外文翻译译文-蜂窝网络的动态适应信道保留系统

蜂窝网络的动态适应信道保留系统MuhammedSalamah*,HashemLababidi摘要个人的通信网络(PCN)支援网络广泛传输,而且为连接资源的新传输请求可在移动和中枢网络中竞争。被叫端适当的传输呼损通常阻止更多的新呼损该。一般而言,在先前的大部份蜂窝网络中，无线电波道分配的被提方案实质上是以牺牲增加新呼损率为代价来减少传输呼损率和提供较高的新呼叫入许可控的优先次序传输。这将减少整体自我承载的通信量而且还造成无线波道的无效利用。应该在权衡新的呼损和传输呼损率的重要基础上来做定义。在这篇论文中，我们打算在依赖网络参数的二个概率之间作一个交替换位的公制方程.使用这一个方程,我们学习各种不同被提议的波道保留系统的方案。在这篇论文中,还将提出一个新的动态适应的波道保留系统(DACRS)同其它论文中提出的方案做比较。DACRS分配传输保留的波道到新的呼叫依靠局部性原则即基站在移动中心位置中利用位置估计运算法则来预测移动终端的位置。最后，通过对DACRS的设计来改善波道利用直到满意的呼叫QoS。通过分析显示和透过摹拟，DACRS胜过目前的保留方案而且造成更多的统计增益和有效的波道利用。2005ElsevierB.V.版权所有。关键字:无线网路;传输问题;个人的通信网络;机动性;性能分析1介绍未来无线网路将会为巨大数目的移动用户提供无处不在的通信服务。该网络的设计是基于允许的一个蜂窝结构有效的使用可得有限频谱。由含有多个固定基站(BSs)互相连接一个固定的网络(通常连线)的主干网络,和与基站经由无线联结通信的移动用户组成蜂窝结构。按地理区域，移动用户能与一个特定的基站通信划分为一个小区1.附近的小区彼此重叠,这样能使用户从一个小区移动到另外一个小区时保持通信连续性。经过基站和主干网络，移动用户间彼此通信,还同其它网络通信。一系列波道(频率)被划分到每个基站。附近的小区必须使用不同的波道以避免干扰。当一个移动用户开始呼叫时,第一它必须获得来自一个基站的一个波道来提供最强的信号强度。如果一个波道有空,它被准予为使用者。在那所有的波道很忙的情况,新的呼叫是阻塞。这叫做新的呼损。用户在下列各项任何一种情况下释放波道:(i)用户完成呼叫,(ii)用户呼叫完成前移动到另外一个小区。从一个小区移动到另外一个小区的过程中,一个呼叫在进行中时,被称为过境切换。在过境切换期间，移动用户需要在它进入的小区基站分派一个波道。如果在新的小区中没有分配到波道,传输呼叫被阻断。这种阻断叫做传输阻断或掉线。蜂窝网络的服务品质(QoS)主要取决于关键性能指示器(KPI).在这些KPIs中是新呼叫和传输阻断概率,各指示为Pn和Ph。分别是,Pn决定新呼叫阻塞数据,而Ph接近地描述了因确定信号失落而过早结束的呼叫的数据。增加蜂窝网络的容量能减少这些阻断概率。这些能由应用有效功率控制运算法则,减少小区的面积,或在每个小区中增加波道数目来实现。好功率控制难并且不可能就足够的2.减少小区面积使设备投资变大成为必要,这必然增加每个用户费用和传输事件增加。另外无线电频段是一个有限资源，增加额外的波道的方法费用高。因此,有效率波道管理能帮助系统设计者对小区大小，和对每个小区分派波道数目作出策略决定。在这篇论文中,我们源自于公制性能并且使用它评估我们新颖的自适应波道保留系统(DACRS)在蜂窝网络中传输问题方面的管理。这论文的其余部分安排如下。第2节讨论各种不同提议指定的波道方案,包括完全共享系统，防护波道系统和动态波道保留系统。在第3节中,我们首先描述公制性能那将包含系统全方面性能,然后我们呈现我们的新颖的动态适合波道保留系统。第4节描述这个新的系统分析建模。第5节一些数字的分析跟随其后。第6节摹拟和性能评价。最后，第7节结论。2指定波道方案将来的个人通信网络或许将会使用以ATM(非同步传输模式)为基础的主干网络来互相连接的蜂窝移动网络。为广泛支援网络传输,新呼叫和传输呼叫请求将会竞争移动装置和主干网络中连接资源。传输呼叫需要较高拥塞相关性能,也就是,较低阻断概率,从用户的观点来看，对于新呼叫因连续呼叫的被叫端适当的传输呼损，比新呼叫阻断通常是更多反对。解决这个问题,在一些著作提出了方案。这些方案改变了新操作和传输呼叫方面。完全共享的系统(FSS)3已经成为个人通信服务典型的无线电技术。在FSS中,基站(BS)处理呼叫请求没有任何传输和新呼叫之间的区别。BS的所有可用波道由传输和新呼叫共享。因此，它将呼叫请求拒收减到最少并有益于无线波道的有效利用。然而，它难以保证必需的传输阻断概率,这不是想要的。防护波道系统(GCS)3是在每个BS提供了为传输预留一些专用波道来改善成功传输概率的方法。剩余的波道由新呼叫和传输呼叫平均分配。因较少的波道被允许到新呼叫，所以GCS的缺点是总体承载流量的缩减。尤其是当传输呼叫的部分相对很小时,由于防护波道保留了为传输呼叫专用波道，导致GCS增加新呼叫阻断概率而未充份使用无线波道。动态波道保留系统(DCRS)4定义在小区中少于无线电波道数目的一个数值叫做临限。在临限内的无线电波道由传输和新呼叫公平分配。超过临限的剩余波道被保留为优先传输呼叫,但不像GCS,他们对立即阻断分派到新呼叫。传输呼叫的专用保留波道保证需要的阻断传输概率。新呼叫控制波道分配请求概率改善了新呼叫阻断概率和无线波道利用。新呼叫请求概率由BS的完全可用波道数目，临限值,波道分配数目和活动性特性决定。正常波道,除防护波道,由新呼叫和传输呼叫平等分配。虽然这运算法则被视为极限,然而,因以盖然性逼近为基础，假使移动起伏涨落不能保持满意结果。最近许多其他的文章中已经预言性提出波道分配方案10-14.作者9已经在这些方案中做包罗万象的调查。然而，这些方案的大部分靠从历史数据收集作出预言性信息,这与DCRS的基本方式类似。3自适应波道保留系统对于上述的方案，如果打算减少传输阻断概率，新呼损率增加,反之亦然。应该存在对这二个概率权衡，以便能比较这些方案。可能的公制性能称为呼叫拒收概率。依靠网络引入把传输呼叫,重要性给出等级。因此,我们为性能定义一个公式为公制Z(暗示地指出正常呼叫被拒收概率)如下列各项:Pn和Ph分别是新阻断概率和传输呼叫概率，而是重量,能被网络工作者列入传输重要性清单。当然，增加的值意谓着是关注的传输呼叫。而Z暗示表达了拒绝呼叫概率,Z值越小意味性能越好,也就是系统性能同Z成反比例。上述大部份的方案都在固定呼叫或连接条件的假设下发展达到的,当遇到拥塞性能相关目标时而不能够适应不稳定连接。未来的PCNs将会使用微小区和微微小区来支持较高容量。由于新呼叫到来和机动性模式中条件波动，网络将增加传输呼叫频率且改变不稳定交通模式。结果，这些方案达成的传输阻断概率可能严重地脱离目标对象。由这论据有力推动,我们提出的DACRS方案,这不在依靠盖然性结果，在不稳定交通模式也能保持很高的性能。几乎在每个蜂窝无线系统中,频繁记录移动台(MS)和基站(BS)之间的测量。举例来说,依照全球移动通信(GSM)系统逐步运行,能够选择最好目标为小区,移动台和机站收发信机站(BTS)执行测量。事实上移动台决定传输功能叫做移动台辅助切换(MAHO).移动台和BTS的测量在基站控制器(BSC)中处理。移动台连续测量信号强度和自己小区的质量(误码率,BER),和附近小区广播控制波道(BCCH)载波的信号强度。当移动台在忙碌状态中的时候在下行线上处理。测量结果通过慢速辅助控制信道(SACCH)以每480ms送到BTS。BTS服务测量信号强度和上行线性质。来自移动台和BTS的测量送到BSC做测量报表。根据这些报表，如果传输是必需的而且必须如此BSC决定到哪个小区。这程序即是位于5.使用这信息,BSC能预测在其后持续一段时间内是否有传输。这几乎-真实的-预测信息能够帮助我们为传输保留波道数目的决定。在解决传输问题时，在论文提议的保留方案中不把这列入考虑。我们介绍的新颖的自适应波道保留系统充分展现这一点。这个系统充分利用目前小区和附近小区的信号强度差来解决每个呼叫和预见的传输。图1呼叫处理流程图我们提议的系统为传输呼叫保留一些波道,命名为防护波道。其余波道为传输和新呼叫共享。如图1所述，如果新呼叫到达而没找一个空闲的共享波道,系统检查移动台测量，如果在第一个附近区域没有预见传输,指定给新呼叫一个防护波道。当另外一个新呼叫到达时如果第二个附近区域没有预见传输对那个呼叫指定另外一个防护波道，等等(Fig.2).图2DACRS中防护波道带每个附近带覆盖区域靠新呼叫传输重要性决定。如果传输呼叫很重要时,那么较大的区域将会被设定成附近带,如果传输呼叫比新呼叫不是那么重要时,那么较小的区域将会有到附近的带。c习惯于设定为附近带区域百分比值。c值能由操作者设定。4分析模型Markov程序提供非常有柔性的，有力的，有效率的方法来描述和分析动态系统特性6.为了做我们的模型系统，我们考虑一个情况做个简单分析。让我们考虑8/5/3个蜂窝系统。那是在每个小区中有8个波道,其中的5个为共享波道，而剩余3为被防护波道。因此，对于这个系统，3个附近带应该被定义。在这论文中我们采取这种结构分析整个方案。我们使系统状态同(忙)波道数目类似。因此,如图3所显示的9种情况,状态0没有忙波道,状态8所有的8个波道都忙。图38/5/3蜂窝系统模型新的和传输呼叫为存取一个波道平等竞争最初五个共享波道。从状态k转换成k+1是传输和新呼叫抵达率总数相等的比率，kh和kn。剩余的三个防护波道，传输呼叫无条件存取这些波道而新呼叫只能i带里面以无活跃呼叫概率逐渐地存取这些防护波道定义为ai。因此,过渡率和从状态k到状态k+1依下列各项:是新呼叫的抵达率;是传输呼叫的抵达率;是在附近i带中没有呼叫的概率。是在附近i带中至少一个呼叫的概率。即,。注意：FSS和GCS是普通模型中的特殊案例。我们做出的修改与Eq有关。(2)对FSS：,而时为GCS。这等同于如果是FSS置为1，如果是GCS置为0。服务呼叫程序稍微不同。波道释放的呼叫可能是新的或传输呼叫。因此,从状态k+1到状态k可能是由于修护传输呼叫或新呼叫。第一种情况在状态k+1以传输服务率中的整数呼叫率同传输呼叫百分比相等。类似,其它的情况在状态k+1以新呼叫服务率中的整数新呼叫率同新呼叫百分比相等。注意：呼叫类型的百分比直接由可用活跃呼叫数目对成比例类型抵达率进行区分。因此,从状态k+1过渡到状态k如下列各项:表示系统在状态i的概率,系统在排队理论中使用出生-死亡规律能容易得到解决。我们首先建立转移概率矩阵,然后使用这个矩阵我们能实现全球平衡方程即：从任何其他状态到当前状态的总流量等于从当前状态流出总流量6.重复这9个状态可得到9个方程而其中一个是多余的。用其他方程启动正常的概率条件：,能由其他系统参数决定,和我们计算pis在数字上用MapleV表示。阻断概率与和系统在状态5,6,7，8有关,而掉线概率是状态8存在概率.因此,我们有应该注意:ai,(bi由此而来)不依赖任何状态;只取决于系统的各种叁数。如果在第一带没有活跃呼叫,一个防护波道能从防护波道组设定为共享波道组。同样地,如果第二带没有活跃呼叫,二个防护波道能从防护波道组设定为共享波道组,等等。注意：每个带被定义为所有六个邻近小区的区域百分比。同样，一个带由6个附属带组成(来自每个邻近小区的一个附属带)。用ci指示带百分比定义xi为表示带i一个附属带活跃呼叫数目的随机变量。因此,带i的一个附属带无活跃呼叫概率。定义X为表示一个小区活跃呼叫数目的随机变量,也与系统状态相似。因此,一个小区无活跃呼叫概率。假定一个小区的呼叫均匀分布,仅仅对于分析计算,xi/X很清楚表示成（带i的一个附属面积）/(小区总面积)的比例，而且设置这比例为1,我们有ai为在ci中无活跃呼叫概率。也意谓着在任何一个相关的6个子带中无活跃呼叫。因此,相似分析普通的A/B/C系统,A为每小区波道总数,B为共享波道数目，而C为防护波道数目.(也就是A=B+C)5数字结果提议的DACRS与FSS和GCS方案一起进行了分析和比较。应该注意：FSS和GCS方案为新呼叫和传输呼叫分别提供了最小阻断概率。为了确定在下面章节广泛使用这模拟模型,我们对DACRS的分析结果和模拟结果的两个概率进行比较。负载q是BS的一个度量，并定义为所有呼叫抵达率与呼叫完成率之比。小区的活跃呼叫定义为抵达传输呼叫比率与新抵达呼叫之比。在这论文中我们用带的百分比分别为c1，c2和c3如20%，40%和60%。注意：带的百分比是区域所有带同该区域周围六个小区总面积之比。同样,应该注意带i里包含带i-1。在图4中，显示了不同方案提供的负载变更新呼损率。如所期望，低负载，所有方案性能几乎相同。很清楚的是，GCS有最高的阻断概率。我们的DACRS几乎有如FSS相同的最佳性能。在图5中显示了这三个方案的负载对传输阻断概率的影响。在这里，我们能看到DACRS的优越，像GCS的最小阻断概率,而对FSS明显性能最坏。图4.负载在计算新的呼损率效果。图5.负载在计算了传输阻断概率效果。表1DACRS的分析和模拟结果表1确保了模拟和分析结果一致。由于存在逼近，微的变化是可预见的。6模拟结果提议的DACRS的性能经过广泛模拟已与其他方案一起学习和比较。每次超过30次运行，持续大于10,000,000个单位的模拟时间来确保结果在95%可靠区间中。蜂窝网络系统模型能由C+语言来构造含有N个小区，弯曲周围布局的蜂窝系统。我们假定每个呼叫需要一个波道。系统的呼叫满足新呼叫平均抵达率和传输呼叫率的泊松方程代。呼叫占用时间遵循平均服务率的指数分配。共享和保留的波道数目在每个小区是常数。表2列出了模拟参数。我们研究负载和我们定义的公制性能Z的机动,新的呼叫和传输呼叫阻断概率上的效果。提供的负载q和小区机动呼叫是先前部分的初期定义。当检查机动性效果时常用平均负载0.7。表2模拟参数图6显示了不同方案提供了负载新呼损率的变化情况。如所期望,所有的方案,随Pn增加负载逐渐增加。很清楚的是，DACRS具有最低阻断概率。虽然所有方案在最低负载时性能几乎相同,DACRS的优越性在于当负载大于0.5逼近1的时候，DACRS相对DCRS和GCS分别有35%和185%的改进。图7显示了三个方案的负载对传输阻断概率Ph的效果。再一次，我们能观察到DACRS尤其是高负载的优越性，DACRS比DCRS和GCS分别改进了10%的和165%。图6.负载对新呼损率的效果。图7.负载对传输阻断概率的效果。在图8中描述了三种方案在Z公制性能上的负载效果。传输重要等级(r)定义玮0.75.Z公制性能暗示指出了正常呼叫拒收概率,包括新的和传输阻断概率。图7清楚描述了DACRS尤其是在高负载的优质性能。图9描述了所有方案机动性的新呼损概率的变化Pn。阻断概率增加了机动性。意谓着新呼叫因新呼叫请求被预见传输先前占用使成功分配到无线波道的机会降低。因巨大的机动性价值DACRS相对DCRS和GCS在Pn指标分别提高45%和95%。图8.Z公制性能的负载效果。图9.新呼损率的机动效果。图10.传输呼损率的机动效果图10显示了三种方案传输阻断概率的机动效果，Ph。我们能看到DACRS和DCRS比G