專利名稱：設(shè)定蜂窩式移動無線電網(wǎng)中移動電臺持久度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)定蜂窩式移動無線電網(wǎng)中移動電臺持久度的方法。例如，可以把移動電臺的存取概率看做一種持久度要求。
在蜂窩式移動無線電網(wǎng)中，以這樣的方式在移動無線電用戶之間劃分可用的實際無線電信道，即，僅僅在通信連接的持續(xù)時間內(nèi)把無線電信道分配給用戶。這里，無線電信道的分配受控于移動無線電網(wǎng)。
如果移動電臺作出發(fā)送請求，則這種請求必須在專門為這種目的設(shè)計的無線電信道(隨機存取信道)上，在與同一無線電單元中的其它移動電臺的競爭中開始存取嘗試。如果這種存取成功，則把專用的無線電信道分配給該移動電臺。如果出現(xiàn)碰撞，或者如果所述發(fā)送受到發(fā)送錯誤的干擾，則不進行這種分配，于是，移動電臺重復(fù)所述發(fā)送。
基于所謂S-ALOHA協(xié)議的這類存取程序是眾所周知的，并且用于各種電纜網(wǎng)絡(luò)和無線電網(wǎng)絡(luò)中。
已知在高流入話務(wù)負(fù)載的情況下S-ALOHA協(xié)議存在穩(wěn)定性問題。如果流入話務(wù)量超過臨界值，則出現(xiàn)碰撞次數(shù)和由于重復(fù)而進一步增加發(fā)送請求的移動電臺的數(shù)量同時增加的情況。為了消除這種過載狀態(tài)，一般使移動電臺的存取持久度適應(yīng)當(dāng)前負(fù)載。這里，通常改變存取概率，兩次存取之間的等待時間以及存取嘗試的最多次數(shù)。
為了區(qū)別不同的優(yōu)先權(quán)，實際上在存取期間可以另外利用對持久度控制來把優(yōu)先權(quán)給予特定的電臺。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種設(shè)定蜂窩式移動無線電網(wǎng)中移動電臺的持久度的方法，該方法具有以下特征按照兩個步驟來設(shè)定持久度，具體地說，借助于長期適應(yīng)性的持久度規(guī)則(P)以及借助于短期適應(yīng)性的負(fù)載特性變量(p(i))。
本發(fā)明提供開篇中涉及的那種類型的方法，借助這種方法，可以在比較小的延遲，比較大的精度，比較大的穩(wěn)定性的情況下并且以比較簡單的方法設(shè)定移動電臺的持久度。
根據(jù)本發(fā)明的設(shè)定蜂窩式移動無線電網(wǎng)中移動電臺的持久度用的方法具有以下特征以兩個步驟的方式設(shè)定持久度，具體地說，借助于長期適應(yīng)性的持久度規(guī)則(P)以及借助于短期適應(yīng)性的負(fù)載特性變量(p(i))。
在本發(fā)明的一個發(fā)展結(jié)果中，在基站計算長期持久度性能，并且以持久度規(guī)則的形式把它發(fā)送到移動電臺。還有可能在基站計算短期持久度性能，并且以當(dāng)前負(fù)載特性變量的形式把它發(fā)送到移動電臺。
在本發(fā)明的另一個發(fā)展結(jié)果中，移動電臺的持久度可以是所考慮的優(yōu)先權(quán)的負(fù)載特性變量和較低優(yōu)先權(quán)的負(fù)載特性變量的和的函數(shù)。
下文中將參考單一的附圖
詳細(xì)地說明本發(fā)明。
為了過載保護控制，通過從移動無線電網(wǎng)或者基站B向移動電臺M發(fā)送長期適應(yīng)性用的持久度規(guī)則P以及發(fā)送短期適應(yīng)性用的當(dāng)前負(fù)載特性變量p(i)來實現(xiàn)移動電臺M的存取持久度的兩步適應(yīng)性。
這里，基站B包括用于存取分析的第一電路部分1；用于存取持久度的短期估算的第二電路部分2；以及用于存取持久度的長期估算的第三電路部分3。
按照相反的方法，移動電臺M包括用于參數(shù)解碼的第一電路部分4，所述第一電路4備有分別來自基站B的電路部分3和2的持久度規(guī)則P和負(fù)載特性變量p(i)。移動電臺M的第一電路部分4連接到持久度適應(yīng)性用的第二電路部分5，后者又以其輸出端連接到移動電臺M的存取控制用的第三電路部分6。在存取方面，移動電臺M通過第三電路部分6與基站B的第一電路部分1通信，此時，移動電臺M還發(fā)送與已經(jīng)分配給它的優(yōu)先權(quán)i有關(guān)的信息。
原則上，根據(jù)本發(fā)明的方法可以按照以下四個階段來描述。
1．指出優(yōu)先權(quán)當(dāng)訪問無線電信道時，移動電臺M指出發(fā)送的優(yōu)先權(quán)(i)。這種優(yōu)先權(quán)被二進制編碼在存取時發(fā)送的數(shù)據(jù)字中。為了檢測碰撞和發(fā)送錯誤，必須使用檢查和，并且將它發(fā)送。
2．估算網(wǎng)絡(luò)中的流入話務(wù)量移動無線電網(wǎng)的接收單元或者基站B通過測量成功的存取的次數(shù)NS(i)以及如果技術(shù)上可能的話，通過測量碰撞的次數(shù)，來估算流入話務(wù)量。這里，按照其不同的優(yōu)先權(quán)來區(qū)別所述話務(wù)量。
為了估算流入話務(wù)量，在網(wǎng)絡(luò)側(cè)，在整個時間間隔T內(nèi)，對具有不同優(yōu)先權(quán)(i)的成功的存取NS(i)進行計數(shù)。根據(jù)測得的存取次數(shù)，利用每一種優(yōu)先權(quán)(i)的已登錄的電臺的數(shù)目N(i)以及可能知道的碰撞次數(shù)NK，有可能估算出具有相應(yīng)的優(yōu)先權(quán)(i)的現(xiàn)行移動電臺的數(shù)目n(i)。為此，必須考慮到在所考慮的時間間隔T內(nèi)存在的負(fù)載特性變量p(i)。
例如，可以按照以下的方法，在兩個相鄰的時間間隔T之間用迭代的方法估算現(xiàn)行移動電臺M的數(shù)目n(i)n(i,t)=max[nmin,n(i,t-T)-NS(i)+λ(i,t)×T]其中，λ(i,T)是優(yōu)先權(quán)i的請求的估算的平均到達率。
關(guān)于λ(i,T)，通過觀察N個時間間隔T的時隙，可以選擇如下的上限估算λ(i,t)<NS(i)+NK×[1-(1-p(i,t-T))n(i,t-T)]N]]>這里，p(i,t-T)值表示移動電臺在先前的時間間隔內(nèi)的存取概率，并且是根據(jù)預(yù)先選擇的持久度規(guī)則P來設(shè)定的。
3．發(fā)送持久度規(guī)則P和負(fù)載特性變量p(i)在估算流入話務(wù)量之后，對于每一種優(yōu)先權(quán)，從網(wǎng)絡(luò)或者基站B向移動電臺M，以短的時間間隔T1周期性地發(fā)送負(fù)載特性變量P(i)。此外，根據(jù)流入話務(wù)量的長期估算來定義持久度規(guī)則P，該規(guī)則被以比較長的時間間隔T2＞T1發(fā)送到移動電臺M。
這樣，根據(jù)流入話務(wù)量，網(wǎng)絡(luò)或者基站B根據(jù)估算的現(xiàn)行移動電臺的數(shù)目n(i)定義負(fù)載P(i)的特性變量，將該特性變量周期性地發(fā)送到每一種優(yōu)先權(quán)i的移動電臺M。持久度規(guī)則P被按照周期性的時間間隔從網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到移動無線電用戶，并被存儲在移動電臺M中。所述周期性時間間隔是由網(wǎng)絡(luò)預(yù)先設(shè)定的。
實施時，持久度規(guī)則P可以采取一組適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)的系數(shù)或者一組表格的形式。
例如，負(fù)載P(i)的特性變量可以由估算的當(dāng)前有效的用戶的數(shù)目n(i)和具有相同優(yōu)先權(quán)的已經(jīng)登錄的用戶的數(shù)目N(i)構(gòu)成p(i)=10×n(i)/N(i)4．移動電臺M的持久度的適應(yīng)性根據(jù)所接收的負(fù)載特性變量P(i)和所接收的持久度規(guī)則P，并且隨著待發(fā)送的通信的優(yōu)先權(quán)而變，現(xiàn)在，移動電臺M在其接著的嘗試時獲得對信道的訪問權(quán)。
于是，特性變量P(i)代表存儲在移動電臺M中的持久度表格P用的變址值。這種持久度表格P(持久度規(guī)則)可以以適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ嬎慊蛘吒鶕?jù)經(jīng)驗確定。這里，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)展結(jié)果，移動電臺M的持久度僅僅決定于上述優(yōu)先權(quán)i的負(fù)載特性變量P(i)和比較低的優(yōu)先權(quán)的負(fù)載特性變量的和。
如果用采取概率來表示持久度，則在發(fā)送請求時，移動電臺僅僅以特定的訪問概率0＜q＜1獲得對信道的訪問。
現(xiàn)在，在移動電臺中執(zhí)行以下步驟a)根據(jù)計算規(guī)則，移動電臺在閉區(qū)間
中產(chǎn)生準(zhǔn)隨機、等分布的數(shù)，其中，Z是整數(shù)。
b)如果所選擇的數(shù)小于q×Z，則移動電臺將在所考慮的時間間隔內(nèi)獲得對所述信道的訪問權(quán)。如果該數(shù)比較大，則所述訪問受到抑制，于是，移動電臺存儲所述請求。然后，在預(yù)定的稍后的時間重新考慮該請求。
c)如果在存取時出現(xiàn)碰撞，移動電臺存儲所述請求。然后，在預(yù)定的稍后的時間重新考慮該請求。
D)如果嘗試的次數(shù)超過預(yù)定的次數(shù)，則還可以將所述請求完全放棄并且發(fā)送錯誤消息。
這里，移動電臺放棄對信道的訪問減小了碰撞的概率。這又提高了吞吐量，這對于移動電臺也是有利的。
可以根據(jù)不同的原則來建立持久度規(guī)則Pa)可以將它最佳化，以便使在信道上實現(xiàn)的吞吐量達到最大值。
b)可以將它最佳化，以便使待發(fā)送的請求的平均存取延遲最小。
c)可以以這樣的方式將它最佳化，即，僅僅以規(guī)定的概率超過規(guī)定的最大延遲。
另外，還必須考慮到以下兩點a)當(dāng)應(yīng)用不同的原則時，必須以優(yōu)先的次序處理具有比較高的優(yōu)先權(quán)(這里，具有比較低的優(yōu)先權(quán)數(shù))的請求。
b)在選擇持久度表格的表值或者選擇持久度函數(shù)的參數(shù)時，將僅僅允許合適的值(量化)，以便將發(fā)送所述值所需要的容量減至最小。
這里，已經(jīng)啟發(fā)性地以這樣的方式選擇所述表格的值
-對于單獨出現(xiàn)的優(yōu)先權(quán)等級，該系統(tǒng)具有相同的特性，以及-表格的各個值隸屬于簡單的構(gòu)成規(guī)律，因此，可以以簡單的方式發(fā)送。
上述優(yōu)先權(quán)的負(fù)載特性變量確定了對表格的列的選擇，而比較高優(yōu)先權(quán)的負(fù)載特性變量的和確定了對表格的行的選擇。如果該值超過給定的值范圍，則選擇負(fù)載特性變量的最高的可能值。
該表格包含存取概率的相關(guān)值。
具有優(yōu)先權(quán)1-P(1)的移動電臺的存取概率p(1)=0p(1)=1p(1)=2p(1)=31 1/2 1/4 1/8具有優(yōu)先權(quán)2-P(2)的移動電臺的存取概率p(2)=0p(2)=1p(2)=2p(2)=3p(1)=0 1 1/2 1/4 1/8p(1)=1 1/2 1/4 1/8 1/16p(1)=2 1/4 1/8 1/16 1/32p(1)=3 1/8 1/16 1/32 1/64具有優(yōu)先權(quán)3-P(3)的移動電臺的存取概率p(3)=0 p(3)=1 p(3)=2 p(3)=3p(1)+p(2)=0 1 1/2 1/4 1/8p(1)+p(2)=1 1/2 1/4 1/8 1/16p(1)+p(2)=2 1/4 1/8 1/16 1/32p(1)+p(2)=3 1/8 1/16 1/32 1/64p(1)+p(2)=4 1/16 1/32 1/64 1/128p(1)+p(2)=5 1/32 1/64 1/1281/256p(1)+p(2)=6 1/64 1/1281/2561/512
本發(fā)明或者顯然地或者以其任何概括的方式包括這里公開的任何新穎的特征或者特征的組合，而不管它是否與提出權(quán)利要求的本發(fā)明有關(guān)，或者緩和所針對的任何或者全部問題。
鑒于以上的描述，顯然，對于本專業(yè)的技術(shù)人員來說，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以作出各種各樣的修改。
權(quán)利要求
1．一種設(shè)定蜂窩式移動無線電網(wǎng)中移動電臺(M)的持久度的方法，其特征在于按照兩個步驟來設(shè)定所述持久度，具體地說，借助于長期適應(yīng)性用的持久度規(guī)則(P)以及借助于短期適應(yīng)性用的負(fù)載特性變量(p(i))。
2．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于在基站(B)中計算長期持久度行為，并且以持久度規(guī)則(P)的形式把它發(fā)送到移動電臺(M)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于在基站(B)中計算短期持久度行為，并且以負(fù)載特性變量(p(i))的形式把它發(fā)送到移動電臺(M)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1至3的方法，其特征在于移動電臺(M)的持久度是上述優(yōu)先權(quán)(i)的負(fù)載特性變量(P(i))和優(yōu)先權(quán)比較低的負(fù)載特性變量的和的函數(shù)。
5．一種可以用來向移動電臺提供權(quán)利要求1至4中任何一個的方法的持久度規(guī)則(P)和負(fù)載特性變量p(i)的基站。
6．一種可以按照權(quán)利要求1至4中任何一個的方法的、從基站接收到的持久度規(guī)則(P)和負(fù)載特性變量來工作的移動電臺。
全文摘要
在蜂窩式網(wǎng)絡(luò)中通過移動電臺(M)的存取持久度的兩步適應(yīng)性來實行對過載保護的控制，其方法是從基站(B)向移動電臺(M)發(fā)送長期適應(yīng)性用的持久度規(guī)則(P)以及發(fā)送短期適應(yīng)性用的當(dāng)前負(fù)載特性變量(p(i))。
文檔編號H04W74/08GK1238113SQ97199777
公開日1999年12月8日 申請日期1997年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月20日
發(fā)明者P·德克爾 申請人:諾基亞流動電話有限公司