基于拥塞理论的广电网络客服呼叫接入控制方法.pdf

自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 8 期计算机与通信技术Computer and Communication TechnologyTechniques ofAutomation&Applications基于拥塞理论的广电网络客服呼叫接入控制方法胡鹭婷（浙江华数广电网络股份有限公司，浙江 杭州 310051）摘要:针对当前方法存在客服呼叫接入队列瞬时长度变化波动较大的问题，提出一种基于拥塞理论的广电网络客服呼叫接入控制方法。通过构建网络拥塞控制模型，将此模型作为后续环节的基础。构建自适应呼叫接入控制器，设定闭环控制模式。利用拥塞理论以及控制器，提出客服呼叫接入控制算法约束条件，实现接入控制过程。实验结果表明方法可降低客服呼叫接入队列瞬时长度变化波动，提高控制过程平稳度，提升广电网络运行稳定性。关键词:拥塞理论；呼叫接入控制；网络客服；网络拥塞控制；资源分配中图分类号：TP18文献标识码:A文章编号:1003-7241(2023)08-0107-04Control Method of Customer Service Call Access in Radio andTelevision Network Based on Congestion TheoryHU Lu-ting(Zhejiang Wasu Broadcast&TV Network Co.,Ltd.,Hangzhou 310051 China)Abstract:Aiming at the problem that the instantaneous length of customer service call access queue fluctuates greatly in the current method,a customer service call access control method based on congestion theory is proposed.By constructing the network congestioncontrol model,this model is taken as the basis of the follow-up link.It builds an adaptive call access controller and sets theclosed-loop control mode.Using congestion theory and controller,the constraints of customer service call access control algo-rithm are proposed to realize the access control process.The experimental results show that method can reduce the instantaneouslength fluctuation of customer service call access queue,improve the stability of control process and improve the operation stabili-ty of radio and television network.Keywords:congestion theory;call access control;network customer service;network congestion control;resource allocation收稿日期:2022-03-28DOI:10.20033/j.1003-7241.（2023）08-0107-04.1引言随着通信技术的不断发展，广电网络可为人们提供多种多媒体业务。由于用户的移动性，有限的资源与不断提升的业务服务质量之间的矛盾逐步凸显出来。因此，如何对二者之间的矛盾进行调解显得尤为重要。当前广电网络用户存在大量客服呼叫时，网络的性能会出现下降的情况，这种现象称为网络拥塞1。广电网络管理中的客服呼叫接入控制方法能够在发生客服呼叫拥塞时发挥积极的调节作用。呼叫拥塞一旦发生，会对网络造成不可避免的影响，所以呼叫拥塞控制比拥塞后采取补救措施更加重要。呼叫接入控制作为广电网络管理中的重要环节，更需要采用适当的方法完成控制过程，有效防止网络过载，提升网络利用率，保证网络的平稳运行。我国目前有较多的呼叫中心系统平台，其设备配置上非常高端，在相当长的一段时间内可满足各种业务运行的需求。呼叫中心也已经在接入技术上，由单一的信息交互通道电话，转变为多种形式的多媒体信息通道电话、传真、Email、Web、VoIP。呼叫中心也已不再简单地通过电话与客户实现互动，而是要将电话、传真、Email、Web、VoIP、短信等多媒体通道与客户实现互动。国外在20世纪50年代就已经出现了呼叫中心的应用，泛美航空公司是世界上首家形成一定规模的、可提供全天候不间断客户服务的呼叫中心。它在1956年建成初期，主要功能是为客户提供机票预定的服务。我国在此领域的研究相对薄弱，虽然过去研究中提出了一系列广电网络客服呼叫接入控制方法，但其应用效果并未达到人们预期的目标2-3。因此，在后续的研究中还需对其进行优化与完善。在对多种技术与理论对比后，选择拥塞理论对当前使用的广电网络客服呼叫接入控制方法进行优化，力求在当前方法应用的基础上，提升国内广电网络的利用率，维护网络的平稳运行。2拥塞理论的广电网络客服呼叫接入控制方法本次研究在当前广电网络客服呼叫接入控制方法的107计算机与通信技术Computer and Communication Technology自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 8 期Techniques ofAutomation&Applications基础上，融入拥塞理论优化当前方法中的薄弱环节，设计出一种控制效果更佳的呼叫接入控制方法。在本次研究中将控制过程划分为3部分：(1)应用网络拥塞理论，构建基础控制模型；(2)设计呼叫接入控制器，设定整体控制模式；(3)根据已有控制算法，更新算法约束条件。将构建网络拥塞控制模型作为本次研究中的核心问题，为后续的呼叫接入控制过程提供理论基础。按照预定设定方案完成控制方法理论部分的设计后，构建控制方法验证实验环节对此方法的应用效果加以分析，确定此方法的科学性与可行性。2.1构建网络拥塞控制模型首先构建网络拥塞控制模型，将此模型作为后续环节的基础，为广电网络客服呼叫接入控制提供计算参考。由于广电网络具有多个版本，大部分网络中出现超时重传或是启动阶段的时间相对较短，因此可以假设广电网络长期处于拥塞避免阶段4。在此阶段中，源端拥塞窗口以和式增加，积式减少的方式发生变化。根据此变化理论，可将拥塞窗口与网络数据队列变化的微分方程设定如下：(1)(2)式中，A(t)表示网络拥塞窗口大小；h(t)表示路由器队列长度；B(t)表示呼叫信息往返时间，h表示数据节点。且存在：(3)式中，D(t)表示网络链路容量；T表示信息传输延迟时间；N(t)表示网络客服呼叫数量；p(t)表示网络中呼叫分组丢弃概率。根据上述公式可以确定，呼叫队列长度与呼叫窗口大小都具有临界值，通过多次计算，呼叫队列长度与呼叫窗口大小的临界值计算结果如下所示：(4)根据上述公式，可将客服呼叫窗口呼叫服务队列控制过程绘制如图1所示。为了便于后续的计算与分析，在图2的基础上对拥塞避免控制过程进行局部线性优化，将呼叫对话数与网络链路的容量设定为固定数据值，则有，根据上述前提条件，对公式(1)进行重新定义，得到呼叫服务工作点(B0,A0,p0)的基础表达形式：(5)根据此公式可以得到：(6)式中，ho表示工作窗口周围的网络扰动值变量；T0表示分类属性集合;D0表示大数据序列；h(t)表示数据边缘节点分布。由于广电网络中客服窗口与呼叫服务队列具有一定的动态特性，因此在出现拥塞时需要对其网络扰动加以计算，以保证网络控制效果5。在本次研究中，将上述设定内容作为本次研究的基础，为后续的呼叫接入控制提供理论基础与指导。图1广电网络客服呼叫拥塞避免控制示意图2.2构建自适应呼叫接入控制器根据网络拥塞控制模型，对广电网络客服呼叫接入控制过程具有了全面的认知。因此，采用网络拥塞控制理论，构建自适应呼叫接入控制器。基于网络拥塞控制模型，将呼叫接入控制器设定为闭环模式，在一定程度上提升呼叫接入的稳定性。使用E(s)表示网络客服呼叫接入的开环传递函数，E(s)表示呼叫接入控制器。由于网络中时常出现干扰6-7，为保证接入闭环控制中具有相应的稳定性，对控制过程中的不稳定因素s进行计算，则有：(7)式中，表示无穷范数；表示计算中产生的正整数。在控制过程中，最佳控制状态需要保证s取值为0，则有：(8)式中，K表示融合调度方法；E(s)表示特征分部节点。根据此公式，构建一个应用于客服呼叫接入控制工作的简易控制器。总结上述公式，假设表示控制要求，l(t)表108自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 8 期计算机与通信技术Computer and Communication TechnologyTechniques ofAutomation&Applications示控制目标的输出，c(t)表示网络干扰信息，f(s)表示控制器预设的传递函数，此时则存在：(9)在计算过程中，需要尽可能缩小的取值范围，降低控制变量与网络干扰之间的对冲力，逐渐使控制闭环趋于稳定8。对于控制器中的传递函数而言，的取值范围越小，对于控制过程越有利。根据上述理论，对构建完成的基础控制器进行优化，则有：(10)式中，J(s)表示呼叫队列的参考长度；U(s)表示控制器中的内联传递函数；J(s)表示分布序列。为了能够达到呼叫接入控制闭环的稳定性，使用上述公式对已经设定的控制器进行优化。同时，设定控制器敏感度控制函数，保证控制器对呼叫序列具有较高的敏感度：(11)使用上述公式对控制器的敏感度进行控制，提升控制器的应用性能。将其融入到原有的接入控制方法体系中，为后续研究提供基础。2.3设计呼叫接入控制算法约束条件在上述设计内容的基础上，设计呼叫接入控制算法，完成此次研究的设计目标。将原有的控制算法作为蓝本，根据拥塞理论以及控制器设定部分算法约束条件，实现在网络干扰环境中的动态呼叫接入控制。在进行多轮对比后，将网络的宽带功率以及网络客服呼叫吞吐量作为呼叫接入控制算法的约束条件。为保证此算法具有较高的使用效果，将呼叫算法应用效果的评定指标设定为呼损率，其使用公式可表示为：(12)式中，Es表示损失的呼叫个数；Eall表示总呼叫个数。将上述公式作为呼叫接入控制算法的主要参考条件。受到网络中信号干扰的影响，为保证广电网络客服呼叫质量，将可接听用户的门限值设定如下：(13)式中，F表示控制维数，Ftotal/old表示当前网络带宽总功率的测量值；新用户的呼叫接入量所增加的网络干扰量。使用上述公式，对网络的带宽干扰进行控制，在完成此部分处理后，对呼叫接入吞吐量进行管理。在对大量的文献进行分析后，将吞吐量控制设定为上行吞吐与下行吞吐两部分9-10，此时则有：(14)式中，i表示上行链路中被准接入的负荷因子；G表示新用户的负荷因子；i表示广电网络规划过程中的上行负荷因子门限值。根据上行链路计算公式，将下行链路负荷因子的计算过程设定如下：(15)式中，j表示下行链路被准接入的负荷因子；G表示下行链路新用户的负荷因子；j表示广电网络规划过程中的下行负荷因子门限值。整理上述计算公式及结果，得到呼叫接入控制算法约束条件。与此同时，将上文中设计内容进行整合，将其有序融入到原有的呼叫接入控制方法中，至此，完成基于拥塞理论的广电网络客服呼叫接入控制方法设计。3实验论证分析本次研究中提出了一种基于拥塞理论的广电网络客服呼叫接入控制方法，为证实拥塞理论应用到广电网络客服呼叫接入控制中可有限缓解当前方法在应用过程中出现的问题，构建实验环节验证此方法的使用效果。3.1实验准备随着广电网络的普及，广电网络客服呼叫接入管理问题得到了社会各界的广泛关注。为避免实验过程对真实的广电网络造成影响，在本次研究中选择计算机仿真实验完成论证过程。在实际的广电网络中，信道参数具有恒定的取值范围。因此，在本次实验中将首先设定信道的仿真参数，具体取值结果如表1所示。表1信道仿真参数仿真参数序号12345678参数名称网络带宽物理随机信道配置索引数前导总数前导传输次数峰值随机接入响应时间定时器退避指示因子接入器件数目数值设定结果10 MHz105055 s50 subframes30 ms2 000-20 000根据上述参数构建仿真实验网络，在对多种仿真软件进行对比后，选择Network Simulator(NS)软件构建一个较为真实的网络环境对文中方法进行仿真分析，并考察其对实验指标的贴合性。为了构建出更加真实的实验网络，在对广电网络进行系统分析后，将网络仿真模型设定为哑铃型仿真拓扑形式，具体如图2所示。按照上述图像完成实验网络的基础设计，将此网络作为文中方法性能功能验证平台，对其应用效果加以分析。109计算机与通信技术Computer and Communication Technology自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 8 期Techniques ofAutomation&Applications图2哑铃型仿真拓扑示意图3.2实验方案基于广电网络中具有多条通信链路，因此在本次实验中主要分析文中方法在多链路环境中的应用效果。在仿真网络中使用文中方法、基础控制方法以及SDN控制方法控制客服呼叫接入工作。本次实验中，将实验指标设定为两部分，首先按照文中提出的公式(12)对不同方法的呼损率进行统计，分析不同方法的基本应用性能。为了使实验过程具有可控性，将公式(12)转化为下式形式：(16)其实，本次实验中的总呼叫数设定为5 000。使用此公式完成计算后，统计在呼损率的计算过程中不同方法控制下呼叫队列的瞬时长度变化情况，确定广电网络的拥塞程度。根据上述两部分实验结果，对不同控制方法的应用效果进行综合分析。3.3实验结果分析3.3.1呼叫接入呼损率实验结果分析按照上文设定的实验方案，所得各种控制方法的呼损率如下所示：文中方法：(17)基础方法：(18)SDN控制方法：(19)对上述计算结果进行分析可以看出，本次实验中选定的三种方法呼损率相对较低，可见此三种方法均可对网络中的客服呼叫进行控制。上述实验结果在一定程度上证实了文中方法可行性。对比文中方法与其他两种方法也可以确定，文中方法的呼损率优于其他两种方法。但仅通过此实验结果无法对实验中方法进行综合考量，因此需要对实验中的第二组之间进行论证分析。3.3.2呼叫队列瞬时长度变化实验结果分析图3呼叫队列瞬时长度变化实验结果对上述图像进行分析可以看出，在多链路环境中文中方法的收敛速度较快，接入队列变化较为平缓，具有较高的响应速度。SDN控制方法所需收敛时间相对较长，对客服呼叫的响应速度相对较慢。基础方法在使用后长期处于震荡状态，整体波动较大。综合上述实验结果可知，文中方法对呼叫队列的控制效果较好。将此实验结果与呼叫接入呼损率实验结果进行整体分析可以判定，拥塞理论在广电网络客服呼叫接入控制中具有相应的指导作用，文中提出方法的应用效果较好。4结束语随着广电网络的高速发展，用户的客服呼叫数量呈几何倍数增加。为了提供更高质量的服务，在本次研究中提出了一种应用拥塞理论的接入控制方法。通过实验验证，证实了此方法具有较高的研究价值。由于本次研究针对计算环节展开，在日后的研究中还需对文中方法的计算部分进行整理，以便于将其应用在实际问题的解决中。参考文献:1 刘丽娟,刘定一,陈松楠.考虑负载均衡与传输速率的异构网络接入控制J.计算机工程与设计,2021,42(6):1535-1541.2 陈发堂,张云,张欢.基于流量预测的随机接入控制方法J.计算机工程与设计,2020,41(3):645-649.3 胡冉,邓科.电力无线通信网络统计复用业务信道接入控制改进算法J.电子科技大学学报,2020,49(1):81-86.4 尹荣荣,王静,刘蕾,等.复杂网络的交通拥塞缓解策略研究J.小型微型计算机系统,2020,41(6):1237-1242.5 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