pcs网络移动性建模及资源管理

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1、西南交通大学博士学位论文PCS网络移动性建模及资源管理姓名：王献申请学位级别：博士专业：通信与信息系统指导教师：范平志20080601西南交通大学博士研究生学位论文第1X页摘要个人通信服务(personalcommunicationservices，PCS)通常被作为一个广泛的概念使用，它涵盖各种无线接入技术和个人移动服务，其最终目标是让用户能在任何时间、任何地点、以任何形式进行通信。随着3G(WCDMA、cdma2000lxEV-DO、TD．SCDMA)、3．5G(HSDPA)、3．75G(HSUPA)无线通信网络在世

2、界各地的相继开通，现在PCS网络已经为实现这一宏伟的通信目标做好了准备。与常规的静态网络(如公共电话网)不同，PCS网络允许用户动态地改变位置。当移动用户在网络的覆盖范围内漫游时，其网络接入点也随之变化。个人通信不可避免地引起终端移动性和个人移动性，它们给电信业务工程带来了诸多挑战。本论文围绕与终端移动性和个人移动性密切相关的问题展开研究，包括呼叫接入控制、缓存访问、移动性管理和建模，它们对PCS网络的有效运行非常关键。在分析PCS网络的性能时，信道占用时间起着极为重要的作用。信道占用时间与用户的移动性(由小区驻留时间描

3、述)及业务模型(由呼叫持续时间决定)有关。在文献中，为了数学分析的方便和可跟踪性，在对信道占用时间进行分析时，一般假定小区驻留时间和(或者)呼叫持续时间服从指数分布。现场测试和仿真分析表明这种指数假设对于PCS网络不一定适用。假定小区驻留时间和呼叫持续时间均服从一般分布，本论文对新呼叫和切换呼叫的信道占用时间进行了研究。得到了新呼叫和切换呼叫信道占用时间的概率分布和数学期望的闭合解析表达式。位置管理可以保障PCS网络的有效运行。当前的PCS网络一般采用由源位置寄存器(homelocationregister，HLR)和访

4、问位置寄存器(visitorlocationregister，VLR)构成的两层结构的数据库进行位置管理。为了提升PCS网络的性能，人们提出了一些动态位置管理方案。在这些动态方案中，基于运动量(movement-based)的方案被认为是最实际的，因为它有效、且能在现有PCS网络的结构中很容易地实现。为了在PCS网络中实施基于运动量的方案，对该方案的性能分析是关键。然而，文献中的分析大多过于简单，对于具有HLR／VLR结构的PCS网络不适用。这是由该问题的难度和复杂度造成的。在考虑HLR／VLR结构的条件下，Li等人和R

5、odrfguez．Dagnino等人挑战过该问题。但是，Li等人给出的开销分析是基于小区驻留时间和位置区(10cation第X页西南交通大学博士研究生学位论文area，LA)驻留时间均服从指数分布的假定展开的。RodrfgUeZ．Dagnino等人通过释放强加于小区驻留时间的指数假定，在“等人的基础上前进了一步。但是Li等人和Rodfiguez．Dagnino等人都忽略了移动终端在LA之间移动引起的VLR位置更新。本论文抛弃那些针对小区驻留时间和LA驻留时间的限制条件，提出了一个用于研究具有HLR／VLR结构的基于运动量

6、的位置管理方案的理论模型。该模型可以成功地刻画移动终端在LA之间移动引起的VLR位置更新。通过利用复数分析的方法，得到了HLR和VLR位置更新所产生的信令开销。数值分析表明，基于运动量的方案的总信令开销是运动量门限的(向下)凸函数，且对小区驻留时间和LA驻留时间的方差敏感。本论文的结果为PCS网络中基于运动量的方案的系统设计和实施提供了理论指导。在对PCS网络中的位置管理方案进行建模和开销分析时，服务间隔时间的概率分布是一个关键参数。服务间隔时间就是一个移动终端所服务的连续两个呼入呼叫之间的时间间隔。由于热线效应的存在，

7、服务间隔时间不同于呼入呼叫的到达间隔时间。文献中对位置管理的开销分析大多忽略了热线效应，即，将服务间隔时间等同于呼叫到达间隔时间，其中的原因在于当考虑热线效应时，缺乏关于服务间隔时间分布的理论结果。假定呼叫持续时间和呼入呼叫到达间隔时间均服从一般分布，本论文提出了研究热线效应对服务间隔时间的影响的理论模型，得到了服务间隔时间的分布的闭合解析表达式。数值分析表明，服务间隔时间和到达间隔时间之间存在差异，服务间隔时间的均值对呼叫持续时间和到达间隔时间的方差敏感。基于服务间隔时间的理论结果，进一步分析了热线效应对PCS网络中终

8、端移动建模的影响。得到了移动终端在服务间隔时间内所穿过的小区数的概率分布的解析表达式。理论结果和数值分析均表明，热线效应对移动终端在服务间隔时间内穿越的小区数的概率分布有较大影响。因此，在对位置管理进行分析时，如果不考虑热线效应，可能导致不可靠的结果。本论文的结果为PCS网络中位置管理和终端移动建模提供了理论基础。由