WiMAX無線網絡中，呼叫接納控制機制是保證服務質量QoS(Quality of Service)的關鍵。目前已有大量的呼叫接納控制算法被提出，典型的有：利用資源預留機制切換連接請求的截止優先權方式[1]、新連接按概率接納的分段預留信道方式[2]。資源預留機制以提高低優先級業務拒絕率和降低系統資源利用率為代價，降低高優先級的拒絕率，但設定的預留資源不能很好地適應業務量的實時變化。KIM S等[3]提出的基于本地業務量的預測估計自適應接納控制算法，不僅復雜度和代價較高，同時依賴于一定的流量模型,具體實施有一定的困難。Fmanuele[4]、Jiongkuan Hou[5]等分別把價格機制引入到呼叫接納控制機制算法中，有一定的借鑒意義。本文利用經濟學概念，提出了一種基于基尼系數作為判決準則的呼叫接納控制機制，使系統在繁忙時獲得最大效率。
1 Wimax業務QoS說明
    WiMAX系統有詳盡的QoS參數設定，但其接納控制等策略則交由設備提供商自行決定。協議規定了4種業務流QoS類型：UGS、rtPS、nrtPS、BE,其類型特征如表1所示。發起端在業務流建立時確定流傳輸的最小忍受帶寬bmin和最大滿意帶寬bmax，業務流被接納后實際獲得的帶寬介于bmin和bmax之間，并且可由系統的帶寬分配策略來調整所獲得帶寬的大小。
　不同業務類型、不同傳輸速率，以及切換連接與新連接的區別，使同一個系統內的服務類型繁多。接納控制算法要能夠對繁多的業務類型進行統一的判決和管理，以參數區分業務類型。在優先考慮高優先級業務的同時又要兼顧所承載業務的多樣化，保證各業務之間接納的公平性。

式(1)模型表示呼叫接納時系統帶寬分配的公平程度。因業務流的權重隨優先級的增大呈指數增長，而高優先級業務與低優先級業務的帶寬要求差距小于其權重之間的差距，模型將在優先接納高優先級業務的同時提高低優先級業務的接納率,保證各業務之間接納的公平性，同時提高系統帶寬利用率。
2.2 接納控制算法實現
    假設網絡中基站BS(Base Station)已接納的業務流數量為N，它為各業務流均預留其最大帶寬，最大帶寬總和為Σb_i,max。設定帶寬門限bth和公平門限Gth時，Gth的設定需根據對各時期的基尼系數進行大量統計，選取合適的基尼系數作為公平門限。若公平門限設置過大，則公平門限不起作用，各業務的接納率過高，將超過BS所能容納的最大業務數，使得BS在下行鏈路處理業務流的時間增加，各業務流延時劇增；若公平門限設定過小，則BS將對各業務流的接納進行嚴格的限制,導致各類業務的接納率和帶寬利用率大大降低。對于新到達業務流f_N+1，設其申請帶寬為[b_N+1,min,b_N+1,max],在總最大帶寬∑b_i,max+b_N+1,max≥b_th時，采用基于基尼系數的接納控制。接納控制算法流程如圖1所示。

　仿真通過調節負載比例系數?琢改變業務的到達率?姿，以此表征系統資源緊張程度。仿真時將典型的截止優先算法(以下簡稱CP算法)與本文提出的帶寬分配公平算法(以下簡稱EDI算法)做比較。
　如圖2所示，EDI算法的平均帶寬利用率從負載比例系數為4處開始大于截止優先算法的帶寬利用率，且隨著負載的增大，CP算法的帶寬利用率增長緩慢，而EDI算法的帶寬利用率將趨近于100%。這是因為CP算法始終按照最大帶寬要求進行接納控制并預留帶寬，且不存在帶寬降級的情況，因此帶寬浪費嚴重，而EDI算法根據當前資源狀況，一開始為各業務預留帶寬很大，之后逐漸減小以接納更多的業務，最終每個業務的帶寬接近最小帶寬要求，因而隨著負載的增大其帶寬利用率比CP算法要高很多。

    從圖3和圖4來看，CP算法的UGS、rtPS、nrtPS業務在大負載下，其接納率均遠遠小于EDI算法的各業務的接納率，這是因為CP算法在整個接納過程中始終為新到業務按照其最大帶寬要求預留帶寬，并且在已接納業務的總帶寬超過門限時，只接納高優先級業務而拒絕低優先級業務，大大降低了低優先級業務的接納率。而EDI算法從每個業務的收入出發，在保證系統帶寬分配公平化的原則下，相對CP算法大大提高了低優先級業務的接納率。在系統資源緊張的時候，又能通過帶寬降級，以接納更多業務，這就使得各類業務的接納率都能有明顯的提升。從圖5和圖6又可看出，高優先級業務和低優先級業務的接納率的差距大大縮小了，這是因為EDI算法為了保證接納的公平性，對能縮小收入差距的業務以較高概率接納，EDI模型中低優先級業務的帶寬是最低的，為了避免帶寬分配差距的拉開，EDI算法將限制高優先級業務的接納率，提高低優先級業務的接納率，又因為低優先級業務的帶寬可調范圍大，接納后可動態壓縮其帶寬為其他業務服務，可見接納更多的低優先級業務從帶寬分配公平的角度和帶寬利用率的角度來看都是有意義的。

    本文提出的算法可以根據系統負載的變化和當前的帶寬資源狀況自適應地改變接納策略。相比典型的截止優先算法，新算法在提高系統平均帶寬利用率的同時，大大提高了低優先級業務的接納率，保障系統所接納業務之間帶寬分配的公平性，使得系統承載業務多樣化。
參考文獻
[1]     LIN Y B, MOHAN S, NOERPEL A. Queueing priority  channel assignment strategies for handoff and initial access    for a PCS network[J]. IEEE Truns. on Veh. Technol., 1994,43(3):704-712.
[2]     RAMJEE R, TOWSLEY D, NAGARAJAN R. On optimal call admission control in cellular networks[J]. Wireless Networks,1997,3(1):29-41.
[3]     LI Bo, LI Yin, WANG K Y. An efficient and adaptive bandwidth allocation scheme for mobile wireless networks using a non-line local estimation technique[J]. Wireless Networks, 2001,7(1):107-116.
[4]     VITERBO F, CHIASSERINI C F. Dynamic pricing for connection-oriented service in wireless networks[A].Indoor and Mobile Radio Communications[C]. USA, 2001:A68-A72.       
[5]     HOU Jiong Kuan, YANG Jie, PAPAVASSILIOU S. Papavassiliou. Integration of Pricing with Call Admission Control to Meet QoS Requirements in Cellular Networks[J].  IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, 2007,13(9):898-910.
[6]     VASA R, LUMPE M, BRANCH P, et al. Comparative analysis of evolving software systems using the Gini coefficient[C].IEEE International Conference on  Software Maintenance,Canada, 2009:179-188.