CN1113573C - 设定蜂窝式移动无线电网中移动电台持久度的方法 - Google Patents

Abstract

在蜂窝式网络中通过移动电台(M)的存取持久度的两步适应性来实行对过载保护的控制，其方法是：从基站(B)向移动电台(M)发送长期适应性用的持久度规则(P)以及发送短期适应性用的当前负载特性变量(p(i))。

Description

设定蜂窝式移动无线电网中移动 电台持久度的方法

技术领域

本发明涉及设定蜂窝式移动无线电网中移动电台持久度的方法。例如，可以把移动电台的存取概率看做一种持久度要求。

背景技术

在蜂窝式移动无线电网中，以这样的方式在移动无线电用户之间划分可用的实际无线电信道，即，仅仅在通信连接的持续时间内把无线电信道分配给用户。这里，无线电信道的分配受控于移动无线电网。

如果移动电台作出发送请求，则这种请求必须在专门为这种目的设计的无线电信道(随机存取信道)上，在与同一无线电单元中的其它移动电台的竞争中开始存取尝试。如果这种存取成功，则把专用的无线电信道分配给该移动电台。如果出现碰撞，或者如果所述发送受到发送错误的干扰，则不进行这种分配，于是，移动电台重复所述发送。

基于所谓时隙-阿罗赫(S-ALOHA)协议的这类存取程序是众所周知的，并且用于各种电缆网络和无线电网络中。

已知在高流入话务负载的情况下时隙-阿罗赫协议存在稳定性问题。如果流入话务量超过临界值，则出现碰撞次数和由于重复而进一步增加发送请求的移动电台的数量同时增加的情况。为了消除这种过载状态，一般使移动电台的存取持久度适应当前负载。这里，通常改变存取概率，两次存取之间的等待时间以及存取尝试的最多次数。

发明内容

为了区别不同的优先权，实际上在存取期间可以另外利用对持久度控制来把优先权给予特定的电台。

根据本发明，提供了一种设定蜂窝式移动无线电网中移动电台(M)的存取持久度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：由所述无线电网将一个持久度规则(P)发送给移动电台；在移动电台按照所述持久度规则(P)设定移动电台的存取持久度的长期适应性；由所述无线电网将负载特性变量(p(i))发送给移动电台；以及在移动电台利用所述负载特性变量(p(i))设定移动电台的存取持久度的短期适应性。

本发明提供开篇中涉及的那种类型的方法，借助这种方法，可以在比较小的延迟，比较大的精度，比较大的稳定性的情况下并且以比较简单的方法设定移动电台的持久度。

根据本发明的设定蜂窝式移动无线电网中移动电台的持久度用的方法具有以下特征：以两个步骤的方式设定持久度，具体地说，借助于长期适应性的持久度规则(P)以及借助于短期适应性的负载特性变量(p(i))。

在本发明的一个发展结果中，在基站计算长期持久度性能，并且以持久度规则的形式把它发送到移动电台。还有可能在基站计算短期持久度性能，并且以当前负载特性变量的形式把它发送到移动电台。

在本发明的另一个发展结果中，移动电台的持久度可以是所考虑的优先权的负载特性变量和较低优先权的负载特性变量的和的函数。

根据本发明，提供了一种蜂窝式移动无线电网中的基站，其特征在于，该基站包括：用于存取持久度的长期估算的第一电路部分，以向所述无线电网中的各移动电台发送一个持久度规则(P)；和用于存取持久度的短期估算的第二电路部分，以向所述无线电网中各移动电台发送负载特性变量(p(i))；从而使所移动电台可以按照所述持久度规则(P)设定其存取持久度的长期适应性和借助所述负载特性变量(p(i))设定其存取持久度的短期适应性。

根据本发明，提供了一种蜂窝式移动无线电网中的移动电台，其特征在于，该移动电台包括：接收来自所述无线电网的一个持久度规定(P)和接收来自所述无线电网的负载特性变量(p(i))的第一电路部分；以及按照所述持久度规则(P)设定移动电台的存取持久度的长期适应性和利用所述负载特性变量(p(i))设定移动电台的存取持久度的短期适应性的第二电路部分。

附图说明

下文中将参考单一的附图详细地说明本发明。

具体实施方式

为了过载保护控制，通过从移动无线电网或者基站B向移动电台M发送长期适应性用的持久度规则P以及发送短期适应性用的当前负载特性变量p(i)来实现移动电台M的存取持久度的两步适应性。

这里，基站B包括：用于存取分析的第一电路部分1；用于存取持久度的短期估算的第二电路部分2；以及用于存取持久度的长期估算的第三电路部分3。

按照相反的方法，移动电台M包括用于参数解码的第一电路部分4，所述第一电路4备有分别来自基站B的电路部分3和2的持久度规则P和负载特性变量p(i)。移动电台M的第一电路部分4连接到持久度适应性用的第二电路部分5，后者又以其输出端连接到移动电台M的存取控制用的第三电路部分6。在存取方面，移动电台M通过第三电路部分6与基站B的第一电路部分1通信，此时，移动电台M还发送与已经分配给它的优先权i有关的信息。

原则上，根据本发明的方法可以按照以下四个阶段来描述。

1.指出优先权

当访问无线电信道时，移动电台M指出发送的优先权(i)。这种优先权被二进制编码在存取时发送的数据字中。为了检测碰撞和发送错误，还必须使用和发送检查和。

2.估算网络中的流入话务量

移动无线电网的接收单元或者基站B通过测量成功的存取的次数NS(i)以及如果技术上可能的话，通过测量碰撞的次数，来估算流入话务量。这里，按照其不同的优先权来区别所述话务量。

为了估算流入话务量，在网络侧，在整个时间间隔T内，对具有不同优先权(i)的成功的存取NS(i)进行计数。根据测得的存取次数，利用每一种优先权(i)的已登录的电台的数目N(i)以及可能知道的碰撞次数NK，有可能估算出具有相应的优先权(i)的现行移动电台的数目n(i)。为此，必须考虑到在所考虑的时间间隔T内存在的负载特性变量p(i)。

例如，可以按照以下的方法，在两个相邻的时间间隔T之间用迭代的方法估算现行移动电台M的数目n(i)：

n(i，t)＝max[nmin，n(i，t-T)-NS(i)+λ(i，t)xT]

其中，λ(i，T)是优先权i的请求的估算的平均到达率。

关于λ(i，T)，通过观察N个时间间隔T的时隙，可以选择如下的上限估算： $\mathrm{\&lambda;}(i,t)<\frac{\mathrm{NS}\left(i\right)+\mathrm{NK}\&times;[1-{(1-p(i,t-T))}^{n(i,t-T)]}}{N}$

这里，p(i，t-T)值表示移动电台在先前的时间间隔内的存取概率，并且是根据预先选择的持久度规则P来设定的。

3.发送持久度规则P和负载特性变量p(i)

在估算流入话务量之后，对于每一种优先权，从网络或者基站B向移动电台M，以短的时间间隔T1周期性地发送负载特性变量P(i)。此外，根据流入话务量的长期估算来定义持久度规则P，该规则被以比较长的时间间隔T2＞T1发送到移动电台M。

这样，根据流入话务量，网络或者基站B根据估算的现行移动电台的数目n(i)定义负载P(i)的特性变量，将该特性变量周期性地发送到每一种优先权i的移动电台M。持久度规则P被按照周期性的时间间隔从网络发送到移动无线电用户，并被存储在移动电台M中。所述周期性时间间隔是由网络预先设定的。

实施时，持久度规则P可以采取一组适当的函数的系数或者一组表格的形式。

例如，负载P(i)的特性变量可以由估算的当前有效的用户的数目n(i)和具有相同优先权的已经登录的用户的数目N(i)构成：

p(i)＝10×n(i)/N(i)

4.移动电台M的持久度的适应性

根据所接收的负载特性变量P(i)和所接收的持久度规则P，并且随着待发送的通信的优先权而变，现在，移动电台M在其接着的尝试时获得对信道的访问权。

于是，特性变量P(i)代表存储在移动电台M中的持久度表格P用的变址值。这种持久度表格P(持久度规则)可以以适当的方法计算或者根据经验确定。这里，根据本发明的发展结果，移动电台M的持久度仅仅决定于上述优先权i的负载特性变量P(i)和比较低的优先权的负载特性变量的和。

如果用采取概率来表示持久度，则在发送请求时，移动电台仅仅以特定的访问概率0＜q＜1获得对信道的访问。

现在，在移动电台中执行以下步骤：

a)根据计算规则，移动电台在闭区间[0，Z-1]中产生准随机、等分布的数，其中，Z是整数。

b)如果所选择的数小于q×Z，则移动电台将在所考虑的时间间隔内获得对所述信道的访问权。如果该数比较大，则所述访问受到抑制，于是，移动电台存储所述请求。然后，在预定的稍后的时间重新考虑该请求。

c)如果在存取时出现碰撞，移动电台存储所述请求。然后，在预定的稍后的时间重新考虑该请求。

D)如果尝试的次数超过预定的次数，则还可以将所述请求完全放弃并且发送错误消息。

这里，移动电台放弃对信道的访问减小了碰撞的概率。这又提高了吞吐量，这对于移动电台也是有利的。

可以根据不同的原则来建立持久度规则P：

a)可以将它最佳化，以便使在信道上实现的吞吐量达到最大值。

b)可以将它最佳化，以便使待发送的请求的平均存取延迟最小。

c)可以以这样的方式将它最佳化，即，仅仅以规定的概率超过规定的最大延迟。

另外，还必须考虑到以下两点：

a)当应用不同的原则时，必须以优先的次序处理具有比较高的优先权(这里，具有比较低的优先权数)的请求。

b)在选择持久度表格的表值或者选择持久度函数的参数时，将仅仅允许合适的值(量化)，以便将发送所述值所需要的容量减至最小。

这里，已经启发性地以这样的方式选择所述表格的值：

-对于单独出现的优先权等级，该系统具有相同的特性，以及

-表格的各个值隶属于简单的构成规律，因此，可以以简单的方式发送。

上述优先权的负载特性变量确定了对表格的列的选择，而比较高优先权的负载特性变量的和确定了对表格的行的选择。如果该值超过给定的值范围，则选择负载特性变量的最高的可能值。

该表格包含存取概率的相关值。

具有优先权1-P(1)的移动电台的存取概率

p(1)＝0    p(1)＝1    p(1)＝2    p(1)＝3

1          1/2        1/4        1/8

具有优先权2-P(2)的移动电台的存取概率

           p(2)＝0    p(2)＝1   p(2)＝2   P(2)＝3

p(1)＝0    1          1/2       1/4       1/8

p(1)＝1    1/2        1/4       1/8       1/16

p(1)＝2    1/4        1/8       1/16      1/32

p(1)＝3    1/8        1/16      1/32      1/64

具有优先权3-P(3)的移动电台的存取概率

                p(3)＝0    p(3)＝1    p(3)＝2   p(3)＝3

p(1)+p(2)＝0    1          1/2        1/4       1/8

p(1)+p(2)＝1    1/2        1/4        1/8       1/16

p(1)+p(2)＝2    1/4        1/8        1/16      1/32

p(1)+p(2)＝3    1/8        1/16       1/32      1/64

p(1)+p(2)＝4    1/16       1/32       1/64      1/128

p(1)+p(2)＝5    1/32       1/64       1/128     1/256

p(1)+p(2)＝6    1/64       1/128      1/256     1/512

鉴于以上的描述，显然，对于本专业的技术人员来说，在本发明的范围内可以作出各种各样的修改。

Claims (6)

1.一种设定蜂窝式移动无线电网中移动电台(M)的存取持久度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

由所述无线电网将一个持久度规则(P)发送给移动电台；

在移动电台按照所述持久度规则(P)设定移动电台的存取持久度的长期适应性；

由所述无线电网将负载特性变量(p(i))发送给移动电台；以及

在移动电台利用所述负载特性变量(p(i))设定移动电台的存取持久度的短期适应性。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在所述无线电网的一个基站(B)中计算长期存取持久度行为，并且将其作为存取的持久度规则(P)发送给移动电台(M)。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，在所述无线电网的基站(B)中计算短期存取持久度行为，并且将其作为负载特性变量(p(i))发送给移动电台(M)。

4.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述移动电台(M)的存取持久度是所述移动电台(M)的优先权(i)的负载特性变量(p(i))以及优先权比移动电台(M)的优先权低的负载特性变量之和的函数。

5.一种蜂窝式移动无线电网中的基站，其特征在于，该基站包括：

用于存取持久度的长期估算的第一电路部分(3)，以向所述无线电网中的各移动电台发送一个持久度规则(P)；和

用于存取持久度的短期估算的第二电路部分(2)，以向所述无线电网中各移动电台发送负载特性变量(p(i))；

从而使所移动电台可以按照所述持久度规则(P)设定其存取持久度的长期适应性和借助所述负载特性变量(p(i))设定其存取持久度的短期适应性。

6.一种蜂窝式移动无线电网中的移动电台，其特征在于，该移动电台包括：

接收来自所述无线电网的一个持久度规定(P)和接收来自所述无线电网的负载特性变量(p(i))的第一电路部分(4)；以及

按照所述持久度规则(P)设定移动电台的存取持久度的长期适应性和利用所述负载特性变量(p(i))设定移动电台的存取持久度的短期适应性的第二电路部分(5)。