CN102169488A - 一种有关网络时空公平的发言权控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及网络技术领域，具体地说是一种有关网络时空公平的发言权控制方法，其特征在于该方法包括协作区域管理器、发言权四叉树管理器、排序策略管理器、发言权请求管理器和发言权时空分布分析器组成，该方法步骤如下：通过协作区域管理器定义协作区域后采用区域四叉树的方法，对协作区域进行分割形成子区域；用户存在多个子区域中，综合考虑其所在的每个子区域的历史发言总数；发言的空间优先权先考虑大的子区域之间的空间公平性，后考虑小的子区域之间的空间公平性；排序策略管理器综合其他发言权排序方法，得出发言权排序；本发明提出了地域分布不均的用户发言权申请的时空公平性排序规则，降低各个子区域获得发言权最大等待时间。

Description

一种有关网络时空公平的发言权控制方法

[技术领域]

本发明涉及网络技术领域，具体地说是一种有关网络时空公平的发言权控制方法。

[背景技术]

发言权控制是交互协作系统用来对共享资源进行管理的一种技术，其核心思想最初来自Turn-Taking，即说话人与听话人交换角色的过程，发言权是交互协作系统中对共享的多媒体资源访问、操作的临时权限。发言权控制的主要任务是预测、避免、解决用户之间对共享资源访问、使用所造成的冲突。发言权控制不同于传统的并发控制(Concurrency Control)和访问控制(Access Control)，它是以用户为中心的概念，并支持交互，其目标不仅是让用户能安全地操作共享资源。更重要的是让用户最大程度地进行协作，发言权控制可分为控制机制和控制策略两方面。

控制机制是处理所有用户间的低层控制流和事件同步，反映出的是偏向系统的观点，常见的有令牌申请、令牌传递、时间戳、行为驱动等；控制策略决定了发言权的请求与准许、并决定发言权分配的顺序，策略较多的反映出用户的观点，同时也依赖于所需交互的程度，但有些策略只适用于特定的机制。

控制策略从发言权分配方式来看，可以分为两类：请求方式和时间周期方式。

请求方式有立即响应和请求队列。立即响应是指当发言权处于空闲状态时，所有想获得发言权的用户都可以向发言权的控制者(会议主席)发送请求，但只有一个用户可以获得发言权，其他用户的请求不予保存。当获得发言权的用户释放了发言权，发言权再次处于空闲状态时，新一轮的请求竞争又开始了。 请求队列则是指系统专门用一个队列来保存用户的请求，当一个用户释放发言权后，排在队列最前面的用户就可以获得发言权，而不需再次请求。

时间周期方式是指每个用户从获得发言权到释放发言权的时间是系统事先定好的，用户不能超时使用，如果超过规定时间，系统会自动将发言权分配给下一个用户。

从发言权分配顺序，我们可以把发言权控制策略分为单一策略和混合策略，单一策略是指采用单一的排序算法对用户的发言优先权进行排序，如：先来先服务，后来先服务，短任务优先，最长时间未得到服务者优先等等。每种算法都有优缺点，一旦选择一种，在系统运行过程中，就无法按照用户的要求进行改变。针对单一策略的局限，提出了一种混合策略，此策略先分别使用多种排序算法对用户进行排序，然后根据用户和交互的需求，灵活设置各个排序算法在总排序算法中的权重，并重新排序。混合策略比单一策略更合理、公平。

从以上分析可以看出，发言权控制策略比较强调发言权的公平性，包括发言时间长短的公平、长短任务之间的公平，等待时间的公平等。但还没有考虑发言权在空间分布上的公平，因此需要一种基于空间公平的发言权请求排序算法，并把此算法应用到混合发言权控制方法中，创造一种新的基于网络时空公平的发言权控制方法。

[发明内容]

本发明的目的针对基于位置的协作，此协作的一个显著的特点就是人们的组织活动发生在一定的地理区域内(称为协作区域)，在协作过程中，人们分散在协作区域的不同位置，并根据各自位置和协作区域的上下文进行任务分配和任务协调，这就需要协作者及时报告所在位置的上下文变化。如在消防员救火 过程中，火场作为消防员的协作区域，为了安全和快速完成任务，需要火场中不同位置的消防员即时报告、交流火情变化，以便相互配合、支援。

因此，人们在利用协作环境进行信息交互过程中，要考虑发言权在空间分布上的公平性，即保证协作区域中不同位置的协作者都有公平的发言机会，而不至于出现协作区域有些位置的协作者一直占有发言权，其他位置的协作者得不到发言的机会。因此，开展基于位置的协作，需要一种基于网络时空公平的发言权控制方法。

基于网络时空公平的发言权控制方法保障了协作者在协作活动中发言的空间公平性，从而保证了协作区域中不同位置的上下文变化得以及时反映，让协作者及时根据最新上下文变化动态地调整协作任务的分配、方案，从而顺利完成协作任务。

为了实现上述目的，本发明设计一种有关网络时空公平的发言权控制方法，其特征在于该方法包括协作区域管理器、发言权四叉树管理器、排序策略管理器、发言权请求管理器和发言权时空分布分析器组成。协作区域管理器负责定义、维护群体在协作过程中所处的协作地理范围，发言权四叉树管理器负责根据协作区域生成发言权四叉树，排序策略管理器负责根据选择的多种发言权排序算法实现对协作者发言权优先级的排序，发言权请求管理器负责处理用户的发言权申请，而发言权时空分析器负责给用户提供发言权控制的效果。

此方法为以下步骤：

a、生成发言权四叉树，首先通过协作区域管理器定义协作区域，然后采用区域四叉树的方法，发言权四叉树管理器对协作区域进行分割，形成若干子区域，并记录每个子区域历史获得发言权的总数，形成一棵反映协作区域内发言权在空间分布上的历史分配情况的区域四叉树；

b、生成发言指数，用户存在多个子区域中，因此判断用户发言空间优先权不能仅仅根据某个子区域的历史发言数，需要综合考虑他所在的每个子区域的历史发言总数；同时，发言的空间优先权首先要考虑大的子区域之间的空间公平性，然后再考虑小的子区域之间的空间公平性；

1)发言权四叉树管理器从根节点出发，计算每个用户所在的叶子节点；

2)发言权四叉树管理器计算每个用户所在叶子节点的发言指数；

3)当某个用户获得发言权后，发言权四叉树管理器对他所在的叶子节点以及此叶子节点所有父节点的值加一，表示此区域申请成功的历史发言数目增加一次；

根据用户发言指数进行排序，排序策略管理器根据用户所在叶子节点的发言指数大小对发言者进行排序，指数小的说明叶子节点代表的区域的历史发言次数是少于其他区域，在此区域申请发言权的申请者具有最大优先权，因此在发言指数小的区域内的申请者排在队列前面；

c、多策略综合排序，排序策略管理器综合其他发言权排序方法，得出最后发言权排序，方法如下所示

1)系统中共有N个用户U₁，U₂...U_n，当系统选择策略k(1≤k≤M)时，假设申请队列如下：

$\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{W}_k=1---\left(1\right)$

我们用 

表示U_i在第k种策略队列中的位置，如 

用Qseqⁱ表示用户U_i在队列中的最终排序，计算如下：

${\mathrm{Qseq}}^i=\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_k^i*W_i---\left(2\right)$

2)混合策略由有5种单一策略组成，分别是空间公平、先来先服务、后来先服务、短任务优先，最长时间未得到服务者优先，它们的权重如下：

W₁＝0.5，W₂＝0.2，W₃＝0，W₄＝0.1，W₅＝0.2

空间公平策略，W₁＝0.5，队列如下：

由于用户同在一个叶子节点所代表的区域里，发言指数一样，所以排序并列第二。

先来先服务，W₂＝0.2，队列如下：

短任务优先，W₄＝0.1，队列如下：

最久等待优先，W₅＝0.2，队列如下：

根据公式(2)，计算如下：

Qseq¹＝3*0.5+1*0.2+4*0.1+1*0.2＝2.3

Qseq²＝1*0.5+2*0.2+2*0.1+4*0.2＝1.9

Qseq³＝2*0.5+3*0.2+1*0.1+5*0.2＝2.7

Qseq⁴＝5*0.5+4*0.2+3*0.1+6*0.2＝4.8

Qseq⁵＝2*0.5+5*0.2+6*0.1+2*0.2＝3

Qseq⁶＝4*0.5+6*0.2+5*0.1+3*0.2＝4.3

根据计算，最后的排队顺序为：

本发明提出了地域分布不均的用户发言权申请的时空公平性排序规则，降低各个子区域获得发言权最大等待时间。

[附图说明]

图1为本发明创造之前协作区域分割示意图；

图2为本发明创造的发言权四叉树示意图；

图3为本发明创造实施例的测试结果示意图；

图4为本发明创造的结构图。

参照图1，A为协作区域，B为第一次分割，C为第二次分割，D为第三次分割。

[具体实施方式]

以下结合附图，对本发明创造做近一步详细说明，这种技术对专业人士来说是清楚的。

第一步，生成发言权四叉树

如图1所示，把协作区域进行三次分割，结果如图1所示。

如图2所示的发言权四叉树：生成发言权四叉树，首先通过协作区域管理器定义协作区域，然后采用区域四叉树的方法，发言权四叉树管理器对协作区域进行分割，形成若干子区域，并记录每个子区域历史获得发言权的总数，形成一棵反映协作区域内发言权在空间分布上的历史分配情况的区域四叉树；

发言权四叉树具有以下性质：

性质1：非叶子节点所代表的子区域包含此节点所有子节点代表的子区域。

推论1：在节点n所代表的子区域里的用户，一定在节点n的父节点所代表的子区域里。

推论2：在协作区域中的用户一定在depth个节点所代表的子区域里。

性质2：非叶子节点的值等于他下一级子节点的值的总和。

$N.\mathrm{Value}=\underset{\mathrm{cn}\∈\mathrm{CN}}{\mathrm{\Σ}}\mathrm{cn}.\mathrm{Value}$

推论3：节点n的值大于等于他所有子节点的值。

第二步，生成发言指数

用户存在多个子区域中，因此判断用户发言空间优先权不能仅仅根据某个子区域的历史发言数，需要综合考虑其所在的每个子区域的历史发言总数；同 时，发言的空间优先权首先要考虑大的子区域之间的空间公平性，然后再考虑小的子区域之间的空间公平性；

1)发言权四叉树管理器从根节点出发，计算每个用户所在的叶子节点；

2)发言权四叉树管理器计算每个用户所在叶子节点的发言指数；

3)当某个用户获得发言权后，发言权四叉树管理器对他所在的叶子节点以及此叶子节点所有父节点的值加一，表示此区域申请成功的历史发言数目增加一次；

根据用户发言指数进行排序，排序策略管理器根据用户所在叶子节点的发言指数大小对发言者进行排序，指数小的说明叶子节点代表的区域的历史发言次数是少于其他区域，在此区域申请发言权的申请者具有最大优先权，因此在发言指数小的区域内的申请者排在队列前面。

例，多策略综合排序，排序策略管理器综合其他发言权排序方法，得出最后发言权排序，方法如下所示

1)系统中共有N个用户U₁，U₂...U_n，当系统选择策略k(1≤k≤M)时，假设申请队列如下：

因此，对U₁，U₂，U₃，U₄的排队为

U2

U3

U4

U1

第四步，综合其他发言权排序方法，得出最后发言权排序

假设系统中考虑M种排队策略，并为每一种策略设置权重W_k且权重和为1，见公式(1)系统中共有N个用户U₁，U₂...U_n，当系统选择策略k(1≤k≤M)时，假设申请队列如下：

$\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{W}_k=1---\left(1\right)$

我们用 

表示U_i在第k种策略队列中的位置，如 

用Qseqⁱ表示用户U_i在队列中的最终排序，计算如下：

${\mathrm{Qseq}}^i=\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_k^i*W_i---\left(2\right)$

当系统中某种或某几种策略暂时不被考虑时，它们的权重可以设置为0。

例如，混合策略由有5种单一策略组成，分别是空间公平、先来先服务、后来先服务、短任务优先，最长时间未得到服务者优先，它们的权重如下：

W₁＝0.5，W₂＝0.2，W₃＝0，W₄＝0.1，W₅＝0.2

空间公平策略，W₁＝0.5，队列如下：

由于用户同在一个叶子节点所代表的区域里，发言指数一样，所以排序并列第二。

先来先服务，W₂＝0.2，队列如下：

短任务优先，W₄＝0.1，队列如下：

最久等待优先，W₅＝0.2，队列如下：

根据公式2，计算如下：

Qseq¹＝3*0.5+1*0.2+4*0.1+1*0.2＝2.3

Qseq²＝1*0.5+2*0.2+2*0.1+4*0.2＝1.9

Qseq³＝2*0.5+3*0.2+1*0.1+5*0.2＝2.7

Qseq⁴＝5*0.5+4*0.2+3*0.1+6*0.2＝4.8

Qseq⁵＝2*0.5+5*0.2+6*0.1+2*0.2＝3

Qseq⁶＝4*0.5+6*0.2+5*0.1+3*0.2＝4.3

根据计算，最后的排队顺序为：

Claims (1)

1.一种有关网络时空公平的发言权控制方法，其特征在于该方法包括协作区域管理器、发言权四叉树管理器、排序策略管理器、发言权请求管理器和发言权时空分布分析器组成，所述协作区域管理器负责定义、维护群体在协作过程中所处的协作地理范围，所述发言权四叉树管理器负责根据协作区域生成发言权四叉树，所述排序策略管理器负责根据选择的多种发言权排序算法实现对协作者发言权优先级的排序，所述发言权请求管理器负责处理用户的发言权申请，所述发言权时空分析器负责给用户提供发言权控制的效果：该方法步骤如下：

a、生成发言权四叉树，生成发言权四叉树，首先通过协作区域管理器定义协作区域，然后采用区域四叉树的方法，发言权四叉树管理器对协作区域进行分割，形成若干子区域，并记录每个子区域历史获得发言权的总数，形成一棵反映协作区域内发言权在空间分布上的历史分配情况的区域四叉树；

b、生成发言指数，用户存在多个子区域中，因此判断用户发言空间优先权不能仅仅根据某个子区域的历史发言数，需要综合考虑其所在的每个子区域的历史发言总数；同时，发言的空间优先权首先要考虑大的子区域之间的空间公平性，然后再考虑小的子区域之间的空间公平性；

1)发言权四叉树管理器从根节点出发，计算每个用户所在的叶子节点；

2)发言权四叉树管理器计算每个用户所在叶子节点的发言指数；

3)当某个用户获得发言权后，发言权四叉树管理器对他所在的叶子节点以及此叶子节点所有父节点的值加一，表示此区域申请成功的历史发言数目增加一次；

根据用户发言指数进行排序，排序策略管理器根据用户所在叶子节点的发言指数大小对发言者进行排序，指数小的说明叶子节点代表的区域的历史发言次数是少于其他区域，在此区域申请发言权的申请者具有最大优先权，因此在发言指数小的区域内的申请者排在队列前面；

c、多策略综合排序，排序策略管理器综合其他发言权排序方法，得出最后发言权排序，方法如下所示

1)系统中共有N个用户U₁，U₂...U_n，当系统选择策略k(1≤k≤M)时，假设申请队列如下：

$\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{W}_k=1---\left(1\right)$

用

表示U_i在第k种策略队列中的位置，如

用Qseqⁱ表示用户Ui在队列中的最终排序，计算如下：

${\mathrm{Qseq}}^i=\underset{k=1}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Seq}}_k^i*W_i---\left(2\right)$

2)混合策略由有5种单一策略组成，分别是空间公平、先来先服务、后来先服务、短任务优先，最长时间未得到服务者优先，它们的权重如下：

W₁＝0.5，W₂＝0.2，W₃＝0，W₄＝0.1，W₅＝0.2

空间公平策略，W₁＝0.5，队列如下：

由于用户同在一个叶子节点所代表的区域里，发言指数一样，所以排序并列第二。

先来先服务，W₂＝0.2，队列如下：

短任务优先，W₄＝0.1，队列如下：

最久等待优先，W₅＝0.2，队列如下：

根据公式(2)，计算如下：

Qseq¹＝3*0.5+1*0.2+4*0.1+1*0.2＝2.3

Qseq²＝1*0.5+2*0.2+2*0.1+4*0.2＝1.9

Qseq³＝2*0.5+3*0.2+1*0.1+5*0.2＝2.7

Qseq⁴＝5*0.5+4*0.2+3*0.1+6*0.2＝4.8

Qseq⁵＝2*0.5+5*0.2+6*0.1+2*0.2＝3

Qseq⁶＝4*0.5+6*0.2+5*0.1+3*0.2＝4.3

根据计算，最后的排队顺序为：

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