Система и способ назначения коэффициента, основанного на векторе постоянства

Система и способ назначения коэффициента, основанного на векторе постоянства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

1. Область техники

Настоящее изобретение относится к распределению ограниченного ресурса между многочисленными пользователями. Настоящее изобретение, в частности, относится к назначению коэффициентов загрузки, основанных на множестве векторов постоянства.

2. Предшествующий уровень техники

Разделяемый ресурс представляет собой ресурс, который может использоваться многочисленными пользователями. Разделяемые ресурсы, которые имеют ограниченную доступность или емкость, включают такие разнообразные примеры, как электростанции и другие энергетические установки, водные источники, такие как водохранилища и текущие водные массы, системы подачи для распределения товаров и/или материалов и сети и магистрали передачи данных. Во многих различных ситуациях, поэтому, могут возникать проблемы, связанные с распределением использования разделяемого ресурса между многочисленными пользователями. Независимо от конкретного случая, однако, такие ресурсы могут быть определены во многих системах, в которых выполняются по меньшей мере следующие условия:

- емкость или доступность разделяемого ресурса может быть выражена в значениях конечного коэффициента R в единицах на меру времени (например, кВт/ч, галлон/мин, картонная коробка/неделя или бит/с);

- в любой конкретный момент времени ресурс используется n различными пользователями, где n - неотрицательное целое число; и

- в любой конкретный момент времени использование i-ым пользователем (где 1≤i≤n) может быть охарактеризовано конечным коэффициентом загрузки u_i в единицах на меру времени.

Базовая модель для такой системы показана на фиг.1, где ресурс 100 используется пользователями 120a-d с коэффициентами 110a-d соответственно. В зависимости от конкретного выполнения коэффициент R, который характеризует разделяемый ресурс, может обозначать фактический или предполагаемый предел емкости ресурса (например, в случае магистрали связи), или, в качестве альтернативы, коэффициент R может представлять собой пороговое значение, обозначающее максимальную безопасную или допустимую нагрузку ресурса (например, в случае оборудования или устройства по выработке электроэнергии). Аналогично, коэффициенты загрузки u_i могут обозначать фактическое использование, ожидаемое использование или запросы или спрос на использование.

Состояние перегрузки возникает тогда, когда сумма n коэффициентов загрузки u_i в любой момент времени превышает величину R. Применительно к электростанции, например, состояние перегрузки может возникнуть тогда, когда полный отбираемый ток превышает номинальную емкость. Что касается магистрали передачи данных, то состояние перегрузки может возникнуть тогда, когда суммарная скорость передачи данных превышает фактическую емкость магистрали, тем самым искажая данные при передаче. В некоторых случаях, таких как водоснабжение или хранение на складе материалов, состояние перегрузки также может указывать на то, что, хотя в настоящее время требования пользователя удовлетворены, резервная или буферная емкость исчерпаны.

В зависимости от природы ресурса различны последствия состояния перегрузки, возможно включая необходимость работы в течение некоторого промежутка времени в автономном режиме для восстановления ресурса (например, охлаждения системы вырабатывания электроэнергии или пополнения водохранилища) или необходимость затратить существующую емкость, чтобы повторить использование, попытка которого была предпринята, но закончилась неудачно из-за перегрузки (например, повторная передача пакета данных, искаженного в результате конфликта). Ресурс может даже стать временно или постоянно неспособным восстанавливать свою прежнюю емкость. В тех случаях, когда сумма n коэффициентов загрузки u_i может превышать величину R, желательно некоторым образом управлять коэффициентами загрузки, чтобы избежать состояний перегрузки.

Краткое изложение сущности изобретения

В системе или способе согласно варианту выполнения изобретения ресурс совместно используется множеством пользователей. Каждый пользователь имеет коэффициент загрузки, выбираемый из множества доступных коэффициентов, и использование ресурса каждым пользователем определяется, по меньшей мере частично, коэффициентом загрузки пользователя. Каждый пользователь также имеет множество векторов постоянства, причем каждый элемент вектора соответствует коэффициенту из множества доступных коэффициентов. Выбор коэффициента загрузки пользователя из множества доступных коэффициентов основывается, по меньшей мере частично, на одном из множества векторов постоянства.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлена иллюстрация системы, включающей ресурс, совместно используемый несколькими пользователями.

На фиг.1А представлена иллюстрация системы согласно первому варианту выполнения изобретения.

На фиг.2 представлена последовательность операций способа согласно второму варианту осуществления изобретения.

На фиг.2А представлена последовательность операций альтернативного варианта осуществления способа согласно второму варианту осуществления изобретения.

На фиг.2В представлена последовательность операций другого альтернативного варианта выполнения способа согласно второму варианту осуществления изобретения.

На фиг.3 представлена последовательность операций способа согласно третьему варианту осуществления изобретения.

На фиг.4 представлена иллюстрация системы, включающей в себя ресурс, совместно используемый несколькими пользователями, и блок управления, соединенный с ресурсом и пользователями.

На фиг.4А представлена иллюстрация системы согласно четвертому варианту осуществления изобретения.

На фиг.4В представлена беспроводная сеть для передачи данных в качестве одного варианта осуществления системы на фиг.4А.

Подробное описание изобретения

Одним методом устранения состояний перегрузки, в то же самое время максимизируя использование ресурса, является деление предполагаемой емкости ресурса на ряд распределений с фиксированным коэффициентом, назначая этим распределениям n коэффициентов загрузки u_i. В системе, где у пользователей изменяемые требования на загрузку, это решение, однако, может привести к субоптимальному использованию разделяемого ресурса.

Например, предположим на фиг.1, что ресурсом 100 является водоснабжение, имеющее емкость 1200 галлон/мин, и что разрешенный коэффициент загрузки из заранее определенного множества доступных коэффициентов назначается каждому пользователю (где множество доступных коэффициентов представлено как m-элементный вектор Y={Y₀,Y₁...Y_m-1}). В этом примере каждый пользователь 120a-d может использовать ресурс с коэффициентом Y₀=300, Y₁=600, Y₂=900 или Y₃=1200 галлон/мин (т.е. m=4). Если осуществляется справедливое распределение, при котором всем пользователям назначается одинаковый фиксированный коэффициент, то тогда каждому из четырех пользователей 120a-d может быть разрешено использовать ресурс с коэффициентом Y₀ (300 галлон/мин). Такое назначение эффективно исключает перегрузку ресурса. Однако, если в любой данный момент времени ресурс 100, вероятно, используют меньшее количество пользователей, а не все пользователи 120a-d, то при этом решении неэкономно используется емкость ресурса.

Теперь рассмотрим случай, когда ресурс 100 имеет такую же емкость 1200 галлон/мин, и множество доступных коэффициентов такое же, что и определенное выше, но когда вероятность того, что каждый пользователь будет использовать ресурс 100 в любой данный момент времени, составляет только 1/4 (мы предполагаем, что использование каждым пользователем не коррелировано с использованием каждым из других пользователей). В этом случае может быть получено более оптимальное использование ресурса 100, давая возможность каждому пользователю использовать ресурс с коэффициентом Y₃ (1200 галлон/мин), когда только один из четырех пользователей, вероятно, использует ресурс в любой данный момент времени. Конечно, одновременное использование более чем одним пользователем теперь может привести к состоянию перегрузки.

В рассмотренном примере вероятность того, что любой из четырех пользователей 120a-d будет использовать ресурс 100, составляет 1/2. При первой схеме этого примера каждому пользователю может быть разрешено использовать ресурс с коэффициентом Y₁ (600 галлон/мин). Альтернативно, во второй схеме каждому пользователю может быть разрешено использовать ресурс с коэффициентом или Y₀, или Y₂ (300 или 900 галлон/мин соответственно), где вероятность разрешения использовать каждый коэффициент составляет 1/2. В любой данный момент любая из таких схем, как ожидается, максимизирует использование ресурса, не приводя к состоянию перегрузки. Согласно первой схеме, однако, состояние перегрузки может иметь место, если три пользователя, как случайно окажется, будут одновременно использовать ресурс (так как полная разрешенная загрузка составила бы 1800 галлон/мин). В системе, использующей вторую схему, возможно (хотя маловероятно), что три пользователя будут использовать ресурс, не создавая возможного состояния перегрузки (так как полная разрешенная загрузка может составлять только 900 галлон/мин).

В другом варианте этого примера множество доступных коэффициентов изменяется или расширяется так, что каждому пользователю разрешается использовать ресурс с коэффициентом либо 200, либо 800 галлон/мин, где вероятность использования каждого коэффициента снова составляет 1/2. В любой данный момент времени сумма разрешенных коэффициентов загрузки пользователей 120a-d, как ожидается, составит 1000 галлон/мин (т.е. два пользователя, при этом один имеет разрешенный коэффициент загрузки 200 галлон/мин, а другой - разрешенный коэффициент загрузки 800 галлон/мин), оставляя 200 галлон/мин в виде неиспользуемой емкости ресурса 100. При этой схеме, даже если три пользователя, как случайно окажется, одновременно будут использовать ресурс, возможное состояние перегрузки, как ожидается, будет возникать только в половине таких случаев (т.е. равновероятны полные разрешенные загрузки, равные 600 или 2400 галлон/мин, и также равновероятны полные разрешенные загрузки, равные 1200 или 1800 галлон/мин).

В расширении такой схемы для заданной прикладной задачи могут быть или определены экспериментально, или приблизительно подсчитаны системные величины, такие как количество пользователей ресурса, вероятность использования каждым пользователем и требования на загрузку каждым пользователем. Эти величины затем могут быть объединены с проектными параметрами, такими как количество доступных коэффициентов загрузки для каждого пользователя, приемлемая частота появления состояний перегрузки и минимально приемлемый средний коэффициент использования ресурса для получения вероятностной модели для управления системой, посредством чего максимизируется использование ресурса и минимизируется или исключается появление состояний перегрузки.

В системе согласно первому варианту выполнения изобретения, как показано на фиг.1А, каждый пользователь 120i имеет множество векторов 130i постоянства и разрешенный коэффициент 110i загрузки, взятый из множества доступных коэффициентов. (Заметим, что система может включать в себя других пользователей, у которых нет множества векторов постоянства.) Длиной каждого вектора в множестве 130i может быть любое целое число больше нуля, и каждый элемент вектора представляет вероятность использования конкретного коэффициента загрузки или вероятность замены одного коэффициента загрузки другим. В этом варианте осуществления каждый вектор в множестве 130i соответствует по меньшей мере одному элементу из множества доступных коэффициентов, хотя в других вариантах выполнения векторы могут соответствовать вместо этого элементам другого множества (например, множества заранее определенных профилей загрузки). Множество 130i может быть уникальным для каждого пользователя, или одно и то же множество может быть назначено всем пользователям в определенном классе, или одно и то же множество может быть назначено всем пользователям в системе. Аналогично, множество 130i может быть постоянным аспектом работы пользователя, или оно может обновляться периодически или иным способом. Другие относящиеся аспекты структуры, распределения и использования вектора постоянства описаны в заявке №09/410204, озаглавленной "Система и способ модификации коэффициентов загрузки на основе вектора постоянства", правопреемником которой является правопреемник настоящего изобретения, и описание этой заявки включено здесь в качестве ссылки (сейчас US патент №6665272, выданный 16 декабря 2003).

В Примере 1, применимом к одной из вышеописанных ситуаций, каждый пользователь имеет одно и то же множество векторов постоянства, при этом это множество содержит вектор P={P₁,P₂,Р₃}, в котором элементы P₁, Р₂ и Р₃ соответствуют коэффициентам Y_i (600 галлон/мин), Y₂ (900 галлон/мин) и Y₃ (1200 галлон/мин) соответственно. Каждый элемент Р обозначает вероятность того, что будет использован соответствующий коэффициент, и любая остающаяся вероятность обозначает вероятность того, что будет использован самый низший коэффициент Y₀ (300 галлон/мин). Величины элементов Р могут быть выбраны, например, так, чтобы максимизировать среднее коллективное использование ресурса без создания слишком большой опасности появления состояния перегрузки.

В этом примере элемент Р₂ определяется для обозначения вероятности 1/2, а каждый из других двух элементов Р определяется для обозначения нулевой вероятности. Перед каждым использованием (т.е. для использований, которые являются прерывистыми и дискретными) и/или периодически во время использования (т.е. для использований, которые являются непрерывными во времени) каждый пользователь выбирает разрешенный коэффициент загрузки, основанный на вероятностях, обозначаемых элементами Р. Для величин Р, указанных в этом случае, пользователь выбирает коэффициент Y₂ (900 галлон/мин) в течение 50% времени и коэффициент Y₀ (300 галлон/мин) в остальное время. Так как вероятность того, что каждый пользователь будет использовать ресурс в любой данный момент времени, определяется равной 1/4 для этого примера, в среднем может предполагаться, что будет использоваться полная емкость ресурса в 1200 галлон/мин и что будут исключены состояния перегрузки. Кроме того, распределение между пользователями является справедливым в этом примере, так как в среднем будут равны все разрешенные коэффициенты загрузки.

В Примере 2 ресурсом 100 является обратный канал системы связи МДКР (многостанционного доступа с кодовым разделением каналов). В этом случае каждый пользователь 120 может содержать 1) передатчик, такой как мобильный телефон или станция АБД (абонентского беспроводного доступа), соединенный с 2) устройством формирования данных, таким как портативный компьютер или терминал системы торговых автоматов, через плату стандарта PCMCIA (Международной ассоциации производителей плат памяти для персональных компьютеров) или аналогичный интерфейс, и выводящий данные, сформированные в виде пакетов, в соответствии с межсетевым протоколом или любым другим соответствующим протоколом. Уже реализованы несколько поколений и версий систем связи МДКР. Хотя большинство этих систем МДКР были спроектированы для передачи оцифрованной речи, описанные в них система и способ, однако, особенно хорошо подходят для сети, обслуживающей пользователей со скоростями передачи в широком диапазоне, такой как сеть только для передачи данных или смешанная сеть для передачи речи и данных.

В одном конкретном исполнении Примера 2 каждый пользователь имеет одно и то же фиксированное множество доступных коэффициентов, в котором каждый коэффициент выражен в килобитах в секунду (кбит/с), и множество коэффициентов, как спроектировано, увеличивается с шагом, равным степени числа 2. Так как удвоение коэффициента требует удвоение мощности для сохранения одинакового отношения энергии бита к спектральной плотности мощности шума (Е_b/N₀), каждый шаг коэффициента соответствует, таким образом, шагу для мощности 3 дБ. Доступные величины коэффициентов в этом примере включают 4,8, 9,6, 19,2, 38,4, 76,8, 153,6 и 307,2 кбит/с.

Хотя элементы во множестве доступных коэффициентов в Примере 1 связаны друг с другом линейным образом, а элементы множества в Примере 2 связаны экспоненциальным образом, такая зависимость или прогрессия не является необходимой в системе или способе согласно варианту выполнения изобретения.

Аналогично, необязательно каждому пользователю иметь одно и то же заранее определенное множество доступных коэффициентов.

Заметим, что выбор коэффициента, основанного на множестве векторов постоянства, может означать разрешение, а не требование использовать этот коэффициент. Фактически используемый коэффициент может зависеть также от других факторов, таких как текущая потребность пользователя и/или возможность использования ресурса. Аналогично, фактический коэффициент загрузки может быть элементом или может не быть элементом множества доступных коэффициентов, который используется для указания разрешения.

Если использование ресурса является прерывистым (например, передача пакета данных по общему каналу), множество векторов постоянства может быть установлено в исходное состояние перед каждым использованием. Если использование ресурса непрерывное (например, передача электроэнергии) или длительное, тогда множество векторов постоянства может быть установлено в исходное состояние, и разрешенный коэффициент загрузки скорректирован так, как необходимо, через заранее определенные интервалы во время использования или после появления некоторого заранее определенного события или событий.

В более общем исполнении каждый вектор постоянства во множестве 130i соответствует элементу множества доступных коэффициентов. Заметим, что множество 130i также можно рассматривать как матрицу вероятностей переходов, в которой, например, каждый столбец включает один из векторов постоянства, а каждая строка соответствует одному из множества доступных коэффициентов. Конкретный вектор постоянства, подлежащий установке в исходное состояние в любой точке, может зависеть, например, от текущего или самого последнего фактического или разрешенного коэффициента загрузки, так что последующее использование пользователем может быть ограничено в некоторой степени его предысторией последнего использования.

В системе или способе согласно первому варианту выполнения пользователь также может иметь более одного вектора постоянства, соответствующего каждому элементу множества доступных коэффициентов, причем каждый вектор описывает различный характер изменения. Например, один вектор постоянства может иметь склонность указывать более высокий средний коэффициент или более равномерное распределение вероятностей между различными доступными коэффициентами, чем другой. В таком случае пользователь может выбирать между его доступными векторами постоянства согласно таким критериям, как:

- время (например, время дня, время года и т.д.) в качестве указателя таких факторов, как ожидаемая нагрузка системы, или характер изменения, или емкость ресурса;

- предполагаемая потребность пользователя;

- качество услуги последнего использования: например, насколько хорошо обеспечена подача электроэнергии, или насколько свободно от загрязнений водоснабжение. Снижение качества услуги может заставить пользователя изменить его вектор постоянства, чтобы понизить нагрузку в системе;

- сокращение сервиса последнего использования: в системе, которая может противостоять состояниям перегрузки без последующих невосстановимых потерь, например, пользователь может сделать вывод, что произошла перегрузка, когда не соответствует коэффициент загрузки или иным образом снижен уровень сервиса. Такое сокращение или отказ в обслуживании также может заставить пользователя принять другой вектор постоянства в попытке исправить состояние перегрузки.

На фиг.2 изображен способ согласно второму варианту осуществления изобретения. В этом способе пользователь имеет множество векторов постоянства, включающих в себя (m-1)-элементный вектор V, в котором V={V_j, так что 1≤j≤m-1}. (Как отмечено выше, вектор V может быть выбран среди других из множества векторов постоянства в соответствии с самым последним коэффициентом загрузки для этого пользователя или по некоторым другим критериям.) Каждый элемент V_j вектора V является величиной постоянства, представляющей вероятность, которая имеет значение от 0 до 1 и которая соответствует коэффициенту Y_j (где а<b означает Y_a<Y_b). Например, вектор V может (но необязательно должен) иметь вид функции плотности вероятности, в которой сумма ее элементов (или величин, представляемых ее элементами) равна единице. В блоке 210 счетчик j инициализируется, вызывая начало обработки со значения постоянства V_m-1, которая соответствует наивысшему разрешенному коэффициенту загрузки (Y_m-1).

В блоке 220 генерируется случайное число х. В примере исполнения х представляет собой величину, извлекаемую из множества, имеющего равномерное распределение в диапазоне 0-1.

В блоке 230 величина х сравнивается со значением постоянства V_j. Если х меньше V_j, тогда коэффициент Y_j выбирается в качестве разрешенного коэффициента загрузки u_i в блоке 260. В противном случае, значение j уменьшается на единицу в блоке 250, и повторяется проверка на постоянство. Если j достигает величины 1 в блоке 240, тогда по умолчанию выбирается наименьший коэффициент Y₀ в блоке 270. Этот способ может быть изменен, чтобы иметь возможность использовать одну из многих других зависимостей между значениями х и V_j вместо условия проверки, показанного в блоке 230, в зависимости от конкретных характеристик значений, выбранных для х и V_j.

Заметим, что в вышеописанном способе пользователю гарантируется то, что ему будет разрешено использовать ресурс не менее чем с наименьшим коэффициентом. В другом исполнении этого способа процедура назначения разрешенного коэффициента загрузки может завершаться безрезультатно (в этом случае посредством расширения Р для включения величины Р₀, соответствующей коэффициенту Y₀, и возможности для величины j достигать нуля в блоке 245). Пользователь может ожидать до тех пор, пока не произойдет некоторое внешнее событие, чтобы повторить процедуру назначения коэффициента, или пользователь может повторно выполнить процедуру через некоторый, заранее определенный интервал времени. В примере исполнения, как показано на фиг.2А, при неудачном установлении разрешенного коэффициента загрузки пользователь генерирует случайное число z (в блоке 280), которое представляет собой значение в диапазоне от 1 до заранее определенного параметра М_{возврат}. В блоке 290 пользователь ожидает завершение z периодов времени для повторного выполнения процедуры выбора коэффициента. В исполнении, использующем сеть связи из Примера 2, каждый период времени, например, может представлять длительность одного канального интервала или некоторой другой единицы времени, имеющей отношение к работе системы.

На фиг.2В представлено исполнение, в котором фактический коэффициент загрузки также может быть ограничен другими факторами. Например, передатчик в Примере 2 может не иметь достаточной мощности, чтобы передавать с коэффициентом, указанным процедурой на фиг.2. Альтернативно, количество данных, доступное для передачи таким передатчиком, может не соответствовать использованию ресурса с разрешенным коэффициентом загрузки. В таких случаях коэффициент загрузки может быть выбран в блоке 265 как min{Y_j,Y_poss}, где Y_poss представляет собой возможный или иным образом желательный наивысший коэффициент загрузки, обусловленный текущими характеристиками пользователя.

Выше описаны применения, в которых длина вектора постоянства равна либо m (т.е. количеству элементов в множестве доступных коэффициентов), либо m-1. Заметим, что также могут быть случаи, когда желательно пропустить один или несколько из доступных коэффициентов (например, так как коэффициент недоступен или неприменим для конкретного пользователя). В таких случаях вектор постоянства не должен содержать элемент, соответствующий такому коэффициенту или коэффициентам, и поэтому его длина может иметь любую ненулевую величину меньше или равную m. Также заметим, что процедуры по фиг.2, 2А и 2В могут быть модифицированы так, как необходимо, чтобы устанавливалось соответствие между каждым элементом такого вектора постоянства с соответствующим элементом вектора коэффициента Y. По этому же признаку процесс выбора конкретного вектора постоянства из множества векторов постоянства может включать в себя такую задачу отображения в тех случаях, когда, например, множество векторов постоянства имеет меньшее количество элементов, чем множество доступных коэффициентов.

Во многих прикладных задачах множество доступных коэффициентов может быть установлено так, что а<b означает Y_a<Y_b (как в вышеописанных Примерах 1 и 2). Аналогично, величины вектора постоянства, такого как V, описанного выше, могут выбираться такими, что c<d означает [V_c]>[V_d] ([V_c]≥[V_d]), где [V_i] означает вероятность, представляемую величиной V_i. В этом случае вероятность того, что коэффициент будет выбран, увеличивается (не уменьшается) по мере уменьшения величины коэффициента. Однако заметим, что не требуется такая зависимость между коэффициентами или величинами постоянства, чтобы использовать систему или способ согласно варианту выполнения изобретения. Например, конкретный коэффициент может быть нежелательным, так как его труднее осуществить, чем другой коэффициент, или так как он более несовместим с частью системы, чем другой коэффициент, или по некоторым аналогичным причинам. В этом случае может быть так создан вектор постоянства, что вероятность выбора этого коэффициента будет меньше, чем одного или нескольких коэффициентов с более высокими значениями (например, c<d не означает [V_c]>[V_d] или [V_c]≥[V_d]). Аналогично, вектор постоянства может быть сформирован так, чтобы один или несколько коэффициентов с более высокими значениями были более предпочтительными относительно коэффициентов с меньшими значениями.

Заметим, что, хотя случайное число х, генерируемое в блоке 220, как описывается, извлекается из множества, имеющего равномерное распределение, любое другое распределение также может быть использовано в системе или способе согласно варианту выполнения изобретения. Так как выбор случайной или псевдослучайной величины может требовать интенсивных вычислений, то может быть желательно в некоторых применениях уменьшить количество таких выбираемых величин. На фиг.3 изображен способ согласно третьему варианту выполнения изобретения, в котором генерируется только одно случайное число х (в блоке 310 инициализации). В этом случае (m-1)-элементный вектор постоянства W представляет собой интегральную функцию плотности распределения вероятностей, причем каждый элемент W_j представляет вероятность того, что будет назначен некоторый коэффициент Y_h, где h - любое целое число, так что 0≤h≤j, Y_h - допустимое назначение для этого пользователя и 0≤j≤m-2. В цикле блоков 330, 340 и 350 определяется максимальная величина j, для которой x>W_j. Если успешна проверка в блоке 330, то может быть выбран коэффициент Y_j+1, или коэффициент загрузки может быть выбран как min{Y_j+1, Y_poss} в блоке 365, где Y_poss представляет наибольший возможный коэффициент загрузки, обусловленный текущими характеристиками пользователя. Если значение j достигает нуля в блоке 340, тогда выбирается Y₀; иначе величина j уменьшается на единицу в блоке 350. Заметьте, что этот способ также может быть модифицирован так, чтобы включать в себя схему ожидания и повтора, как на фиг.2А. Этот способ может быть изменен так, чтобы дать возможность использовать одну из многих других зависимостей между величинами х и W_j вместо условия проверки, показанного в блоке 330, в зависимости от конкретных характеристик величин, выбираемых для х и W_j.

Даже в том случае, когда вектор постоянства первоначально не был представлен в виде интегральной функции плотности распределения вероятностей, пользователю можно сгенерировать интегральную функцию плотности распределения вероятностей из такого вектора и тем самым уменьшить до только одного количество случаев генерирования случайных чисел для каждой процедуры назначения коэффициента. Прежде всего вектор F функции плотности вероятности может быть построен из вектора постоянства V следующим образом:

i∈{1,2,3...,n-2};

Затем вектор F функции плотности вероятности преобразуется в вектор Z интегральной функции плотности распределения вероятностей посредством следующей процедуры или ей эквивалентной:

Затем формируется вектор постоянства так, что его элементы представляют элементы Z. Например, вектор W, подходящий для использования в вышеописанном исполнении на фиг.3, может быть построен согласно зависимости

W_i=1-Z_i,

так что элемент W, имеющий значение 1, представляет вероятность 0, а элемент W, имеющий значение 0, представляет вероятность 1. Могут быть выбраны многие другие зависимости между элементами вектора постоянства и вероятностями, которые эти элементы представляют, в зависимости от конструкции конкретного исполнения.

Если и когда в системе возникает состояние перегрузки согласно фиг.1 или фиг.1А, пользователи 120 могут и не знать, что произошла перегрузка, особенно, если ресурс расходует резервную емкость для выполнения запросов пользователя. Даже в случае, когда состояние перегрузки вызывает уменьшение доступности ресурса пользователю ниже ожидаемого уровня или запроса пользователя, пользователь все же может не иметь возможности проверить, вызван ли недостаток перегрузкой ресурса или неисправностью другого компонента в цепи снабжения. Кроме того, в некоторых применениях, таких как беспроводная передача данных, возможно, что не существует механизм обратной связи, посредством которого пользователь может получить своевременное уведомление о перегрузке. Поэтому пользователь может продолжать использовать ресурс, не подозревая о проблеме.

В этой ситуации желательно, чтобы система включала возможность уведомления пользователей о состоянии перегрузки, так чтобы они могли модифицировать свое использование (например, принимая другой вектор постоянства). Такая возможность обратной связи также может быть полезна в других, не связанных с перегрузкой ситуациях, когда желательно распределить информацию, относящуюся к ресурсу, между одним или несколькими пользователями (например, для указания доступности дополнительной емкости или уменьшение емкости ресурса).

На фиг.4 представлен пример такой системы с такой возможностью, в которой блок 460 управления принимает информацию, относящуюся к загрузке ресурса 400 пользователями 420a-d (например, текущий коэффициент загрузки одним или несколькими пользователями, предысторию использования одним или несколькими пользователями, доступную резервную емкость, ожидаемую емкость, состояние ресурса, информацию, относящуюся к запланированным или незапланированным событиям, которые могут воздействовать на емкость или состояние ресурса и т.д.). Блок 460 управления может выдавать команды, основанные на этой (и возможно другой) информации, пользователям 420a-d по соответствующим магистралям 440a-d связи, так что эти команды оказывают влияние, по меньшей мере частично, на соответствующие разрешенные коэффициенты 410a-d загрузки пользователей. Заметим, что можно выполнить блок 460 управления внутри ресурса 400 или, альтернативно, как часть оборудования одного или нескольких пользователей 420a-d.

Если пользователю становится известно о состоянии перегрузки, то существует возможность выполняемого пользователем исправления. Если, по меньшей мере, некоторые из пользователей могут сообщаться друг с другом, то такое решение, как снижение коэффициента загрузки, может быть согласовано между ними. Во многих случаях, однако, такая связь между пользователями может быть недоступна, непрактична или нежелательна, и может быть желательно иметь централизованный механизм обратной связи, такой как блок 460 управления, не только для передачи информации, касающейся ресурса, но также для влияния в некоторой степени на управление разрешенными коэффициентами загрузки (например, блок 460 управления может выдавать команды, которые включают в себя или связаны с изменениями одного или нескольких векторов постоянства).

Если были бы доступны полные сведения о будущих требованиях пользователей к загрузке, то тогда теоретически можно было бы составить оптимальный график загрузки, который в максимальной степени удовлетворял бы требованиям пользователей, в то же самое время полностью исключая все состояния перегрузки. Во многих практических системах, однако, будущие потребности пользователей неизвестны даже самим пользователям. Одним методом предотвращения состояний перегрузки в таких системах может быть метод на основе текущих требований к загрузке: например, посредством учета распределений коэффициентов загрузки пользователей только на основе запросов. Для того чтобы передавать запросы на загрузку от пользователей обратно на блок управления, такая схема, однако, потребовала бы обратную магистраль связи, которая в других случаях может быть необязательной. Кроме того, из этого могут следовать дополнительные затраты и задержки при приеме, обработке и ответе на такие запросы.

Для того чтобы исключить некоторые недостатки схемы запроса/предоставления, можно формировать распределение коэффициентов, основываясь на прошлых загрузках пользователей. Подходящие схемы выбора и назначения коэффициента загрузки и распределения коэффициентов включают схемы, описанные в заявках на патент США №09/410204, озаглавленной "Система и способ модификации коэффициентов загрузки, основанной на векторе постоянства" и включенной здесь в качестве ссылки (сейчас US патент №6665272, выданный 16 декабря 2003), и №09/264297, озаглавленной "Способ распределения коэффициента в сети передачи данных" и переданной правопреемнику настоящего изобретения (сейчас US патент №6324172, выданный 27 ноября 2001). Такие схемы позволяют блоку управления совместно использовать управление с пользователями, позволяя пользователям управлять до некоторой степени подробностями своей собственной загрузки, тогда как блок управления концентрируется на вопросах, касающихся масштаба всей системы, таких как предсказание и предотвращение состояний перегрузки.

На фиг.4А изображена система согласно четвертому варианту выполнения изобретения, в которой блок 462 управления принимает информацию, относящуюся к загрузке ресурса 400 пользователями 422a-d, и каждый пользователь 422i имеет множество векторов 432i постоянства. В этом примере на разрешенный коэффициент 412i загрузки каждого пользователя 422i оказывают воздействие, по меньшей мере частично, команды, принимаемые от блока 462 управления по соответствующим магистралям 442a-d связи (например, такие команды могут включать в себя или быть связанными с изменениями в одном или нескольких векторах постоянства). Заметим, что блок 462 управления может быть выполнен совместно с ресурсом 400 или, альтернативно, как часть оборудования одного или нескольких пользователей 422i. Пример применения системы согласно фиг.4А для сети связи, такой как система, описанная в вышеуказанном Примере 2, изображен на фиг.4В, на которой пользователи 520a-d являются источниками данных, причем каждый имеет множе