CN1469574A - Cdma系统中的网络接入控制技术 - Google Patents

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Abstract

通过使用一个具有最大许可数量的项目的状态管理表来实现一种网络接入控制，其中所述项目的数量是依据由用户终端预定的一个超时周期和用于设置通信资源所需要的一个硬件设置时间来确定。当从一个用户终端接收到一个接入开始请求时，就确定对应于该接入开始请求的硬件设置是否被估计为将在该超时周期内被完成。如果被估计为将被完成，那么该接收到的接入开始请求就被注册到状态管理表中以发出一个硬件设置命令。如果被估计为不被完成，那么一个接入拒绝消息就被发回到用户终端。

Description

CDMA系统中的网络接入控制技术
技术领域
本发明涉及一种在一个码分多址(CDMA)系统中的网络接入控制方法和装置，其中多个无线终端被允许同时接入CDMA移动通信网络。
背景技术
原则上，CDMA不是一种基于时间的接入系统，比如时分多址(TDMA)。因此，CDMA系统允许多个CDMA终端在公共信道上同时向网络发送不同的网络接入请求。即使不同的网络接入请求已经被同时接收到，但是它们仍能够在无线区段中以或高或低的碰撞概率到达网络。
然而，与TDMA系统相比，在CDMA系统中，可以想见的是瞬间的处理拥塞很可能发生在网络侧。更具体的是，对于每一个网络接入请求都需要无线系统/有线系统硬件设置。因此，当多个同时的接入请求发生在进行无线系统和有线系统硬件设置所需要的一个时间段内时，对于一个网络接入请求的接入许可/拒绝的通告就被延迟，从而导致在一个起始CDMA终端中出现超时。当超时发生时，该起始CDMA终端向网络重发相同的网络接入请求。因此，这种网络接入请求的重发加速了网络侧的处理拥塞并且最坏的情况是可能发生一个系统故障。
如上所述，当在一个CDMA系统中CDMA终端开始网络接入时，网络上有较重瞬间负载的概率可能会高于在一个TDMA系统中的情况。因此，即使在开始网络接入的用户终端使该网络瞬间过载时，对网络来说，增加处理能力并有效和适当地控制用户终端的这种接入请求也是必要的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种网络接入控制方法和装置，从而允许即使在高瞬时负载之下也能够有效的和适当的进行网络接入控制。
按照本发明的一个方面，1、在包含多个用户终端的一个码分多址(CDMA)通信系统中的网络接入控制装置，包括：一个状态管理表，用来管理对应于从用户终端接收到的接入开始请求的硬件设置的状态；以及一个接入控制器，用来：如果对应于从用户终端接收到的一个接入开始请求的硬件设置被估计为将在由该用户终端预定的一个超时周期内完成，则把该接入开始请求注册到该状态管理表中，以便发出一个硬件设置命令，并且如果硬件设置被估计为在所述超时周期内不被完成，则向该用户终端发送一个接入拒绝消息。
按照本发明的另一个方面，一种网络接入控制方法包括的步骤有：a)准备一个具有最大许可数量的项目的状态管理表，该数量是依据由用户终端预定的一个超时周期和用于设置通信资源所需要的一个硬件设置时间来确定的；b)接收一个从用户终端接收的接入开始请求；c)当状态管理表未满时，把所接收到的接入开始请求注册到该状态管理表中以便发出一个硬件设置命令；以及d)当状态管理表满时，向该用户终端发送一个接入拒绝消息。
网络接入控制方法可能还包括以下步骤：e)当接收到一个对该硬件设置命令的响应时，向与该接收到的接入开始请求相对应的用户终端发送一个接入开始许可消息；f)从状态管理表中清除对应于该接收到的接入开始请求的项目；以及g)返回到步骤b)。
步骤c)可能包括的步骤有：将接收到的接入开始请求及其优先级注册到状态管理表中，该多个用户终端具有预先指配给其的优先级；并且按照优先级顺序发出硬件设置命令，每个硬件设置命令都对应于该状态管理表中的项目。
步骤d)可能包括的步骤有：当状态管理表满时，在状态管理表中搜索一个具有最低优先级的项目；确定接收到的接入开始请求的优先级是否高于在状态管理表中找到的项目的最低优先级；当接收到的接入开始请求的优先级高于所述项目的最低优先级时，就从状态管理表中清除该项目，以便将接收到的接入开始请求注册到状态管理表中；向一个与所清除的项目相对应的用户终端发送该接入拒绝消息；并且当接收到的接入开始请求的优先级不高于所述项目的最低优先级时，就向始发该接收到的接入开始请求的用户终端发送接入拒绝消息。
如上所述，按照本发明，状态管理表被用于避免发出无用的原语和避免用户终端重发无用的接入开始请求。因此，一个接入控制节点的拥塞和网络负载能够被有效地减少。特别是由多个用户终端同时开始网络接入所引起的、对网络和接入控制节点二者的影响能够被最小化。
附图说明
图-1是一个显示按照本发明的网络接入控制操作的示意顺序的方框图；
图-2A是一个显示按照本发明的无线接入控制节点的示意方框图；
图-2B是一个显示在所述无线接入控制节点中使用的状态管理表的示意图；
图-3A是一个显示按照本发明的第一实施例的网络接入控制操作的时序图；
图-3B是一个显示在刚接收到用于用户A的Radio_Set_Req之后的一个状态管理表的示意图；
图-4是一个显示按照第一实施例的网络接入控制操作的流程图；
图-5A是一个显示在按照本发明的第二实施例的无线接入控制节点中使用的一个状态管理表的示意图；
图-5B是一个示意图，显示在刚为具有指配给其的最高优先级的用户D接收到Radio_Set_Req之后图-5A中的状态管理表；
图-5C是一个示意图，显示紧接在从用户K接收到具有指配给其的一个优先级的接入请求，且状态管理表的一个较低优先级项目被所述接收到的接入请求代替之后，图-5A中的状态管理表；
图-6是一个显示按照第二实施例的网络接入控制操作的流程图。
具体实施方式
如图-1所示，假设一个移动通信系统由一个CDMA无线终端100、一个CDMA无线接入控制节点200和一个移动通信网络300组成。按照本发明的CDMA无线接入控制节点200实现无线资源的设置和管理、有线资源的设置和管理、在一个无线区段和移动通信网络300之间的连接和协议的转换。
当CDMA无线接入控制节点200已经接收到一个来自CDMA无线终端100的接入开始请求时，一个在CDMA无线接入控制节点200中实现的、位于应用层上的接入控制器就检测自身节点的拥塞状态以优化其自身节点的负载，并确定该接入请求被许可还是被拒绝。
当确定CDMA无线终端100的接入开始请求被许可时，接入控制器就向无线系统硬件发出一个Radio_Set_Req原语201用于设置无线资源并向有线系统硬件发出一个Line_Set_Req原语202用于设置有线资源。一个原语是一个命令，用来在无线系统/有线系统硬件中的各层之间执行设置。无线系统硬件实现无线资源设置，比如无线信道的设置和扩频码的设置，以便能够进行无线通信，并且当无线资源设置已被正常地完成时，就向接入控制器发回一个Radio_Set_Resp原语203。同样，有线系统硬件实现有线资源设置，比如在ATM(异步传输模式)下的VP(虚拟通路)和VC(虚拟信道)的设置，并且当有线资源设置已被正常完成时，就向接入控制器发回一个Line_Set_Resp原语204。
当接入控制器接收到分别来自无线系统硬件和有线系统硬件的Radio_Set_Resp原语203和Line_Set_Resp原语204时，接入控制器就通过无线电方式，将一个接入开始许可消息205作为对该接入开始请求101的一个响应来发送给CDMA无线终端100。
当接入控制器检测到它自身节点的拥塞状态时，接入控制器就确定CDMA无线终端100的接入开始请求被拒绝。在这种拒绝的情况下，接入控制器向CDMA无线终端100发送一个接入拒绝消息206，而不向无线系统/有线系统硬件发出任何原语。
第一实施例
参考图-2A，按照本发明的第一实施例的CDMA无线接入控制节点200具有一个硬件结构，所述硬件结构包括一个状态管理表210、一个程序控制的处理器211、一个程序存储器212、无线系统硬件213，以及有线系统硬件214。按照本实施例，程序存储器212存储一个接入控制程序，该接入控制程序在程序控制的处理器211上运行以实现网络接入控制操作。状态管理表210可以在CDMA无线接入控制节点200中的一个随机接入存储器(未显示)中创建。
参考图-2B，状态管理表210管理接收到的用户的接入请求，所述用户的无线/有线资源设置操作还没有完成，换而言之，上述请求原语已经被发送，但是还没有收到响应的原语。
在本实施例中，状态管理表210可以包含预定数量的项目，该数量是同时可操作的原语的最大数量。这个最大数量是根据单个原语设置硬件所需要的硬件设置时间以及一个CDMA无线终端的超时周期或响应等待时间而计算出来的。因此，状态管理表210可以管理最大数量的用户的接入请求。
在正常时期内，用来处理一个Radio_Set_Req原语201或一个Line_Set_Req原语202所需的时间在某种程度上可以被固定地确定。因此，通过TRS/TPP来计算出同时可操作原语的最大数量，其中TRS是CDMA无线终端的一个超时周期而TPP是用于单个硬件设置请求原语的一个硬件设置时间。原语的任何另外的发出都不能在一个对应的CDMA无线终端的超时周期内获得响应。因此，接入控制器向对应的CDMA无线终端发回一个接入拒绝消息。
可替换地，状态管理表210中同时可操作的原语的最大数量可以通过接入控制器计算TRS/TPP来加以控制。
接着，本实施例的一个典型的操作将通过参考图-2B、3A和3B来被描述。
在图-3A中，做出以下假设：
·用于Radio_Set_Req原语201的无线系统硬件设置时间是500毫秒；
·用于Line_Set_Req原语202的有线系统硬件设置时间少于无线系统硬件设置时间；
·在500毫秒内八(8)个用户终端A-H向CDMA无线接入控制节点200发送网络接入开始请求101；以及
·如果在网络接入开始请求已被发送之后3秒钟或更短时间内还没有收到一个接入开始许可/拒绝消息，则每个用户终端向CDMA无线接入控制节点200重发一个网络接入开始请求。
如图-3A所示，由于对于每个用户的接入请求需要用500毫秒完成硬件设置，因此用户终端A大约等待500毫秒才收到对应硬件设置完成原语(Radio_Set_Resp 203)的一个接入开始许可消息，用户终端B大约等待1秒，用户终端C大约等待1.5秒，...，而用户终端F大约等待3秒。
然而，用户终端G大约等待3.5秒而用户终端H大约等待4秒，结果导致超过了它们的超时周期。因此，用户终端G和H在收到接入开始许可消息之前已经向CDMA无线接入控制节点200重发网络接入开始请求，如前所述，这将引起CDMA无线接入控制节点200的拥塞状态的加速。为了防止这种网络接入开始请求的重发，引入了如图-2B所示的状态管理表210。
如前所述，状态管理表210可以包含预定数量的同时可操作的原语，该数量是通过TRS/RPP计算出来的，其中TRS是每个CDMA无线终端的超时周期(这里是3秒)，而TPP是用于一个无线硬件设置请求原语的硬件设置时间(这里是500毫秒)。因此，状态管理表210能够注册达6(＝3秒/500毫秒)个项目，因为更多接收到的接入请求被估计为在3秒的超时周期内将不被完全地处理。
如图-3A的情况，当8个用户终端A-H在500毫秒内向CDMA无线接入控制节点200发送网络接入开始请求101时，前6个用户终端A-F的请求被注册到状态管理表210中。同时，对每个被注册的请求，接入控制器发出Radio_Set_Req原语201和Line_Set_Req原语202。至于最后二个用户终端G和H的请求，接入控制器分别向用户终端G和H中的每一个用户终端发送接入拒绝消息206。
当500毫秒已过时，接入控制器接收到来自无线系统硬件的、给用户终端A的Radio_Set_Resp原语203，并向用户终端A发送接入开始许可消息205。同时，如图-3B所示，用户A的项目从状态管理表210中被清除。以这种方式，每次将对于每一个用户终端的Radio_Set_Resp原语203发送给一个对应的用户终端时，一个对应的项目就从状态管理表210中被清除。
如图-3A所示，如果一个用户终端J在时刻t1向CDMA无线接入控制节点200发送一个网络接入开始请求101，那么只要在状态管理表210中有一个空间，用户终端J的请求就被注册到状态管理表210中。同时，Radio_Set_Req原语201和Line_Set_Req原语202被发给相应的硬件。至于用户终端J，估计用户J大约要等待2.5秒才接收到由Radio_Set_Resp原语203引起的接入开始许可消息205。以这种方式，只要在状态管理表210中有一个空间，一个另外接收到的网络接入开始请求就可以被注册到状态管理表210中，因为所述另外接收到的网络接入开始请求被估计为在3秒的超时周期内将被完全地处理。
如前所述，通过在程序控制的处理器211上运行接入控制程序来创建在应用层上的接入控制器。接入控制操作的细节将在下文描述。
参考图-4，确定是否至少接收到了一个接入开始请求(步骤S401)。当至少接收到了一个接入开始请求(步骤S401中的‘是’)时，接入控制器就确定在状态管理表210中是否有一个可用空间(步骤S402)。当状态管理表210中存在一个可用空间(步骤S402中的‘是’)时，接入控制器就把接收到的请求注册到状态管理表210中(步骤S403)，并且，在同一时间，分别向无线系统硬件和有线系统硬件发出Radio_Set_Req原语201和Line_Set_Req原语202(步骤S404)。
当状态管理表210中没有可用空间(步骤S402中的‘否’)时，这意味着一个另外接收到的接入开始请求在3秒内不被完全处理。因此，接入控制器向曾经发送该接收到的接入开始请求的用户终端发回一个接入拒绝消息(步骤S405)。
在发送一个接入拒绝消息或发出原语以后或当没有接收到接入开始请求时，接入控制器就确定是否接收到来自无线系统硬件的一个Radio_Set_Resp原语203(步骤S406)。当一个Radio_Set_Resp原语203已经被接收到(步骤S406中的‘是’)时，接入控制器就向曾经发送该接收到的接入开始请求的用户终端发送一个接入开始许可消息(步骤S407)，并从该状态管理表210中清除一个对应的项目(步骤S408)。
步骤S401-S408以一定的时间间隔被反复地执行。如前所述，当一个项目已经从状态管理表210中被清除(步骤S408)时，如图-3B所示，在状态管理表210中就出现一个项目的空白空间。因此，当在那种表状态下接收到一个接入开始请求时，该请求就可以被注册到状态管理表210中(步骤S403)。
第二实施例
按照本发明的第二实施例，接入控制通过使用预先指配给各个CDMA无线终端的优先级来实现。
参考图-5A、5C，按照本发明第二实施例的一个CDMA无线接入控制节点200包括一个状态管理表220，它管理接收到的接入开始请求，同时查看它们的优先级。
在本实施例中，状态管理表220可以包含预定数量的项目，如第一实施例的情况一样，该数量是同时可操作的原语的最大数量。状态管理表220中的每个项目都包括一个用户标识符及其优先级。如图-5A所示，用户终端A被赋予一个优先级3，用户终端B被赋予一个优先级2，这个优先级2高于优先级3，等等。在这个实例中，用户终端D被赋予最高优先级1而用户终端F和H被赋予最低优先级4。
当具有按图-5A所示指配的优先级的用户终端A-H在500毫秒内向CDMA无线接入控制节点200发送网络接入开始请求101时，接入控制器按照优先级顺序把它们注册到状态管理表220中。在这个实例中，用户终端A-E和G的较高优先级的6个请求被注册到状态管理表210中。至于用户终端F和H的最低优先级的请求，接入控制器没有注册它们而是向用户终端F和H中的每个用户终端发送接入拒绝消息206。
此后，接入控制器从被注册的请求中选择一个具有最高优先级的请求来发出Radio_Set_Req原语201和Line_Set_Req原语202。在如图-5A所示的状态中，用户终端D的最高优先级的请求被选择来发出请求原语。然而，与其他用户终端有关的请求原语不被发出。
如图-5B所示，当接入控制器确认已经接收到给用户终端D的响应原语Radio_Set_Resp时，接入控制器就选择具有次高优先级的用户终端B的请求来发出请求原语。同时，用户终端D的项目从状态管理表220中被清除并且接入开始许可消息205被发送给用户终端D。
如图-5C所示，假设在状态管理表220是满的这样一种状态下收到了用户终端K的一个新的接入请求101，用户终端K具有优先级2，高于状态管理表220中某个项目的优先级。在这种情况下，具有低于优先级2的优先级中最低优先级的用户终端A的项目就从状态管理表220中被清除，并且用户终端K的接入请求被注册到状态管理表220中。接入开始拒绝消息被发送给该已经从状态管理表220中清除的用户终端A。
如前所述，通过在程序控制的处理器211上运行接入控制程序来创建在应用层上的接入控制器。接入控制操作的细节将在下文描述。
参考图-6，确定是否至少接收到了一个接入开始请求(步骤S601)。当至少接收到了一个接入开始请求(步骤S601中的‘是’)时，接入控制器就确定在状态管理表220中是否有一个可用空间(步骤S602)。当状态管理表220中存在一个可用空间(步骤S602中的‘是’)时，接入控制器就把接收到的接入请求以及起始用户终端的优先级注册到状态管理表220中(步骤S603)。
当状态管理表220中没有可用空间(步骤S602中的‘否’)时，接入控制器就在状态管理表220中搜索一个具有最低优先级的项目，所述最低优先级低于接收到的接入请求的优先级(步骤S604)。如果这样的一个具有最低优先级的项目被找到，接入控制器就用接收到的接入请求替换该找到的项目(步骤S605)，并向与所述具有最低优先级的项目相对应的一个用户终端发回接入拒绝消息(步骤S606)。如果这样的一个具有最低优先级的项目没有被找到，接入控制器就向始发该接收到的接入开始请求的一个用户终端发回接入拒绝消息(步骤S606)。
在发送一个接入拒绝消息(步骤S606)以后或当没有接收到接入开始请求(步骤S601中的‘否’)时，接入控制器就从状态管理表220中选择具有最高优先级的项目来发出Radio_Set_Req原语201和Line_Set_Req原语202(步骤S607)。此后，接入控制器等待来自无线系统硬件的一个Radio_Set_Resp原语203被接收到(步骤S608)。当一个Radio_Set_Resp原语203已经被接收到(步骤S608中的‘是’)时，接入控制器就向曾经发送该接收到的接入开始请求的用户终端发送一个接入开始许可消息(步骤S609)，并从状态管理表220中清除一个对应的项目(步骤S610)。
步骤S601-S610以一定的时间间隔被反复地执行。如前所述，当一个项目已经从状态管理表220中被清除(步骤S610)时，如图-5B所示，在状态管理表220中就出现一个项目的空白空间。因此，当在那种表状态下收到一个新的接入开始请求时，该请求就可以被注册到状态管理表220中(步骤S603)。另外，由于接入控制器从状态管理表220中选择具有最高优先级的项目来发出请求原语(步骤S607)，因此状态管理表220中的项目按照优先级顺序被依次选择。

Claims (8)

1、一种在包括多个用户终端的码分多址CDMA通信系统中的网络接入控制装置，包括：
一个状态管理表，用来管理对应于从一个用户终端接收到的一个接入开始请求的硬件设置的状态；以及
一个接入控制器，用于：如果对应于从用户终端接收到的接入开始请求的硬件设置被估计为将在由用户终端预定的一个超时周期内被完成，则接入控制器把该接入开始请求注册到该状态管理表中以发出一个硬件设置命令，并且如果该硬件设置被估计为在该超时周期内不被完成，则接入控制器向该用户终端发送一个接入拒绝消息。
2、按照权利要求1的网络接入控制装置，其中，当接入控制器接收到指示硬件设置完成的一个响应时，它就从该状态管理表中清除该接入开始请求的项目。
3、按照权利要求1或2的网络接入控制装置，其中，接入控制器把从一个用户终端接收到的一个接入开始请求及其优先级注册到状态管理表中，该多个用户终端具有预先指配给其的优先级，其中接入控制器按照优先级顺序发出硬件设置命令，每个硬件设置命令都对应于该状态管理表中的项目。
4、按照权利要求3的网络接入控制装置，其中，当接收到一个新的接入开始请求，该请求具有的优先级比该状态管理表中的一个最低优先级更高时，接入控制器就从该状态管理表中清除具有该最低优先级的一个对应项目，并把该新的接入开始请求注册到该状态管理表中，其中接入控制器向具有该最低优先级的对应项目的用户终端发送一个接入拒绝消息。
5、一种在包括多个用户终端的码分多址CDMA通信系统中的网络接入控制方法，包括的步骤有：
a)准备一个具有最大许可数量的项目的状态管理表，该数量是依据由用户终端预定的一个超时周期和用于设置通信资源所需要的一个硬件设置时间来确定的；
b)接收一个从用户终端接收的接入开始请求；
c)当该状态管理表未满时，把所接收到的接入开始请求注册到状态管理表中以发出一个硬件设置命令；以及
d)当该状态管理表满时，向该用户终端发送一个接入拒绝消息。
6、按照权利要求5的网络接入控制方法，还包括的步骤有：
e)当接收到一个对于该硬件设置命令的响应时，向对应于该接收到的接入开始请求的用户终端发送一个接入开始许可消息；
f)从该状态管理表中清除对应于该接收到的接入开始请求的项目；以及
g)返回到步骤b)。
7、按照权利要求5的网络接入控制方法，其中步骤c)包括的步骤有：
将接收到的接入开始请求及其优先级注册到状态管理表中，该多个用户终端具有预先指配给其的优先级；以及
按照优先级顺序发出硬件设置命令，每个硬件设置命令都对应于该状态管理表中的项目。
8、按照权利要求5的网络接入控制方法，其中步骤d)包括的步骤有：
当状态管理表满时，在状态管理表中搜索一个具有最低优先级的项目；
确定接收到的接入开始请求的优先级是否高于在状态管理表中找到的项目的最低优先级；
当该接收到的接入开始请求的优先级高于所述项目的最低优先级时，就从该状态管理表中清除该项目，以便把该接收到的接入开始请求注册到状态管理表中；
向对应于该被清除的项目的用户终端发送接入拒绝消息；以及
当接收到的接入开始请求的优先级不高于所述项目的最低优先级时，就向始发该接收到的接入开始请求的用户终端发送接入拒绝消息。
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