专利名称：：无线网络中求解准入控制阈值的方法
技术领域：
：无线网络中求解准入控制阐值的方法属于无线网络的服务质量控制
技术领域：
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背景技术：
：移动业务需求的高速增长促进了无线网络的快速发展，现有的无线网络如通用分组无线业务网络(GPRS)、无线局域网(WLAN)以及广带无线接入网(BWA)等，正朝着宽带化、智能化的方向发展，H的是为移动用户提供具有不同服务质量(QoS)保障的个性化、智能化的业务。然而在无线网络中，由于存在拓扑和资源动态变化、带宽稀缺、多径衰落和阴影衰落等多种不利因素，使得在这样的网络环境下保证用户的QoS将比在有线网络中要复杂得多，尤其是在现有的组网技术中，为了获得更高的容量和更好的性能，无线网络广泛采用微蜂窝/微微蜂窝(micro-cell/pico-cell)的结构，使得无线子网的尺寸越变越小，从而导致更加频繁的切换和更加快速的网络负荷变化，最终使移动用户的QoS保障面临更为严峻的挑战。在这样的情况下，采用准入控制技术以提高网络资源利用率、保障已接纳呼叫的QoS，就显得尤为重要。作为一种重要的QoS控制技术，准入控制的作用是对到来的呼叫连接请求作出是否接纳的判断，实现在保障已接纳呼叫的QoS的情况下，尽可能多地接纳新到达的呼叫、提高网络资源利用率的目的。在无线网络中，存在两种类型的呼叫新呼叫和切换呼叫。其中，新呼叫是指由当前无线子网的移动用户发起的呼叫，而切换呼叫是指由别的无线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子网中的呼叫。无论是新呼叫还是切换呼叫在向网络发起连接请求时，它们是否能够享用网络资源、被网络所接纳，取决于网络所采用的准入控制技术。由于基于阈值的准入控制具有操作简单的特点，该方法受到了普遍应用。在这种情况下，如何快速地求解准入控制阈值成为影响准入控制实时性的关键闲素。
发明内容本发明的目的在丁提供了一种能够快速求解无线网络中准入控制闺值的方法。无线M络中求解准入控制阈值的方法，其特征在于所述的方法是在无线网络的准入控制计算中依次按照以下步骤实现的步骤(l).初始化，设定以下参数第ffl组准入控制阈值;c'"为w—「mmmmi附-l，2,…,M，这里似=50，是准入控制阈值的组数；《~《为第历组准入控制阈值中为业务1~业务A的新呼叫设置的准入控制阈值；《+1~<;为第历组准入控制阈值中为业务1~业务A的切换呼叫设置的准入控制阈值；A是无线网络提供的业务类别总数；准入控制阈值池f，i表示第i个准入控制阈值池，/=1，2，...,/，/=50;-—个准入控制阈值池存储50组准入控制阈值；存储单元R，S和Q，用于存储临时数据；剩余带宽单元B,，用于存储当前网络的剩余带宽br;带宽需求单元6-[《,…A]，其中，第《.个小单元存储第J类业务所需的带宽量，J'=l,2，..l;步骤(2).依次按照以下步骤求解准入控制阈值步骤(2.1).设置变量P1;歩骤(2.2).对准入控制阈值池g，按照以下步骤进行初始化；步骤(2.2.1).将第1组准入控制阈值x'设置为0，表示xl,…,x二，xL,…，4二0;步骤(2.2.2).判断无线网络的剩余带宽Br是否大于或者等于A中的最小值如果是，转入步骤(2.2.3)，否则，转入步骤(2.2.10);步骤(2.2.3).令变量tl=l;步骤(2.2.4).如果tl小于无线网络所提供的业务类别总数A则转向步骤(2.2.5)，否则转向步骤(2.2.6);步骤(2.2.5).判断剩余带宽Br是否大于等于&，如果是则-jc1+1.Br=Br-&;tl=tl+l;如果B,J、于&，则不管Br是否大于、，都需要重新转向步骤(2.2.4);步骤(2.2.6).令t2=l;歩骤(2.2.7).如果C小于夂则转向步骤(2.2.8)，否则步骤(2.2.9);步骤(2.2.8).判断Br是否大于等于、，如果是则Br=B,--6,2;d+l;如果Br小于&，则t2:t2+l;不管Br是否大于、，都需要重新转向歩骤(2.2.7);步骤(2.2.9).转到步骤(2.2.2);步骤(2.2.10).使用随机变化方法根据已经产生的x'，产生后续的？~x5。的值；步骤(2.2.10.1).令变量。=2;步骤(2.2.10.2).判断t3是否小于等于50，如果是，则转向歩骤(2.2.10.3)，否则初始化结束；步骤(2.2.10.3).令变量"=1;步骤(2.2.10.4).如果t4小于等于2A,则转向步骤(2.2.10.5)，否则转向歩骤(2.2.10.6);步骤(2.2.10.5).产生一个[O，l]之间的随机数；如果该随机数小于等于0.5,则《43=x"3—1+1;如果该随机数大于0.5且x,':"X)，则<43=<43—1，否则;^二x卩一'；令t4=t4+l，并转向步骤(2.2.10.4);步骤(2.2.10.6).设置￡3=。+l，转向步骤(2.2.10.2);步骤(2.3).按照以下方法计算G中每组准入控制阈值对应的收益函数值w=l，2，.."M,M=50;4maX(0，^>;"O—Br)W)=力G,(x;",《,)+z7--^其中，？7是常系数，其值为-250,maX(0，￡(x;"+;C,)6,-Br)返回0和^(〈+x;;,)6,-B「之hl'=1间的较大者，而&《+,)的定义如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>上式中，PnOVJ和Ph(A^,)的计算如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>以上式子中，r二20，p,、q,、、义,7/、4、",、/,的值见下表，这里/=1，2,...,&，l<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>步骤(2.4)步骤(2.5)当准入控制阈值/<50时，按如下步骤进行；清空存储单元R，S和Q;步骤(2.6).将准入控制阈值池"中的各组准入控制阈值按照收益函数值从大到小的顺序，将f中的各组准入控制阈值进行排序；步骤(2.7).选择f中前40组准入控制阈值放入存储单元R中；步骤(2.8).对存储单元R的准入控制阈值按照以下步骤执行交叉计算，并将计算的结果放入存储单元S中；步骤(2.8.1).令变量t5=l;步骤(2.8.2).如果t5小于等于20，则执行步骤(2.8.3)，否则停止计算；步骤(2.8.3).产生0和1之间的随机数，用^表示；步骤(2.8.4).从存储单元R中任意选择两组准入控制阈值，假设为r=[<，《,...，x2";]和x"kx,",《,…，x2"j，再按照以下公式执行交叉计算，得到y"=[《，《,...，《]和y7=br，x"."_)4]'其中,=[戸;"+(1—//).x,]/e(l，2，…,2W;/).x;"]/e(l,2,…,2W步骤(2.8.5).令t5=t5+l，返回步骤(2.8.2);步骤(2.9).将存储单元R和S中的各组准入控制阚值放入存储单元Q中；歩骤(2.10).计算存储单元Q中每组准入控制阈值对应的收益函数值；步骤(2.11).按照收益函数值从大到小的顺序，将Q中的各组准入控制阈值进行排序；步骤(2.12).选择Q中前50组准入控制阈值放入《+1中；步骤(2.13).令i4+l，返回步骤(2.4)。按照上述实施方式，我们实验了当网络所提供的业务类别数^从2变化到5、且网络的剩余带宽Br=ll.0Mbps时，使用所提方法(Thepr叩osedscheme)、传统的遗传算法(TraditionalGA)、动态规划(Dynamicprogramming)以及枚举法(Enumerating)求解准入控制阈值的运行时间。实验中所使用的其它参数如表l所示，实验结果如表2所示。从表2可看出所提方法的运行时间最小，且随着网络提供的业务类别数的增加，其运行时间没有如其它方法一样急剧增加，而是维持在0.078秒左右。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>此外，我们还实验了当网络的剩余带宽Br从5Mbps变化到25Mbps时，使用所提方(Theproposedscheme)、传统的遗传算法(TraditionalGA)、动态规划(Dynamicprogramming)以及枚举法(Enumerating)求解准入控制阈值的运行时间，如图2所示。从图2可看出，所提方法的运行时间最小，实现了优化。图l.本发明的处理流程图2.运行时间对比图(单位为秒)；~e~枚举_)_动态规划e传统的遗传笪法图3.本发明的应用实例图。具体实施例方式无线网络的最大特点是用户的移动性，用户的移动性带给网络的直接后果是拓扑和资源的动态变化，在具有动态特性的无线网络中，实施准入控制以降低新呼叫阻塞率和切换呼叫中断率具有重要的意义。由于基于阈值控制的方式具有简单有效的特点，因此得到广泛应用。但是阈值的求解不仅直接影响着准入控制的性能，而且其求解的速度对准入控制的实时性有巨大影响。设计一种能够快速求解准入控制阈值的方法，是本发明的主要贡献。该方法主要用于移动IP中的接入路由器、无线局域网中的接入点以及通用分组无线网络中的基站等。其基本思想是通过对初始解进行一歩一步的迭代，最终使其逼向最优解。在此过程中，首先需要完成初始化过程。初始化解的思想是尽量使剩余带宽在各类业务的新呼叫和切换呼叫中平均分配，当剩余带宽不足时，优先分配剩余带宽给各类业务的切换呼叫，然后再分配给新呼叫。在迭代过程中，该方法使用收益函数对解进行评价，并认为收益函数值越大的准入控制阈值越好，然后选择上一次迭代的最优解和本次执行迭代计算产生的最优解进入下一次的迭代，从而快速地寻找到最佳的准入控制阈值。本发明的总体流程图见图1.本发明的应用示例图见图3。本发明所述的求解准入控制阈值的方法可应用于图中所示的接入点(AP)、接入路由器(AR)和基站中。本发明通过优化地初始解过程，对准入控制阈值进行初始化，在初始化过程中，尽量平均地将剩余带宽分配给各类业务的呼叫中，当剩余带宽不足时，优先将剩余带宽分配给切换呼叫。在执行迭代过程中，使用收益函数作为评价解的标准，选择上一次迭代的最优解和本次执行迭代计算产生的最优解进入下一次的迭代，使迭代过程能够快速地收敛到最优解，从而寻找到最佳的准入控制阈值，保证了准入控制的实时性。权利要求1.无线网络中求解准入控制阈值的方法，其特征在于所述的方法是在无线网络的准入控制计算中依次按照以下步骤实现的步骤(1).初始化，设定以下参数第m组准入控制阈值xm为全文摘要无线网络中求解准入控制阈值的方法属于无线网络的服务质量控制
技术领域：
，其特征在于依次含有以下步骤将准入控制阈值进行初始化，在初始化过程中，尽量平均地将剩余带宽分配给各类业务的呼叫中，当剩余带宽不足时，优先将剩余带宽分配给切换呼叫。在执行迭代过程中，使用收益函数作为评价解的标准，选择上一次迭代的最优解和本次执行迭代计算产生的最优解进入下一次的迭代，使迭代过程能够快速地收敛到最优解，从而寻找到最佳的准入控制阈值，保证了准入控制的实时性。文档编号H04W28/24GK101179855SQ200710177069公开日2008年5月14日申请日期2007年11月9日优先权日2007年11月9日发明者勇崔,王胜灵申请人:清华大学