没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
电力无线通信网络统计复用业务信道接入控制改进算法.docx
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 116 浏览量
2022-12-15
14:22:33
上传
评论
收藏 239KB DOCX 举报
温馨提示
试读
11页
电力无线通信网络统计复用业务信道接入控制改进算法.docx
资源推荐
资源详情
资源评论
智能电网是电力、信息、自动化高度融合的新型电网,特点是电力与信息的双向互
动,并由此建立起高度自动化的电能交换网络
[1-2]
。电力系统设备种类繁多、分布广泛,系
统参数随机、时变、流量不均衡,电网拓扑结构也动态变化,从而造成电力系统预测和调
度困难
[3-4]
。我国当前电力无线通信网络技术主要由 230 M 电台、GPRS、Mobitex 和
McWiLL 等组成,电力系统业务类型差异较大,并且 QoS 要求不尽相同,因此业务通信往
往采用统计复用的方式提高通信链路利用率,同时降低通信设备开销
[5]
。
因为业务采用统计复用,对于突发业务,若按照业务的峰值速率分配信道,无线链路
利用率过低,系统通信容量不足;若按照业务的平均速率分配信道,各业务突发强度、突
发时长各不相同,易造成过多业务占用信道冲突,系统吞吐量大幅下降,大量数据丢失的
现象
[6-7]
。因此,基于统计复用的业务无线信道接入控制算法是业务信道控制的关键。
在业务信道接入的众多统计带宽接入控制算法
[8-11]
中,等效带宽接入法和迭代业务接
入法是近年来研究较多的两类算法。文献[10]提出并分析了等效带宽接入控制算法。文献
[11]研究分析多业务等效带宽接入控制算法,并给出了简化算法。文献[10-11]研究表明当
业务数比较多或是平均突发强度较大时,简化算法计算的等效带宽精确度较低,仅适用于
业务数量较少或者是平均突发强度较小的场合。
文献[11]提出了一种迭代业务接入控制算法。通过计算新业务的需求概率与系统预先
设定的数据丢失率进行判别,完成业务信道的接入控制。新业务进入系统后,突发期更新
系数,静默期也需更新该系数。
迭代业务接入控制算法在业务突发期分配资源,而静默期释放资源以供别的业务传
输。这种资源分配方式尤为适合突发性较强的业务。算法所需参数种类较少、运算复杂度
较低、计算实时性较高。文献[9-11]分析了该算法在无线链路资源利用率、降低统计复用业
务的竞争等方面优于等效带宽接入控制算法和非统计带宽接入控制算法。同时,文献[10-
11]也指出,由于该算法仅计算需求概率,因此当已被系统接受的业务在突发期申请信道
时,可能会被其他业务占用,从而导致很高的数据丢失率。本文立足于迭代业务接入控制
算法,寻求一种既能保持原算法的高无线链路利用率、又能降低数据丢失率的电力业务无
线信道接入控制优化算法。
1. 多业务突发的迭代接入算法性能
首先对以下分析中涉及到的一些概念进行介绍,以方便数学分析。
业务需求概率:文献[11]分析了迭代接入控制算法。该算法将每个呼叫认为是两状态
的马尔可夫模型,一个状态是信源处于突发状态并且以峰值速率传送信息,另一个状态信
源处于静默状态并且不发出任何信息。将每个呼叫业务处于突发时期的所需信道资源数量
的概率定义为需求概率,那么,新呼叫是否被系统接纳主要根据其需求概率是否超过系统
允许的数据丢失率上限 εε 进行接入控制:
C0+C1+⋯+CL⩾1−εC0+C1+⋯+CL⩾1−ε
(1)
业务拒绝概率:对于一个已被系统接受的呼叫来说,当它处于突发状态时,系统没有
足够的信道资源可供其使用的概率,如式(2)所示:
P[(C−ci)>(N−ni)]>1piP[C>N]P[(C−ci)>(N−ni)]>1piP[C>N]
(2)
式中,CC 为信道总容量;cici 为 ii 个呼叫占用信道带宽;NN 为呼叫总数占用的总带
宽;nini 为呼叫的业务处于突发状态时占用的带宽;pipi 为 ii 个呼叫业务处于突发状态的
概率。
业务竞争概率:将拒绝概率的上限
[8]
P[(C−ci)>P[(C−ci)>(L−Bi)](L−Bi)]称为竞争概率。
LL 为系统最大接受的呼叫总数所占用的带宽,BiBi 为处于突发状态业务占用的总信道带
宽。
业务强度:指多业务同时处于突发状态占用的信道资源占总信道资源之比,为
ρ=Nα/C(1+α)ρ=Nα/C(1+α),其中,αα 为呼叫处于静默期的时间长度。
原有的迭代业务接入控制算法计算出需求概率后,与系统设定的数据丢失率对新申请
呼叫业务接入进行判别。在多呼叫业务同时突发时,一次判别可能出现信道资源不足以同
时分配给系统已接纳业务的现象,数据丢失率、数据吞吐率以及业务数据接入时延等性能
均存在偏差。例如,两个电力业务同时申请信道,每个业务都希望在突发期占用所申请的
全部信道带宽。假设第一个业务的突发概率为 0.8,第二个业务的突发概率为 0.01,那么需
求概率为 0.008。如果系统剩余信道带宽可以同时满足这两个业务申请信道带宽,则接受这
两个业务申请,此时根据需求概率,可以将接受门限设定为 ε=0.01ε=0.01。当第二个业务
处于突发状态时,会发现它申请的信道有 80%的时间都被第一个业务所占用,只有 20%的
时间可以被第二个业务占用。如果第二个业务突发期处于大部分时间无信道可用的时期,
将会造成第二个业务数据大量丢失的现象。
对式(2)而言,当 pipi 较大,竞争概率和需求概率相差不是很大。当 pipi 较小时,需
求概率和竞争概率相差则比较大,此时就会出现即使被系统接纳的业务也有可能出现无信
道可分配而造成数据丢失的现象。
2. 迭代业务接入控制算法改进及分析
对于迭代业务接入控制算法采用一次判别,可能造成已被系统接纳的部分业务无信道
可用现象。针对这个问题,本文提出通过设置后缓存、并在静默期进行多次判别的方法,
来改善一次判别的不足之处。该算法的方案如图 1 所示,在系统无线信道接入处,设置各
业务当前状态信息表,记录业务的突发期(如以太网帧的帧头和帧尾)、静默期等信息。
图 1 迭代业务接入控制算法改进方案
下载: 全尺寸图片 幻灯片
在每个接入节点,设置有业务状态表,表中记录了每个呼叫的当前状态。其中 SiSi 记
录一个突发过程中,该呼叫业务处于突发状态还是静默状态。在一些数据帧上标识“突发开
始”,一些标示“突发结束”。这样系统就可以辨别出已被系统接纳的业务什么时候处于突发
状态,什么时候处于静默状态。如果某个已被系统接纳的信源处于突发期,其申请的带宽
资源小于当前网络系统可用带宽时,该信源产生的业务数据帧不需经过缓存,可以直接送
入网络;而当信源处于突发期时,其申请的带宽大于当前网络可用带宽资源时,此信源产
生的数据帧则需进入缓存以避免数据的丢失。另外,可以看到如果将改进方案中的缓存设
为 0,改进方案则回退到原方案。
对于此迭代业务接入控制算法改进方案,采用 ON/OFF 流模型
[12]
进行分析。该模型有
别于经典排队论,将原本离散化的业务达到、突发长度等随机过程进行了连续化,物理意
义明确。
设有 NN 个呼叫业务独立同分布,每个呼叫业务只处于静默状态或突发状态两种状
态,静默时长和突发时长均满足指数分布。链路容量设为 C′=L×eC′=L×e,业务在突发状态
期间以 T×eT×e 码速率生成数据。在系统带宽满足呼叫业务所要求的带宽时,缓冲器内的
业务数据输出,并由系统进行信道分配。无线链路可用信道带宽,即缓存输出的信息速率
为 C=C′−rTC=C′−rT,式中,rr 为 NN 个呼叫业务中有 rr 个呼叫业务处于突发状态,且这
rr 个呼叫业务所申请的带宽之和小于当前链路的总带宽,也就是被分配带宽的呼叫业务
数。于是,L−rT⩾0L−rT⩾0 成立,即 r⩽L/Tr⩽L/T,记 r0=L/Tr0=L/T。
设突发期平均时长为 1 个时间单位,则静默期平均时长为 1/α1/α。信息单位取为一个
业务在突发状态时产生的数据数。一个业务在突发状态内每个时间单位的到达率为一个信
剩余10页未读,继续阅读
资源评论
罗伯特之技术屋
- 粉丝: 3659
- 资源: 1万+
下载权益
C知道特权
VIP文章
课程特权
开通VIP
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功