專利名稱：管理通信系統(tǒng)的接入介質(zhì)的過載的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信。更具體而言，本發(fā)明涉及管理在通信系統(tǒng)中的接入介質(zhì)。
背景技術：
通信系統(tǒng)通常包括接入介質(zhì)，為了進行通信會話，各個設備通過該接入介質(zhì)來獲得對系統(tǒng)資源的接入。例如，在無線通信系統(tǒng)中，無線接入終端使用所有用戶或終端都必須接入的公共信道來獲得對通信系統(tǒng)或網(wǎng)絡的接入。例如，移動接入終端通常通過接入信道向基站發(fā)送連接請求。這種請求是隨機發(fā)送的，并且?guī)讉€接入終端可能在相同頻率的相同接入信道上發(fā)送請求。在有線局域網(wǎng)的情況下，連接到網(wǎng)絡線路的終端可能需要互相通信或者與一個公共控制系統(tǒng)通信。在這種情況下，存在對于公共接入介質(zhì)的爭用。在其中終端隨意進行發(fā)送的隨機接入的情況下，當兩個或更多個終端同時發(fā)送時，在接入介質(zhì)上將發(fā)生分組沖突。已經(jīng)提出了多種爭用解決算法來解決這些沖突。接入介質(zhì)的容量通常是有限的。當來自接入終端的接入嘗試的數(shù)量大時，通常失敗的比例很高。這通常是由于有限的接入介質(zhì)容量。已知的隨機接入方法涉及在自前一次失敗的嘗試起的一個回退周期之后重傳接入試探(probe)?；赝酥芷谕ǔＪ请S機確定的，以增加下一次嘗試的成功接入的概率。已知的回退算法和每次接入嘗試所允許的重傳總數(shù)都是通信系統(tǒng)中的可配置參數(shù)。當存在許多接入嘗試時，接入介質(zhì)容量將會過載。過載的接入介質(zhì)往往會處于不穩(wěn)定的狀況，在該不穩(wěn)定的狀況中由于大量的沖突所以吞吐量低。在這種情況下，許多用戶試圖接入系統(tǒng)或網(wǎng)絡，但是無法接通。然而與此同時，通信系統(tǒng)可能具有足夠的容量來處理所有的或大部分的這些用戶，并且可能接納所有的或大部分的這些用戶。然而，接入介質(zhì)上的過載情形不允許用戶或終端接通，并且系統(tǒng)或網(wǎng)絡沒有被完全利用，從而導致性能降低。期望盡可能早地檢測到接入介質(zhì)的過載情形，還期望具有這樣一種控制機制，如果出現(xiàn)了過載情形，該控制機制將使系統(tǒng)返回到穩(wěn)定狀況。本發(fā)明滿足了這樣的需要。

發(fā)明內(nèi)容
一種示例性方法包括確定對接入介質(zhì)的接入嘗試是否超過一個與消耗了選定比例的接入介質(zhì)容量相對應的數(shù)量，該數(shù)量指示出擁塞或過載狀況。在一個實例中，對接入信道的占用率的測量值指示出接入嘗試活動是否對應于過載狀況。在一個公開的實例中，基于在一個選定的時間間隔期間相對于接入介質(zhì)容量的占用(例如捕獲的試探，其對應于成功的接入嘗試)的數(shù)量來在一個時間間隔期間測量接入介質(zhì)占用率，這提供對當前占用率的測量。在另一個實例中，與成功接入消息相關聯(lián)的試探的數(shù)量提供了關于接入介質(zhì)是否存在過載狀況的信息。一個實例包括確定與成功接收的接入消息相關聯(lián)的試探的平均數(shù)。該試探平均數(shù)提供對接入嘗試的數(shù)量的指示。當試探平均數(shù)大于一個適當?shù)拈撝禃r，就存在過載狀況。
另一個實例包括確定接收到的功率與通信系統(tǒng)所經(jīng)歷的干擾之間的關系。例如，在接收到的功率低而干擾水平高的情況下，它提供對大量沖突的指示，其指示與接入介質(zhì)的過載狀況相對應的許多接入嘗試。
另一個實例包括使用網(wǎng)絡上已知的預期事件來預測何時可能存在過載狀況。在一個實例中，在存在諸如網(wǎng)絡配置過程之類的預定的網(wǎng)絡維護或者存在緊急情形的情況下，能夠預測或假設在接入介質(zhì)上出現(xiàn)了過載狀況。
在一個實例中，當存在過載狀況時，實施解決這種情形的一種技術以便將接入介質(zhì)恢復到穩(wěn)定狀況。
一個實例包括通過通知至少一些接入終端或用戶以便至少暫時停止作出接入請求來節(jié)制(throttle)接入嘗試的數(shù)量。
另一個實例包括通過減少至少一些潛在用戶的接入嘗試速率來消除接入介質(zhì)上的業(yè)務突發(fā)。
另一個實例包括調(diào)整接入介質(zhì)參數(shù)，例如試探序列的數(shù)量、試探的數(shù)量、或者試探之間的回退時間。
對于本領域技術人員而言，通過下面的詳細描述，本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點將變得顯而易見。伴隨該詳細描述的圖可以被簡要地描述如下。


圖1示意性地說明可用于本發(fā)明的一個實施例的通信系統(tǒng)。
圖2是概括了示例接入介質(zhì)管理技術的流程圖。
圖3示意性地說明可用于本發(fā)明的一個實施例的定時策略。
具體實施方式
本發(fā)明的示例實施例提供管理接入介質(zhì)的資源的能力。所公開的示例技術提供對接入嘗試的數(shù)量是否對應于接入介質(zhì)上的過載狀況的指示。所公開的用于處理這種情況的示例技術能夠最小化或消除可能的過載的影響，其提供用于提高總體系統(tǒng)吞吐量的能力。
圖1示意性地示出通信系統(tǒng)20的選定部分。網(wǎng)絡22提供滿足特定情形的需要的通信能力。網(wǎng)絡22具有接入介質(zhì)24，所述接入介質(zhì)24便于代表至少一個接入終端對網(wǎng)絡22的接入。所說明的實例包括接入終端26、28、30、32和34。
在一個實例中，網(wǎng)絡22包括以一種已知方式運行的無線通信網(wǎng)絡。在這樣的實例中，接入終端26-34包括移動臺，舉例來說，例如蜂窩電話、個人數(shù)字助理或筆記本計算機。無線通信網(wǎng)絡的接入介質(zhì)包括通信信道，該通信信道例如由基站幫助以使得接入終端能夠以一種用于發(fā)起呼叫或流程的已知方式進行接入。在該實例中，接入終端26-34之間的示意性連接包括無線通信鏈路。
在另一個實例中，網(wǎng)絡22是基于線路的，并以已知方式運行。在該實例中，接入終端可以是與網(wǎng)絡22相關聯(lián)的計算機或其他設備，它們通過對接入介質(zhì)24進行接入來獲得對服務器的接入或者互相通信，該接入介質(zhì)24包括一條或多條線路(例如硬連線連接)。在一個這樣的實例中，接入終端26-34之間的示意性連接包括硬連線通信鏈路。在一些情形下，來自接入終端的接入嘗試的數(shù)量將接近接入介質(zhì)24的容量。在這種情形下，可以將接入介質(zhì)24視為過載，因為它不能允許所有的接入嘗試在第一次嘗試時都接通。在擁塞或過載的狀況下，來自兩個或更多個接入終端的接入嘗試將在接入介質(zhì)上發(fā)生沖突，從而導致每個涉及的終端的嘗試都失敗。這是一種由于已知原因而產(chǎn)生的已知狀況。所說明的實例提供用于識別這種情形并采取校正措施以提高吞吐量和總體系統(tǒng)性能的能力。圖2包括概括了一種示例方式的流程圖40。在42處，通過檢測至少一個選定的量度來監(jiān)視接入介質(zhì)24。在44處，作出該至少一個選定的量度是否提供對接入介質(zhì)上的當前業(yè)務或接入嘗試數(shù)量使得接入介質(zhì)擁塞或過載的指示的判定。示出的實例包括在44處三種可能的確定。一個實例包括選擇其中之一在44處作出判定。另一個實例包括組合兩種或所有三種可能的確定以用于在44處作出判定。在46處示出的一個示例確定包括確定與成功接入嘗試相關聯(lián)的試探的平均數(shù)是否指示出對應于擁塞或過載的接入介質(zhì)狀況的接入嘗試的數(shù)量。眾所周知，接入消息通常包括在報頭中用于指示已被嘗試的消息的試探數(shù)量的字段。每條接入消息通常被發(fā)送多次，并且每一次對應于一個試探。因此，試探數(shù)量指示出一條特定的接入消息在被成功發(fā)送之前它被嘗試了多少次。試探數(shù)量越大，嘗試的次數(shù)就越多。一個實例包括使用這種信息來作為在接入介質(zhì)24上存在相對較高的沖突率的指示，所述相對較高的沖突率正在導致相對較高數(shù)量的重傳(例如試探)。在一個實例中，網(wǎng)絡22包括處理器47，該處理器47收集和處理關于與每條成功的接入消息相關聯(lián)的試探的數(shù)量的數(shù)據(jù)。將試探的平均數(shù)與一個選定的閾值進行比較，該閾值是基于特定網(wǎng)絡的特性而確定的。當試探的平均數(shù)超過該閾值時，接入介質(zhì)24是擁塞的或過載的。受益于本描述的本領域技術人員將能夠選擇適當?shù)拈撝岛瓦m當?shù)慕邮盏慕尤胂?shù)量或者適當?shù)牟蓸訒r間以便被包括在試探的平均數(shù)的確定中，從而滿足他們的特定需要。在說明的實例中，在48處測量或確定接入介質(zhì)占用率。在該實例中，在選定持續(xù)時間的一個時間間隔上確定接入信道的占用率。在一個實例中，由以下關系來確定占用率:P =N&ffi/CT，其中T是測量間隔，C是以每秒的占用數(shù)來表示的接入介質(zhì)的容量(例如在單位時間內(nèi)接入介質(zhì)24能夠處理多少試探)，以及是在T內(nèi)接收到的成功的接入嘗試(例如捕獲的試探)的數(shù)量。在一個實例中，對于每個檢測時間間隔T，將P的值與一個選定的閾值進行比較。如果P超過該閾值，那么接入介質(zhì)24被視為是過載的。在一個實例中，選擇該閾值以對應于被占用了近似70%與80%之間的接入介質(zhì)24。來自接入終端的接入嘗試的隨機性通常指示了永遠不會達到接入介質(zhì)的總容量。在給定本描述的情況下，本領域技術人員將能夠選擇一個適當?shù)拈撝怠D3包括時序圖50，其示出一種利用了多個同等大小并且重疊的測量間隔T的示例方式。在該實例中，第一占用率測量間隔52在時間tl開始并持續(xù)到時間t3。第二間隔54從在tl與t3之間的時間t2開始，并在時間t4結束。第三間隔56在t3開始并在t5結束?？梢哉J識到，用于在間隔52中的占用率確定的一些數(shù)據(jù)還將被用于與間隔54相關聯(lián)的確定。
在圖2的實例中在60處示意性地示出另一種確定。這種確定包括將在網(wǎng)絡22中的適當位置處接收到的功率與在網(wǎng)絡22中對應的適當位置處的干擾量進行比較。這種技術認識到，在48處進行的占用率水平測量不會直接指示出由于大量的接入嘗試而產(chǎn)生的沖突的數(shù)量。網(wǎng)絡22只能準確地確定成功的接入嘗試的數(shù)量，而無法知道有多少接入終端正在嘗試接入或者每個不成功的終端進行了多少次嘗試。在60處的技術利用了其他信息來提供間接的測量，其指示與一定數(shù)量的沖突合理關聯(lián)的接入信道狀況。
在諸如CDMA系統(tǒng)之類的無線通信系統(tǒng)中，反向鏈路上的干擾與系統(tǒng)中的承載負載緊密相關。例如，如果在系統(tǒng)的負載小的同時總干擾高，就提供可能存在許多沒有接通的接入嘗試的指示。大量的接入嘗試會引起高的干擾水平。當所確定的接收到的信號強度與所選范圍之外的干擾水平相關時，在60處的確定就包括接入介質(zhì)24是擁塞的或過載的結論。在給定本描述的情況下，本領域技術人員將認識到，對于其特定情形而言什么樣的接收功率和干擾水平將提供擁塞或過載的指示。
在圖2的實例中包括另一種技術。在62處，檢測接入信道上的可能對應于擁塞或過載的狀況。這種狀況允許預測過載，即使可能還沒有發(fā)生過載，并且無需對現(xiàn)有的接入信道狀況作出實際測量或確定。當出現(xiàn)這種狀況時，就認為有擁塞或過載，并且可以采取提前的行動來避免接入介質(zhì)上實際出現(xiàn)的不穩(wěn)定性。
可能導致接入介質(zhì)上的過載的一種示例狀況是預定的網(wǎng)絡維護或配置。例如，系統(tǒng)參數(shù)和配置有時將需要更新。例如，這些信息通過廣播消息被提供給所有用戶。相應的改變有時也將使用戶發(fā)送接入嘗試以請求更新用戶信息。例如，在無線通信系統(tǒng)中，如果系統(tǒng)改變了其用于一個特定網(wǎng)絡部件的代碼，那么用戶可以請求一個通用接入終端標識。這種情形有可能使接入介質(zhì)過載。在突然發(fā)生這種情況時，接入介質(zhì)的負載也會突然改變。
期望識別出這種情形的可能性并預測相應過載的可能性。示出的實例包括使用諸如與預先安排的維護或配置操作相關聯(lián)的時間之類的信息來預測何時可能出現(xiàn)過載。
其中存在接入嘗試的可預測的、突然的增長的另一種示例情形是在緊急情形期間，此時嘗試作出呼叫的用戶數(shù)目可能多于在其他情形下可能發(fā)生的嘗試作出呼叫的用戶數(shù)目。例如，在諸如自然災害之類的許多本地的緊急情形中，許多用戶基本上在相同的時間試圖接入通信網(wǎng)絡22。這時接入介質(zhì)上的負載數(shù)目比正常的、平時的情形大得多。一個實例包括用于每當檢測到緊急情形時就觸發(fā)對過載的可能性的識別的能力。在給定本描述的情況下，本領域技術人員將能夠?qū)λ麄兊奶囟ňW(wǎng)絡的適當部分進行配置，以接受指示出這種情形的合適信息，并作出響應來提供對期望過載控制以滿足他們的特定情形的需要的指/Jn ο
在一個實例中，每當在44處的確定或在62處的預測中的至少一個指示出接入介質(zhì)是(至少被預期是)擁塞的或過載的時，在64處實施至少一種用于管理接入嘗試的技術，以通過減少或消除擁塞或過載狀況來穩(wěn)定接入信道。在示出的實例中，在64處的過載或擁塞控制包括三種技術。一些實例包括使用這些技術中的一種技術，而其他實例包括使用這些技術中的兩種或所有三種技術的組合。
在66處示出一種示例技術，其中節(jié)制接入嘗試以在至少選定量的時間內(nèi)減少嘗試的數(shù)量。在一個實例中，網(wǎng)絡22指示至少一些接入終端26-34以停止嘗試接入到介質(zhì)24。在一個實例中，網(wǎng)絡22選擇具有較低接入優(yōu)先級的用戶。在另一個實例中，隨機選擇用戶。在一個實例中，這種選擇是通過來自網(wǎng)絡22的改變接入持續(xù)參數(shù)的廣播消息來完成的，接入終端使用該接入持續(xù)參數(shù)來控制終端將發(fā)送接入請求的概率。當概率為零時，接入終端將不發(fā)送請求。在適當?shù)臅r間之后，接入終端能夠?qū)⒃搮?shù)提高到零以上，從而能夠完成發(fā)起新呼叫或流程的嘗試。換句話說，受影響的接入終端實際上將不會因其接入持續(xù)參數(shù)被永久地設置為零而無法使用。在一個實例中，其持續(xù)參數(shù)概率應被改變?yōu)榱愕墓?jié)制的用戶的比例通過以下關系來確定:Pji/>= ( P _ P th) / P，其中P是接入介質(zhì)占用率，以及P th是接入介質(zhì)占用率閾值。在68處示意性地示出另一種技術。該技術包括消除接入介質(zhì)上的業(yè)務突發(fā)以減少負載。在該實例中，網(wǎng)絡22發(fā)送具有較小的接入持續(xù)參數(shù)的廣播消息，以使每個用戶都將降低其接入嘗試速率。在一個實例中，新的接入持續(xù)參數(shù)是使用以下關系來確定的新持 = (Pth/P)al0i# o該技術有效地減慢了所有接入終端的接入嘗試速率?？梢栽陬A先選定的時間周期內(nèi)或者直到確定接入介質(zhì)24上不再有擁塞或過載時才實施在66和68處所示的技術。例如，指示持續(xù)參數(shù)概率應該被降低的廣播消息可以包括一個時間，在該時間期間受影響的接入終端應該使用該降低的概率。在一個實例中，至少一些接入終端具有在選定的時間之后自動將持續(xù)參數(shù)重置為默認值的能力。在70處包括另一種示例技術。對于該技術而言,通過調(diào)整接入介質(zhì)參數(shù)(例如接入信道結構)來降低接入業(yè)務負載。在一個實例中，每個接入嘗試都包括多個試探序列，每個試探序列包括多個試探。每當檢測到過載時，就選擇性地減少試探序列的數(shù)量、每個序列中試探的數(shù)量、或者二者，以減輕負載，從而穩(wěn)定接入介質(zhì)。該技術基本上改變了下列中的至少一個:回退時間、接入終端所使用的試探的數(shù)量或試探序列的數(shù)量。

通過識別接入介質(zhì)上何時出現(xiàn)擁塞或過載狀況，上面的實例提供更好地管理接入介質(zhì)的容量的能力，其在一些實例中具有提高總體系統(tǒng)吞吐量和性能的優(yōu)點。前面的描述實質(zhì)上是示例性的而非限制性的。對于本領域技術人員而言，不必脫離本發(fā)明的本質(zhì)的、對所公開的實例的改變和修改會變得顯而易見。對于本發(fā)明所給出的法律保護范圍只能通過研究后面的權利要求書來確定。
權利要求
1.一種通信的方法，包括: 確定至少一種狀況是否指示出對接入介質(zhì)進行接入的嘗試的數(shù)量對應于所述接入介質(zhì)的容量的過載，其中所述至少一種狀況包括: 確定接收到的功率； 確定相應的干擾水平；以及 確定所述確定的接收到的功率與所述確定的干擾水平之間的關系是否指示出所述過載。
2.權利要求1所述的方法，包括: 確定與成功地接收到的接入消息相關聯(lián)的接入試探的平均數(shù)；以及 將所述確定的接入試探的平均數(shù)用作所述嘗試的數(shù)量的指示。
3.權利要求2所述的方法，包括: 如果所述確定的接入試探的平均數(shù)超過選定的閾值，就確定存在所述過載。
4.權利要求1所述的方法，包括: 確定所述接入介質(zhì)上的占用率水平；以及 確定所述確定的占用率水平是否超過對應于所述過載的閾值。
5.權利要求4所述的方法，包括: 通過確定在一個時間周期內(nèi)的占用的數(shù)量與在所述時間周期內(nèi)的所述接入介質(zhì)容量之間的關系來確定所述占用率水平。
6.權利要求1所述的方法，包括: 向至少一些用戶廣播指示出所述至少一些用戶的接入持續(xù)參數(shù)應該被減小的消息。
7.權利要求1所述的方法，包括: 調(diào)整至少一個接入介質(zhì)參數(shù)以減少所述接入嘗試的數(shù)量，所述接入介質(zhì)參數(shù)包括下列中的至少一個:回退時間、由作出接入嘗試的接入終端所使用的接入試探的數(shù)量或試探序列的數(shù)量。
8.權利要求1所述的方法，其中所述至少一種狀況包括預定的并且預期對應于所述過載的預定狀況；以及包括: 通過檢測到所述狀況，預測在對應于所述至少一種狀況的時間將發(fā)生所述過載。
9.權利要求8所述的方法，其中所述預定狀況包括預定的網(wǎng)絡維護和/或預定的網(wǎng)絡配置中的至少一個。
10.權利要求1所述的方法，包括: 響應于確定所述至少一種狀況指示出所述過載而減少所述接入嘗試的數(shù)量。
11.權利要求1所述的方法，確定所述確定的接收到的功率與所述確定的干擾水平之間的關系是否指示出所述過載包括: 確定所述接收到的功率與指示所述過載的所選范圍之外的干擾水平相關。
全文摘要
由至少一種狀況指示通信網(wǎng)絡(22)的接入介質(zhì)(24)上的過載或擁塞狀況，該至少一種狀況指示出在接入介質(zhì)(24)上的接入嘗試的數(shù)量對應于接入介質(zhì)(24)的容量的擁塞或過載。在所公開的實施例中的示例狀況包括接入介質(zhì)的占用率水平、與成功接入嘗試相關聯(lián)的接入試探的平均數(shù)、接收到的功率與干擾之間的關系、緊急狀況和網(wǎng)絡配置或維護過程。在所公開的實例中，當出現(xiàn)擁塞或過載時，實施至少一種技術來降低擁塞或過載，以穩(wěn)定接入介質(zhì)。為此而公開的示例技術包括通過減少作出接入嘗試的用戶的數(shù)量或者降低用戶接入嘗試的頻率來節(jié)制接入嘗試的數(shù)量。另一種示例技術包括調(diào)整至少一個將減少接入嘗試業(yè)務的接入介質(zhì)參數(shù)。
文檔編號H04W48/06GK103179011SQ20131005962
公開日2013年6月26日 申請日期2007年7月12日 優(yōu)先權日2006年7月13日
發(fā)明者S·葉, Q·張 申請人:盧森特技術有限公司