无线移动通信系统中基于预留信道的呼叫接入控制

时间：2015-12-20 23:39:45 所属分类：通信 浏览量:

呼叫接入控制CAC(call admission control)是指对于一个已知呼叫连接请求,按照其服务质量(QoS)要求,基于预定的参数,并根据整个网络资源决定是否接纳一个新连接。 随着蜂窝网中小区半径变得越来越小,在用户的会话过程中所出现的越区切换次数将变得更多。为了保

呼叫接入控制CAC(call admission control)是指对于一个已知呼叫连接请求,按照其服务质量(QoS)要求,基于预定的参数,并根据整个网络资源决定是否接纳一个新连接。
随着蜂窝网中小区半径变得越来越小,在用户的会话过程中所出现的越区切换次数将变得更多。为了保证能在用户没有感知的情况下实现无缝漫游,除了传统分组级的QoS参数(如误码率、误帧率、吞吐量、时延等)以外还需要着重考虑连接级的QoS参数,如越区呼叫阻塞率Ph。当用户从一个小区漫游到另外一个小区时,若目标小区中的资源不足就会发生通话强制中断。一般对于用户来说,通话过程中出现强制中断比通话请求被阻塞更加难以忍受。因而在设计蜂窝网中的CAC算法时,必须保证切换时的越区呼叫阻塞率Ph尽可能小或者在一定的门限值以下。无线蜂窝网络中出现了很多种CAC策略控制Ph,基于预留信道的CAC就是其中的一种。
最早出现的是一种适于单业务的预留信道机制。在该机制中,为越区呼叫预留了一部分信道。当新呼叫到达时,如果除去预留信道还有其他空闲信道,则被接入;反之,则拒绝该新呼叫。当越区呼叫到来时,只要有空闲信道就接入。这样,越区呼叫比新呼叫具有更高的优先权。这种方案降低了越区呼叫的阻塞率Ph,却以新呼叫阻塞率Ph的提高为代价。因而在给定到达率和吞吐量时,必须通过设置预留信道的数目来满足要求的Ph和Pn图1表示了总信道数为C,预留下条信道的状态转移图,其中新呼叫和越区呼叫的到达服从指数分布,均值为λh和λn持续时间也为指数分布,均值为u。
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后来出现一种新的预留信道策略:比例预留信道FOCP(Fractional Guard Channel Policy),即根据当前信道占用情况,以一定概率βi接收新呼叫,从而为越区呼叫保留信道,如图2所示。与上一种相比,这种策略明显提高了资源利用率。
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第三代移动通信系统的主要目标是要在蜂窝小区范围内实现有限的多业务支持,即移动通信业务从单一、低速的话音业务逐步转向话音与多媒体、高速数据业务共存,并且不同业务需要的带宽也不一样。后来提出的CAC算法中,考虑了1种不同业务,并考虑了用户终端的移动性对Ph和Pn的影响。假设每种业务需要ci条信道,每种服务持续时间为指数分布,用户在小区内和小区外停留时间也成指数分布。ni表示小区内第i种业务的数目,C表示小区内全部的资源,新呼叫到达服从指数分
540)this.width=540" vspace=5> 分割成1部分,每部分预留cg,i条信道。当一个新呼叫到来时,如果使得小区状态属于Ei,则接入此呼叫。当越区呼叫到来时,如果使得小区状态属于Hi,则接入。由于Ei∈Hi,所以越区呼叫比新呼叫有更高的优先级。这种情况下每种业务的和很低,然而全部资源的利用率比前两种低。
上下行链路的不对称性是无线多媒体网络的重要特征之一。以接入因特网为例,移动终端变得轻便和小巧,而网络这边多媒体业务的数据库日益庞大,移动终端发出小的请求通过上行链路传输,而大的文件通过下行链路传输到移动终端。在多媒体业务中,上下行链路的带宽需求也不一样。针对上下行链路的不对称性,一种策略产生了。该策略假设系统中有1种用户,系统为接入的第i种用户分配的上下行链路带宽是不同的。如果i540)this.width=540" vspace=5>
近来又出现一种预留信道和信道再分配相结合的策略。在该策略下,每个小区建立一张表,记录自己和相邻小区的信道占用情况,并及时更新。当新呼叫到达时,如果目标小区没有空闲信道,有空闲信道的邻居小区会将本小区的业务转交给空闲信道处理,释放出来的信道供目标小区使用,这个过程称为信道再分配。例如,目标小区i某时间建立的表如表1所示,邻居小区正在使用6号信道的业务可以重新分配给两个空闲信道中的一个,释放的6号信道可以满足目标小区的呼叫请求。
信道再分配增加了系统的利用率,但给用户带来不便,并导致小区之间通信,并且信道再分配也暗示了小区处于拥塞状况。策略采用预留信道控制信道再分配的次数,而信道再分配又作为反馈决定预留的信道数目。目标小区根据一个周期内邻居小区信道再分配的数目,接收的呼叫数和拒绝的呼叫数,动态调整预留的信道数。结果显示这种综合策略的和较低,并且资源利用率很高。
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从上面提到的几种策略可以看出,基于预留信道的CAC算法越来越复杂,也更加符合实际的要求。随着业务量的增大,用户种类的增多,对用户类别精确细致的划分,使门限增多,计算量变大,多门限CAC也给基站软硬件实施增加了困难,这些问题成为进一步研究的重点和难点。实际CDMA系统的资源占用、用户移动及小区间干扰等具有时变性,多种业务之间具有不同优先级,自适应CAC已成为当前研究热点。同时,与其他策略配合使用,如基于干扰的CAC,基于有效带宽的CAC,基于功率控制的CAC等等,将是以后的发展方向。

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