研究人员应对百年电信流量挑战以提高医疗和公共服务效率

有效满足大都市地区日益增长的公共服务需求一直是一个持续存在的挑战。香港城市大学(城大)的研究团队开发了一种新颖的性能评估方法，标志着评估溢出排队系统阻塞概率这一百年难题的重大突破，为更好地分配有限资源提供了方法。

随着计算效率和准确性的显着进步，该方法具有优化众多电信网络甚至医疗保健系统性能的巨大潜力，最终增强各种公共服务的资源分配和容量规划。

电信业务理论是概率论在解决电信系统乃至服务系统的规划、性能评估、运营和维护等问题中的应用。它可以在电信网络和服务系统的动态和随机环境中实现明智的决策、高效的资源管理和最佳的网络性能。

术语“电信业务”涵盖所有类型的数据通信业务和电信业务。但从理论出发开发的工具独立于技术，适用于其他领域，包括各种服务系统。

其中，溢出损失系统(OLS)是一类重要的电信通信数学模型，常见于无线通信、云计算、重症监护和紧急服务等公共服务中。它们可用于分析由于需求过多或容量有限而无法响应或满足重要请求的潜在情况。请求被拒绝的概率(称为阻塞概率)是OLS的关键性能指标。

评估此类系统中的阻塞概率(涉及相互溢出效应)一直是一个具有挑战性的百年问题。这对于设计电信和服务系统并确保资源能够有效分配至关重要。

为了应对这一挑战，2013年，城大电机工程学系副教授黄永明教授领导的研究团队率先开发了一种名为信息交换替代近似(IESA)的数学方法，以计算OLS中的阻塞概率。与传统的近似方法相比，它显着提高了准确性和鲁棒性，同时实现了计算效率。

最近，他们通过开发IESA替代模型并结合神经网络算法进一步改进了IESA，可以实现更小的估计误差，提供通用且多功能的绩效评估工具，以有效协调资源分配，例如在医院重症监护病房(ICU))和蜂窝移动网络，以系统和科学的方式。

为了展示IESA的应用潜力和功效，团队将其应用到一个简化的场景中，以评估患者在由15个ICU(每个15个床位)组成的网络中被拒绝的概率，假设患者可以被转诊到该区域内的任何ICU。网络，平均停留时间为15天。与之前最先进的方法相比，IESA替代模型提供了对实际拒绝概率的更准确估计，提高了多达六个数量级。

最新研究结果发表在IEEEAccess上，题为“电信理论中长达一个世纪的挑战：相互溢出的溢出丢失系统的阻塞概率评估”。

在文章中，他们还描述了应对电信流量理论这一百年挑战的历史和最新进展，并解释了IESA如何成功应对这一挑战，从而在这一百年努力中取得重大突破。

为了进一步测试理论研究的实际应用，黄教授和他的团队正在与公共机构和电信行业合作，将IESA应用于医疗保健系统和移动网络的实际情况。

例如，他们正与香港医院管理局(HA)深切治疗协调委员会合作，优化重症监护病房的资源分配和容量规划。该团队基于模拟数据和假设的ICU网络模型，应用IESA对ICU的“性能评估”和“优化”进行了初步研究。他们还根据从医管局临床数据分析及报告系统检索的真实数据集和真实的重症监护病房节点模型进行分析，以评估重要指标，例如患者拒绝率。

黄教授表示：“我们的初步结果得到了积极的反馈，我们计划利用真实的患者数据和香港真实的ICU网络实施IESA进行试点测试。”“我们希望我们的模式能够通过更有效地配置资源来惠及公共服务。”