CN101491017A - 管理通信系统的接入介质的过载 - Google Patents

Abstract

由至少一种状况指示通信网络(22)的接入介质(24)上的过载或拥塞状况，该至少一种状况指示出在接入介质(24)上的接入尝试的数量对应于接入介质(24)的容量的拥塞或过载。在所公开的实施例中的示例状况包括接入介质的占用率水平、与成功接入尝试相关联的接入试探的平均数、接收到的功率与干扰之间的关系、紧急状况和网络配置或维护过程。在所公开的实例中，当出现拥塞或过载时，实施至少一种技术来降低拥塞或过载，以稳定接入介质。为此而公开的示例技术包括通过减少作出接入尝试的用户的数量或者降低用户接入尝试的频率来节制接入尝试的数量。另一种示例技术包括调整至少一个将减少接入尝试业务的接入介质参数。

Description

管理通信系统的接入介质的过载

技术领域

本发明涉及通信。更具体而言，本发明涉及管理在通信系统中的接入介质。

背景技术

通信系统通常包括接入介质，为了进行通信会话，各个设备通过该接入介质来获得对系统资源的接入。例如，在无线通信系统中，无线接入终端使用所有用户或终端都必须接入的公共信道来获得对通信系统或网络的接入。例如，移动接入终端通常通过接入信道向基站发送连接请求。这种请求是随机发送的，并且几个接入终端可能在相同频率的相同接入信道上发送请求。在有线局域网的情况下，连接到网络线路的终端可能需要互相通信或者与一个公共控制系统通信。在这种情况下，存在对于公共接入介质的争用。

在其中终端随意进行发送的随机接入的情况下，当两个或更多个终端同时发送时，在接入介质上将发生分组冲突。已经提出了多种争用解决算法来解决这些冲突。

接入介质的容量通常是有限的。当来自接入终端的接入尝试的数量大时，通常失败的比例很高。这通常是由于有限的接入介质容量。已知的随机接入方法涉及在自前一次失败的尝试起的一个回退周期之后重传接入试探(probe)。回退周期通常是随机确定的，以增加下一次尝试的成功接入的概率。已知的回退算法和每次接入尝试所允许的重传总数都是通信系统中的可配置参数。

当存在许多接入尝试时，接入介质容量将会过载。过载的接入介质往往会处于不稳定的状况，在该不稳定的状况中由于大量的冲突所以吞吐量低。在这种情况下，许多用户试图接入系统或网络，但是无法接通。然而与此同时，通信系统可能具有足够的容量来处理所有的或大部分的这些用户，并且可能接纳所有的或大部分的这些用户。然而，接入介质上的过载情形不允许用户或终端接通，并且系统或网络没有被完全利用，从而导致性能降低。

期望尽可能早地检测到接入介质的过载情形，还期望具有这样一种控制机制，如果出现了过载情形，该控制机制将使系统返回到稳定状况。本发明满足了这样的需要。

发明内容

一种示例性方法包括确定对接入介质的接入尝试是否超过一个与消耗了选定比例的接入介质容量相对应的数量，该数量指示出拥塞或过载状况。

在一个实例中，对接入信道的占用率的测量值指示出接入尝试活动是否对应于过载状况。在一个公开的实例中，基于在一个选定的时间间隔期间相对于接入介质容量的占用(例如捕获的试探，其对应于成功的接入尝试)的数量来在一个时间间隔期间测量接入介质占用率，这提供对当前占用率的测量。

在另一个实例中，与成功接入消息相关联的试探的数量提供了关于接入介质是否存在过载状况的信息。一个实例包括确定与成功接收的接入消息相关联的试探的平均数。该试探平均数提供对接入尝试的数量的指示。当试探平均数大于一个适当的阈值时，就存在过载状况。

另一个实例包括确定接收到的功率与通信系统所经历的干扰之间的关系。例如，在接收到的功率低而干扰水平高的情况下，它提供对大量冲突的指示，其指示与接入介质的过载状况相对应的许多接入尝试。

另一个实例包括使用网络上已知的预期事件来预测何时可能存在过载状况。在一个实例中，在存在诸如网络配置过程之类的预定的网络维护或者存在紧急情形的情况下，能够预测或假设在接入介质上出现了过载状况。

在一个实例中，当存在过载状况时，实施解决这种情形的一种技术以便将接入介质恢复到稳定状况。

一个实例包括通过通知至少一些接入终端或用户以便至少暂时停止作出接入请求来节制(throttle)接入尝试的数量。

另一个实例包括通过减少至少一些潜在用户的接入尝试速率来消除接入介质上的业务突发。

另一个实例包括调整接入介质参数，例如试探序列的数量、试探的数量、或者试探之间的回退时间。

对于本领域技术人员而言，通过下面的详细描述，本发明的各种特征和优点将变得显而易见。伴随该详细描述的图可以被简要地描述如下。

附图说明

图1示意性地说明可用于本发明的一个实施例的通信系统。

图2是概括了示例接入介质管理技术的流程图。

图3示意性地说明可用于本发明的一个实施例的定时策略。

具体实施方式

本发明的示例实施例提供管理接入介质的资源的能力。所公开的示例技术提供对接入尝试的数量是否对应于接入介质上的过载状况的指示。所公开的用于处理这种情况的示例技术能够最小化或消除可能的过载的影响，其提供用于提高总体系统吞吐量的能力。

图1示意性地示出通信系统20的选定部分。网络22提供满足特定情形的需要的通信能力。网络22具有接入介质24，所述接入介质24便于代表至少一个接入终端对网络22的接入。所说明的实例包括接入终端26、28、30、32和34。

在一个实例中，网络22包括以一种已知方式运行的无线通信网络。在这样的实例中，接入终端26-34包括移动台，举例来说，例如蜂窝电话、个人数字助理或笔记本计算机。无线通信网络的接入介质包括通信信道，该通信信道例如由基站帮助以使得接入终端能够以一种用于发起呼叫或流程的已知方式进行接入。在该实例中，接入终端26-34之间的示意性连接包括无线通信链路。

在另一个实例中，网络22是基于线路的，并以已知方式运行。在该实例中，接入终端可以是与网络22相关联的计算机或其他设备，它们通过对接入介质24进行接入来获得对服务器的接入或者互相通信，该接入介质24包括一条或多条线路(例如硬连线连接)。在一个这样的实例中，接入终端26-34之间的示意性连接包括硬连线通信链路。

在一些情形下，来自接入终端的接入尝试的数量将接近接入介质24的容量。在这种情形下，可以将接入介质24视为过载，因为它不能允许所有的接入尝试在第一次尝试时都接通。在拥塞或过载的状况下，来自两个或更多个接入终端的接入尝试将在接入介质上发生冲突，从而导致每个涉及的终端的尝试都失败。这是一种由于已知原因而产生的已知状况。

所说明的实例提供用于识别这种情形并采取校正措施以提高吞吐量和总体系统性能的能力。图2包括概括了一种示例方式的流程图40。在42处，通过检测至少一个选定的量度来监视接入介质24。在44处，作出该至少一个选定的量度是否提供对接入介质上的当前业务或接入尝试数量使得接入介质拥塞或过载的指示的判定。

示出的实例包括在44处三种可能的确定。一个实例包括选择其中之一在44处作出判定。另一个实例包括组合两种或所有三种可能的确定以用于在44处作出判定。

在46处示出的一个示例确定包括确定与成功接入尝试相关联的试探的平均数是否指示出对应于拥塞或过载的接入介质状况的接入尝试的数量。众所周知，接入消息通常包括在报头中用于指示已被尝试的消息的试探数量的字段。每条接入消息通常被发送多次，并且每一次对应于一个试探。因此，试探数量指示出一条特定的接入消息在被成功发送之前它被尝试了多少次。试探数量越大，尝试的次数就越多。一个实例包括使用这种信息来作为在接入介质24上存在相对较高的冲突率的指示，所述相对较高的冲突率正在导致相对较高数量的重传(例如试探)。

在一个实例中，网络22包括处理器47，该处理器47收集和处理关于与每条成功的接入消息相关联的试探的数量的数据。将试探的平均数与一个选定的阈值进行比较，该阈值是基于特定网络的特性而确定的。当试探的平均数超过该阈值时，接入介质24是拥塞的或过载的。受益于本描述的本领域技术人员将能够选择适当的阈值和适当的接收的接入消息数量或者适当的采样时间以便被包括在试探的平均数的确定中，从而满足他们的特定需要。

在说明的实例中，在48处测量或确定接入介质占用率。在该实例中，在选定持续时间的一个时间间隔上确定接入信道的占用率。在一个实例中，由以下关系来确定占用率：ρ＝N_占用/CT，其中T是测量间隔，C是以每秒的占用数来表示的接入介质的容量(例如在单位时间内接入介质24能够处理多少试探)，以及N_占用是在T内接收到的成功的接入尝试(例如捕获的试探)的数量。

在一个实例中，对于每个检测时间间隔T，将ρ的值与一个选定的阈值进行比较。如果ρ超过该阈值，那么接入介质24被视为是过载的。在一个实例中，选择该阈值以对应于被占用了近似70％与80％之间的接入介质24。来自接入终端的接入尝试的随机性通常指示了永远不会达到接入介质的总容量。在给定本描述的情况下，本领域技术人员将能够选择一个适当的阈值。

图3包括时序图50，其示出一种利用了多个同等大小并且重叠的测量间隔T的示例方式。在该实例中，第一占用率测量间隔52在时间t1开始并持续到时间t3。第二间隔54从在t1与t3之间的时间t2开始，并在时间t4结束。第三间隔56在t3开始并在t5结束。可以认识到，用于在间隔52中的占用率确定的一些数据还将被用于与间隔54相关联的确定。

在图2的实例中在60处示意性地示出另一种确定。这种确定包括将在网络22中的适当位置处接收到的功率与在网络22中对应的适当位置处的干扰量进行比较。这种技术认识到，在48处进行的占用率水平测量不会直接指示出由于大量的接入尝试而产生的冲突的数量。网络22只能准确地确定成功的接入尝试的数量，而无法知道有多少接入终端正在尝试接入或者每个不成功的终端进行了多少次尝试。在60处的技术利用了其他信息来提供间接的测量，其指示与一定数量的冲突合理关联的接入信道状况。

在诸如CDMA系统之类的无线通信系统中，反向链路上的干扰与系统中的承载负载紧密相关。例如，如果在系统的负载小的同时总干扰高，就提供可能存在许多没有接通的接入尝试的指示。大量的接入尝试会引起高的干扰水平。当所确定的接收到的信号强度与所选范围之外的干扰水平相关时，在60处的确定就包括接入介质24是拥塞的或过载的结论。在给定本描述的情况下，本领域技术人员将认识到，对于其特定情形而言什么样的接收功率和干扰水平将提供拥塞或过载的指示。

在图2的实例中包括另一种技术。在62处，检测接入信道上的可能对应于拥塞或过载的状况。这种状况允许预测过载，即使可能还没有发生过载，并且无需对现有的接入信道状况作出实际测量或确定。当出现这种状况时，就认为有拥塞或过载，并且可以采取提前的行动来避免接入介质上实际出现的不稳定性。

可能导致接入介质上的过载的一种示例状况是预定的网络维护或配置。例如，系统参数和配置有时将需要更新。例如，这些信息通过广播消息被提供给所有用户。相应的改变有时也将使用户发送接入尝试以请求更新用户信息。例如，在无线通信系统中，如果系统改变了其用于一个特定网络部件的代码，那么用户可以请求一个通用接入终端标识。这种情形有可能使接入介质过载。在突然发生这种情况时，接入介质的负载也会突然改变。

期望识别出这种情形的可能性并预测相应过载的可能性。示出的实例包括使用诸如与预先安排的维护或配置操作相关联的时间之类的信息来预测何时可能出现过载。

其中存在接入尝试的可预测的、突然的增长的另一种示例情形是在紧急情形期间，此时尝试作出呼叫的用户数目可能多于在其他情形下可能发生的尝试作出呼叫的用户数目。例如，在诸如自然灾害之类的许多本地的紧急情形中，许多用户基本上在相同的时间试图接入通信网络22。这时接入介质上的负载数目比正常的、平时的情形大得多。一个实例包括用于每当检测到紧急情形时就触发对过载的可能性的识别的能力。在给定本描述的情况下，本领域技术人员将能够对他们的特定网络的适当部分进行配置，以接受指示出这种情形的合适信息，并作出响应来提供对期望过载控制以满足他们的特定情形的需要的指示。

在一个实例中，每当在44处的确定或在62处的预测中的至少一个指示出接入介质是(至少被预期是)拥塞的或过载的时，在64处实施至少一种用于管理接入尝试的技术，以通过减少或消除拥塞或过载状况来稳定接入信道。在示出的实例中，在64处的过载或拥塞控制包括三种技术。一些实例包括使用这些技术中的一种技术，而其他实例包括使用这些技术中的两种或所有三种技术的组合。

在66处示出一种示例技术，其中节制接入尝试以在至少选定量的时间内减少尝试的数量。在一个实例中，网络22指示至少一些接入终端26-34以停止尝试接入到介质24。在一个实例中，网络22选择具有较低接入优先级的用户。在另一个实例中，随机选择用户。在一个实例中，这种选择是通过来自网络22的改变接入持续参数的广播消息来完成的，接入终端使用该接入持续参数来控制终端将发送接入请求的概率。当概率为零时，接入终端将不发送请求。

在适当的时间之后，接入终端能够将该参数提高到零以上，从而能够完成发起新呼叫或流程的尝试。换句话说，受影响的接入终端实际上将不会因其接入持续参数被永久地设置为零而无法使用。

在一个实例中，其持续参数概率应被改变为零的节制的用户的比例通过以下关系来确定：p_用户＝(ρ-ρ_th)/ρ，其中ρ是接入介质占用率，以及ρ_th是接入介质占用率阈值。

在68处示意性地示出另一种技术。该技术包括消除接入介质上的业务突发以减少负载。在该实例中，网络22发送具有较小的接入持续参数的广播消息，以使每个用户都将降低其接入尝试速率。在一个实例中，新的接入持续参数是使用以下关系来确定的：a_新持续＝(ρth/ρ)a_旧持续。该技术有效地减慢了所有接入终端的接入尝试速率。

可以在预先选定的时间周期内或者直到确定接入介质24上不再有拥塞或过载时才实施在66和68处所示的技术。例如，指示持续参数概率应该被降低的广播消息可以包括一个时间，在该时间期间受影响的接入终端应该使用该降低的概率。在一个实例中，至少一些接入终端具有在选定的时间之后自动将持续参数重置为默认值的能力。

在70处包括另一种示例技术。对于该技术而言，通过调整接入介质参数(例如接入信道结构)来降低接入业务负载。在一个实例中，每个接入尝试都包括多个试探序列，每个试探序列包括多个试探。每当检测到过载时，就选择性地减少试探序列的数量、每个序列中试探的数量、或者二者，以减轻负载，从而稳定接入介质。该技术基本上改变了下列中的至少一个：回退时间、接入终端所使用的试探的数量或试探序列的数量。

通过识别接入介质上何时出现拥塞或过载状况，上面的实例提供更好地管理接入介质的容量的能力，其在一些实例中具有提高总体系统吞吐量和性能的优点。

前面的描述实质上是示例性的而非限制性的。对于本领域技术人员而言，不必脱离本发明的本质的、对所公开的实例的改变和修改会变得显而易见。对于本发明所给出的法律保护范围只能通过研究后面的权利要求书来确定。

Claims (10)

1、一种通信的方法，包括：

确定至少一种状况是否指示出对接入介质进行接入的尝试的数量对应于所述接入介质的容量的过载。

2、权利要求1所述的方法，包括：

确定与至少一些接收到的接入消息相关联的试探的平均数；以及

将所述确定的试探的平均数用作所述尝试的数量的指示。

3、权利要求2所述的方法，包括：

如果所述确定的试探的平均数超过选定的阈值，就确定存在所述过载。

4、权利要求1所述的方法，包括：

确定所述接入介质上的占用率水平；以及

确定所述确定的占用率水平是否超过对应于所述过载的阈值。

5、权利要求4所述的方法，包括：

通过确定在一个时间周期内的占用的数量与在所述时间周期内的所述接入介质容量之间的关系来确定所述占用率水平。

6、权利要求1所述的方法，包括：

确定接收到的功率；

确定相应的干扰水平；以及

确定所述确定的接收到的功率与所述确定的干扰水平之间的关系是否对应于所述过载。

7、权利要求1所述的方法，其中所述至少一种状况包括预定的并且预期对应于所述过载的状况；以及包括：

预测在对应于所述至少一种状况的时间将发生所述过载。

8、权利要求1所述的方法，包括：

响应于确定所述至少一种状况指示出所述过载而减少所述接入尝试的数量。

9、权利要求8所述的方法，包括：

向至少一些用户广播指示出所述至少一些用户的接入持续参数应该被减小的消息。

10、权利要求8所述的方法，包括：

调整至少一个接入介质参数以减少所述接入尝试的数量，所述接入介质参数包括下列中的至少一个：回退时间、由作出接入尝试的接入终端所使用的试探的数量或试探序列的数量。

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