了許多模型以信道數(shù)作為資源占用單位這種不適合分析分組通信的缺點。在該模型下，本文接著提出了一種以概率方式進行CAC的策略，并給出了該策略下

7、優(yōu)化問題的約束條件和目標方程，最后做了仿真并分析了該CAC的利弊。 為了解決多業(yè)務共享傳輸帶寬時的QoS保障問題，IETF組織提出了區(qū)分業(yè)務的DiffServ QoS模型，其基本思想就是將系統(tǒng)帶寬按業(yè)務類別分割，每類業(yè)務獲得一份帶寬配額。以往帶寬分割的不足在于以帶寬分配以信道為單位，無法實現(xiàn)“無級”方式的分割，這對分組交換網(wǎng)絡是沒有太大意義的。本文提出了一種近似“無級”的帶寬動態(tài)分割策略。它利用了基于有效帶寬的CAC策略得到的結(jié)果

8、，即在帶寬溢出概率小于給定值的QoS要求下，系統(tǒng)允許的最大用戶數(shù)與容量之間滿足的關系式。本文動態(tài)分割算法先保證業(yè)務帶寬最小配額與當前用戶數(shù)相匹配，然后用搜索的方式獲得使所有業(yè)務的有效帶寬和最大時的各帶寬配額。業(yè)務帶寬分割粒度取決于搜索步長，因而可以實現(xiàn)近似的“無級”。本文還給出了業(yè)務帶寬服從指數(shù)分布時的具體優(yōu)化方程，并對雙業(yè)務下的帶寬分割做了仿真。 對點過程流量模型的帶寬動態(tài)消耗做了研究。掌握帶寬動態(tài)消耗過程可以更準確地進行接納