GSM网络话务预测与话务拥塞控制研究

摘要

20世纪90年代中期起,我国移动通信业务得到迅猛发展,通信公司之间的竞争也日趋激烈。为提升企业的核心竞争力,各运营商逐步由粗放型投资管理向集约精细型方向发展。为了推进精细化网络运营,提高无线网络资源的利用率,需要对话务数据进行深入的分析,并在此基础上进行精确的话务预测。因此移动通信话务预测在全球范围内受到了广泛关注。 本论文系统而深入地研究了移动通信话务预测的方法及其系统实现。研究工作首先包括对预测方法进行深入研究,分析各类常规预测方法和智能预测方法的特性,针对移动通信业务的实际工程需要,指出适合于移动通信话务预测的方法：自适应最优模糊逻辑、模糊聚类、神经网路等智能化方法；其次,论文对移动通信话务的历史数据进行了详细的分析,在定性、定量分析的基础上给出移动通信话务历史数据的内在规律,为下一步的精确预测打下基础；在移动通信话务历史数据分析及其预测方法研究的基础上,论文在以下几个方面取得了实质性的进展： 1、对移动通信话务历史数据进行模糊聚类分析,建立了自适应最优模糊逻辑预测系统和神经网络预测系统,并采用历史数据对预测系统进行学习训练,训练后的预测系统将3-6个月的中国移动通信集团广东有限公司无线接入话务的预测精度提高到95％,成为中国移动通信集团在用的精度最高的话务预测类软件。 2、首次对广东移动通信公司话务系统的历史数据进行混沌分析,用相空间重构和李亚普诺夫指数方法确定了该话务系统存在混沌分量,并发现该系统的混沌分量随时间而发展、增长。在此基础上使用组合预测策略分别对混沌分量进行混沌预测、对其他分量使用模糊预测,进一步将话务预测的精度提高到96-97％。 3、首次构建移动通信小区半速率信道的模型参考自适应控制器,将话务预测成果应用到半速率的动态调整中。以修正后的爱尔兰B表为参考模型,以话务预测结果为驱动,通过动态调整,采用3％的半速率信道吸收了原来需要增加20％信道才能吸收的话务。该部分研究荣获中国移动通信集团2006年科技进步一等奖、中国移动通信集团广东有限公司2006年科技创新一等奖。据中国移动通信集团广东有限公司规划部门测算,该成果节省投资约6亿元。 4、在局部容量建设中,作为主要手段的直放站与分布系统,目前尚无监控协议和网管系统,为保证局部网络容量拥塞控制手段的有效、稳定运行,最后本论文还开发出相应的网管协议和网管系统,并成功应用在该公司近20000台、套设备上,成为中国移动通信集团的直放站网管协议标准。该协议标准还获得信息产业部权威标准机构--信息产业部电信研究院泰尔实验室的认可和推广。该部分研究也荣获中国移动通信集团广东有限公司2006年科技创新一等奖。 论文的研究工作对于移动运营商提高移动通信的服务质量具有理论和实际应用意义,并对移动运营商的管理运行工作做出实际贡献。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.1.1课题主要内容与目的

1.1.2话务预测的必要性

1.2 GSM网络与业务的基本介绍

1.2.1 GSM网络概述

1.2.2 GSM主要业务概述

1.3 GSM网络话务量特性

1.3.1话务量统计分析

1.3.2影响话务量的相关因素

1.4 GSM网络的拥塞控制

1.4.1半速率与GSM网络话务拥塞控制

1.4.2直放站与分布系统与GSM网络话务拥塞控制

1.5论文结构

第二章GSM网络话务的预测方法

2.1话务预测的分类

2.2传统预测方法

2.2.1指数平滑法

2.2.2时间序列预测技术

2.2.3回归预测技术

2.2.4卡尔曼(Kalman)滤波法

2.2.5灰色预测技术

2.2.6对传统预测技术的总结

2.3智能化预测技术

2.3.1基于知识的专家系统

2.3.2模糊逻辑系统

2.3.3人工神经网络

2.4本章小结

第三章GSM网络话务的模糊逻辑系统预测

3.1模糊集理论概述

3.1.1模糊逻辑系统的分类

3.1.2模糊规则库

3.1.3模糊推理机

3.1.4模糊产生器和反模糊化

3.1.5高斯型模糊逻辑系统的非线性映射能力

3.1.6模糊集预测系统中的应用综合

3.2基于自适应最优模糊逻辑的短期话务预测系统建模

3.2.1最优模糊逻辑系统

3.2.2系统输入输出变量的选取及空间分割

3.2.3聚类分析

3.2.4短期话务预测系统的建立

3.3基于自适应最优模糊逻辑的短期话务预测系统具体实现

3.3.1预测系统结构

3.3.2预测模块

3.4本章小结

第四章GSM网络话务的神经网络系统预测

4.1神经网络预测系统结构分析与建模

4.1.1样本对的选择

4.1.2隐层神经元个数的选取

4.1.3预测

4.2智能化话务预测试验及其分析

4.3本章小结

第五章GSM网络话务的混沌分析与预测

5.1混沌预测的主要方法

5.2混沌时间序列分析的数学基础

5.2.1混沌的定义及其判断

5.2.2相空间重构

5.3 GSM话务混沌预测模型

5.3.1低通滤波

5.3.2相空间重构

5.3.3延迟时间τ的选取对相空间重构的影响

5.3.4李亚普诺夫指数判定

5.3.5 GSM网络话务量混沌预测模型

5.4 GSM网络话务量混沌预测

5.5结论

第六章基于动态半速率的GSM网络拥塞控制

6.1 GSM小区与半速率的基本原理

6.2动态半速率的拥塞控制模型

6.2.1动态半速率的拥塞控制要求

6.2.2基于话务预测动态半速率的拥塞控制模型

6.2.3基于话务预测的动态半速率拥塞控制算法与实现

6.2.4基于话务预测的动态半速率拥塞控制效果

6.3动态半速率拥塞控制系统的参考模型修正

6.3.1爱尔兰B表

6.3.2基于统计实测的爱尔兰B表修正

6.3.3修正后的参考模型

6.4结论

第七章直放站与分布系统的局部性拥塞控制

7.1直放站与分布系统与局部性话务拥塞控制

7.2直放站与分布系统解决话务局部拥塞的局限

7.3直放站与分布系统的网管需求

7.4直放站与分布系统网管协议必须解决的问题

7.5直放站与分布系统的统一网管协议

7.5.1实现协议分层处理

7.5.2网管协议的模块化设计

7.5.3解耦监控对象、完成多监控对象自由拼装

7.5.4预留充分的可扩充空间

7.5.5及时可靠的告警机制

7.6本章小结

第八章结论

1.论文的主要成果和创新点

2.主要研究展望

参考文献

攻读博士学位期间取得的研究成果

致 谢