CN107148044A - 一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法 - Google Patents
一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法，该方法在采用Markov模型推导第i个接入网络在t+ε时刻所提供服务的移动终端的数量时，考虑了移动终端的会话特性和移动特性，以及在构建实现网络***效益最大化的求解模型时，考虑了移动终端请求接入的目标接入网络的过载率和网络容量，通过自适应计算目标接入网络准入的移动终端理想接入请求数量，作为目标接入网络是否接受移动终端新发起接入请求的依据，可实现面向移动终端接入请求的主动准入控制。本发明可有效减小目标接入网络内移动终端新发起的接入请求的阻塞率以及移动终端在移动过程中由于变更接入网络所导致的切换中断率，优化网络***的总体效益。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域。具体涉及一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法。
背景技术
近年来，随着全网IP及无线通信技术的发展，移动无线网络顺应科技潮流已在我们生活中广泛应用，并趋于高频传输、高数据传输速率、高频谱利用率以及高密集方向发展。由于全球在建设移动无线网络上缺乏统一的标准，时兴的移动无线网络是一个基于全IP技术的异构融合***，能够支持不同无线技术的平滑接入和移动终端用户的无缝漫游。然而，由于各移动接入网络的异构特性，他们在可提供的网络资源、接入能力、服务能力等方面存在明显的差异。在现实的移动应用场景中，一方面，随着多媒体业务的发展，不断有新的移动终端发起网络接入请求；另一方面，由于移动终端的移动和切换，已经接入网络的移动终端也会向新的目标接入网络发起新的接入请求，如果不加限制地接纳移动终端的接入请求，将会使网络出现过载，从而无法为实时的应用提供QoS保证，并且在减小移动终端新发起的接入请求的阻塞率以及移动终端在移动过程中由于变更接入网络所导致的切换中断率等方面也无法提供有效的保证。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法。
本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：
一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法，所述的控制方法包括下列步骤：
引入并定义网络***内相关的参数；
考虑移动终端会话特性及移动特性，采用Markov模型推导第i个接入网络在t+ε时刻所提供服务的移动终端的数量；
考虑移动终端请求接入的目标接入网络的过载率和网络容量，获得实现网络***效益最大化的求解模型；
定义并计算在t+ε时刻第i个接入网络的过载率p(Si(t+ε))；
根据过载率p(Si(t+ε))，求解所述的实现网络***效益最大化的求解模型，得到第i个接入网络准入的新发起接入请求的移动终端的理想数量Ni(t)，表示为将网络***内所有接入网络准入的新发起接入请求的移动终端的数量表示成一个向量作为***内接入网络是否接受移动终端新发起接入请求的依据，实现面向移动终端网络接入请求的主动准入控制。
进一步地，所述的引入并定义网络***内相关的参数具体如下：
将网络***内所有接入网络在t时刻所提供服务的移动终端数量表示为一个向量其中，n表示网络***内接入网络的数量，Si(t)表示第i个接入网络在t时刻所提供服务的移动终端的数量，表示网络***在t时刻的状态；
同时，在t时刻，将所有接入网络内移动终端终止会话的概率表示成一个向量其中，tsi(t)表示在t时刻在第i个接入网络内移动终端会话终止的概率；
将在所有接入网络之间移动终端迁移的概率表示成一个矩阵MS＝{msij(t)}n×n，其中，msij(t)表示在t时刻移动终端从第i个接入网络迁移到第j个接入网络的概率。
进一步地，所述的采用Markov模型推导第i个接入网络在t+ε时刻所提供服务的移动终端的数量具体如下：
在t+ε时刻，对于第i个接入网络，采用Markov模型推导其所提供服务的移动终端的数量：
其中，考虑移动终端的会话特性，Si(t)·tsi(t)表示在t时刻在第i个接入网络内会话终止的移动终端的数量；考虑移动终端的移动特性，表示在t时刻从第i个接入网络迁移出的移动终端的数量，表示在t时刻迁移进入第i个接入网络的移动终端的数量，Ni(t)表示在t时刻第i个接入网络准入的新发起接入请求的移动终端的数量。
进一步地，假设在t时刻移动终端在第i个接入网络内会话终止的概率和移动终端从第i个接入网络迁出的概率满足则在t+ε时刻，对于第i个接入网络，采用Markov模型推导其所提供服务的移动终端的数量简化为下式：
进一步地，所述的获得实现网络***效益最大化的求解模型具体如下：
首先定义网络***在t+ε时刻的状态，表示为然后根据在各接入网络容量限制的条件下，如果各接入网络所能准入的移动终端数量最大化，可使***状态接近最佳状态最大化网络***效益，可按照以下模型求解最佳状态
其中，表示第i个接入网络的网络容量，即，第i个接入网络可提供服务的移动终端的最大数量，表示在接近***最佳状态时第i个接入网络所提供服务的移动终端的数量不能大于第i个接入网络的网络容量；表示在接近***最佳状态时，所准入的移动终端的数量不小于0；表示第i个接入网络的最大过载率，表示在接近***最佳状态时第i个接入网络的过载率不能大于第i个接入网络的最大过载率。
进一步地，所述的定义并计算在t+ε时刻第i个接入网络的过载率p(Si(t+ε))的过程如下：
假设在时刻t第i个接入网络所提供服务的移动终端的数量为Si(t)，移动终端新发起的接入请求的到达率符合泊松分布，表示为其中k表示新发起接入请求的移动终端的数量；
在时刻t结束时，根据二项式分布，第i个接入网络所提供服务的移动终端仍然停留在第i个接入网络内的概率可表示为其中，msii(t)表示移动终端停留在第i个接入网络内的概率，di表示停留在第i个接入网络内的移动终端的数量，表示为di＝Si(t)·msii(t)；
同理，移动终端从第i个接入网络迁移到第j个接入网络的概率表示为B(mi,Si(t),msij(t))，其中，mi表示从第i个接入网络迁移到第j个接入网络的移动终端的数量；移动终端迁移进入第i个接入网络的概率可表示为B(mj,Sj(t),msji(t))，其中，mj表示从第j个接入网络迁移进入第i个接入网络的移动终端的数量；
在时刻t结束，进入t+ε时刻时，第i个接入网络所提供服务的移动终端的数量由三部分组成，表示为包括：停留在第i个接入网络内的移动终端的数量di，发起新接入请求的移动终端的数量k，以及迁移进入第i个接入网络的移动终端的数量
第i个接入网络所提供服务的移动终端数量的概率表示为B(di,Si(t),msii(t))、p(k)以及所有B(mj,Sj(t),msji(t))的卷积和；
根据中心极限定理，定义为下式：
根据拉普拉斯定理，第i个接入网络过载率p(Si(t+ε))定义为下式：
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明方法中，在采用Markov模型推导第i个接入网络在t+ε时刻所提供服务的移动终端的数量时，考虑了移动终端的会话特性和移动特性。
2、本发明方法中，在构建实现网络***效益最大化的求解模型时，考虑了移动终端请求接入的目标接入网络的过载率和网络容量。
3、本发明方法中，通过自适应计算目标接入网络准入的移动终端理想接入请求数量，作为目标接入网络是否接受移动终端新发起接入请求的依据，可实现面向移动终端接入请求的主动准入控制。
附图说明
图1是本发明公开的一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法的较佳实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，本实施例公开了一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法，具体包括以下步骤：
S1、引入并定义网络***内相关的参数；
网络***内所有接入网络在t时刻所提供服务的移动终端数量，可表示为一个向量其中，n表示网络***内接入网络的数量，Si(t)表示第i个接入网络在t时刻所提供服务的移动终端的数量，表示网络***在t时刻的状态；
同时，在t时刻，将所有接入网络内移动终端终止会话的概率表示成一个向量其中，tsi(t)表示在t时刻在第i个接入网络内移动终端会话终止的概率；
将在所有接入网络之间移动终端迁移的概率表示成一个矩阵MS＝{msij(t)}n×n，其中，msij(t)表示在t时刻移动终端从第i个接入网络迁移到第j个接入网络的概率；
S2根据步骤S1所述的定义，在t+ε时刻，对于第i个接入网络，采用Markov模型推导其所提供服务的移动终端的数量：
其中，考虑移动终端的会话特性，Si(t)·tsi(t)表示在t时刻在第i个接入网络内会话终止的移动终端的数量；考虑移动终端的移动特性，表示在t时刻从第i个接入网络迁移出的移动终端的数量，表示在t时刻迁移进入第i个接入网络的移动终端的数量，Ni(t)表示在t时刻第i个接入网络准入的新发起接入请求的移动终端的数量；
假设在t时刻移动终端在第i个接入网络内会话终止的概率和移动终端从第i个接入网络迁出的概率满足则上式可进一步简化为下式：
S3、根据步骤S2所述的在t+ε时刻为第i个接入网络推导的其所提供服务的移动终端数量的方法，可进一步定义网络***在t+ε时刻的状态，表示为由于接入网络所提供服务的移动终端数量有益于***的整体效益，在各接入网络容量限制的条件下，如果各接入网络所能准入的移动终端数量最大化，可使***状态接近最佳状态最大化网络***效益。具体可按照以下模型求解最佳状态
其中，表示第i个接入网络的网络容量，即，第i个接入网络可提供服务的移动终端的最大数量，表示在接近***最佳状态时第i个接入网络所提供服务的移动终端的数量不能大于第i个接入网络的网络容量；表示在接近***最佳状态时，所准入的移动终端的数量不小于0；表示第i个接入网络的最大过载率，表示在接近***最佳状态时第i个接入网络的过载率不能大于第i个接入网络的最大过载率。
S4、根据步骤S3所述的网络***效益最大化的求解模型，需要进一步定义在t+ε时刻第i个接入网络的过载率p(Si(t+ε))。假设在时刻t第i个接入网络所提供服务的移动终端的数量为Si(t)，移动终端新发起的接入请求的到达率符合泊松分布，表示为其中k表示新发起接入请求的移动终端的数量。在时刻t结束时，根据二项式分布，第i个接入网络所提供服务的移动终端仍然停留在第i个接入网络内的概率可表示为其中，msii(t)表示移动终端停留在第i个接入网络内的概率，di表示停留在第i个接入网络内的移动终端的数量，可进一步表示为di＝Si(t)·msii(t)。同理，移动终端从第i个接入网络迁移到第j个接入网络的概率可表示为B(mi,Si(t),msij(t))，其中，mi表示从第i个接入网络迁移到第j个接入网络的移动终端的数量；移动终端迁移进入第i个接入网络的概率可表示为B(mj,Sj(t),msji(t))，其中，mj表示从第j个接入网络迁移进入第i个接入网络的移动终端的数量。由此，在时刻t结束，进入t+ε时刻时，第i个接入网络所提供服务的移动终端的数量由三部分组成，可表示为包括：停留在第i个接入网络内的移动终端的数量di，发起新接入请求的移动终端的数量k，以及迁移进入第i个接入网络的移动终端的数量因此，第i个接入网络所提供服务的移动终端数量的概率可表示为B(di,Si(t),msii(t))、p(k)以及所有B(mj,Sj(t),msji(t))的卷积和。根据中心极限定理，可定义为下式：
进一步地，根据拉普拉斯定理，第i个接入网络过载率p(Si(t+ε))可定义为下式：
S5、根据步骤S4所计算的p(Si(t+ε))，可进一步求解步骤S3所述的***最佳状态模型。从而，根据步骤S2所述，在接近***最佳状态时，进一步求解第i个接入网络准入的新发起接入请求的移动终端的理想数量Ni(t)，可表示为对于网络***内所有接入网络准入的新发起接入请求的移动终端的数量可表示成一个向量作为***内接入网络是否接受移动终端新发起接入请求的依据，实现面向移动终端网络接入请求的主动准入控制，从而减小目标接入网络内移动终端新发起的接入请求的阻塞率以及移动终端在移动过程中由于变更接入网络所导致的切换中断率，优化网络***的总体效益。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法，其特征在于，所述的控制方法包括下列步骤：
引入并定义网络***内相关的参数；
考虑移动终端会话特性及移动特性，采用Markov模型推导第i个接入网络在t+ε时刻所提供服务的移动终端的数量；
考虑移动终端请求接入的目标接入网络的过载率和网络容量，获得实现网络***效益最大化的求解模型；
定义并计算在t+ε时刻第i个接入网络的过载率p(Si(t+ε))；
根据过载率p(Si(t+ε))，求解所述的实现网络***效益最大化的求解模型，得到第i个接入网络准入的新发起接入请求的移动终端的理想数量Ni(t)，表示为将网络***内所有接入网络准入的新发起接入请求的移动终端的数量表示成一个向量作为***内接入网络是否接受移动终端新发起接入请求的依据，实现面向移动终端网络接入请求的主动准入控制。
2.根据权利要求1所述的一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法，其特征在于，所述的引入并定义网络***内相关的参数具体如下：
将网络***内所有接入网络在t时刻所提供服务的移动终端数量表示为一个向量其中，n表示网络***内接入网络的数量，Si(t)表示第i个接入网络在t时刻所提供服务的移动终端的数量，表示网络***在t时刻的状态；
同时，在t时刻，将所有接入网络内移动终端终止会话的概率表示成一个向量其中，tsi(t)表示在t时刻在第i个接入网络内移动终端会话终止的概率；
将在所有接入网络之间移动终端迁移的概率表示成一个矩阵MS＝{msij(t)}n×n，其中，msij(t)表示在t时刻移动终端从第i个接入网络迁移到第j个接入网络的概率。
3.根据权利要求2所述的一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法，其特征在于，所述的采用Markov模型推导第i个接入网络在t+ε时刻所提供服务的移动终端的数量具体如下：
在t+ε时刻，对于第i个接入网络，采用Markov模型推导其所提供服务的移动终端的数量：
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其中，考虑移动终端的会话特性，Si(t)·tsi(t)表示在t时刻在第i个接入网络内会话终止的移动终端的数量；考虑移动终端的移动特性，表示在t时刻从第i个接入网络迁移出的移动终端的数量，表示在t时刻迁移进入第i个接入网络的移动终端的数量，Ni(t)表示在t时刻第i个接入网络准入的新发起接入请求的移动终端的数量。
4.根据权利要求3所述的一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法，其特征在于，
假设在t时刻移动终端在第i个接入网络内会话终止的概率和移动终端从第i个接入网络迁出的概率满足则在t+ε时刻，对于第i个接入网络，采用Markov模型推导其所提供服务的移动终端的数量简化为下式：
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5.根据权利要求3所述的一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法，其特征在于，所述的获得实现网络***效益最大化的求解模型具体如下：
首先定义网络***在t+ε时刻的状态，表示为然后根据在各接入网络容量限制的条件下，如果各接入网络所能准入的移动终端数量最大化，可使***状态接近最佳状态最大化网络***效益，可按照以下模型求解最佳状态
<mrow>
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其中，表示第i个接入网络的网络容量，即，第i个接入网络可提供服务的移动终端的最大数量，表示在接近***最佳状态时第i个接入网络所提供服务的移动终端的数量不能大于第i个接入网络的网络容量；表示在接近***最佳状态时，所准入的移动终端的数量不小于0；表示第i个接入网络的最大过载率，表示在接近***最佳状态时第i个接入网络的过载率不能大于第i个接入网络的最大过载率。
6.根据权利要求3所述的一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法，其特征在于，所述的定义并计算在t+ε时刻第i个接入网络的过载率p(Si(t+ε))的过程如下：
假设在时刻t第i个接入网络所提供服务的移动终端的数量为Si(t)，移动终端新发起的接入请求的到达率符合泊松分布，表示为其中k表示新发起接入请求的移动终端的数量；
在时刻t结束时，根据二项式分布，第i个接入网络所提供服务的移动终端仍然停留在第i个接入网络内的概率可表示为其中，msii(t)表示移动终端停留在第i个接入网络内的概率，di表示停留在第i个接入网络内的移动终端的数量，表示为di＝Si(t)·msii(t)；
同理，移动终端从第i个接入网络迁移到第j个接入网络的概率表示为B(mi,Si(t),msij(t))，其中，mi表示从第i个接入网络迁移到第j个接入网络的移动终端的数量；移动终端迁移进入第i个接入网络的概率可表示为B(mj,Sj(t),msji(t))，其中，mj表示从第j个接入网络迁移进入第i个接入网络的移动终端的数量；
在时刻t结束，进入t+ε时刻时，第i个接入网络所提供服务的移动终端的数量由三部分组成，表示为包括：停留在第i个接入网络内的移动终端的数量di，发起新接入请求的移动终端的数量k，以及迁移进入第i个接入网络的移动终端的数量
第i个接入网络所提供服务的移动终端数量的概率表示为B(di,Si(t),msii(t))、p(k)以及所有B(mj,Sj(t),msji(t))的卷积和；
根据中心极限定理，定义为下式：
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根据拉普拉斯定理，第i个接入网络过载率p(Si(t+ε))定义为下式：
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3
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201710382562.0A CN107148044B (zh) | 2017-05-26 | 2017-05-26 | 一种面向移动终端网络接入请求的主动准入控制方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN101801000A (zh) * | 2010-01-08 | 2010-08-11 | 南京邮电大学 | 一种最大化动态频谱共享***容量的次用户接入方法 |
| CN105246124A (zh) * | 2015-05-18 | 2016-01-13 | 北京工业大学 | 一种异构无线网络联合接纳控制方法 |
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