绩效评估和基于距离的优化管理登记使用半马尔科夫过程

文摘

我们认为基于距离登记(DBR)是一种动态位置注册方案在移动通信网络中。DBR,移动电台的位置更新(MS)当它进入一个基站超过或等于指定的距离基站的位置登记女士是最后完成的。在这项研究中,我们首先研究现有绩效评估方法与隐式注册DBR (DBIR)提出了改善DBR的性能,指出一些问题的评价方法。我们提出一个新的绩效评估方法DBIR计划使用半马尔科夫过程(SMP)可以解决现有方法的争议性问题。数值结果与提出SMP模型比较与先前的模型。结果表明,SMP模型应考虑得到一个准确DBIR方案的性能。

1。介绍

在移动通信系统中,连续移动电台的管理(MS)位置需要连接一个来电给用户,因为用户是不断移动。一系列流程更新用户位置信息的移动通信系统的数据库称为位置登记(LR)。

各种移动通信系统(LR方案被提出来1- - - - - -8]。他们包括DBR计划(1- - - - - -5迁移型),登记(MBR)计划(2,6,7),和一个基于zone登记(零转移)方案8]。移动通信系统采用一个LR方案考虑到交通信号在无线频道,易于实现,服务质量、维护和管理,适应性系统扩张,等等。

我们认为DBR方案。DBR的计划,一个移动站的位置(MS)更新当女士进入基站超过指定距离基站的位置登记女士是最后完成的。DBR方案显著优点,LR很少发生与MBR方案相比,没有乒乓效应,这发生在零转移计划。因此,各种绩效评价方法研究DBR方案和性能比较与其他LR计划进行(2]。

提高DBR方案的性能,DBR考虑传入和传出的隐式注册效应,称为DBIR方案,及其性能进行了分析,提出了连续时间马尔可夫链(中国十冶公司)或一个嵌入马尔可夫链(IMMC) [3,5]。在这项研究中,我们指出现有的中国十冶公司和IMMC方法的问题,提出一种新的分析模型使用半马尔科夫过程(SMP)为了解决他们的缺陷。最后,我们显示准确的绩效评估结果和最优DBR管理计划方案使用SMP提出的方法在不同的操作环境。

2。绩效评估DBIR方案的问题

2.1。DBR和DBIR方案

DBR的计划,一个女士请求LR的基站(BS)之间的距离的时候进入当前BS和去年注册的BS达到或超过指定的距离阈值,。BS控制的地区被称为一个细胞,和所有BS呆的位置位于相同的单元中被视为相同的位置b,这是表示经度和纬度。一个女士存储经度和纬度去年注册的BS和接收新纬度和经度的BS细胞进入。女士的移动距离(距离)计算如下1]: 在哪里和。上述方程反映了地球表面的曲率。距离被定义为便利的最小数量的细胞在这项研究[2- - - - - -5]。在图1例如,两个相邻细胞之间的距离是1和0环之间的距离单元的一个环2细胞是2。

在六角形配置图1显示的位置区女士当女士寄存器的位置环0细胞和距离阈值,。对于一般的距离阈值,位置区域组成环,环1、环2,…,环()与环0为中心。

根据CDMA推荐(1),当一个发送一个女士发放消息或页面响应消息成功女士的废话可以跟踪的位置。这个过程被称为隐式注册。也就是,当一个即将离任的女士或来电的电话发生成功女士,BS能感知细胞女士所属的发放消息或者是页面响应消息没有另一个位置注册消息。因此,如果一个移动手机网络采用隐式注册的DBR方案,LR的数量可以减少在网络和DBR性能可以提高网络使用隐式注册。隐式注册将改善性能的传入或传出调用增加。这个DBR方案与隐式注册称为DBIR [3,5]。

现在在下一节中,我们研究了现有的绩效评价方法DBIR方案建模和指出错误。

2.2。现有的绩效评价方法DBIR方案

假设。假设六角形细胞的移动通信网络配置相同的大小,如图1,分析性能的基本假设如下:(我)当一个女士离开细胞,女士的概率将进入一个六邻近细胞等于1/6为每个细胞。(2)细胞的逗留时间遵循一般分布的均值。(3)interarrival时间一个女士和interarrival时间来电即将离任的电话,一个女士是指数分布,平均的的意思是,分别。即综合调用生成时间考虑女士的传入和传出的电话是指数分布的意思(=)。

2.2.1。中国十冶公司模型

DBIR方案使用中国十冶公司的绩效评估方法提出了在3)和注册成本评估。估计注册成本DBIR计划使用中国十冶公司,一个简单的随机游走模型推导考虑女士的流动特征在上述假设下,如图2。

在图2,国家意味着女士驻留在一个环细胞。在这种情况下,例如,一个女士在环2细胞进入(我)一个环1细胞率与过渡(2)环2细胞过渡率(3)环3细胞过渡率或(iv)环0细胞转变率当传入或传出调用生成。与转移率矩阵对应于上述转换图,稳态概率的国家可以通过下面的平衡方程计算(9]: 在哪里是。最后,DBIR使用中国十冶公司的注册成本,,是由以下方程推导3]: 在哪里表示单位注册登记,所需成本从环过渡率(细胞)细胞环0。

顺便说一下,DBIR方案使用中国十冶公司的绩效评估方法直到现在有一些有争议的问题描述如下。

首先,由于中国十冶公司的模型基本假设状态中的停留时间是指数分布的,它不会为其他发行版提供了一个精确解的停留时间。

第二,即使在停留时间的指数分布的情况下,中国十冶公司模型不能反映自身环,也就是说,从状态回状态(9]。因此,如果一个自身环存在,在图中2,中国十冶公司模型还没有提供一个确切的解决方案。

2.2.2。IMMC模型

改善中国十冶公司模型的缺陷,一个IMMC模型提出了(5]。图3显示的状态转换关系图使用IMMC DBIR方案。在图3,例如,一个女士在环2细胞进入(我)一个环1细胞转移概率(2)环2细胞转移概率,(3)环3细胞转移概率或(iv)环0细胞转移概率当传入或传出调用生成。

与转移概率矩阵对应于上述转换图,稳态概率的国家可以通过下面的平衡方程计算(9]:

按照与上面相同的方式,使用IMMC DBIR的登记费用,由以下方程,推导出(5]:

与中国十冶公司模式,IMMC模型在一定程度上能反映细胞停留时间分布和自身环,从而可以获得比中国十冶公司的模型可以更准确的解决方案。然而,IMMC模型仍然有一些缺陷。

首先,让我们检查状态0(环0),在图3状态0包含两种情况:(i)过渡到状态的情况下0时传入或传出调用/女士的生成和(2)的情况下过渡到状态0当女士在环1细胞进入环0细胞,或一个戒指的女士()细胞进入细胞超过阈值的距离。然而,这两种情况下应该由两个独立的国家,因为国家的剩余逗留时间在每种情况下都是不同的。

第二,在六角形细胞配置中,戒指是由细胞,概率过渡到某种状态并不总是相等的某一环。例如,让我们考虑12细胞属于环2。如图1六环2细胞相邻的一环1细胞,和另外六环2细胞是相邻的两个环1细胞。因此转换概率从一圈2细胞环1细胞不同于彼此相邻细胞的数量,因此两国应该分别定义不同的跃迁概率。

3所示。使用SMP新的绩效评估方法

我们提出一个新的绩效评估方法使用SMP可解决争议性问题的现有方法中描述的部分2。2。我们使用相同的符号描述的部分2如果他们没有具体定义。图4显示了状态转换关系图DBIR计划使用SMP的距离阈值。在SMP模型,细胞环大于环1可以分成两个或三个州根据细胞的转移概率的戒指。一般距离阈值的状态转换图很难与广义过渡概率,但如果距离阈值是指定的,状态转换关系图可以很容易。所以我们现在的距离阈值的状态转换图,为了方便。

在图4、州00表明目前细胞成为环0细胞因为女士的传入和传出电话,和状态0表明细胞有一个女士进入成为环0细胞。即从任何其他状态过渡到状态0当一个女士在一个环1 0细胞或细胞进入环当一个女士在一个环()细胞进入细胞超过阈值的距离和一个LR发生。状态1发生当一个女士留在环0细胞如图2和3。环2细胞分为两种状态,状态2 a和2 b状态,这表明一个女士在一个细胞,2 a和2 b环2细胞图1。同样,状态3或状态3 b女士表明一个呆在一个细胞中六环3细胞,或在一个细胞中十二个环3细胞标记在图3 b1。

在图4,例如,一个女士在状态2凌日(i)与转移概率状态1,(ii)与转移概率状态2 b3,(iii)状态转移概率,3 b (iv)状态转移概率00,或者(v)状态转移概率当传入或传出调用生成。让我们关注细胞状态的逗留时间00。自国家00的状态存在细胞成为环0细胞因为女士的传入和传出调用,细胞状态00逗留时间是女士的残余细胞逗留时间停留在目前的细胞;让我们表示它。然后从国家00状态转移概率1是表达的,可以得到如下: 在哪里。

此外,从状态转移概率00 00本身所表达的传入和传出的概率,这意味着之前调用生成/女士的女士进入另一个细胞。

的转移概率矩阵对应于上述状态转换关系图如下:

最后,如果一个国家的逗留时间是不同的,稳态概率的国家考虑中的逗留时间状态可以通过e (8后计算使用和(9]。 在哪里是国家的平均逗留时间并且可以得到如下:

最后,使用SMP DBIR的登记费用,,可以派生

大多数移动通信系统采用同步分页在来电后,即使提出了一些有效的分页方法(2,4]。同时分页,分页单位时间成本,,是在 在哪里是一个细胞的单位分页成本。

LR的总成本和分页成本如下:

4所示。数值结果和比较

得到的数值结果DBIR计划使用部分中描述的各种模型2和3和相互比较,我们假设如下:

表1显示了LR成本的各种模型对各种细胞滞留时间分布。如表所示1中国十冶公司的,结果,IMMC和SMP模型为指数分布的细胞逗留时间是相同的。因此,让我们调查LR成本关注细胞逗留时间的情况下,方差方差大于或小于1。

如表所示1,LR SMP模型的成本小于IMMC模型下的γ(1/2,2)分布,而LR SMP模型的成本比IMMC模型下的γ(2 1/2)分布。注意,LR SMP模型是更多或更少的成本比IMMC模型根据细胞滞留时间分布。

根据各种距离阈值下γ(1/2,2)分布的细胞逗留时间,确切的LR成本使用IMMC和SMP模型如表所示2和图5。

在这种情况下,LR成本IMMC SMP模型的模型比约37 ~ 50%,反映出残余细胞SMP模型中的逗留时间。γ(1/2,2)的分布,因为预期剩余逗留时间在国家00大于1,小于的SMP模型IMMP模型,因此LR SMP模型的成本降低的价格相比IMMC模型。也就是说,自不同于在γ(1/2,2)分布,显然,SMP模型提出了一种精确的性能价值分类的过程的凌日女士戒指0细胞分成两州(0和00)和通过适当地评估细胞在每个州逗留时间。

图6显示了DBR的确切信号总成本计划和DBIR计划使用提出了SMP模型对各种距离阈值。LR DBIR方案的成本小于DBR计划为所有的距离阈值,因此它是相同的信号总成本。在这个数值的例子中,假设的参数值的最优距离阈值由两个在中国十冶公司的情况下估计模型和IMMC模型。它是相同的最优阈值的上下文中,但应该使用SMP模型为了准确分析DBIR方案的性能改善效果,特别是对于一般细胞逗留时间的分布。

表所示3是各种的LR成本伽马分布的方差相同数量的单位时间内入口进入细胞。如上所述,IMMC模型和SMP模型存在一个相同的LR的成本分布的细胞逗留时间,因为考虑到无记忆特性的指数分布,平均残余细胞逗留时间是一样的平均逗留时间。SMP模型,然而,反映了每个州的细胞逗留时间为了准确分析DBIR方案的性能。

如果细胞逗留时间的方差大于的方差,小于的SMP模型IMMP模型,因为预期剩余逗留时间在伽马分布大于1,因此,LR SMP模型的成本小于IMMC的模型。(2)另一方面,当细胞逗留时间的方差小于实验的方差(1),LR SMP模型的成本大于IMMP模型。

尽管只有伽马分布提出了表3,它可以表明,有同样的倾向为其他发行版包括均匀分布表1。因此,我们可以注意到,LR IMMC模型低估了成本如果细胞逗留时间的方差很小,而成本的LR IMMC模型高估了如果细胞逗留时间的方差是伟大的。IMMC模型不能准确分析DBIR方案的性能在任何情况下,应该使用SMP模型,因此为了准确分析DBIR方案的性能。

5。结论

在这项研究中,我们认为基于距离登记(DBR)。我们指出一些问题之前的DBR研究隐式注册(DBIR),提出了一种新的建模的DBIR计划为了分析其具体性能。使用新的提议SMP模型,我们表明,DBIR总是优于DBR。此外,我们发现LR IMMC模型低估了成本如果细胞逗留时间的方差很小,而成本的LR IMMC模型高估了如果细胞逗留时间的方差是伟大的。

最后,DBR方案应考虑与隐式注册为了达到最佳性能,使用SMP模型及其性能分析,特别是对总体分布的细胞的逗留时间。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

引用

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