PCS网络基于运动的位置更新策略改进和建构分析

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位置管理(location management,LM)作为无线移动通信网中一项重要内容,主要是及时跟踪移动终端(mobile terminal,MT)的位置,以便传递呼叫到MT,从而保障用户得到良好的服务。  位置管理主要有两种操作:位置更新和寻呼。大多研究针对这两项操作,寻找一个分析其性能的最佳的折中方案。位置管理方案分为两类基本方案:静态方案和动态方案。静态方案并不是对所有移动终端都适用,故现在已基本不被考虑。现在研究最多的是动态方案。动态位置管理方案又分为:基于距离的,基于时间的和基于运动的位置管理方案。基于距离的方案,虽然高效,但计算复杂,并且需要提供网络拓扑结构,故不易在网络中实施;基于时间的方案,计算简单,实施容易,却不是高效的;在众多动态位置管理方案中,基于运动的位置管理方案具有高效和易于实施的特点。在该方案中,当穿越的小区数达到运动门限时,就执行一次位置更新。在对基于运动的位置管理方案进行建模及信令开销分析时,已有研究采用的数学模型要么过于简单、要么不准确,以致得到的结果不可用。  提出一种改进的基于运动的位置管理方案以减小传统方案的信令开销。此方案中,移动终端的计数器不再记录运动的步数,而是记录移动终端当前所处的小区与最后一次进行位置更新的小区之间的距离。当计数器的值等于运动阈值时,进行一次位置更新,从而避免了不必要的位置更新。仿真结果表明,此方案极大地减少了传统方案的信令开销并可以应用到真实的不规则小区的网络架构下。  提出嵌入式马尔可夫链模型对基于运动的方案进行建模。利用流体流动模型刻画小区驻留时间和位置区(location area, LA)驻留时间之间的关联性。提出的数学模型考虑了PCS网络用于位置管理的HLR/VLR双层数据库架构,能准确描述由于达到运动门限引起的VLR位置更新和穿越LA边界而引起的VLR和HLR位置更新。假定呼叫到达过程为泊松过程、小区驻留时间服从一般分布以及超爱尔兰分布,推导得到基于运动的位置管理方案的信令开销的闭合解析表达式。  仿真结果证明了本方案的正确性,对比发现,已有的未考虑HLR/VLR架构的研究得到的结果均是本文结果的特例,已有的考虑了该架构的研究得到的结果均有缺陷。数值分析表明,该方案的信令开销是运动门限的向下凸函数,所提数学模型和得到的结果对于在PCS网络中实施基于运动的位置管理方案有指导意义。
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