專利名稱:基于wcdma系統的多用戶類型分布式環境下的接納控制方法
技術領域:
本發明屬于第三代移動通信技術領域,其特別涉及WCDMA(Wideband CodeDivision Multiple Access)系統中的接納控制方法,具體的講是基于WCDMA系統的多用戶類型分布式環境下的接納控制方法。
背景技術:
在通信領域,一套大型設備完成的功能通常能夠抽象成一個簡單的“數據輸入-數據處理-數據輸出”模型。由于實際處理的數據量巨大,且考慮到設備可靠性,這個設備通常由多個數據處理單板構成,它們共同協作,完成設備所提供的功能。對于這樣大型的通信系統,通常要考慮它的處理能力,并采取有效措施,控制系統的接納能力,在保證系統高效運轉的同時,也保證系統的穩定運行。
由于第三代系統的復雜性,其系統的實現多采用分布式處理,其資源的管理和接納控制也采用分布式處理。在目前的技術實現背景中,現有各種實現方案具有如下不足(1)分布式處理環境的構架本身雖然先進,但技術尚不成熟,特別是在實時處理方面,要求快速做出反應的環境下,效果不理想。對于系統中分布式資源的管理和用戶接納控制,采用分布式的策略顯得低效也不穩定;(2)系統的接納能力受制于單塊處理器的處理能力。當單塊處理器的處理能力飽和時,整個系統的處理能力很難繼續做到動態負載平衡和用戶持續接納;(3)采用統一的接納測量參數。由于第三代移動通信系統支持多種速率的業務,對各種速率類型的業務采用一視同仁的接納測量參數,不利于針對第三代移動通信系統的特點對各種速率的業務區別對待;(4)接納控制測量參數的選擇不夠合理,以往多采用處理器的CPU占用率,該指標具有描述不全面、測量時瞬態誤差大、滯后性等缺陷,使得系統可用資源的統計不夠準確。
發明內容
本發明的目的在于,提供基于WCDMA系統的多用戶類型分布式環境下的接納控制方法,用以解決分布式管理的消息往來造成的不可靠;打破系統在單塊處理器處理能力上的瓶頸,使整個系統的處理能力不再受制于單塊處理器的能力;同時使系統適應多用戶速率業務類型的需要;并使測量值的瞬態誤差很小、滯后性小、描述全面,使得系統可用資源的測量統計準確可靠。
本發明的技術方案為基于WCDMA系統的多用戶類型分布式環境下的接納控制方法,其特征在于采用流量(又稱之為帶寬)作為系統接納能力的描述參數,即接納測量參數;對系統的分布式資源及其接納控制集中在資源控制處理板上處理;其步驟為分別對多用戶類型的某一特定用戶類型確定出單塊處理器的最大接納能力,得到所述特定用戶類型的業務權值;根據所述的業務權值進行系統資源的申請和釋放;在多塊處理器的分布式環境中,將各塊處理器依據剩余可用帶寬來進行排序,找出剩余可用帶寬最大的處理器,并判斷是否接納新用戶。
所述的確定出單塊處理器的最大接納能力包括在系統只配置一塊用戶面處理器,分別針對特定的用戶類型,不斷接納新的用戶進來,直到系統處理能力飽和為止。
如果所述的單塊處理器能夠接入的A類型業務的最大數量設為X1,則處理器對A的接入能力為X1;得到的各種類型業務的處理能力為X1,X2,……,Xn;則某種類型的業務N對處理器資源的占用為1/Xn,這里記為Bn,Bn=1/Xn;
所述單塊處理器總的處理能力為1,通過去分母操作,得到處理器總的處理能力為C,各種類型的資源占用能力為Sn;Sn通過Bn去分母處理后得來,從而確定出不同速率類型對于資源占用的能力。
如果用帶寬來表示所述的資源占用的能力,單位是bps;則處理器總的處理能力也用帶寬來描述,單位bps;其中處理器的總處理能力與單個業務的占用能力的相對比值關系不變,且一種業務的占用能力與它的標稱速率之間的比值可設為該種業務的權值。
用戶申請與釋放系統資源的處理的說明對于資源的申請過程是指CID子信道建立時對系統接納資源的占用處理,其具體步驟為步驟一系統申請CID時,作為入參,要告知該CID代表的業務的標稱速率,該速率乘以業務權值,得到該CID的占用帶寬;之后,將該帶寬值記入數據庫;當釋放CID的時候,從數據庫中將該CID占用的帶寬歸還;步驟二判斷處理器的當前剩余帶寬是否大于申請帶寬;如果大于,則允許接入,之后將處理器的剩余帶寬減去該CID的占用帶寬;如果小于,則接納申請遭到拒絕。
依據系統剩余接納能力對新用戶接納的判決及接納步驟;其中對于多塊處理器的分布式環境,將各塊處理器依據剩余可用帶寬來進行排序,找出剩余可用帶寬最大的處理器;判決過程如下當該剩余帶寬最大的處理器,目前剩余帶寬滿足新用戶的申請接納帶寬的時候,則允許接納;否則,說明系統中所有處理器的接納能力都已經飽和,此時,拒絕接納。
對于資源的歸還步驟;其具體步驟為步驟一系統歸還CID時,作為入參,要告知該CID的標識;之后,從數據庫中依據此標識讀出該業務占用的帶寬值;同時從數據庫中獲得給該CID提供資源的處理器標識;步驟二將CID的占用帶寬加入到處理器的剩余處理帶寬。
對于不同的系統,可以用實驗的方法確定不同速率的業務在該處理器的權值。
本發明所述的方法還包括以下具體步驟(如圖3所示)接收各種用戶類型的接納請求;得出某一用戶類型的加權流量;獲取當前加權流量最小的用戶面處理器;判斷接納該用戶后所述的處理器是否飽和;如果是,則返回結果失敗;如果否,則返回結果成功。
本發明的有益效果在于從結構上來說,本方法采用了新的接納測量參數,并把傳統的基于分布式資源測量的方案轉換為集中式管理。避免了處理器間消息往來。提高了系統的可靠性和穩定性。在實踐測試中,采用了接納方法之后,系統的接納控制精度提高了20%,系統因處理器間同步消息機制故障等引起的不穩定因素大幅度減少。作為接納控制模塊的代碼量,減少了50%,接納決策的時間縮短了一半。極大的提高了WCDMA系統的可靠性和效能。多用戶類型分布式環境下的高效可靠的接納控制方法,以控制系統的接入能力,有效分配分布式的系統資源,從而保證系統的高效可靠運轉。
與發明目的相對應的效果為一、對系統的分布式資源及其接納控制采用集中式管理,統一在資源控制處理板上處理,避免了分布式管理的消息往來造成的不可靠;二、打破系統在單塊處理器處理能力上的瓶頸。整個系統的處理能力,有各個塊處理板處理能力的加權和來決定。如需提高系統的處理能力只要增加處理板即可,不再受制于單塊處理器的能力;三、采用對各種速率類型業務加權處理的接納測量參數,以適應多用戶速率業務類型的需要;同時,對系統處理能力的門限值,也采用加權處理方法確定;四、采用穩定可靠的接納控制能力測量參數,其測量值的瞬態誤差很小,滯后性小,描述全面,使得系統可用資源的測量統計更加準確可靠。
圖1為傳統的集中式輪選處理器策略接納控制的流程;圖2.1為傳統分布式資源管理在各個用戶面處理器上的流程;圖2.2為傳統分布式資源管理在資源管理處理器上的流程;圖3為本方法實現的接納控制流程。
具體實施例方式
下面結合
本發明的
具體實施例方式對于第三代移動通訊系統來說,由于處理數據量巨大,作為重要系統資源的用戶面處理板,都是采用多處理器的配置,同時,作為可擴充系統,可以擁有多塊的用戶面處理板。一套強大的商業系統最多可能擁有一百多個用戶面處理器。系統中的內存也是重要的資源。把CPU處理能力和系統的可用內存統稱為系統接納能力。CPU系統每接納一個用戶,每次成功呼叫后系統的接納能力都會減少。而系統的總接納能力是有限的。當該接納能力達到門限峰值之時,系統將拒絕新用戶接入,否則將會導致整個系統的不穩定。如何高效可靠地管理并測試系統中的接納能力,以便在新用戶接入時決定是否接受該用戶的接入,這就是本專利的在多用戶類型分布式環境下的接納控制方法。如圖1所示,為傳統的集中式輪選處理器策略接納控制的流程,其首先測量當前處理器的CPU占用率,然后判斷是否已經達到當前處理器的處理門限,如果達到門限則輪選下一個處理器,置下一個處理器為當前處理器,并判斷是否所有的處理器都已經被選擇,是則失敗,否則返回門限判斷;如果未達到門限則在當前處理器上接納,并輪選下一個處理器,置下一個處理器為當前處理器,返回成功。
如圖2.1所示,為傳統分布式資源管理在各個用戶面處理器上的流程;其首先對用戶各個處理器進行初始化,然后在各個用戶面處理器上測量各自處理器的CPU占用率,判斷用戶面處理器的CPU占用率是否發生變化,如果是則向資源管理處理器上報各個處理器的CPU占用率,等待定時器超時,然后返回;如果否,則等待定時器超時,然后返回。
如圖2.2所示,為傳統分布式資源管理在資源管理處理器上的流程;其首先對資源管理處理器進行初始化,然后向外圍處理器收集測量報告,判斷是否收到用戶面處理器的上報,如果是,則選擇CPU占用率小的處理器;如果否返回。
如圖3所示,為本方法實現的接納控制流程;其接收各種用戶類型的接納請求,計算該用戶類型的加權流量,獲取當前加權流量最小的用戶面處理器,判斷如果接納該用戶后是否處理器飽和,如果是,則返回結果失敗;如果否,則返回結果成功。
從附圖1和附圖2.1,附圖2.2中可以看到,傳統接納控制流程的弊端。從圖3中能夠更加明了地看到兩種方法的系統對比。
本發明方法由三部分組成(1)采用新的接納控制測量參數該參數的選擇非常重要。以往,最直接的參數是使用處理器的CPU占用率,而系統中所用的實時性操作系統一般都提供相關的函數,以獲得當前CPU的占用率。但是,使用該參數有嚴重的缺陷。首先,CPU占用率的統計有嚴重的滯后性。操作系統能夠提供的都是一段時間內的CPU平均占用率,而決定系統可靠性從而決定新用戶是否接納的關鍵是CPU的實時峰值占用率。如果要操作系統提供的CPU占用率指標接近真實的情況,需要很長的時延。其次,該參數的統計瞬時誤差比較大。所謂瞬時誤差,就是指在某個瞬間測量值的突變。雖然,該測量值可以在很短時間內恢復正常,但該瞬間的突變仍然可能嚴重影響到系統的接納。第三,忽視了系統中可用內存也是接納能力的重要量度這個事實。針對這樣的缺陷,本方法放棄操作系統的CPU占用率指標。
本發明方法采用流量(又稱之為帶寬)作為系統接納能力的描述參數。流量一詞在這里用來描述系統當前的接納能力,單位是bps(bit每秒)。第三代移動通信系統支持3.4K,12.2K,64K,144K,384K等多種速率的業務。不同速率業務的處理會在系統中占用不同的CPU處理能力和內存資源,即,消耗不同的系統接納能力。用S標示一個用戶占用的系統接納能力,S是一個向量,該向量是多維的。如果只考慮CPU處理能力和內存量,則可認為是二維向量。用P標示流量,P是一維的標量。S和P在描述用戶占用的接納能力方面是等效的。但P顯然不是直接由S測得的,而是直接通過業務的速率類型測出的。用流量P作為衡量系統接納能力的指標更加可靠,全面,沒有瞬間的測量突變,滯后性的影響也可以忽略不記。具體的測量和接納方法見下文描述。由于作了加權處理,故而本文中的流量又稱為加權流量。
(2)突破單塊處理器處理能力的瓶頸以往傳統的接納控制實現中,由于策略的關系,比如采用輪選CPU,當某一塊處理器發生接納能力飽和的情況下,將不再允許接入。本方法突破這樣的限制,只有最終的系統資源全部被耗盡,才開始拒絕新用戶的接入。
(3)采用分布式資源集中式管理系統的資源,如用戶面處理器,是呈現分布式存在于系統中的。按照以往的做法,各個處理器上的資源需要實時的通過板間通信機制進行同步,匯總到一起之后,再決定如何處理。這樣的分布式管理集中上報的機制,在實踐中證明,可靠性和準確性比較差。當板間通信繁忙的事后,上報的測量指標具有很大的滯后性和誤差。采用在資源管理板上的集中式管理后,不再依賴于處理器間的消息通信機制,從而更加可靠。實踐證明,這樣的側略是完全可靠而可行的。
本發明方法的具體流程如下描述具體的流程可以細分為兩部分,一部分為用戶申請與釋放系統資源時的處理過程,第二部分為依據系統剩余接納能力對新用戶接納的判決及接納過程。
系統接納能力的占用,在WCDMA系統中具體體現在CID子信道建立時,由系統分配給它的資源占用。我們通過實驗的方式,針對不同的業務類型(用戶類型)確定出單塊處理器的最大接納能力。方法是,在系統只配置一塊用戶面處理器,分別針對特定的用戶類型,不斷接納新的用戶進來,直到系統處理能力飽和為止。分別測量了3.4K業務,4.75K業務,12.2K業務,64K業務,144K業務和384K業務在系統中的極限接納能力。如果,單塊處理器能夠接入的A類型業務的最大數量為X1,則說處理器對A的接入能力為X1。最終,我們得到各種類型業務的處理能力X1,X2,……,Xn。則,我們可以認為某種類型的業務N對處理器資源的占用為1/Xn,我們記為Bn,Bn=1/Xn。這樣的處理過程,我們稱之為歸一化過程。單塊處理器總的處理能力為1。通過去分母操作,我們可以得到處理器總的處理能力為C,各種類型的資源占用能力為Sn。Sn通過Bn去分母處理后得來。為了簡化操作,我們也可以64K速率的業務作為分水嶺,小于64K的業務,包括12.2K,3.4K等,都按照12.2K的情況來處理,大于64K的業務,包括144K,384K,都按照384K的情況來處理,等與64K的業務,取前兩者的中間值。從而,我們確定出不同速率類型對于資源占用的能力。例如,12.2K為B1,64K為B2,384K為B3。換一種表達方式,對于占用能力,我們用帶寬來表示,單位是bps。處理器總的處理能力也用帶寬來描述,單位bps。雖然換了單位,但處理器的總處理能力與單個業務的占用能力的相對比值關系不變。一種業務的占用能力與它的標稱速率(如3.4K,4.75K)之間的比值,我們稱之為該種業務的權值。
對于資源的申請過程(即CID子信道建立時對系統接納資源的占用處理)1)第一步系統申請CID時,作為入參,要告知該CID代表的業務的標稱速率。該速率乘以業務權值,得到該CID的占用帶寬。之后,將該帶寬值記入數據庫。當釋放CID的時候,從數據庫中將該CID占用的帶寬歸還。
2)第二步,判斷處理器的當前剩余帶寬是否大于申請帶寬;如果大于,則允許接入,之后將處理器的剩余帶寬減去該CID的占用帶寬。如果小于,則接納申請遭到拒絕。
3)對于多塊處理器的分布式環境,將各塊處理器依據剩余可用帶寬來進行排序,找出剩余可用帶寬最大的處理器。判決過程如下當該剩余帶寬最大的處理器,目前剩余帶寬滿足新用戶的申請接納帶寬的時候,則允許接納;否則,說明系統中所有處理器的接納能力都已經飽和,此時,拒絕接納。
對于資源的歸還過程(即CID子信道建立時對系統接納資源的歸還處理)1)第一步系統歸還CID時,作為入參,要告知該CID的標識。之后,從數據庫中依據此標識讀出該業務占用的帶寬值。同時從數據庫中獲得給該CID提供資源的處理器標識;2)第二步將CID的占用帶寬加入到處理器的剩余處理帶寬。
以上的方法,簡單,可靠,有效地解決了系統接納的難題。對于不同的系統,可以用實驗的方法確定不同速率的業務在該處理器的權值即可。
WCDMA作為第三代移動通信系統的主流實現,支持多種速率類型的業務。由于處理能力要求巨大,系統的架構多采用分布式的架構。故而如果有效的管理眾多的分布式處理器資源,有效地控制接納,成為WCDMA研究的重要課題。傳統的研究方法采用CPU占用率等簡單直接的參數,但描述性不強,誤差大,延遲大。傳統的方法采用板間通信的機制管理協調各個分布式單板,可靠性低,時延很大。對于多種速率類型的支持,傳統的做法不夠細致,無法針對不同速率類型的業務作區別對待,而一視同仁的做法要么浪費系統的資源,要么造成系統超負荷運轉,加大了系統的不穩定性。基于這樣一些原因,本方法從另外一個全新的角度,采用新的處理參數,用加權式的接納側略,用集中式的管理,有效的提高了系統的可靠性和效能。
第三代移動通信系統在不斷的發展,作為接納控制這個重要的課題,也有眾多的人們在研究。本文的方法,對接納控制設計具有很大的參考意義和實用價值。
從結構上來說,本方法采用了新的接納測量參數,并把傳統的基于分布式資源測量的方案轉換為集中式管理。避免了處理器間消息往來。提高了系統的可靠性和穩定性。
在實踐測試中,采用了接納方法之后,系統的接納控制精度提高了20%,系統因處理器間同步消息機制故障等引起的不穩定因素大幅度減少。作為接納控制模塊的代碼量,減少了50%,接納決策的時間縮短了一半。極大的提高了WCDMA系統的可靠性和效能。
多用戶類型分布式環境下的高效可靠的接納控制方法,以控制系統的接入能力,有效分配分布式的系統資源,從而保證系統的高效可靠運轉。
以上具體實施方式
僅用于說明本發明,而非用于限定本發明。
權利要求
1.基于WCDMA系統的多用戶類型分布式環境下的接納控制方法,其特征在于采用流量作為系統接納能力的描述參數,即接納測量參數;對系統的分布式資源及其接納控制集中在資源控制處理板上處理;其步驟為分別對多用戶類型的某一特定用戶類型確定出單塊處理器的最大接納能力,得到所述特定用戶類型的業務權值;根據所述的業務權值進行系統資源的申請和釋放;在多塊處理器的分布式環境中,將各塊處理器依據剩余可用帶寬來進行排序,找出剩余可用帶寬最大的處理器,并判斷是否接納新用戶。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述的確定出單塊處理器的最大接納能力包括在系統只配置一塊用戶面處理器,分別針對特定的用戶類型,不斷接納新的用戶進來,直到系統處理能力飽和為止。
3.根據權利要求2所述的方法,其特征在于如果所述的單塊處理器能夠接入的A類型業務的最大數量設為X1,則處理器對A的接入能力為X1;得到的各種類型業務的處理能力為X1,X2,......,Xn;則某種類型的業務N對處理器資源的占用為1/Xn,這里記為Bn,Bn=1/Xn;所述單塊處理器總的處理能力為1,通過去分母操作,得到處理器總的處理能力為C,各種類型的資源占用能力為Sn;Sn通過Bn去分母處理后得來,從而確定出不同速率類型對于資源占用的能力。
4.根據權利要求3所述的方法,其特征在于如果用帶寬來表示所述的資源占用的能力,單位是bps;則處理器總的處理能力也用帶寬來描述,單位bps;其中處理器的總處理能力與單個業務的占用能力的相對比值關系不變,且一種業務的占用能力與它的標稱速率之間的比值可設為該種業務的權值。
5.根據權利要求1或4所述的方法,其特征在于還包括用戶申請與釋放系統資源的處理;其中,對于資源的申請過程是指CID子信道建立時對系統接納資源的占用處理,其具體步驟為步驟一系統申請CID時,作為入參,要告知該CID代表的業務的標稱速率,該速率乘以業務權值,得到該CID的占用帶寬;之后,將該帶寬值記入數據庫;當釋放CID的時候,從數據庫中將該CID占用的帶寬歸還;步驟二判斷處理器的當前剩余帶寬是否大于申請帶寬;如果大于,則允許接入,之后將處理器的剩余帶寬減去該CID的占用帶寬;如果小于,則接納申請遭到拒絕。
6.根據權利要求1或4所述的方法,其特征在于還包括依據系統剩余接納能力對新用戶接納的判決及接納步驟;其中對于多塊處理器的分布式環境,將各塊處理器依據剩余可用帶寬來進行排序,找出剩余可用帶寬最大的處理器;判決過程如下當該剩余帶寬最大的處理器,目前剩余帶寬滿足新用戶的申請接納帶寬的時候,則允許接納;否則,說明系統中所有處理器的接納能力都已經飽和,此時,拒絕接納。
7.根據權利要求1或4所述的方法,其特征在于還包括對于資源的歸還步驟;其具體步驟為步驟一系統歸還CID時,作為入參,要告知該CID的標識;之后,從數據庫中依據此標識讀出該業務占用的帶寬值;同時從數據庫中獲得給該CID提供資源的處理器標識;步驟二將CID的占用帶寬加入到處理器的剩余處理帶寬。
8.根據權利要求1或4所述的方法,其特征在于對于不同的系統,可以用實驗的方法確定不同速率的業務在該處理器的權值。
9.根據權利要求1所述的方法,其特征在于還包括以下具體步驟接收各種用戶類型的接納請求;得出某一用戶類型的加權流量;獲取當前加權流量最小的用戶面處理器;判斷接納該用戶后所述的處理器是否飽和;如果是,則返回結果失敗;如果否,則返回結果成功。
10.根據權利要求9所述的方法,其特征在于還包括以下具體步驟接收各種用戶類型的接納請求;在系統只配置一塊用戶面處理器,分別針對特定的用戶類型,不斷接納新的用戶進來,直到系統處理能力飽和為止;從而得出某一用戶類型的加權流量;系統申請CID時,作為入參,要告知該CID代表的業務的標稱速率,該速率乘以業務權值,得到該CID的占用帶寬;之后,將該帶寬值記入數據庫;當釋放CID的時候,從數據庫中將該CID占用的帶寬歸還;判斷處理器的當前剩余帶寬是否大于申請帶寬;如果大于,則允許接入,之后將處理器的剩余帶寬減去該CID的占用帶寬;如果小于,則接納申請遭到拒絕;對于多塊處理器的分布式環境,將各塊處理器依據剩余可用帶寬來進行排序,找出剩余可用帶寬最大的處理器;判決過程如下當該剩余帶寬最大的處理器,目前剩余帶寬滿足新用戶的申請接納帶寬的時候,則允許接納;否則,說明系統中所有處理器的接納能力都已經飽和,此時,拒絕接納;系統歸還CID時,作為入參,要告知該CID的標識;之后,從數據庫中依據此標識讀出該業務占用的帶寬值;同時從數據庫中獲得給該CID提供資源的處理器標識;將CID的占用帶寬加入到處理器的剩余處理帶寬。
全文摘要
本發明提供了基于WCDMA系統的多用戶類型分布式環境下的接納控制方法,其采用流量作為系統接納能力的描述參數,即接納測量參數;對系統的分布式資源及其接納控制集中在資源控制處理板上處理;其步驟為分別對多用戶類型的某一特定用戶類型確定出單塊處理器的最大接納能力,得到所述特定用戶類型的業務權值;根據所述的業務權值進行系統資源的申請和釋放;在多塊處理器的分布式環境中,將各塊處理器依據剩余可用帶寬來進行排序,找出剩余可用帶寬最大的處理器,并判斷是否接納新用戶。其使整個系統的處理能力不再受制于單塊處理器的能力;同時使系統適應多用戶速率業務類型的需要。
文檔編號H04W28/16GK1592166SQ0315298
公開日2005年3月9日 申請日期2003年9月5日 優先權日2003年9月5日
發明者董繼明 申請人:深圳市中興通訊股份有限公司南京分公司