專利名稱：分布式智能呼叫接納控制方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及呼叫接納控制方法(CAC)，特別是一種基于分布式思想的分布式智能呼叫接納控制方法(DICACDistributed Intelligent Call AdmissionControl)及裝置，屬通信系統(tǒng)資源管理領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
呼叫接納控制方法正處于發(fā)展階段。當(dāng)前，CDMA蜂窩通信系統(tǒng)中呼叫接納控制方案的研究主要有三大類一類是基于SIR或總干擾信號功率的CAC算法；另一類是基于系統(tǒng)容量分析模型的CAC算法；再一類是基于功率控制模型的CAC算法。但是這些算法研究要么只局限于單一業(yè)務(wù)系統(tǒng)，要么未同時(shí)考慮多小區(qū)服務(wù)質(zhì)量(QoS)要求。
Chang Chung-Ju在其文章“寬帶CDMA蜂窩系統(tǒng)中不同Qos要求下的智能呼叫接納控制”(Intelligent Call Admission Control for Differentiated QoSProvisioning in Wideband CDMA Cellular Systems)一文中針對上述問題將模糊控制理論和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測技術(shù)引入CAC，提出智能型呼叫接納控制(ICAC)方案。該方案分別利用模糊決策技術(shù)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識能力，估計(jì)新用戶請求產(chǎn)生的等效干擾，預(yù)測系統(tǒng)中已連接用戶下一時(shí)刻的平均干擾，然后根據(jù)估計(jì)的兩個(gè)干擾以及系統(tǒng)反饋的當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)及相鄰小區(qū)內(nèi)各類業(yè)務(wù)的掉線概率，決定是否接納當(dāng)前呼叫請求。該ICAC算法可應(yīng)用于多業(yè)務(wù)CDMA系統(tǒng)，能保證各類業(yè)務(wù)掉線概率滿足要求。但是該算法存在以下不足判決時(shí)僅考慮當(dāng)前小區(qū)用戶的QoS要求，忽略了相鄰小區(qū)的擁塞狀況對本小區(qū)接納判決的影響。實(shí)際上，由于蜂窩小區(qū)采用微小區(qū)或微微小區(qū)結(jié)構(gòu)，切換現(xiàn)象頻繁發(fā)生，如果用戶接入網(wǎng)絡(luò)后發(fā)生越區(qū)切換，切入小區(qū)能否給用戶提供可用資源，以及用戶的切入是否會(huì)造成該小區(qū)服務(wù)質(zhì)量下降，也是應(yīng)該考慮的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述方法中存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明考慮多小區(qū)多業(yè)務(wù)QoS要求，把分布式思想引入智能型呼叫接納控制，提出加權(quán)和等效相鄰小區(qū)掉線率概念，在此基礎(chǔ)上提出分布式智能呼叫接納控制(DICAC)方法及裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種分布式智能呼叫接納控制裝置，包括四個(gè)模塊模糊等效干擾估計(jì)器估計(jì)新呼叫請求用戶產(chǎn)生干擾；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾預(yù)測器預(yù)測當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)已連接用戶下一時(shí)刻干擾；實(shí)際系統(tǒng)性能反饋模塊實(shí)際測量當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)及相鄰小區(qū)話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等效掉線概率，作為系統(tǒng)反饋；模糊呼叫接納處理器接納判決新呼叫請求用戶。
一種基于分布式思想的智能呼叫接納控制方法，綜合考慮多小區(qū)QoS要求，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測技術(shù)和模糊控制理論進(jìn)行呼叫接納判決。分布式思想體現(xiàn)在方案綜合衡量相鄰小區(qū)用戶QoS對本小區(qū)呼叫接納控制的影響，保證對新呼叫的接納不會(huì)降低本小區(qū)及相鄰小區(qū)的服務(wù)質(zhì)量，提出相鄰小區(qū)等效掉線概率的概念，通過各小區(qū)掉線概率加權(quán)和進(jìn)行計(jì)算。
采取的方案是利用模糊決策和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識技術(shù)實(shí)施呼叫接納控制算法，運(yùn)用模糊邏輯的不確定性和專家信息進(jìn)行新呼叫請求用戶產(chǎn)生的干擾及接納判決；運(yùn)用BP型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識技術(shù)的非線性和預(yù)測特性進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)已連接用戶產(chǎn)生干擾的一步預(yù)測。
模糊等效干擾估計(jì)器采用模糊決策技術(shù)，根據(jù)新呼叫請求的業(yè)務(wù)參數(shù)(峰值速率、均值速率、峰值速率持續(xù)時(shí)間及中斷概率要求)，估計(jì)其產(chǎn)生的干擾，是一個(gè)模糊邏輯執(zhí)行過程。
DICAC利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測功能學(xué)習(xí)蜂窩小區(qū)網(wǎng)絡(luò)通信流量的變化情況，根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)內(nèi)已有連接的干擾情況，預(yù)測下一時(shí)刻系統(tǒng)內(nèi)已連接用戶總干擾水平。
根據(jù)模糊等效干擾估計(jì)器輸出的新呼叫請求產(chǎn)生的等效干擾，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾預(yù)測器輸出的系統(tǒng)內(nèi)已連接用戶的一步預(yù)測干擾以及當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)及相鄰小區(qū)話音和數(shù)據(jù)用戶的掉線概率，模糊呼叫接納處理器利用模糊決策技術(shù)，進(jìn)行新呼叫請求的接納判決。處理器解模糊化后得到的接納判決值和接納門限作比較，若滿足門限要求，就接納新呼叫請求，否則拒絕。
本發(fā)明具有下述優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明考慮分布式思想，同時(shí)保證本小區(qū)及相鄰小區(qū)用戶的QoS滿足要求。對于新到達(dá)呼叫的接納判決，既要保證當(dāng)前小區(qū)能夠提供可用資源，還要保證用戶在通話過程中切換到相鄰小區(qū)時(shí)也不會(huì)由于該切換小區(qū)的擁塞而中斷通話，從而降低了切換掉線概率。
2、本發(fā)明提出相鄰小區(qū)等效掉線概率的概念，各相鄰小區(qū)擁塞狀況對于呼叫接納判決的影響通過該用戶切換至各小區(qū)的概率來體現(xiàn)。用戶切換到某一相鄰小區(qū)的概率越大，該小區(qū)掉線概率在等效掉線率中所占比例越大，即該小區(qū)的掉線概率對判決結(jié)果的影響越大；反之，影響較小。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1是本發(fā)明分布式智能呼叫接納控制方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明分布式智能呼叫接納控制方案的模糊等效干擾估計(jì)器示意圖。
圖3是本發(fā)明分布式智能呼叫接納控制方案的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾預(yù)測器結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明分布式智能呼叫接納控制方案的執(zhí)行流程圖。
圖5是仿真結(jié)果。
實(shí)施例DICAC作為一種資源管理控制方法，在各蜂窩小區(qū)基站控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)其功能，由于方案采用分布式思想，各小區(qū)基站控制器之間定期交換擁塞狀態(tài)信息，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)級的資源管理。系統(tǒng)模型及各功能模塊如圖1所示模糊等效干擾估計(jì)器根據(jù)新用戶業(yè)務(wù)特性采用模糊邏輯估計(jì)其等效干擾。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾預(yù)測器利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)預(yù)測系統(tǒng)已連接用戶下一時(shí)刻總干擾水平。
系統(tǒng)性能反饋模塊網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際測量當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)及相鄰小區(qū)話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掉線概率，作為系統(tǒng)反饋。
模糊呼叫接納處理器根據(jù)估計(jì)新呼叫請求產(chǎn)生的等效干擾，系統(tǒng)內(nèi)已連接用戶的一步預(yù)測干擾以及當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)及相鄰小區(qū)話音和數(shù)據(jù)用戶的掉線概率反饋信息，進(jìn)行新呼叫請求的接納判決。
當(dāng)有新呼叫到達(dá)時(shí)，所在小區(qū)基站控制系統(tǒng)提取新用戶業(yè)務(wù)參數(shù)(峰值速率、均值速率、峰值速率持續(xù)時(shí)間及中斷概率要求)，作為模糊等效干擾估計(jì)器的輸入，根據(jù)模糊規(guī)則得到新呼叫的等效干擾水平。模糊等效干擾估計(jì)器根據(jù)模糊邏輯中的成員函數(shù)把新呼叫請求的業(yè)務(wù)參數(shù)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)語言變量，作為模糊推理系統(tǒng)的輸入，如圖2所示，根據(jù)制定的模糊規(guī)則采用min和max模糊合成運(yùn)算得出新用戶等效干擾，利用面積中心法解模糊，輸出估計(jì)等效干擾值。
方案采用具有輸入延時(shí)的BP型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)輸入、輸出間的非線性映射，并且預(yù)測干擾輸出不僅與當(dāng)前時(shí)刻的干擾水平有關(guān)，還與過去時(shí)刻的干擾有關(guān)。新呼叫到達(dá)時(shí)，系統(tǒng)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻系統(tǒng)干擾水平，將此干擾值及其延時(shí)分量輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入層，經(jīng)過隱含層，由輸出層輸出下一時(shí)刻預(yù)測干擾。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3所示。
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾預(yù)測器在實(shí)際應(yīng)用前需經(jīng)過數(shù)據(jù)訓(xùn)練。根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到系統(tǒng)干擾水平輸入輸出數(shù)據(jù)組，作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練數(shù)據(jù)。訓(xùn)練數(shù)據(jù)由輸入層傳到隱含層單元，經(jīng)過隱含層單元處理后傳送到輸出層單元，由輸出層單元輸出數(shù)據(jù)，這是逐層狀態(tài)前向訓(xùn)練過程。如果輸出響應(yīng)與期望輸出模式有誤差，就轉(zhuǎn)入誤差反向傳播，將誤差值沿著連接通路逐層傳送并修正各層連接權(quán)值。對于給定訓(xùn)練數(shù)據(jù)，重復(fù)前向傳播和誤差反向傳播過程，當(dāng)訓(xùn)練輸出滿足要求時(shí)，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過程結(jié)束。
方案的分布式思想體現(xiàn)在綜合衡量相鄰小區(qū)用戶QoS對本小區(qū)呼叫接納控制的影響，保證對新呼叫的接納不會(huì)降低本小區(qū)及相鄰小區(qū)的服務(wù)質(zhì)量。在進(jìn)行呼叫接納判決時(shí)，實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中各小區(qū)掉線概率作為系統(tǒng)性能的反饋信息。為實(shí)現(xiàn)綜合考慮相鄰小區(qū)QoS要求，提出相鄰小區(qū)等效掉線概率的概念，采用各小區(qū)掉線概率加權(quán)和進(jìn)行計(jì)算
Pa=Σi=16Pi·ai]]>其中，Pi為各相鄰小區(qū)i的掉線概率，ai表示其權(quán)重，等于發(fā)起呼叫用戶切換到各相鄰小區(qū)的概率，可以通過估計(jì)得到。切換概率的估計(jì)與以下因素有關(guān)用戶接收到各小區(qū)基站導(dǎo)頻信號的大小，發(fā)起呼叫用戶距各小區(qū)基站的距離，用戶的移動(dòng)速度和方向，呼叫持續(xù)時(shí)間等。用戶切換到某一相鄰小區(qū)的概率越大，該小區(qū)掉線概率在等效掉線率中所占比例越大，即該小區(qū)的掉線概率對判決結(jié)果的影響越大；反之，影響較小?？梢钥闯觯刃У艟€概率是新用戶可能發(fā)生切換的相鄰小區(qū)擁塞狀況的綜合反映。各相鄰小區(qū)掉線概率對呼叫接納判決的影響程度，受到新用戶切換到該小區(qū)概率的影響。
根據(jù)模糊等效干擾估計(jì)器輸出的新呼叫請求產(chǎn)生的等效干擾，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾預(yù)測器輸出的系統(tǒng)內(nèi)已連接用戶的一步預(yù)測干擾以及當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)及相鄰小區(qū)話音和數(shù)據(jù)用戶等效掉線概率，模糊呼叫接納處理器利用模糊決策技術(shù)，進(jìn)行新呼叫請求的接納判決。處理器解模糊化后得到的接納判決值和接納門限作比較，若滿足門限要求，就接納新呼叫請求，否則拒絕。
上述方法執(zhí)行流程如圖4所示，步驟如下步驟1等待呼叫請求的到達(dá)，步驟21)估計(jì)呼叫請求產(chǎn)生的干擾，2)預(yù)測當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)用戶下一時(shí)刻干擾，3)測量當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)和相鄰小區(qū)掉線概率，計(jì)算相鄰小區(qū)等效掉線概率；
步驟3求接納判決值Z，步驟4比較判決值Z與門限值ZTH，若滿足門限要求，執(zhí)行下面步驟5，若不滿足，拒絕回到步驟1，步驟5接納并從可用信道中分配相應(yīng)信道，系統(tǒng)內(nèi)用戶數(shù)加一，返回步驟1。
分布式智能呼叫接納控制方法及裝置的性能評價(jià)指標(biāo)隨新呼叫請求到達(dá)速率變化曲線參見圖5。
權(quán)利要求
1.一種分布式智能呼叫接納控制裝置，其特征在于包括四個(gè)模塊，模糊等效干擾估計(jì)器模塊估計(jì)新呼叫請求用戶產(chǎn)生干擾；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾預(yù)測器預(yù)測當(dāng)前系統(tǒng)內(nèi)已連接用戶下一時(shí)刻干擾；實(shí)際系統(tǒng)性能反饋模塊實(shí)際測量當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)及相鄰小區(qū)話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等效掉線概率，作為系統(tǒng)反饋；模糊呼叫接納處理器接納判決新呼叫請求用戶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式智能呼叫接納控制裝置，其特征在于模糊呼叫接納處理器得到的接納判決值和接納門限作比較，若滿足門限要求，就接納新呼叫請求，否則拒絕。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式智能呼叫接納控制裝置，其特征在于模糊等效干擾估計(jì)器根據(jù)新用戶業(yè)務(wù)特性采用模糊邏輯估計(jì)其等效干擾。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式智能呼叫接納控制裝置，其特征在于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾預(yù)測器利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)預(yù)測系統(tǒng)已連接用戶下一時(shí)刻總干擾水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式智能呼叫接納控制裝置，其特征在于模糊呼叫接納處理器，根據(jù)估計(jì)新呼叫請求產(chǎn)生的等效干擾，系統(tǒng)內(nèi)已連接用戶的一步預(yù)測干擾以及當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)及相鄰小區(qū)話音和數(shù)據(jù)用戶的掉線概率反饋信息，進(jìn)行新呼叫請求的接納判決。
6.一種分布式智能呼叫接納控制方法，其特征在于采用模糊決策和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識技術(shù)實(shí)施呼叫接納控制算法，運(yùn)用模糊邏輯的不確定性和專家信息進(jìn)行新呼叫請求用戶產(chǎn)生的干擾及接納判決；運(yùn)用BP型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)辨識技術(shù)的非線性和預(yù)測特性進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)已連接用戶產(chǎn)生干擾的一步預(yù)測。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分布式智能呼叫接納控制方法，其特征在于將分布式思想引入智能呼叫接納控制，提出等效相鄰小區(qū)掉線概率的概念，并采用各小區(qū)掉線概率加權(quán)和進(jìn)行計(jì)算Pa=Σi=16Pi·ai,]]>其中，Pi為各相鄰小區(qū)i的掉線概率，ai表示其權(quán)重，等于發(fā)起呼叫用戶切換到各相鄰小區(qū)的概率。
全文摘要
一種基于分布式思想的智能呼叫接納控制方法及裝置，包括四個(gè)模塊模糊等效干擾估計(jì)器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)干擾預(yù)測器、實(shí)際系統(tǒng)性能反饋模塊以及模糊呼叫接納處理器。方案根據(jù)新用戶業(yè)務(wù)特性采用模糊邏輯估計(jì)其等效干擾；利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)預(yù)測系統(tǒng)已連接用戶下一時(shí)刻總干擾水平；另外，網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際測量當(dāng)前時(shí)刻本小區(qū)及相鄰小區(qū)話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)掉線概率，作為系統(tǒng)反饋；綜合以上因素由模糊呼叫接納控制器進(jìn)行接納判決。本發(fā)明將分布式思想引入智能呼叫接納控制方案，提出相鄰小區(qū)等效掉線概率的概念，綜合衡量相鄰小區(qū)用戶QoS對本小區(qū)呼叫接納控制的影響，保證對新呼叫的接納不會(huì)降低本小區(qū)及相鄰小區(qū)的服務(wù)質(zhì)量。
文檔編號H04W76/02GK1738482SQ200510086399
公開日2006年2月22日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月12日
發(fā)明者朱剛, 張岱鵬 申請人:北京交通大學(xué)