专利名称：：系统资源的分配方法及装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及通信
技术领域：
，特别是涉及系统资源的分配方法及装置。
背景技术：
：在蜂窝小区中，当用户需要服务时，系统会分配一定的资源给用户，从而导致系统可用带宽的减少；相反，当用户结束服务或离开小区时，则将占用的资源释放，从而系统可用带宽增加。为了合理设计蜂窝网络的带宽分配和接入控制策略，需要对蜂窝小区的资源占用进行分析，现有技术中，使用M/M/c模型对每个小区带宽占用的情况进行建模。其中，第一个M表示用户服务请求到达时间间隔符合指数分布，具有马尔可夫性；第二个M表示用户占用资源的时间符合指数分布，具有马尔可夫性；c表示小区最多可以同时为c个用户提供服务。通过处理该模型，可以得到蜂窝小区的带宽利用率和呼叫阻塞率，根据这两个参数即可设计蜂窝网络的带宽分配和接入控制策略，对系统的资源进行分配。无线协作技术，也称作无线中继，通过用户之间的协作通信来提高系统覆盖或用户性能。将协作技术与传统蜂窝网络相结合而成的协作蜂窝网络或中继蜂窝网络由于其传输速率、覆盖和实用性等诸多方面的优点成为了未来蜂窝系统的发展方向。目前对协作蜂窝技术的研究主要集中在协作伙伴选择和协作机制上面，但是，当协作机制实际应用于蜂窝网络之中，对于传统蜂窝网络中许多资源管理机制都会产生较大的影响，特别是对于蜂窝网中小区的带宽分配和接入控制影响很大。由于现有系统资源分配方法是是基于传统蜂窝网的，因此无法适应协作蜂窝网络的特点，即上述的M/M/c模型无法准确模拟协作蜂窝网带宽的占用情况，从而也就无法实现协作蜂窝网络的带宽分配。
发明内容有鉴于此，本发明实施例提供了系统资源的分配方法及装置，以解决协作蜂窝网络的带宽分配的问题，技术方案如下—方面，本发明实施例提供一种系统资源的分配方法，包括根据系统中资源请求的批量到达和批量离开，建立系统资源占用模型；获取所述系统资源占用模型中的系统资源参数，进一步获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率；根据所述带宽利用率和呼叫阻塞率，对系统资源进行分配。另一方面，本发明实施例提供一种系统资源的分配装置，包括建模单元，用于根据系统中资源请求的批量到达和批量离开，建立系统资源占用模型；参数获取单元，用于获取所述建模单元建立的系统资源占用模型中的系统资源参数；参数处理单元，用于对所述系统资源参数获取子单元获取的参数进行处理，获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率；资源分配单元，用于根据所述参数处理单元获得的带宽利用率和呼叫阻塞率，对系统资源进行分配。本发明实施例技术方案针对协作蜂窝网络的特点，根据系统中资源请求的批量到达和批量离开，建立能够模拟协作蜂窝网带宽的占用情况的模型，并且提供了处理该模型4的完整方案，可以有效设计出适用于协作蜂窝网络的带宽分配和接入控制策略，从而有效实现协作蜂窝网络的带宽分配。图1为本发明实施例的Mx/My/c模型的状态转移图；图2为本发明方法具体实施例一的流程图；图3为本发明方法具体实施例二的流程图；图4为本发明实施例的系统资源分配装置的结构示意图；图5为本发明实施例的参数处理单元的结构示意图。具体实施例方式首先对本发明实施例的系统资源的分配方法进行说明，包括根据系统中资源请求的批量到达和批量离开，建立系统资源占用模型；获取所述系统资源占用模型中的系统资源参数，进一步获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率；根据所述带宽利用率和呼叫阻塞率，对系统资源进行分配。本发明实施例中将小区的资源抽象为带宽，用带宽来泛指无线资源。例如，在基于码分多址的系统中，小区的带宽就是指小区所拥有的码字，而基于频分多址的系统中，带宽则表示频带。小区带宽是小区中的无线资源，该资源由小区系统持有，当用户需要接收服务时，由系统分配给用户。为了便于表述，本发明实施例中将带宽进行量化，单位是BU(bandwidthunit)。协作蜂窝网络的带宽资源占用情况与传统蜂窝网络相比，由于引入了协作技术，系统中会出现此类情况用户与小区基站之间不但有直连链路，而且还有通过中继而间接相连的链路。此时，用户占有两条链路，也就是占用了系统的两套带宽。从系统的角度来看，可能会同时收到多个服务请求，并且这些服务请求还可能有着相同的服务时间，即同时释放占用的带宽资源，以上情况是无法反映在传统的M/M/c模型之中的。本发明实施例通过引入服务的批量到达和批量离开，提出了Mx/My/c模型来对协作蜂窝网的带宽占用情况进行建模。下面将对该模型的含义进行详细说明(1)第一个M:表示用户服务请求到达时间间隔符合指数分布，具有马尔可夫性。设相邻两个用户请求到达的时间间隔为t，则t的概率密度函数f(t)为<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>其中，A表示用户服务请求到达的强度，单位是呼叫每秒。(2)x:表示用户服务的批量到达，即同一时刻有多个服务请求到达。这些服务请求可以是来自多个用户，也可以是来自单个用户(包括直接链路和间接链路)。(3)第二个M:表示用户占用带宽的时间符合指数分布，具有马尔可夫性。设用户占用带宽的时间为t，则t的概率密度函数f("为其中，l/y表示用户占用带宽的平均时间，单位是秒。(4)y:表示用户服务的批量离开，即同一时刻有多个用户请求结束服务。这些请求可以是来自多个用户，也可以是来自单个用户(包括直接链路和间接链路)。(5)c:表示小区最多可以同时为c个用户提供服务。本发明实施例所提出的Mx/My/c模型，是在传统的M/M/c模型基础上，通过引入批量到达和批量离开，反映出协作蜂窝网的实际工作情况。Mx/My/c模型的状态转移图可参见图1所示，圆圈中的数字0，1，...，C-l，C表示小区中被用户占用的带宽数，单位是BU，C为小区的总带宽。图中的箭头表示了小区被占用带宽的变化情况由左向右的箭头表示有用户请求到达时，小区被占用带宽的增加，其变化速率与用户服务请求到达的强度A有关，若箭头的起点圈内数字为m，终点圈内数字为(m+k)，则变化速率为Ak=AXk。其中，Xk表示单位用户请求占用kBU带宽的发生概率。由右向左的箭头表示有用户请求离开时，小区被占用带宽的减少，其变化速率与用户占用带宽的平均时间1/P有关，若箭头的起点圈内数字为m，终点圈内数字为(m-k)，则变化速率为Uk,mP。其中，lm表示当小区被占用带宽为m时，小区内的平均用户数；yk,m表示当小区被占用的带宽为mBU时，小区内接受服务用户中，占用kBU带宽的用户数的比例。下面结合附图，对本发明的实施方案进行详细描述。图2所示为本发明实施例的蜂窝网小区资源占用的分析方法流程图，具体步骤如下S201，通过实际测量及计算，得到以下参数值a)用户服务请求到达的强度"单位是呼叫/秒。b)用户占用带宽的平均时间1/P，单位是秒。c)单位用户服务所要求的带宽集合{1，2，...，nh单位是BU，及不同带宽要求对应的发生概率Xk，k二1，2，...，n。d)小区的总带宽C，单位是BU。e)当小区被占用的带宽为mBU时，小区内接受服务用户中，占用kBU的用户数的比例yk,m。f)由e)可计算得到，当小区被占用带宽为m时，小区内的平均用户数lm:/,=w/(z:Am)由于考虑的是系统整体统计上的资源占用模型，实测一次的数据就会长期使用，因此可以选取一个较长的时间周期，如IO天或更长。然后根据a)-f)的物理意义得到系统的实际数值，再进行统计平均即可。由于实测数据完成一次即可长期使用，因此应尽量在长时间内测量后进行统计平均。S202，根据Mx/My/c模型及其状态转移图，列出平衡方程组。Pk表示小区中有kBU带宽被占用的稳态概率，对于系统任何一个稳态来讲，进入该状态的转移速率是和离开这个状态的转移速率相等的。可以认为转移图中，对于其中任何一个状态(圆圈)，进入该状态的转移强度等于离开该状态的转移强度。a)由离开0状态的转移强度等于进入0状态的转移强度，可以得到6(202a)b)由离开C状态的转移强度等于进入C状态的转移强度，可以得到(202b)c)由离开m状态的转移强度等于进入m状态的转移强度，可以得到Z/n+A少A:,m+A:A"^h+(202c)具体的，等式(202c)左边是离开m状态的转移强度，包括两部分一是由于带宽占用而导致离开m状态，S卩(202c)等式左边括号内的第一项，求和表示各种带宽占用情况的加和；二是由于带宽释放导致的离开m状态，S卩(202c)等式左边括号内的第二项，求和表示各种带宽释放情况的加和。d)最后，由系统处于各种稳态概率之和等于l，可以得到Zl=。&=1(202d)(202a)-(202d)即构成Mx/My/c模型的平衡方程组。S203，求解所得到的方程组，得到稳态概率Pk。由于上述方程组无法得到闭式解，因此可以使用查找、穷举等方法辅助得到稳态概率Pk的数值解。S204，根据稳态概率，则可以得到设计接入控制和带宽分配需要用到的小区带宽利用率U和呼叫阻塞率Pe。t/=lim叶-E4=IT:(PC-,IL"—小区带宽利用率U和呼叫阻塞率PB是设计带宽分配和接入控制策略需要用到的重要参数。其中，带宽利用率是指，小区在足够长的时间内关于带宽占用数量的平均值与小区总带宽的比值。呼叫阻塞率则表示下述情况发生的概率用户接入请求到达时，小区内没有足够的带宽为用户提供服务。S205，根据所得到的带宽利用率和呼叫阻塞率，对系统资源进行分配。根据上面得到的小区带宽利用率和呼叫阻塞率，就可以为协作蜂窝网络设计带宽分配和接入控制策略。例如，可以通过为小区配置带宽，来保证呼叫阻塞率低于某个定值。或者，当带宽一定时，可以通过调整等级低用户的准入概率来保证高等级用户(如切换用户)的准入概率。在上面的实施例中，在步骤S203使用查找、穷举等方法来求解方程组，得到稳态概率Pk。然而，在实际应用中，这样的求解过程计算量很大。有鉴于此，在本发明的优选实施例中，提出一种近似求解稳态概率的方法。图3所示为本实施例的方法流程图，与上一实施例不同之处仅在于S303。S301-S302，与S201-S202所述相同。S303，使用近似方法求解方程组，得到稳态概率。通过对稳态概率结果的统计，我7们发现状态O，l，...，n(n-C)之间的稳态概率近似存在以下关系Pk二akp。，其中ak是由统计数据所得到的经验系数。根据这个关系，我们可以用下面的近似方法求解稳态概率a)设》。=1。b)将》。=l和^=a—。代入方程(202a)，求解得到a的值。c)将a值代入A的表达式中，分别取k二1，2，...，n，得到所有的A(A:-l,2,…,")。d)将為=a^。代入方程(202c)，得到^+1。e)循环执行步骤d)，依次得到》+2、》+3，...，&。f)进行归一化处理，得到稳态概率Pk:g=c戶k=1，2，…，nS304-S305，与S204-S205所述相同。本实施例中，通过对稳态概率Pk的实际数据进行统计，可以得到0，1，...，n状态的概率Pk的近似关系，根据该近似关系，可以简化平衡方程组(202a)-(202d)的求解过程。并且，测试表明，使用近似方法求解所得的结果与使用查找、穷举等方法得到的精确结果基本一致。通过仿真验证，本发明实施例技术方案的准确性也得到了很好的证明。表1和表2分别给出了在不同测试条件下通过本发明实施例技术方案，即Mx/My/C模型分析得到的带宽利用率和呼叫阻塞率与仿真结果的对比。测试条件如下小区半径1000米，用户数为100，其移动速度在_Vmax米/秒之间均匀分布，移动角度任意，用户运动采用wrap-around,即用户从某点移动出小区，则用户会在经过移出点和小区中心的直线与小区边界的另一点以相同的速度和方向出现。小区容量为250BU，每个用户业务产生的强度是0.0132呼叫每秒，用户平均服务时间120s。用户的所要求的带宽为10BU，20BU和30BU三种，概率分别是0.5，0.3和0.2(后两种带宽要求为中继情况)。在第一组测试中，固定小区中用户到达强度，改变协作用户的比例，测试结果如表1所示，其中测试序号1-8分别对应V隨的值为0，2，5，8，10，15，20，25。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表1在第二组测试中，固定协作用户比例，改变用户到达强度，测试结果如表2所示，其中测试序号HO分别对应的小区容量为50,80，110，140，170，200，230，260，290，320，单位为BU。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表2由以上测试结果可知，无论在何种测试条件下，模型的误差都低于3%，很好地验证了本发明实施例技术方案的准确性。本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括R0M、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供一种系统资源的分配装置，参见图4所示，包括建模单元410，用于根据系统中资源请求的批量到达和批量离开，建立系统资源占用模型；参数获取单元420，用于获取所述建模单元410建立的系统资源占用模型中的系统资源参数；参数处理单元430，用于对所述系统资源参数获取子单元获取的参数进行处理，获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率；资源分配单元440，用于根据所述参数处理单元获得的带宽利用率和呼叫阻塞率，对系统资源进行分配。其中，参见图5所示，所述参数处理单元430，可以包括稳态概率获得子单元431，用于根据系统资源占用模型及系统资源参数，获得系统9资源占用状态的稳态概率；处理子单元432，用于根据所述稳态概率获得子单元431获得的稳态概率，获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率。对于装置实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。需要说明的是，本发明实施例技术方案不仅限于应用于协作蜂窝网，对于所有存在带宽服务请求批量到达批量离开的系统同样适用，如分布式天线系统中不同用户在不同天线上的带宽要求的不一样，基于OFDMA的无线通信系统中，基站对不同信道条件分配不同数量的子载波从而导致不同的带宽需求。类似的存在批量带宽到达现象的通信系统，都可以应用本发明实施例技术方案。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。权利要求一种系统资源的分配方法，其特征在于，包括根据系统中资源请求的批量到达和批量离开，建立系统资源占用模型；获取所述系统资源占用模型中的系统资源参数，进一步获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率；根据所述带宽利用率和呼叫阻塞率，对系统资源进行分配。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立系统资源占用模型具体为，建立包括以下特征的系统资源占用模型用户资源占用请求到达系统的时间间隔符合指数分布，具有马尔可夫性，在同一时刻，允许有多于一个的用户资源占用请求到达系统；用户占用系统资源的时间符合指数分布，具有马尔可夫性；在同一时刻，允许有多于一个的用户资源释放请求到达系统；系统的可用资源总数为固定值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述系统资源参数包括用户资源占用请求到达的强度，单位是呼叫/秒；用户占用系统资源的平均时间，单位是秒；单位用户所要求的资源占用集合{1，2，...，n}，以及不同资源占用要求对应的发生概率Xk，k=1，2，.，n;系统的可用资源总数，单位是带宽单位BU;当系统资源被占用mBU时，占用kBU系统资源的用户数比例，以及系统容纳的平均用户数。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率，具体包括根据所述系统资源占用模型及系统资源参数，获得系统资源占用状态的稳态概率；根据所述稳态概率，获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获得系统资源占用状态的稳态概率，包括根据系统进入和离开同一资源占用状态的转移速率相同，得到系统资源占用状态的稳态概率。6.—种系统资源的分配装置，其特征在于，包括建模单元，用于根据系统中资源请求的批量到达和批量离开，建立系统资源占用模型；参数获取单元，用于获取所述建模单元建立的系统资源占用模型中的系统资源参数；参数处理单元，用于对所述系统资源参数获取子单元获取的参数进行处理，获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率；资源分配单元，用于根据所述参数处理单元获得的带宽利用率和呼叫阻塞率，对系统资源进行分配。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述建模单元，用于建立包括以下特征的系统资源占用模型用户资源占用请求到达系统的时间间隔符合指数分布，具有马尔可夫性，在同一时刻，允许有多于一个的用户资源占用请求到达系统；用户占用系统资源的时间符合指数分布，具有马尔可夫性；在同一时刻，允许有多于一个的用户资源释放请求到达系统；系统的可用资源总数为固定值。8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述参数获取单元，用于获取以下参数用户资源占用请求到达的强度，单位是呼叫/秒；用户占用系统资源的平均时间，单位是秒；单位用户所要求的资源占用集合{1，2，...，n}，以及不同资源占用要求对应的发生概率xk，k=1，2，.，n;系统的可用资源总数，单位是带宽单位BU;当系统资源被占用mBU时，占用kBU系统资源的用户数比例，以及系统容纳的平均用户数。9.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述参数处理单元，包括稳态概率获得子单元，用于根据系统资源占用模型及系统资源参数，获得系统资源占用状态的稳态概率；处理子单元，用于根据所述稳态概率获得子单元获得的稳态概率，获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率。10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述稳态概率获得子单元根据系统进入和离开同一资源占用状态的转移速率相同，得到系统资源占用状态的稳态概率。全文摘要本发明实施例公开了一种系统资源的分配方法及装置。一种系统资源的分配方法，包括根据系统中资源请求的批量到达和批量离开，建立系统资源占用模型；获取所述系统资源占用模型中的系统资源参数，进一步获得系统的带宽利用率和呼叫阻塞率；根据所述带宽利用率和呼叫阻塞率，对系统资源进行分配。以上技术方案，针对协作蜂窝网络的特点，提出了能够模拟协作蜂窝网带宽的占用情况的模型，并且提供了处理该模型的完整方案，通过应用以上技术方案，可以有效设计出适用于协作蜂窝网络的带宽分配和接入控制策略，从而实现协作蜂窝网络的带宽分配。文档编号H04B7/26GK101730144SQ200810202029公开日2010年6月9日申请日期2008年10月27日优先权日2008年10月27日发明者王晓湘,胡南申请人:上海华为技术有限公司;北京邮电大学