基于M/P/C/C優(yōu)先權(quán)排隊(duì)論的呼損性能分析

李佳立+余玉材+鄒光南

摘 要： 為了在當(dāng)今業(yè)務(wù)種類繁多的移動(dòng)通信系統(tǒng)中更好地滿足各種用戶的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量保障需求，提出了一種基于M/P/C/C的自相似優(yōu)先權(quán)排隊(duì)模型，并對(duì)基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)以及非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損性能進(jìn)行了仿真分析。由仿真結(jié)果可知，不論信道資源充足與否，兩種優(yōu)先權(quán)策略均實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同屬性用戶業(yè)務(wù)有差別的服務(wù)，且基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略更能保障高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，但是以降低低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量為代價(jià)的。

關(guān)鍵詞： 優(yōu)先權(quán)； 排隊(duì)論； 自相似業(yè)務(wù)； 呼叫損失概率； 業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量

中圖分類號(hào)： TN911?34； TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）20?0022?05

Call blocking performance analysis based on M/P/C/C priority queuing theory

LI Jia?li， YU Yu?cai， ZOU Guang?nan

（Beijing Institute of Satellite Information Engineering， Beijing 100086， China）

Abstract： A self?similarity queuing model based on M/P/C/C is proposed in this paper to meet the QoS needs of the various useres in the mobile communication system. The simulation analysis was performed based on preemptive priority and non?preemptive priority call blocking performance. The simulation results show， no matter that the channel resources is adequate or not， both of the two strategies can achieve a differentiated business services for different user attributes and the quality of high priority service can be guaranteed on the basis of preemptive priority policies， but QOS of priority service level is reduced.

Keywords： priority； queuing theory； self?similarity traffic service； call blocking probability； QoS

0 引 言

隨著移動(dòng)通信系統(tǒng)中多媒體業(yè)務(wù)種類的日益豐富以及用戶數(shù)量不斷增加，如何保障不同多媒體業(yè)務(wù)以及不同等級(jí)的終端在移動(dòng)通信中的QoS（業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量）已經(jīng)成為一項(xiàng)熱門研究問題。網(wǎng)絡(luò)模型呼叫損失概率的研究作為保證用戶服務(wù)質(zhì)量的重要前提，也越來越受人們的關(guān)注。

目前，國(guó)內(nèi)外均針對(duì)基于優(yōu)先級(jí)的排隊(duì)模型進(jìn)行了呼損性能分析[1?4]，但國(guó)內(nèi)大多是基于傳統(tǒng)的馬爾科夫模型進(jìn)行的研究[5?7]，其在描述實(shí)際網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)時(shí)往往忽視了網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中的自相似特性，而網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)自相似特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能的分析與評(píng)價(jià)卻具有重大的影響。

因此，為了更加真實(shí)的進(jìn)行業(yè)務(wù)系統(tǒng)的呼損性能分析，本文將建立具有自相似特性的業(yè)務(wù)源模型，并在此基礎(chǔ)上對(duì)基于優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)論進(jìn)行呼損性能分析，旨在為高優(yōu)先級(jí)的用戶及對(duì)時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)提供更好的服務(wù)質(zhì)量。

1 多媒體業(yè)務(wù)呼叫到達(dá)模型及其呼損性能仿真

1.1 多媒體業(yè)務(wù)呼叫到達(dá)模型

在本文中將設(shè)置四種不同QoS等級(jí)的業(yè)務(wù)，每種業(yè)務(wù)的QoS等級(jí)為固定值（QoS=1，2，3，4；值越小優(yōu)先級(jí)越高）。每類業(yè)務(wù)的排隊(duì)業(yè)務(wù)源模型均采用M/P/C/C模型，不同種類業(yè)務(wù)的各個(gè)呼叫的服務(wù)時(shí)間以及抵達(dá)過程之間都是獨(dú)立的。業(yè)務(wù)接入模型如圖1所示。

圖1 業(yè)務(wù)接入模型

M/P/C/C為自相似排隊(duì)模型，第一個(gè)字母表示到達(dá)過程的特征，M表示是無(wú)記憶的Poisson過程。第二個(gè)字母表示服務(wù)時(shí)間的概率分布，P表示Pareto分布，第三個(gè)字母表示信道的個(gè)數(shù)為C，最后一個(gè)字母表示系統(tǒng)容量為C。

其中，Pareto分布已廣泛用于分析網(wǎng)絡(luò)流量模型及自相似模型仿真。若一個(gè)離散隨機(jī)過程滿足：任意[t]（t=…，-1， 0，1，…） 時(shí)刻有[ξ]個(gè)突發(fā)序列產(chǎn)生，[ξ]是服從參數(shù)為[λ]的Poisson分布的隨機(jī)變量，每個(gè)突發(fā)序列的持續(xù)長(zhǎng)度[l]是服從參數(shù)為[α]的離散Pareto 分布的隨機(jī)變量，它的分布為：

[Prτ=l=c0l-α-1， l∈Nc0=l=1∞l-α-1-1-1， l∈N， 1<α<2]

則該過程稱為Possion?Pareto過程。Possion?Pareto過程是漸進(jìn)二階自相似的，其中[c0]是歸一化系數(shù)，自相似系數(shù)[8?10]為[H=3-α2]。

呼叫到達(dá)等待隊(duì)列時(shí)，采用基于優(yōu)先權(quán)以及即阻塞即清除的服務(wù)規(guī)則。本文中將分別采用強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)以及非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)規(guī)則對(duì)基于M/P/C/C的排隊(duì)模型的呼損性能進(jìn)行仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析對(duì)比。其中：

（1） 強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)。高優(yōu)先級(jí)用戶較低優(yōu)先級(jí)用戶具有強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)是指，當(dāng)信道資源空閑時(shí)，排隊(duì)中的高優(yōu)先級(jí)用戶將到達(dá)隊(duì)列頭部率先接受服務(wù)，即使高優(yōu)先級(jí)用戶到達(dá)時(shí)低優(yōu)先級(jí)用戶正在接受服務(wù)它也必須退出信道資源，讓排在隊(duì)列頭部的高優(yōu)先級(jí)用戶強(qiáng)占信道資源接受服務(wù)，同一類顧客的服務(wù)規(guī)則遵循FCFS準(zhǔn)則。

（2） 非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)。高優(yōu)先級(jí)用戶較低優(yōu)先級(jí)用戶具有非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)是指，當(dāng)?shù)竭_(dá)系統(tǒng)的高優(yōu)先級(jí)用戶時(shí)看到低優(yōu)先級(jí)用戶正在接受服務(wù)，只有等到該低優(yōu)先級(jí)用戶被服務(wù)完畢，排在隊(duì)伍頭部的高優(yōu)先級(jí)用戶才可以被服務(wù)，同一類顧客的服務(wù)規(guī)則遵循FCFS準(zhǔn)則。

（3） 阻塞即清除服務(wù)。發(fā)生阻塞，優(yōu)先級(jí)別較低的顧客被丟棄，不再等待服務(wù)。

1.2 仿真框架

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性能分析技術(shù)采用泊松模型和其他馬爾可夫模型進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，而自相似性在數(shù)學(xué)上難以解析，所以目前自相似業(yè)務(wù)流的隊(duì)列分析的主要方法是計(jì)算機(jī)仿真和近似排隊(duì)模型分析。本文將采用計(jì)算仿真分別對(duì)基于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)排隊(duì)模型以及基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)排隊(duì)模型的呼損性能進(jìn)行分析比較，研究其在保障業(yè)務(wù)QoS中的優(yōu)劣之處。

（1） 非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)排隊(duì)模型仿真算法框架如下：

Step0：設(shè)定排隊(duì)系統(tǒng)參數(shù)[λ]，[α]，C，及隊(duì)列中總的用戶數(shù)，變量賦初值。

Step1：對(duì)每位用戶，重復(fù)Step2～Step5。

Step2：通過泊松分布隨機(jī)指定該用戶與上一顧客的到達(dá)時(shí)間間隔，并將此值設(shè)置為定時(shí)器[T1]的值。

Step3：定時(shí)器[T1]到時(shí)，為所對(duì)應(yīng)的用戶指派一個(gè)符合Pareto分布的服務(wù)時(shí)間，并進(jìn)入等待隊(duì)列。

Step4：查找信道中是否有標(biāo)為空閑的信道。若不存在，呼叫被拒絕，此類用戶拒絕數(shù)加1，轉(zhuǎn)入Step2；若存在，轉(zhuǎn)入Step5。

Step5：判斷是否有高優(yōu)先級(jí)的用戶位于等待隊(duì)列的隊(duì)首，若不存在則安排此用戶占用此信道，并設(shè)置值為服務(wù)時(shí)間值的定時(shí)[T1]，[T2]到時(shí)離開此信道，轉(zhuǎn)入Step2。若存在，則此呼叫被拒絕，此類用戶拒絕數(shù)加1，轉(zhuǎn)Step2。

Step6：統(tǒng)計(jì)損失率。

非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)M/P/C/C排隊(duì)模型仿真框架見圖2。

圖2 非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)M/P/C/C排隊(duì)模型仿真框架

（2） 強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)排隊(duì)模型仿真算法框架如下：

Step0：設(shè)定排隊(duì)系統(tǒng)參數(shù)[λ]，[α]，C，及隊(duì)列中總的用戶數(shù)，變量賦初值。

Step1：對(duì)每位用戶，重復(fù)Step2，Step3，Step4，Step5和Step6。

Step2：通過泊松分布隨機(jī)指定該用戶與上一顧客的到達(dá)時(shí)間間隔，并將此值設(shè)置為定時(shí)器[T1]的值。

Step3：定時(shí)器[T1]到時(shí)，為所對(duì)應(yīng)的用戶指派一個(gè)符合Pareto 分布的服務(wù)時(shí)間，并進(jìn)入等待隊(duì)列。

Step4：查找信道中是否有標(biāo)為空閑的信道。若不存在，轉(zhuǎn)入Step5；若存在，轉(zhuǎn)入Step6。

Step5：判斷是否有低優(yōu)先級(jí)的用戶占用信道，若存在，則強(qiáng)占此信道資源并設(shè)置值為服務(wù)時(shí)間值的定時(shí)[T1]，[T2]到時(shí)離開此信道，被占業(yè)務(wù)類型用戶的呼叫拒絕數(shù)加1；若不存在則此業(yè)務(wù)類型用戶呼叫被拒絕數(shù)加1，轉(zhuǎn)入Step2。

Step6：判斷是否有高優(yōu)先級(jí)的用戶位于等待隊(duì)列的隊(duì)首，若不存在則安排此用戶占用此信道，并設(shè)置值為服務(wù)時(shí)間值的定時(shí)[T1]，[T2]到時(shí)離開此信道，轉(zhuǎn)入Step2。若存在，則此呼叫被拒絕，此類用戶拒絕數(shù)加1，轉(zhuǎn)Step2。

Step7：統(tǒng)計(jì)損失率。

強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)M/P/C/C排隊(duì)模型仿真框架如圖3所示。

圖3 強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)M/P/C/C排隊(duì)模型仿真框架

1.3 仿真結(jié)果分析

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，用戶到達(dá)率以及系統(tǒng)的信道容量是影響業(yè)務(wù)呼損概率的關(guān)鍵因素[12]，因此在本文的仿真中將設(shè)計(jì)兩個(gè)仿真場(chǎng)景，分別研究基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)以及非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的M/P/C/C排隊(duì)論模型在兩個(gè)場(chǎng)景下保障業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的效果。

表1 仿真參數(shù)配置表

1.3.1 場(chǎng)景1仿真結(jié)果分析

非強(qiáng)占和強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨信道個(gè)數(shù)的關(guān)系線如圖4、圖5所示。

圖4 非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨信道個(gè)數(shù)的關(guān)系線

圖5 強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨信道個(gè)數(shù)的關(guān)系曲線

從圖4、圖5中可看出，在一定業(yè)務(wù)呼叫到達(dá)率的情況下，隨著系統(tǒng)容量的增大，業(yè)務(wù)的呼損率隨之減小，不同QoS等級(jí)的業(yè)務(wù)呼損率之間的差距也在減小，且在圖中可明顯的看出QoS=1業(yè)務(wù)的呼損率最低，其次依次是QoS=2的業(yè)務(wù)、QoS=3的業(yè)務(wù)、QoS=4的業(yè)務(wù)。因此，不論信道資源緊張與否這兩種策略均達(dá)到了根據(jù)用戶優(yōu)先級(jí)參數(shù)不同而提供有差別QoS的目的。

由圖6（a）可知，針對(duì)QoS=1的業(yè)務(wù)其基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損率明顯小于基于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率。由圖6（b）可知，當(dāng)信道資源較緊張時(shí)，為了保障QoS=1的服務(wù)質(zhì)量而強(qiáng)占QoS=2的業(yè)務(wù)信道，因此，QoS=2業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損性能高于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率；而當(dāng)資源較充足時(shí)，QoS=2業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損率低于于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率。由圖6（c）、（d）可知，由于在強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略下QoS=3，4的業(yè)務(wù)信道被高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)強(qiáng)占，因此基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損性能高于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率。

圖6 優(yōu)先權(quán)策略呼損性能對(duì)比圖

綜上所述，在一定業(yè)務(wù)呼叫到達(dá)率的情況下，不論信道資源緊張與否，兩種策略均能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)不同等級(jí)的服務(wù)質(zhì)量；而當(dāng)信道資源較緊張時(shí)，系統(tǒng)能更好的保障高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，但代價(jià)是降低了低優(yōu)先業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。

1.3.2 場(chǎng)景2仿真結(jié)果分析

非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨呼叫到達(dá)率的關(guān)系曲線如圖7所示。

圖7 非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨呼叫到達(dá)率的關(guān)系曲線

從圖7、圖8中可看出，在一定信道容量的情況下，隨著呼叫到達(dá)率的增大，業(yè)務(wù)的呼損率隨之增大，不同QoS等級(jí)的業(yè)務(wù)呼損率之間的差距也在增大，且在圖中可明顯地看出QoS=1業(yè)務(wù)的呼損率最低，其次依次是QoS=2的業(yè)務(wù)、QoS=3的業(yè)務(wù)、QoS=4的業(yè)務(wù)。因此，隨著用戶到達(dá)率的變化，基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)以及非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)策略始終能夠?qū)崿F(xiàn)為不同用戶提供不同等級(jí)服務(wù)的任務(wù)。

圖8 強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨呼叫到達(dá)率的關(guān)系曲線

由圖9（a）可知，QoS=1業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損率明顯小于基于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率。由圖9（b）可知，當(dāng)呼叫到達(dá)率低時(shí)，QoS=2業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損率低于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率；當(dāng)呼叫到達(dá)率高時(shí)，QoS=2的業(yè)務(wù)信道被強(qiáng)占，因此QoS=2業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損性能高于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率。由圖9（c）、（d）可知，由于在強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略下QoS=3，4的業(yè)務(wù)信道被高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)強(qiáng)占，因此基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損性能高于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率，且隨著呼叫到達(dá)率的增大，信道資源不足，其業(yè)務(wù)信道被強(qiáng)占的概率增大，兩種策略呼損率的差值也在增大。綜上所述，在信道個(gè)數(shù)一定的情況下，隨著呼叫到達(dá)率的增大，兩種優(yōu)先權(quán)策略均能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的業(yè)務(wù)QoS屬性提供不同等級(jí)的服務(wù)質(zhì)量。且當(dāng)4種業(yè)務(wù)的呼叫到達(dá)率增大到一定程度時(shí)，業(yè)務(wù)的呼損率勢(shì)必會(huì)大于系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)呼損率的要求，此時(shí)采用強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略更能保障高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，但其他低優(yōu)先級(jí)的服務(wù)質(zhì)量均有所降低。

圖9 優(yōu)先權(quán)策略呼損性能對(duì)比圖

2 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，兩種策略均實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同屬性用戶業(yè)務(wù)有差別的服務(wù)，基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的排隊(duì)論更能保障高優(yōu)先業(yè)務(wù)的傳輸。但是隨著信道個(gè)數(shù)的減少或用戶呼叫到達(dá)率的增大，系統(tǒng)資源逐漸緊張，低優(yōu)先用戶的業(yè)務(wù)信道被高優(yōu)先級(jí)用戶所強(qiáng)占，低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量大大下降，甚至不滿足系統(tǒng)性能的最低要求。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行策略選擇，或者在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)閾值，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)用戶的呼損率高于此閾值時(shí)采用基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)論，反之則采用基于非強(qiáng)占用戶優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)論，從而在保障業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，提高業(yè)務(wù)傳輸?shù)墓叫浴?/p>

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1.3.2 場(chǎng)景2仿真結(jié)果分析

非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨呼叫到達(dá)率的關(guān)系曲線如圖7所示。

圖7 非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨呼叫到達(dá)率的關(guān)系曲線

從圖7、圖8中可看出，在一定信道容量的情況下，隨著呼叫到達(dá)率的增大，業(yè)務(wù)的呼損率隨之增大，不同QoS等級(jí)的業(yè)務(wù)呼損率之間的差距也在增大，且在圖中可明顯地看出QoS=1業(yè)務(wù)的呼損率最低，其次依次是QoS=2的業(yè)務(wù)、QoS=3的業(yè)務(wù)、QoS=4的業(yè)務(wù)。因此，隨著用戶到達(dá)率的變化，基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)以及非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)策略始終能夠?qū)崿F(xiàn)為不同用戶提供不同等級(jí)服務(wù)的任務(wù)。

圖8 強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨呼叫到達(dá)率的關(guān)系曲線

由圖9（a）可知，QoS=1業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損率明顯小于基于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率。由圖9（b）可知，當(dāng)呼叫到達(dá)率低時(shí)，QoS=2業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損率低于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率；當(dāng)呼叫到達(dá)率高時(shí)，QoS=2的業(yè)務(wù)信道被強(qiáng)占，因此QoS=2業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損性能高于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率。由圖9（c）、（d）可知，由于在強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略下QoS=3，4的業(yè)務(wù)信道被高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)強(qiáng)占，因此基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損性能高于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率，且隨著呼叫到達(dá)率的增大，信道資源不足，其業(yè)務(wù)信道被強(qiáng)占的概率增大，兩種策略呼損率的差值也在增大。綜上所述，在信道個(gè)數(shù)一定的情況下，隨著呼叫到達(dá)率的增大，兩種優(yōu)先權(quán)策略均能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的業(yè)務(wù)QoS屬性提供不同等級(jí)的服務(wù)質(zhì)量。且當(dāng)4種業(yè)務(wù)的呼叫到達(dá)率增大到一定程度時(shí)，業(yè)務(wù)的呼損率勢(shì)必會(huì)大于系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)呼損率的要求，此時(shí)采用強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略更能保障高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，但其他低優(yōu)先級(jí)的服務(wù)質(zhì)量均有所降低。

圖9 優(yōu)先權(quán)策略呼損性能對(duì)比圖

2 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，兩種策略均實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同屬性用戶業(yè)務(wù)有差別的服務(wù)，基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的排隊(duì)論更能保障高優(yōu)先業(yè)務(wù)的傳輸。但是隨著信道個(gè)數(shù)的減少或用戶呼叫到達(dá)率的增大，系統(tǒng)資源逐漸緊張，低優(yōu)先用戶的業(yè)務(wù)信道被高優(yōu)先級(jí)用戶所強(qiáng)占，低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量大大下降，甚至不滿足系統(tǒng)性能的最低要求。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行策略選擇，或者在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)閾值，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)用戶的呼損率高于此閾值時(shí)采用基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)論，反之則采用基于非強(qiáng)占用戶優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)論，從而在保障業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，提高業(yè)務(wù)傳輸?shù)墓叫浴?/p>

參考文獻(xiàn)

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1.3.2 場(chǎng)景2仿真結(jié)果分析

非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨呼叫到達(dá)率的關(guān)系曲線如圖7所示。

圖7 非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨呼叫到達(dá)率的關(guān)系曲線

從圖7、圖8中可看出，在一定信道容量的情況下，隨著呼叫到達(dá)率的增大，業(yè)務(wù)的呼損率隨之增大，不同QoS等級(jí)的業(yè)務(wù)呼損率之間的差距也在增大，且在圖中可明顯地看出QoS=1業(yè)務(wù)的呼損率最低，其次依次是QoS=2的業(yè)務(wù)、QoS=3的業(yè)務(wù)、QoS=4的業(yè)務(wù)。因此，隨著用戶到達(dá)率的變化，基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)以及非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)策略始終能夠?qū)崿F(xiàn)為不同用戶提供不同等級(jí)服務(wù)的任務(wù)。

圖8 強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略呼損率隨呼叫到達(dá)率的關(guān)系曲線

由圖9（a）可知，QoS=1業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損率明顯小于基于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率。由圖9（b）可知，當(dāng)呼叫到達(dá)率低時(shí)，QoS=2業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損率低于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率；當(dāng)呼叫到達(dá)率高時(shí)，QoS=2的業(yè)務(wù)信道被強(qiáng)占，因此QoS=2業(yè)務(wù)的基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損性能高于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率。由圖9（c）、（d）可知，由于在強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略下QoS=3，4的業(yè)務(wù)信道被高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)強(qiáng)占，因此基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的呼損性能高于非強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的呼損率，且隨著呼叫到達(dá)率的增大，信道資源不足，其業(yè)務(wù)信道被強(qiáng)占的概率增大，兩種策略呼損率的差值也在增大。綜上所述，在信道個(gè)數(shù)一定的情況下，隨著呼叫到達(dá)率的增大，兩種優(yōu)先權(quán)策略均能實(shí)現(xiàn)對(duì)不同的業(yè)務(wù)QoS屬性提供不同等級(jí)的服務(wù)質(zhì)量。且當(dāng)4種業(yè)務(wù)的呼叫到達(dá)率增大到一定程度時(shí)，業(yè)務(wù)的呼損率勢(shì)必會(huì)大于系統(tǒng)對(duì)業(yè)務(wù)呼損率的要求，此時(shí)采用強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略更能保障高優(yōu)先級(jí)的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量，但其他低優(yōu)先級(jí)的服務(wù)質(zhì)量均有所降低。

圖9 優(yōu)先權(quán)策略呼損性能對(duì)比圖

2 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，兩種策略均實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同屬性用戶業(yè)務(wù)有差別的服務(wù)，基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)策略的排隊(duì)論更能保障高優(yōu)先業(yè)務(wù)的傳輸。但是隨著信道個(gè)數(shù)的減少或用戶呼叫到達(dá)率的增大，系統(tǒng)資源逐漸緊張，低優(yōu)先用戶的業(yè)務(wù)信道被高優(yōu)先級(jí)用戶所強(qiáng)占，低優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)的傳輸質(zhì)量大大下降，甚至不滿足系統(tǒng)性能的最低要求。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行策略選擇，或者在系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)閾值，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)用戶的呼損率高于此閾值時(shí)采用基于強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)論，反之則采用基于非強(qiáng)占用戶優(yōu)先權(quán)的排隊(duì)論，從而在保障業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)，提高業(yè)務(wù)傳輸?shù)墓叫浴?/p>

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[6] 黃業(yè)文，吳紅，王遠(yuǎn)世.非強(qiáng)占有限優(yōu)先權(quán)M/M/1排隊(duì)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2013（13）：80?84.

[7] 柯鵬，金姍姍，李文翔.面向多業(yè)務(wù)通信調(diào)度的優(yōu)先級(jí)排隊(duì)模型研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2013，40（3）：159?162.

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[10] 謝明，葉梧，馮穗力，等.自相似業(yè)務(wù)流下的排隊(duì)性能分析[J].華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2006，34（1）：24?28.

[11] 王守印，趙國(guó)喜.多信道資源強(qiáng)占優(yōu)先權(quán)排隊(duì)系統(tǒng)分析[J].河南師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2011，39（3）：29?32.

[12] 李強(qiáng)，孫瑞杰，汪洋，等.一種基于TD?SCDMA電路域會(huì)話類業(yè)務(wù)呼叫到達(dá)模型[J].重慶郵電大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，24（2）：164?168.