專利名稱：在多業(yè)務環(huán)境下基于業(yè)務控制點的智能網過載的控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對智能網的過載進行控制的方法，特別是指一種在多業(yè)務環(huán)境下，基于智能網系統(tǒng)中的業(yè)務控制點SCP裝置，采用自適應控制窗口實現過載控制的方法，屬于智能網通信技術領域。
背景技術：
業(yè)務控制點SCP(Service Control Point)作為智能通信網絡系統(tǒng)的一個核心網元裝置，裝載了不同的業(yè)務邏輯和重要的局數據信息，負責業(yè)務邏輯的執(zhí)行和控制，它的穩(wěn)定性對整個智能網系統(tǒng)的穩(wěn)定性和業(yè)務的接通率至關重要。SCP的過載控制，尤其是在多業(yè)務環(huán)境中的過載控制是智能網的一個技術難點。
對于固定電話智能網，國際電信聯盟ITU-T在INAP規(guī)范中建議了Callgap和Percent算法，并定義了用于流量控制的消息Callgap和ActivateService Filter，通過業(yè)務交換點SSP和SCP的共同配合實現流量控制。發(fā)明專利申請《通信網中防止過載的方法》(公開號CN1135133A)中，公開了一種防止通信網中央業(yè)務節(jié)點過載的方法，該方法的主要思想是通過SCP控制SSP的動作來實現過載控制，也是屬于SCP和SSP共同配合完成該功能。但是，這類方法一方面對網絡的影響較大，另一方面還存在公平性、同步化和載荷震蕩等問題，控制效果不甚理想。
對于移動電話智能網，在移動網絡增強的客戶化業(yè)務邏輯CAMEL2(Customized Application for Mobile Network Enhanced Logic)階段沒有引入流量控制的消息；無線智能網WIN(Wireless intelligent network)中的Phasel，Pre-paid charging和Phase2的規(guī)范中同樣也沒有定義SSP和SCP之間流量控制消息。因此，在CAMEL2和WIN的Phase2之前都無法實現基于SSP和SCP配合的流量控制機制，所以對于移動電話智能網，只能基于SCP實現過載控制。
SCP是一個可以同時運行多種業(yè)務的控制點，研究SCP的過載控制必須考慮多業(yè)務的情況。通常由于業(yè)務屬性的不同，各種業(yè)務所占用的SCP資源也不相同，因此，在SCP滿負荷的情況下，單位時間處理不同業(yè)務的平均呼叫數(平均呼叫到達率)通常也是不同的。
《智能網中的SCP過載控制研究》(刊于“電子學報”1999年第27期)等文獻只討論了單業(yè)務情況下過載控制的方法，文獻《多業(yè)務環(huán)境中SCP過載控制研究》(刊于“電子科學學刊”1999年第1期)雖然對多業(yè)務過載控制算法進行了研究，但是其控制點設在SSP，不適合移動電話智能網的過載控制。
因此，目前現有的技術方案都還沒有提出或解決只基于SCP實現多業(yè)務環(huán)境下的過載控制的問題。

發(fā)明內容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種多業(yè)務環(huán)境下的智能網過載的控制方法，該方法的實現過程只是基于業(yè)務控制點SCP，無需業(yè)務交換點SSP的配合，并且，該方法不依賴于SCP裝置本身的軟件結構，同時還能夠滿足健壯性、有效性和公平性的要求。
為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種在多業(yè)務環(huán)境中智能網過載的控制方法，其技術方案是由業(yè)務控制點SCP進行控制，具體措施是在SCP中設置用于接收七號信令網消息的窗口，并設置對各種業(yè)務分配窗口的分配原則，讓SCP根據設定的窗口分配原則和系統(tǒng)負荷的變化情況自適應地動態(tài)調整各種業(yè)務所分配的窗口數目的大小，來控制多業(yè)務的過載；以便在過載情況下，通過SCP資源的調度而使之能夠被充分利用，而在不過載時，SCP對業(yè)務不進行限制，保證該控制方法具有很好的有效性和公平性。
所述方法包括如下步驟(1)設置SCP的窗口使用規(guī)則把SCP視為前臺和后臺兩部分，其中作為前臺的七號信令處理模塊由多個窗口組成，來自七號信令網的消息只有通過該窗口才能進入作為后臺的消息分發(fā)與業(yè)務控制模塊，完成相應的接收處理操作；當呼叫的第一條消息BEGIN到達時，就要占用一個窗口，直到該BEGIN消息被處理完并返回響應消息，才會釋放該窗口；且當一個呼叫的第一條信息已經占用窗口時，該呼叫的后續(xù)消息直接進入SCP的后臺，不受窗口的限制；(2)任選某種業(yè)務作為參考業(yè)務，尋找SCP的最佳窗口數目在設定的每個周期時間點，SCP前臺測量每一種業(yè)務呼叫的平均響應時間，以判斷SCP是否過載SCP不過載時，對同一種業(yè)務的響應時間保持不變，當SCP過載時，響應時間變長；再根據SCP的負載情況，SCP自適應地動態(tài)調整窗口數目的大小，以控制進入SCP后臺的流量；進而任意選擇一種業(yè)務作為參考業(yè)務，計算SCP的最佳窗口數目，以便在該SCP最佳窗口數目的控制下，既能保證SCP不過載，又能實現SCP的最大吞吐量；(3)按照設定的分配原則，為每種業(yè)務配置SCP窗口SCP按照設定的窗口分配原則為每種業(yè)務分配SCP的窗口，并根據系統(tǒng)載荷情況進行自適應地調節(jié)，當某種業(yè)務所分配的窗口都被占用時，該種業(yè)務新的呼叫將被SCP所拒絕；(4)按照設定周期自動調度SCP的剩余資源當出現一種或多種業(yè)務實際發(fā)生的呼叫到達率小于SCP為該業(yè)務分配的門限值時，即SCP的容量出現剩余或浪費時，SCP將按照設定周期重新自動分配和調度該剩余資源。
所述步驟(2)中根據SCP是否過載來動態(tài)調整SCP窗口數目的大小，以尋找SCP最佳窗口數目的具體過程是首先任意選擇一種業(yè)務為參考業(yè)務，把其他業(yè)務都折算成參考業(yè)務，以便把支持多業(yè)務的SCP等價轉換為只支持單一參考業(yè)務的SCP，然后逐步調小窗口數上限nmax和調大窗口數下限nmin，尋找位于該窗口數下限nmin和窗口數上限nmax之間的窗口數目的最佳數值；所述窗口數目的最佳數值是在只運行參考業(yè)務情況下，SCP的當量最佳窗口數目。
所述步驟(2)進一步包括下述步驟(201)初始化按照固定間隔劃分時間段，并設置起始時刻t(0)起的第一時間段內的系統(tǒng)窗口數n(1)為1，即該第1時間段內SCP實際使用的窗口數為1；并分別設定初始時刻的窗口數的下限nmin(0)＝1和窗口數上限nmax(0)為不小于10000的自然數；再假設初始時刻所有業(yè)務轉化成參考業(yè)務后的總的相當呼叫到達率λk*(0)為每種業(yè)務在初始時刻相當到達率的總和，即λk*(0)=Σi=1mαikλi(0);]]>式中，自然數m為SCP承載的業(yè)務種類數目，i和k分別是區(qū)間為[1，m]的自然數，其中選擇第k種業(yè)務作為參考業(yè)務k；資源比例系數αik為第i種業(yè)務與參考業(yè)務k占用系統(tǒng)資源的比例，即第i種業(yè)務的一個呼叫占用的SCP資源與參考業(yè)務k的αik個呼叫占用的SCP資源相同；λi(0)為在初始時刻第i種業(yè)務的呼叫到達率，則αikλi(0)為在初始時刻第i種業(yè)務的相當呼叫到達率；接著，測量每種業(yè)務呼叫的平均響應時間wsi作為SCP不過載時的正常響應時間，再計算每種業(yè)務的資源比例系數αik=wsiwsk;]]>式中，wsi和wsk分別為第i種業(yè)務的呼叫和參考業(yè)務k的呼叫在SCP不過載時的平均響應時間；(202)在第j個時間段的終止點處測量每種業(yè)務的平均呼叫到達率λi(j)，并把每種業(yè)務的平均呼叫到達率轉化為參考業(yè)務k的相當呼叫到達率αikλi(j)，得到第j個時間段內SCP總的相當呼叫到達率為所有業(yè)務的相當呼叫到達率之和，即λk*(j)=Σi=1mαikλi(j);]]>式中，自然數j是所劃分的時間段的順序號；測量第j個時間段內每種業(yè)務呼叫的平均響應時間wi(j)，只要其中有一種業(yè)務呼叫的平均響應時間大于其正常響應時間，即wi(j)>wsi]]>時，則SCP過載，執(zhí)行后續(xù)步驟；否則，跳轉執(zhí)行步驟(204)；(203)把第j個時間段實際使用的SCP窗口數n(j)與該時間段事先設定的窗口數的上限nmax(j-1)進行比較，選擇其中數值較小者，作為該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的上限nmax(j)，即nmax(j)=Min(n(j),nmax(j-1));]]>窗口數的下限保持不變，即仍然以該j時間段起始點t(j-1)時刻設定的窗口數的下限nmin(j-1)作為該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的下限nmin(j)，即nmin(j)=nmin(j-1);]]>計算第j個時間段內進入SCP的總呼叫到達率λe(j)如果第j個時間段內總的相當呼叫到達率λk*(j)小于該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的下限nmin(j)與參考業(yè)務k的平均響應時間wsk的比值，即λk*(j)<nmin(j)wsk]]>時，則第j個時間段內進入SCP的總呼叫到達率λe(j)與第j個時間段內總的相當呼叫到達率λk*(j)相等，即λe(j)=λk*(j);]]>否則，該總呼叫到達率λe(j)的計算公式為λe(j)=Max[nmin(j)wsk,Min[λk*(j)(1-pn(j)),nmin(j)+nmax(j)2wsk]];]]>式中，函數Max[]表示對變量求最大值；函數Min[]表示對變量求最小值；Pn(j)表示第j個時間段內，依據第一公式計算得到的該時間段內實際使用的SCP窗口數n(j)被全部占用的概率；所述第一公式是根據排隊論中的M/M/n/n排隊模型，在第j個時間段時，所有SCP窗口n(j)都被占用的概率pn(j)為pn(J)=ρn(j)n(j)!Σl=0n(j)ρll!;]]>式中，ρ為呼叫強度，其值為第j個時間段的系統(tǒng)總的相當平均呼叫到達率λk*(j)與參考業(yè)務的正常平均響應時間wsk的乘積，即ρ=λk*(j)·wsk;]]>跳轉執(zhí)行步驟(205)；(204)把第j個時間段實際使用的SCP窗口數n(j)與該時間段事先設定的窗口數的下限nmin(j-1)進行比較，選擇其中數值較大者，作為該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的下限nmin(j)，即nmin(j)=Max(n(j),nmin(j-1));]]>窗口數的上限保持不變，即仍然以該時間段起始點t(j-1)時刻設定的SCP窗口數的上限nmax(j-1)作為該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的上限nmax(j)，即nmax(j)=nmax(j-1);]]>計算第j個時間段內進入SCP的總呼叫到達率λe(j)
λe(j)=Min[λk*(j),nmin(j)+nmax(j)2wsk];]]>函數Min[]表示對變量求最小值，λk*(j)表示第j個時間段內SCP總的相當呼叫到達率，wsk表示參考業(yè)務k的平均響應時間；(205)如果在第j個時間段終止點t(j)時刻，設定的SCP窗口數的下限nmin(j)僅比窗口數的上限nmax(j)小1，即nmin(j)=nmax(j)-1,]]>則設置該t(j)時刻的SCP窗口數下限nmin(j)與其窗口數上限nmax(j)相等，即兩者都等于最佳窗口數值Nnmin(j)=nmax(j)=N,]]>至此步驟(2)的計算操作全部完成；否則，進入下一個時間段的循環(huán)操作；此時，先計算和設定該第j+1個時間段中所用的SCP窗口數 式中，函數Max[]表示對變量求最大值；函數Min[]表示對變量求最小值；函數F取整()表示對變量取整，即丟棄變量的小數部分；然后，對時間段變量j+1后，返回執(zhí)行步驟(202)。
在SCP初始化或對SCP的軟硬件進行調整或擴容后，都要執(zhí)行一次步驟(2)的任選某種業(yè)務作為參考業(yè)務，尋找SCP最佳窗口數目的操作。
所述步驟(3)中的為每種業(yè)務配置SCP窗口的分配原則是由運營商根據多業(yè)務運營規(guī)則，在SCP中預先設定的；所述多業(yè)務運營規(guī)則至少包括多業(yè)務的比例公平性原則。
所述步驟(4)進一步包括下述步驟(401)系統(tǒng)過載時，該系統(tǒng)先根據第二公式計算第j個時間段內SCP能夠處理的參考業(yè)務k的呼叫到達率的理論值Sk(j)，再根據第三公式計算在第j個時間段內，SCP能夠處理的每一種業(yè)務的呼叫到達率的理論值Si(i)，即SCP限制該業(yè)務的門限值；如果在第j個時間段內第i種業(yè)務的實際的平均呼叫到達率λi(j)小于SCP限制該業(yè)務的門限值Si(j)時，則在第j個時間段內，該第i種業(yè)務實際進入SCP的平均呼叫到達率λei(j)為上述平均呼叫到達率λi(j)和門限值Si(j)兩者中的較小者，即λei(j)=Min(λi(j),Si(j));]]>
所述第二公式是假定系統(tǒng)單獨運行參考業(yè)務k時，理論上允許接入SCP的最大平均呼叫到達率Sk*為所有的m種業(yè)務等價為參考業(yè)務k之后的總和，即Sk*=Σi=1mfik(Sk(j))αikSk(j);]]>則該參考業(yè)務k的呼叫到達率的理論值Sk(j)為Sk(j)=Sk*/(Σi=1mfik(Sk(j))αik);]]>式中，fik(Sk(j)是以參考業(yè)務k為標準，假定已知第j個時間段內，第i種業(yè)務允許進入SCP的最大平均呼叫到達率Si(j)和參考業(yè)務k允許進入SCP的最大平均呼叫到達率Sk(j)時，該i與k兩種業(yè)務允許接入SCP的平均呼叫到達率的比例關系，即fik(Sk(j))為Si(j)與Sk(j)之比fik(Sk(j))=Si(j)Sk(j);]]>所述第三公式是第i種業(yè)務的呼叫到達率的理論值Si(j)Si(j)=fik(Sk(j))·Sk(j)·]]>(402)設置系統(tǒng)只運行單一參考業(yè)務k時，理論上允許接入SCP的最大平均呼叫到達率Sk*減去所有的m種業(yè)務實際進入SCP的相當平均呼叫到達率的總和的差值為SCP剩余資源Δ，則Δ=Sk*-Σi=1mλei(j)αik;]]>如果Δ＞0，說明SCP資源有剩余，則繼續(xù)分配該剩余資源，執(zhí)行后續(xù)步驟；如果Δ＝0，說明SCP沒有剩余資源，則步驟(3)的操作終止；(403)根據設定的每種業(yè)務的優(yōu)先級，由高到低依次把資源分配給高優(yōu)先級且負荷重的業(yè)務第i種業(yè)務的呼損Δi是在第j個時間段內第i種業(yè)務的實際呼叫到達率λi(j)與該業(yè)務實際被SCP接收的平均呼叫到達率λei(j)的差，即Δi=λi(j)-λei(j);]]>如果Δi為零，說明第i種業(yè)務沒有呼叫被拒絕，不要進行調整；如果Δi大于零，說明第i種業(yè)務負荷較重，有被拒絕的呼叫，需要進行調整，具體調整方法是先對優(yōu)先級最高的業(yè)務1進行處理；如果該業(yè)務的呼損Δ1＞0，則需重新計算該業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λe1(j)，具體步驟如下若SCP剩余資源Δ大于等于該業(yè)務的呼損Δ1與該業(yè)務的資源比例系數α1k的乘積時，則該業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λe1(j)為該業(yè)務的門限值S1(j)與該業(yè)務的呼損Δ1之和；否則，該業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λe1(j)為該業(yè)務的門限值S1(j)與SCP剩余資源Δ與該業(yè)務的資源比例系數α1k的比值之和；即 然后，根據步驟(402)中SCP剩余資源的計算公式重新計算SCP剩余資源Δ后，再按照上述方法分別計算次高優(yōu)先級業(yè)務至最低優(yōu)先級業(yè)務的各自允許進入SCP的平均呼叫到達率；(404)根據步驟(402)中SCP剩余資源的計算公式再次計算SCP剩余資源Δ，如果此時得到的新的SCP剩余資源Δ等于零，則跳轉執(zhí)行步驟(405)；否則進行如下處理操作根據第二公式確定的各種業(yè)務之間的呼叫到達率的比例關系fik(Sk(j))和資源比例系數αik，把SCP剩余資源Δ重新分配給各種業(yè)務；則第i種業(yè)務分配到的剩余資源δi的計算公式為δi=[Δ·fik(Sk(j))·αik]/Σl=1mflk(Sk(j))αlk;]]>然后，重新計算第i種業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λei(j)λei(j)=λei(j)+δi;]]>即該平均呼叫到達率λei(j)為上述步驟(403)的λei(j)與剩余資源δi之和。
(405)根據重新計算得到的每種業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率，計算此時每種業(yè)務所分配到的窗口數；即在下一個時間段SCP為第i種業(yè)務分配的窗口數ni(j+1)是該種業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λei(j)與該種業(yè)務的正常平均響應時間wsi的乘積ni(j+1)=λei(j)·wsi·]]>本發(fā)明是一種利用SCP對智能網過載進行控制的方法，該方法提出一種自適應的控制窗口的計算方法，根據系統(tǒng)負荷情況對SCP的窗口大小進行動態(tài)調整，從而實現對多業(yè)務的過載控制；并且可以任意設置對多種不同業(yè)務的限制比例關系。該方法保證在過載情況下，系統(tǒng)資源能夠充分利用；而不過載時，對業(yè)務則不作限制，具有很好的健壯性和公平性。該方法步驟簡單，實現容易，且不依賴SCP中的具體軟件結構。
本發(fā)明的有益效果在于其檢測點和控制點都位于SCP，所以響應速度快。該方法的實現，不需要SSP的配合，對網絡影響小，具有較強的健壯性，能適應各種復雜的負荷情況；本發(fā)明自適應控制窗口的方法不同于Callgap算法要根據不同的SSP負荷情況調整呼叫間隔GAP值，該方法不會因為不同的SSP負荷不均而受到影響，因此，該方法對于多SSP的情況控制更加靈活、實用。本發(fā)明的適用范圍較廣，可用于固話智能網和移動智能網。


圖1是本發(fā)明方法的總體步驟示意圖。
圖2是SCP的功能結構組成示意圖。
圖3是本發(fā)明方法中使用的時間段劃分示意圖。
圖4是本發(fā)明方法與Callgap和Percent算法比較健壯性的仿真結果曲線圖。
圖5是本發(fā)明方法在第一種業(yè)務過載情況下的仿真結果曲線圖。
圖6是本發(fā)明方法在第二種業(yè)務過載情況下的仿真結果曲線圖。
圖7是在圖6時的本發(fā)明方法占用系統(tǒng)資源狀況的仿真結果示意圖。
具體實施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的詳細描述。
本發(fā)明是一種多業(yè)務環(huán)境下智能網過載的控制方法，它是由業(yè)務控制點SCP單獨進行控制，即SCP設置用于接收七號信令網消息的窗口，并設置對各種業(yè)務分配窗口的分配原則，讓SCP根據設定的窗口分配原則和系統(tǒng)負荷的變化情況自適應地動態(tài)調整各種業(yè)務所分配的窗口數目的大小，來控制多業(yè)務的過載，以便在過載情況下，通過對SCP資源的調度，使得SCP資源能夠被充分利用，而在不過載時，SCP對業(yè)務則不限制，保證該控制方法具有很好的有效性和公平性。
圖1展示了本發(fā)明的四個步驟，這里不再贅述。
參見圖2，從功能結構進行劃分，SCP至少包括兩部分前臺1-負責與七號信令網的接口部分，后臺2-應用處理部分。其中前臺1負責接收來自七號信令網的消息和按照設定規(guī)則分發(fā)到后臺2，同時負責把來自后臺2的消息通過七號信令網傳送給其它物理實體。后臺2負責所有消息的編解碼、業(yè)務邏輯的調用執(zhí)行、呼叫狀態(tài)自動機的維護、與業(yè)務控制功能SCF模塊交換數據信息，以及同時對等待處理的消息設置消息隊列的緩存機制等功能。本發(fā)明就是根據SCP的這一特點，在負責呼叫接入的前臺1，檢測后臺2對呼叫的響應時間來判斷SCP是否過載，以及根據負載情況動態(tài)調整進入SCP的流量。
本發(fā)明把SCP接收消息的前臺看作一個窗口數目大小可調節(jié)的處理模塊，當對話的第一條消息BEGIN到達時，就占用一個窗口，直到該BEGIN消息被處理并返回響應消息，所占用的窗口才重新釋放；同一呼叫的后續(xù)消息不受窗口的限制。一個窗口只能被一條BEGIN消息占用，當所有的窗口都被占滿時，后到的BEGIN消息就被拒絕進入SCP。這樣通過控制窗口數目的大小，就可以有效控制進入SCP的流量。假設呼叫到達率符合泊松分布，SCP的服務時間符合負指數分布，則SCP的控制模型可以等價為一個多服務窗口的損失制M/M/n/n排隊模型。呼叫進入SCP后將被分配到后臺的多個隊列進行處理，被處理完的呼叫釋放其對窗口的占用權。
假設SCP裝載的不同種類業(yè)務有m種，m為自然數；其中，第i種業(yè)務允許進入SCP的最大平均呼叫到達率為Si(1≤i≤m)，各種業(yè)務的最大平均呼叫到達率之間的比例關系S1∶S2∶…∶Sm由運營商根據實際需要確定；則SCP的有效資源或在不過載的情況下的SCP最大可用資源R等于在未過載情況下，所有業(yè)務的平均響應時間與其對應的比例關系乘積的累加和Σi=1mSiwsi=R,]]>式中wsi(1≤i≤m)為未過載情況下，第i種業(yè)務的平均響應時間。
在多業(yè)務環(huán)境下，由于不同業(yè)務需要消耗的SCP資源是不同的，因此確定過載控制的窗口時，必須選擇一個統(tǒng)一標準；否則根據A業(yè)務確定的窗口就不能用來控制B業(yè)務的流量。為了將不同業(yè)務占用SCP資源的情況進行歸一化，可以在m種業(yè)務中任選一種業(yè)務作為參考業(yè)務，把其它各種業(yè)務對SCP資源的占用都等價地轉化為該參考業(yè)務對SCP資源的占用。這樣就相當于把一個多業(yè)務的環(huán)境等價轉換為一個單業(yè)務環(huán)境，從而在理論計算上可以采用排隊論中典型的M/M/n/n排隊模型。
假定選第k(1≤k≤m)種業(yè)務為參考業(yè)務k，則任選其中的第i種業(yè)務的一個呼叫占用的系統(tǒng)資源等價為參考業(yè)務k占用資源的比例系數為αik=wsiwsk(1≤i≤m);]]>該式表示第i種業(yè)務的一個呼叫與參考業(yè)務k的αik個呼叫占用的SCP資源相同。假定SCP單獨運行參考業(yè)務k時允許接入的最大平均呼叫到達率為Sk*，則Sk*wsk=R·]]>參見圖4，本發(fā)明已經進行了試驗實施，利用本發(fā)明的自適應控制窗口的算法，與傳統(tǒng)的Callgap算法和Percent算法分別對系統(tǒng)進行過載控制的健壯性的比較。圖4給出了這三種算法的呼叫離去率的比較結果曲線，可以看出本發(fā)明的窗口控制算法(曲線C)的健壯性優(yōu)于Callgap算法(曲線B)和Percent算法(曲線A)。
下面參見圖5、圖6和圖7，介紹本發(fā)明的實施例的仿真應用情況假定SCP裝載了A、B、C三種業(yè)務，限制三種業(yè)務平均呼叫到達率的比例關系為SA∶SB∶SC＝3∶2∶1，且在實施例中，設定該比例關系始終不變，即在SCP接收處理業(yè)務的整個時間段內，一直保持該比例關系。其中業(yè)務C作為參考業(yè)務，f13(SC)＝3，f23(SC)＝2，f33(SC)＝1，ws1＝0.2秒，ws2＝0.15秒，ws3＝0.1秒，R＝100，取1秒作為一個時間段。
第一種業(yè)務過載的仿真情況假定0～50秒時，A、B、C三種業(yè)務呼叫平均到達率(次呼叫/秒)分別為50、30、10，50～150秒時的呼叫平均到達率都為350次呼叫/秒，150～200秒時的呼叫平均到達率(次呼叫/秒)分別為50、30、10。圖5為其仿真結果，圖中可以看出SCP在50秒以前沒有過載，對所有的業(yè)務不作限制；50～150秒期間，SCP過載，對業(yè)務開始按設定的比例進行限制SA＝300，SB＝200，SC＝100，限制的結果與預設的比例相同。150秒以后SCP又不過載，對業(yè)務不作限制。
第二種業(yè)務過載的仿真情況假定0～50秒時，A、B、C三種業(yè)務呼叫平均到達率(次呼叫/秒)為50，30，10，50～100秒時的呼叫平均到達率(次呼叫/秒)分別為350、350、10，100～150秒時的呼叫平均到達率(次呼叫/秒)分別為350、350、350，150～200秒時的呼叫平均到達率為50，30，10。圖6為其仿真結果，50秒以前，SCP沒有過載，對所有業(yè)務不作限制。50～100秒期間，SCP過載，開始對業(yè)務進行限制，此時，由于C業(yè)務的實際平均呼叫到達率小于被限制的數值，所以即便在SCP過載時，也沒有限制C業(yè)務，而多余的SCP資源則被優(yōu)先級更高的業(yè)務A占用，A業(yè)務進入SCP的呼叫到達率比門限值高。100～150秒期間，業(yè)務C的平均呼叫到達率增加，超過了其門限值，業(yè)務C被限制。三種業(yè)務嚴格按照預設的比例3∶2∶1進入系統(tǒng)。150秒之后，SCP不過載，三種業(yè)務都不被限制。
圖7是第二種業(yè)務過載時的SCP資源占用情況，從圖中可以看出在過載時，即50～100秒和100～150秒兩個時間段，SCP資源的占用都是100％，表明在多業(yè)務情況下，無論各個業(yè)務的到達率的比例如何變化，SCP資源都能保證被充分利用，從而驗證了本發(fā)明方法的有效性。
權利要求
1.一種多業(yè)務環(huán)境下智能網過載的控制方法，其特征在于由業(yè)務控制點SCP單獨進行控制，具體方法是在SCP中設置用于接收七號信令網消息的窗口，并設置對各種業(yè)務分配窗口的分配原則，讓SCP根據設定的窗口分配原則和系統(tǒng)負荷的變化情況自適應地動態(tài)調整各種業(yè)務所分配的窗口數目的大小，來控制多業(yè)務的過載；以便在過載情況下，通過SCP資源的調度而使之能夠被充分利用，而在不過載時，SCP對業(yè)務不進行限制，保證該控制方法具有很好的有效性和公平性。
2.根據權利要求1所述的智能網過載的控制方法，其特征在于所述方法包括如下步驟(1)設置SCP的窗口使用規(guī)則把SCP視為前臺和后臺兩部分，其中作為前臺的七號信令處理模塊由多個窗口組成，來自七號信令網的消息只有通過該窗口才能進入作為后臺的消息分發(fā)與業(yè)務控制模塊，完成相應的接收處理操作；當呼叫的第一條消息BEGIN到達時，就要占用一個窗口，直到該BEGIN消息被處理完并返回響應消息，才會釋放該窗口；且當一個呼叫的第一條信息已經占用窗口時，該呼叫的后續(xù)消息直接進入SCP的后臺，不受窗口的限制；(2)任選某種業(yè)務作為參考業(yè)務，尋找SCP的最佳窗口數目在設定的每個周期時間點，SCP前臺測量每一種業(yè)務呼叫的平均響應時間，以判斷SCP是否過載SCP不過載時，對同一種業(yè)務的響應時間保持不變，當SCP過載時，響應時間變長；再根據SCP的負載情況，SCP自適應地動態(tài)調整窗口數目的大小，以控制進入SCP后臺的流量；進而任意選擇一種業(yè)務作為參考業(yè)務，計算SCP的最佳窗口數目，以便在該SCP最佳窗口數目的控制下，既能保證SCP不過載，又能實現SCP的最大吞吐量；(3)按照設定的分配原則，為每種業(yè)務配置SCP窗口SCP按照設定的窗口分配原則為每種業(yè)務分配SCP的窗口，并根據系統(tǒng)載荷情況進行自適應地調節(jié)，當某種業(yè)務所分配的窗口都被占用時，該種業(yè)務新的呼叫將被SCP所拒絕；(4)按照設定周期自動調度SCP的剩余資源當出現一種或多種業(yè)務實際發(fā)生的呼叫到達率小于SCP為該業(yè)務分配的門限值時，即SCP的容量出現剩余或浪費時，SCP將按照設定周期重新自動分配和調度該剩余資源。
3.根據權利要求2所述的智能網過載的控制方法，其特征在于所述步驟(2)中根據SCP是否過載來動態(tài)調整SCP窗口數目的大小，以尋找SCP最佳窗口數目的具體過程是首先任意選擇一種業(yè)務為參考業(yè)務，把其他業(yè)務都折算成參考業(yè)務，以便把支持多業(yè)務的SCP等價轉換為只支持單一參考業(yè)務的SCP，然后逐步調小窗口數上限nmax和調大窗口數下限nmin，尋找位于該窗口數下限nmin和窗口數上限nmax之間的窗口數目的最佳數值；所述窗口數目的最佳數值是在只運行參考業(yè)務情況下，SCP的當量最佳窗口數目。
4.根據權利要求2或3所述的智能網過載的控制方法，其特征在于所述步驟(2)進一步包括下述步驟(201)初始化按照固定間隔劃分時間段，并設置起始時刻t(0)起的第一時間段內的系統(tǒng)窗口數n(1)為1，即該第1時間段內SCP實際使用的窗口數為1；并分別設定初始時刻的窗口數的下限nmin(0)＝1和窗口數上限nmax(0)為不小于10000的自然數；再假設初始時刻所有業(yè)務轉化成參考業(yè)務后的總的相當呼叫到達率λk*(0)為每種業(yè)務在初始時刻相當到達率的總和，即λk*(0)=Σi=1mαikλi(0);]]>式中，自然數m為SCP承載的業(yè)務種類數目，i和k分別是區(qū)間為[1，m]的自然數，其中選擇第k種業(yè)務作為參考業(yè)務k；資源比例系數αik為第i種業(yè)務與參考業(yè)務k占用系統(tǒng)資源的比例，即第i種業(yè)務的一個呼叫占用的SCP資源與參考業(yè)務k的αik個呼叫占用的SCP資源相同；λi(0)為在初始時刻第i種業(yè)務的呼叫到達率，則αikλi(0)為在初始時刻第i種業(yè)務的相當呼叫到達率；接著，測量每種業(yè)務呼叫的平均響應時間wsi作為SCP不過載時的正常響應時間，再計算每種業(yè)務的資源比例系數αik=wsiwsk;]]>式中，wsi和wsk分別為第i種業(yè)務的呼叫和參考業(yè)務k的呼叫在SCP不過載時的平均響應時間；(202)在第j個時間段的終止點處測量每種業(yè)務的平均呼叫到達率λi(j)，并把每種業(yè)務的平均呼叫到達率轉化為參考業(yè)務k的相當呼叫到達率αikλi(j)，得到第j個時間段內SCP總的相當呼叫到達率為所有業(yè)務的相當呼叫到達率之和，即λk*(j)=Σi=1mαikλi(j);]]>式中，自然數j是所劃分的時間段的順序號；測量第j個時間段內每種業(yè)務呼叫的平均響應時間wi(j)，只要其中有一種業(yè)務呼叫的平均響應時間大于其正常響應時間，即wi(j)＞wsi時，則SCP過載，執(zhí)行后續(xù)步驟；否則，跳轉執(zhí)行步驟(204)；(203)把第j個時間段實際使用的SCP窗口數n(j)與該時間段事先設定的窗口數的上限nmax(j-1)進行比較，選擇其中數值較小者，作為該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的上限nmax(j)，即nmax(j)=Min(n(j),nmax(j-1));]]>窗口數的下限保持不變，即仍然以該j時間段起始點t(j-1)時刻設定的窗口數的下限nmin(j-1)作為該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的下限nmin(j)，即nmin(j)=nmin(j-1);]]>計算第j個時間段內進入SCP的總呼叫到達率λe(j)如果第j個時間段內總的相當呼叫到達率λk*(j)小于該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的下限nmin(j)與參考業(yè)務k的平均響應時間wsk的比值，即λk*(j)<nmin(j)wsk]]>時，則第j個時間段內進入SCP的總呼叫到達率λe(j)與第j個時間段內總的相當呼叫到達率λk*(j)相等，即λe(j)=λk*(j);]]>否則，該總呼叫到達率λe(j)的計算公式為λe(j)=Max[nmin(j)wsk,Min[λk*(j)(1-pn(j)),nmin(j)+nmax(j)2wsk]];]]>式中，函數Max[]表示對變量求最大值；函數Min[]表示對變量求最小值；pn(j)表示第j個時間段內，依據第一公式計算得到的該時間段內實際使用的SCP窗口數n(j)被全部占用的概率；所述第一公式是根據排隊論中的M/M/n/n排隊模型，在第j個時間段時，所有SCP窗口n(j)都被占用的概率pn(j)為pn(j)=ρn(j)n(j)!Σl=0n(j)ρll!;]]>式中，ρ為呼叫強度，其值為第j個時間段的系統(tǒng)總的相當平均呼叫到達率λk*(j)與參考業(yè)務的正常平均響應時間wsk的乘積，即ρ=λk*(j)·wsk;]]>跳轉執(zhí)行步驟(205)；(204)把第j個時間段實際使用的SCP窗口數n(j)與該時間段事先設定的窗口數的下限nmin(j-1)進行比較，選擇其中數值較大者，作為該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的下限nmin(j)，即nmin(j)=Max(n(j),nmin(j-1));]]>窗口數的上限保持不變，即仍然以該時間段起始點t(j-1)時刻設定的SCP窗口數的上限nmax(j-1)作為該時間段終止點t(j)時刻設定的SCP窗口數的上限nmax(j)，即nmax(j)=nmax(j-1);]]>計算第j個時間段內進入SCP的總呼叫到達率λe(j)λe(j)=Min[λk*(j),nmin(j)+nmax(j)2wsk];]]>函數Min[]表示對變量求最小值，λk*(j)表示第j個時間段內SCP總的相當呼叫到達率，wsk表示參考業(yè)務k的平均響應時間；(205)如果在第j個時間段終止點t(j)時刻，設定的SCP窗口數的下限nmin(j)僅比窗口數的上限nmax(j)小1，即nmin(j)=nmax(j)-1,]]>則設置該t(j)時刻的SCP窗口數下限nmin(j)與其窗口數上限nmax(j)相等，即兩者都等于最佳窗口數值Nnmin(j)=nmax(j)=N,]]>至此步驟(2)的計算操作全部完成；否則，進入下一個時間段的循環(huán)操作；此時，先計算和設定該第j+1個時間段中所用的SCP窗口數 式中，函數Max[]表示對變量求最大值；函數Min[]表示對變量求最小值；函數F取整()表示對變量取整，即丟棄變量的小數部分；然后，對時間段變量j+1后，返回執(zhí)行步驟(202)。
5.根據權利要求2或3或4所述的智能網過載的控制方法，其特征在于在SCP初始化或對SCP的軟硬件進行調整或擴容后，都要執(zhí)行一次步驟(2)的任選某種業(yè)務作為參考業(yè)務，尋找SCP最佳窗口數目的操作。
6.根據權利要求1或2所述的智能網過載的控制方法，其特征在于所述步驟(3)中的為每種業(yè)務配置SCP窗口的分配原則是由運營商根據多業(yè)務運營規(guī)則，在SCP中預先設定的；所述多業(yè)務運營規(guī)則至少包括多業(yè)務的比例公平性原則。
7.根據權利要求2所述的智能網過載的控制方法，其特征在于所述步驟(4)進一步包括下述步驟(401)系統(tǒng)過載時，該系統(tǒng)先根據第二公式計算第j個時間段內SCP能夠處理的參考業(yè)務k的呼叫到達率的理論值Sk(j)，再根據第三公式計算在第j個時間段內，SCP能夠處理的每一種業(yè)務的呼叫到達率的理論值Si(j)，即SCP限制該業(yè)務的門限值；如果在第j個時間段內第i種業(yè)務的實際的平均呼叫到達率λi(j)小于SCP限制該業(yè)務的門限值Si(j)時，則在第j個時間段內，該第i種業(yè)務實際進入SCP的平均呼叫到達率λei(j)為上述平均呼叫到達率λi(j)和門限值Si(j)兩者中的較小者，即λei(j)=Min(λi(j),Si(j));]]>所述第二公式是假定系統(tǒng)單獨運行參考業(yè)務k時，理論上允許接入SCP的最大平均呼叫到達率Sk*為所有的m種業(yè)務等價為參考業(yè)務k之后的總和，即Sk*=Σi=1mfik(Sk(j))αikSk(j);]]>則該參考業(yè)務k的呼叫到達率的理論值Sk(j)為Sk(j)=Sk*/(Σi=1mfik(Sk(j))αik);]]>式中，fik(Sk(j)是以參考業(yè)務k為標準和假定已知第j個時間段內，第i種業(yè)務允許進入SCP的最大平均呼叫到達率Si(j)和參考業(yè)務k允許進入SCP的最大平均呼叫到達率Sk(j)時，該i與k兩種業(yè)務允許接入SCP的平均呼叫到達率的比例關系，即fik(Sk(j)為Si(j)與Sk(j)之比fik(Sk(j))=Si(j)Sk(j);]]>所述第三公式是第i種業(yè)務的呼叫到達率的理論值Si(j)Si(j)=fik(Sk(j))·Sk(j).]]>(402)設置系統(tǒng)只運行單一參考業(yè)務k時，理論上允許接入SCP的最大平均呼叫到達率Sk*減去所有的m種業(yè)務實際進入SCP的相當平均呼叫到達率的總和的差值為SCP剩余資源Δ，則Δ=Sk*-Σi=1mλei(j)αik;]]>如果Δ＞0，說明SCP資源有剩余，則繼續(xù)分配該剩余資源，執(zhí)行后續(xù)步驟；如果Δ＝0，說明SCP沒有剩余資源，則步驟(3)的操作終止；(403)根據設定的每種業(yè)務的優(yōu)先級，由高到低依次把資源分配給高優(yōu)先級且負荷重的業(yè)務第i種業(yè)務的呼損Δi是在第j個時間段內第i種業(yè)務的實際呼叫到達率λi(j)與該業(yè)務實際被SCP接收的平均呼叫到達率λei(j)的差，即Δi=λi(j)-λei(j);]]>如果Δi為零，說明第i種業(yè)務沒有呼叫被拒絕，不要進行調整；如果Δi大于零，說明第i種業(yè)務負荷較重，有被拒絕的呼叫，需要進行調整，具體調整方法是先對優(yōu)先級最高的業(yè)務1進行處理；如果該業(yè)務的呼損Δ1＞0，則需重新計算該業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λe1(j)，具體步驟如下若SCP剩余資源Δ大于等于該業(yè)務的呼損Δ1與該業(yè)務的資源比例系數α1k的乘積時，則該業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λe1(j)為該業(yè)務的門限值S1(j)與該業(yè)務的呼損Δ1之和；否則，該業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λe1(j)為該業(yè)務的門限值S1(j)與SCP剩余資源Δ與該業(yè)務的資源比例系數α1k的比值之和；即 然后，根據步驟(402)中SCP剩余資源的計算公式重新計算SCP剩余資源Δ后，再按照上述方法分別計算次高優(yōu)先級業(yè)務至最低優(yōu)先級業(yè)務的各自允許進入SCP的平均呼叫到達率；(404)根據步驟(402)中SCP剩余資源的計算公式再次計算SCP剩余資源Δ，如果此時得到的新的SCP剩余資源Δ等于零，則跳轉執(zhí)行步驟(405)；否則進行如下處理操作根據第二公式確定的各種業(yè)務之間的呼叫到達率的比例關系fik(Sk(j))和資源比例系數αik，把SCP剩余資源Δ重新分配給各種業(yè)務；則第i種業(yè)務分配到的剩余資源δi的計算公式為δi=[Δ·fik(Sk(j))·αik]/Σl=1mflk(Sk(j))αlk;]]>然后，重新計算第i種業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λei(j)λei(j)=λei(j)+δi;]]>即該平均呼叫到達率λei(j)為上述步驟(403)的λei(j)與剩余資源δi之和。(405)根據重新計算得到的每種業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率，計算此時每種業(yè)務所分配到的窗口數；即在下一個時間段SCP為第i種業(yè)務分配的窗口數ni(j+1)是該種業(yè)務允許進入SCP的平均呼叫到達率λei(j)與該種業(yè)務的正常平均響應時間wsi的乘積ni(j+1)=λei(j)·wsi.]]>
全文摘要
一種多業(yè)務環(huán)境下智能網過載的控制方法，該方法由業(yè)務控制點SCP進行控制，具體技術措施是在SCP中設置用于接收七號信令網消息的窗口，并設置對各種業(yè)務分配窗口的分配原則，讓SCP根據設定的窗口分配原則和系統(tǒng)負荷的變化情況自適應地動態(tài)調整各種業(yè)務所分配的窗口數目的大小，來控制多業(yè)務的過載；以便在過載情況下，通過調度SCP資源而使之能夠被充分利用，而在不過載時，SCP對業(yè)務不進行限制，保證具有很好的有效性和公平性。該方法步驟簡單，響應速度快，實現容易，不需要SSP的配合，對網絡影響小，具有較強的健壯性，能適應各種復雜的負荷情況；適用范圍較廣，可用于固話智能網和移動智能網。
文檔編號H04Q3/00GK1665315SQ200510064628
公開日2005年9月7日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權日2005年4月15日
發(fā)明者廖建新, 王晶, 王純, 李煒, 王玉龍, 朱曉民, 武家春, 張磊, 樊利民, 程莉 申請人:北京郵電大學