NO328364B1 - Persistensvektorbasert tildeling av takt eller overforingshastighet - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS BAKGRUNN

I. Oppfinnelsens tekniske område

Denne oppfinnelse gjelder allokering av en begrenset ressurs blant flere brukere. Nærmere bestemt gjelder oppfinnelsen tildeling av takt eller overføringshastighet for forskjellige brukere og basert på et sett såkalte persistensvektorer.

II. Gjennomgåelse av den kjente teknikk og generelle bakgrunn

En delt ressurs er en som kan utnyttes av flere brukere. Delte ressurser som har begrenset tilgjengelighet eller kapasitet omfatter så vidt forskjellige eksempler som elektriske kraftstasjoner og andre energianlegg, vannkilder så som reservoarer og flyte-legemer, tilførselssystemer for fordeling av gods, varer og materiell og datakommunikasjonsnett og signaler eller veier for informasjonsoverføring. Problemer som er knyttet til allokering for bruken av en delt ressurs blant flere brukere kan derfor forekomme innenfor mange forskjellige sammenhenger. Uavhengig av hvilken sammen-heng man har vil imidlertid slike ressurser kunne finnes i mange systemer hvor man har minst følgende forhold: • Kapasiteten eller tilgjengeligheten av den delte ressurs kan uttrykkes som en endelig takt R av enheter pr. tidsenhet (f.eks. kilowatt pr. time, liter pr. minutt, esker pr. uke eller bit/sekund), • ressursen utnyttes av et antall n forskjellige brukere ved et bestemt tidspunkt, hvor n er et positivt heltall, og • bruken av den i-te-bruker, (hvor 1< i < n) ved et bestemt tidspunkt kjennetegnes ved en endelig brukstakt uj av enheter pr. tidsenhet.

En grunnmodell for et slikt system er vist på fig. 1 hvor en ressurs 100 er utnyttet av brukere 120a-d ved takter 110a-d, idet disse takter altså også kan være overførings-hastigheter. I avhengighet av den bestemte bruk er takten R som kjennetegninger den delte ressurs gjerne en aktuell eller estimert grense for ressursens kapasitet (det vil si i tilfelle en kommunikasjonssignalvei) eller i et alternativ kan takten R være en terskel som angir en maksimal sikker eller tillatt belastning av ressursen (så som ved uttak av elektrisk kraft fra et anlegg eller liknende). Likeledes kan brukstaktene u; indikere den aktuelle bruk, den forventede bruk eller forespørsler eller behov for bruk.

En overbelastningssituasjon vil fremkomme når summen av de i alt n brukstakter u; ved et vilkårlig tidspunkt overskrider verdien R for takten. Når det gjelder en kraftstasjon vil for eksempel en overbelastningssituasjon komme i stand når den totale strøm som tas ut overskrider den maksimale kapasitet. Når det gjelder overføring av informasjon eller data kan en overbelastning arte seg når den totale overføringshastighet eller takt overskrider signalveiens aktuelle kapasitet, hvorved data som overføres blir degradert. I visse situasjoner så som tilførsel av vann eller lagring/distribusjon av varer og materiell kan en overbelastning arte seg som at reservekapasiteten tømmes ut selv om brukerbehovet i øyeblikket møtes.

I avhengighet av hvilken type ressurs man har vil konsekvensene av en overbelastning variere, eventuelt innbefattet behovet for en hvileperiode for at ressursen kan hente seg inn igjen (f.eks. at et kraftanlegg må kjøle seg ned eller at et reservoar må fylles opp) eller behovet for å utvide den foreliggende kapasitet for å kunne møte et behov som tidligere ikke ble møtt på grunn av overbelastning (f.eks. omsending av en datapakke som ble for dårlig mottatt på grunn av overbelastning). Ressursen kan også midlertidig eller permanent være ute av stand til å gjenopprette sin tidligere kapasitet, og i tilfeller hvor summen av de n brukstakter U; overskrider verdien R vil det derfor være ønskelig å kontrollere og styre brukstakten på en eller annen måte for å unngå overbelastningssituasjoner.

Kort gjennomgang av oppfinnelsen

I et system eller en fremgangsmåte i henhold til en bestemt versjon av denne oppfinnelse deles en ressurs blant flere brukere. Hver bruker har en brukstakt som velges ut fra et sett tilgjengelige takter, og hver brukers bruk av ressursen vil være bestemt i det minste delvis av denne takt. Hver bruker har også et sett såkalte persistensvektorer, og hvert element av slike vektorer tilsvarer en takt blant settet med tilgjengelige takter. Valget av en brukers brukstakt ut fra settet blir i det minste delvis basert på en av persistensvektorene i settet av slike vektorer.

Kort beskrivelse av tegningene

Fig. 1 illustrerer et system som har en ressurs som deles blant flere brukere, fig. IA viser et system ifølge en første utførelse av oppfinnelsen, fig. 2 viser et flytskjema over en fremgangsmåte ifølge en andre utførelse av denne, fig. 2A viser en alternativ utførelse av et slikt flytskjema, nemlig for en andre utførelse av oppfinnelsen, fig. 2B viser nok et alternativ i forhold til fig. 2A, fig. 3 viser et flytskjema i samsvar med den tredje utførelse, fig. 4 illustrerer et system med en ressurs som deles av flere brukere og en styrenhet som koplet til denne ressurs og brukerne, fig. 4A viser et system i en fjerde utførelse av oppfinnelsen, og fig. 4B viser et trådløst kommunikasjonsnett for datasignaler som en bestemt implementering av systemet vist på fig. 4A..

Detalj beskrivelse av oppfinnelsen

En måte å unngå overbelastningssituasjoner på og samtidig opprettholde maksimal bruk av en ressurs er å dele den anslåtte kapasitet av denne ressurs inn i flere faste taktallokeringer og tildele disse allokeringer som de n brukstrakter u;. I et system hvor brukere har varierende bruksbehov vil imidlertid denne løsning kunne føre til dårligere enn optimal utnyttelse av den delte ressurs.

Antar man for eksempel som på fig. 1 at ressursen 100 er en vannforskyvning med kapasitet 6000 liter/minutt og at den tillatte brukstakt fra et gitt sett tilgjengelige takter er tildelt hver bruker (hvor settets tilgjengelige takter representeres av en m-elements vektor Y = {Y0, Yi,..., Ym.i}). I dette eksempel kan brukerne 120a-d alle bruke ressursen ved en takt på Y0 = 1 500, Yi = 3 000, Y2 = 4500, eller Y3 = 6 000 liter/minutt (dvs. m = 4). Dersom en rettferdig fordeling brukes hvor samtlige brukere får samme faste uttak eller takt vil samtlige av dem kunne bruke ressursen ved uttaket eller takten Y0 (1 500 liter/minutt). En slik tildeling gir en effektiv unngåelse av overbelastning av ressursen. Dersom imidlertid færre enn samtlige brukere 120a-d antas å bruke ressursen 100 ved et gitt tidspunkt er denne løsning også en form for sløsing med ressurskapasiteten.

Anta nå det tilfellet hvor ressursen 100 har samme kapasitet på 6000 liter/min. og settet tilgjengelige takter eller utakt er som før, men hvor sannsynligheten for at hver bruker utnytter ressursen 100 ved et gitt tidspunkt bare er p (vi antar at hver brukers anvendelse ikke er korrelert med de andre brukeres anvendelse). I en slik situasjon vil en mer optimal utnyttelse av ressursen 100 kunne oppnås ved å la hver bruker bruke ressursen ved uttaket eller takten Y3 (6 000 liter/min.), siden bare én av de fire brukere sannsynligvis vil utnytte denne ressurs ved et gitt tidspunkt. Naturligvis kan det bli en overbelastningssituasjon dersom likevel en ytterligere bruker utnytter vannkilden.

I et tilsvarende eksempel vil sannsynligheten for at en av de fire brukere 120a-d bruker ressursen 100 være (3.1 et første skjema for dette eksempel vil hver bruker tillates å bruke ressursen ved takten Yu og alternativt i et andre skjema kan hver bruker få lov å bruke ressursen ved en takt enten Y0 eller Y2. Sannsynligheten for å få tillatt bruk av hver takt er da p. Ved et gitt øyeblikk vil disse skjemaer antas å gi maksimal ressursutnyttelse uten at det likevel blir noen overbelastning. I henhold til det første skjemaet vil en slik overbelastning kunne finne sted dersom tre brukere skulle komme til å bruke ressursen samtidig (siden den totale tillatte bruk da ville være 9 000 liter/min.). I et system som bruker det andre skjemaet vil det være mulig (selv om det er usannsynlig) at tre brukere samtidig bruker ressursen, uten at det likevel blir noen overbelastningssituasjon (siden den totale tillatte bruk kan være så liten som 4 500 liter/min.).

I et ytterligere alternativ for dette eksempel endres settet tilgjengelige takter eller utvides slik at hver bruker tillates å bruke ressursen ved en takt på enten 1 000 eller 4 000 liter/min., hvor sannsynligheten for å bruke hver takt igjen er p. Ved et gitt øyeblikk blir summen av tillatte brukstakter for brukerne 120a-d forventes å være 5 000 liter/min. (det vil si to brukere, hvor en av dem har tillatt takt på 1 000 l/min., mens den andre har tillatt takt på 4 000 l/min.), slik at det gjenstår 1 000 l/min. for den ubrukte del av kapasiteten for ressursen 100. I henhold til dette skjemaet vil det være slik at selv om tre brukere skulle bruke ressursen ved et bestemt tidspunkt vil potensialet for en overbelastning forventes å stige i bare halvparten av tilfellene (at det er like sannsynlig at den totale tillatte bruk er 3 000 eller 12 000 l/min. og at det er like sannsynlig at den totale tillatte bruk er 6 000 l/min. eller 9 000 l/min.).

I en utvidelse av et slikt skjema for en bestemt anvendelse kan systemverdier så som antallet brukere av en ressurs, sannsynligheten for bruken regnet for hver bruker og brukskravene for hver bruker enten observeres eller estimeres. Verdiene kan deretter kombineres med utformingsparametere så som antallet tilgjengelige brukstakter eller -uttak for hver bruker, en aksepterbar takt for når overbelastning finner sted og en minste aksepterbar gjennomsnittlig takt for ressursbruken for å oppnå en sannsynlighetsmodell for systemregulering hvor ressursbruken bringes til et maksimum og sannsynligheten for overbelastningssituasjonen blir redusert eller lik null.

I et system i samsvar med den første utførelse av oppfinnelsen og som vist på fig. IA har hver bruker 120i et sett pr. persistensvektorer 130i og en tillatt brukstakt 110i tatt fra et sett tilgjengelige takter. (Merk at det er mulig at systemet kan omfatte andre brukere også, som mangler et sett persistensvektorer). Lengden av hver vektor i settet 13 Oi kan være et hvert helt tall større enn null, og hvert vektorelement representerer en sannsynlighet for å bruke en bestemt brukstakt eller å endre situasjonen fra en brukstakt til en annen. I denne utførelse tilsvarer hver vektor i settet 13 Oi minst ett element i settet tilgjengelige takter eller uttak, selv om vektorene i andre utførelser kan tilsvare elementer i et annet sett i stedet (for eksempel et sett forhåndsbestemte bruksprofiler). Settet 130i kan være unikt for hver bruker, eller samme sett kan være tildelt samtlige brukere i en bestemt klasse. Alternativt kan samme sett tildeles samtlige brukere i systemet. Tilsvarende kan settet 130i utgjøre et permanent aspekt for brukerens betjening eller drift, eller dette sett kan oppdateres periodisk eller på annen måte. Andre relevante aspekter for persistensvektoroppbygging, -fordeling og -bruk er beskrevet i vår samtidige patentsøknad USSN 09/XXX,XXX med tittel "SYSTEM AND METHOD FOR PERSISTENCEVECTOR-BASED MODIFICATION OF USAGE RATES," og innholdet i denne patentsøknad tas her med som referanse, i den utstrekning dette innhold blir gjort tilgjengelig for brukeren.

I et eksempel 1 som gjelder en av situasjonen ovenfor har hver bruker samme sett persistensvektorer, og dette sett omfatter en vektor P = {Pl5 P2, P3} og hvor elementene Pi, P2, P3 tilsvarer de bestemte taktene som allerede er nevnt ovenfor, nemlig Yls Y2 og Y3. Hvert element av P angir en sannsynlighet for at den tilsvarende takt brukes, og eventuelt restsannsynlighet indikerer en sannsynlighet for at den laveste takt Y0 vil bli brukt. Verdiene av elementene i P kan for eksempel velges for å bringe den gjennomsnittlige kollektive bruk av ressursen til et maksimum, uten at det samtidig dannes en uhensiktsmessig stor risiko for at en overbelastning skal finne sted.

I dette eksempel settes elementet P2 for å angi sannsynligheten for P og de øvrige to elementer i P settes hver for å angi sannsynligheten null. Før hver bruk, dvs. for bruk som er diskontinuerlig og diskret og/eller periodisk under bruken (dvs. for bruk som er kontinuerlig over tid) velger hver bruker en tillatt brukstakt basert på den sannsynlighet som er angitt i elementene av P. For verdiene av P som gjelder i dette tilfellet, vil brukeren gjerne velge takten Y2 halvparten av tiden og takten Y0 resten av tiden. Siden sannsynligheten for at hver bruker bruker ressursen ved et gitt tidspunkt, er P i dette eksempel vil det gjennomsnittlig kunne forventes at fullt uttak, dvs. høyeste takt fra ressursen brukes og at overbelastningssituasjoner likevel unngås. I tillegg vil fordelingen mellom de enkelte brukere måtte anses å være rettferdig i dette eksempel, siden gjennomsnittlig samtlige tillatte brukstakter vil være like.

I et eksempel 2 er ressursen 100 returkanalkapasiteten i et telekommunika-sjonssystem som bruker systemet CDMA (kodedelt multipelaksess), og i dette tilfellet kan hver bruker 120 omfatte 1) en sender så som en mobiltelefon eller en WLL (trådløs lokal sløyfe)-stasjon, koplet til 2) en dataproduserende innretning så som en mindre datamaskin eller en salgspunktterminal, via et PCMCIA-kort eller et tilsvarende grensesnitt og for å føre ut data som ligger innkapslet i pakker via en protokoll IP eller en annen hensiktsmessig protokoll. Flere generasjoner og versjoner av slike systemer er allerede i bruk. Selv om de fleste av disse er utformet for å føre digital tale som kommunikasjon kan systemet og fremgangsmåten som her skal beskrives likevel være velegnet for et kommunikasjonsnett som betjener brukere via svært varierende overføringshastigheter, så som et nett for utelukkende data eller et nett for blandet tale og generelle data.

I en særlig utførelse av eksempel 2 har hver bruker samme faste sett tilgjengelige takter eller overføringshastigheter, idet hver takt her uttrykkes i kilobit pr. sek. (Kb/s) og settets takter er utformet for inkrementering i potenser av to. Siden en dobling av hastigheten eller takten krever en dobling av effekten for å opprettholde samme forhold mellom energien pr. siffer (bit) og den spektralt fordelte støyeffekt, nemlig forholdet (Eb/N0) vil hvert takttrinn følgelig tilsvare et effekttrinn på 3 dB. De tilgjengelige taktverdier i dette eksempel er blant annet 4.8, 9.6,19.2, 38.4, 76.8, 154.6 og 307.2 Kb/s.

Selv om elementene i settet med tilgjengelige takter i eksempel 1 er relatert til hverandre på lineær måte og elementet i settet gjelder eksempel 2 er det relatert til hverandre på eksponensiell måte vil ingen slik relasjon eller progresjon være nødvendig i et system eller en fremgangsmåte i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen. Likeledes vil det ikke være nødvendig for hver bruker å ha samme forhåndsbestemte sett med tilgjengelige takter.

Merk at valget av en takt basert på persistensvektorsettet kan indikere en tillatelse i stedet for et krav for å bruke denne takt. Den aktuelle takt som brukes vil kunne avhenge av andre faktorer også, så som brukerens aktuelle behov og/eller mulighet til å utnytte ressursen. Likeledes kan den aktuelle brukstakt være tilhørende settet tilgjengelige takter som brukes for å indikere tillatelse, eller denne takt kan være utenfor dette sett.

Hvis bruken av ressursen er diskontinuerlig (så som pakkedatatransmisjon over en felles kanal) kan settet persistensvektorer refereres til før hver bruk. Dersom ressursbruken er kontinuerlig (så som overføring av elektrisk kraft) eller forlenget vil settet persistensvektorer kunne refereres til og den tillatte brukstakt innreguleres etter behov ved forhåndsbestemte intervaller under bruken eller når enkelte forhåndsbestemte hendelser finner sted.

I en mer generell implementering tilsvarer hver persistensvektor i settet 13 Oi et element i settet tilgjengelige takter. Merk at settet 130i også kan betraktes som en overgangssannsynlighetsmatrise hvor for eksempel hver spalte omfatter en av persistensvektorene og hver rekke tilsvarer en takt blant settet med tilgjengelige takter. Den bestemte persistensvektor som det skal refereres til ved ethvert punkt kan for eksempel være avhengig av den aktuelle eller sist brukte aktuelle eller tillatte brukertakt, slik at en brukers fremtidige bruk kan være begrenset i en viss utstrekning av historien for bruken.

I et system eller en fremgangsmåte i samsvar med den første utførelse er det også mulig for en bruker å ha mer enn én persistensvektor som tilsvarer hvert element i settet tilgjengelige takter, idet hver vektor da beskriver en annerledes oppførsel. En persistensvektor kan for eksempel ha tendens til å indikere en høyere gjennomsnittlig takt, eller en mer jevn fordeling av sannsynligheter blant de enkelte tilgjengelige takter, heller enn en annen. I en slik situasjon kan brukeren velge mellom vedkommendes tilgjengelige persistensvektorer i samsvar med kriterier så som: • Tiden (dvs. tiden på dagen, når på året etc.) som en indikator for slike faktorer som den forventede systembelastning eller -oppførsel eller ressurskapasiteten.

Antatt brukerbehov.

Tjenestekvaliteten for den aktuelle bruk: for eksempel hvor godt tilpasset overføringen av elektrisk kraft er eller hvor ren en vannkilde er, uten forurensninger. En reduksjon i tjenestekvaliteten kan forårsake at en bruker endrer sin persistensvektor for å lette systembelastningene. • Reduksjon av tjenesten i den senere tids bruk: i et system som kan motstå overbelastningsbetingelser uten å innføre varig skade, for eksempel hvor en bruker kan konkludere med at en overbelastning har funnet når en brukstakt ikke ble møtt eller et tjenestenivå ellers er redusert. En slik reduksjon eller sperring/nektelse av tjenestebruk kan også bevirke at en bruker går mot en annen persistensvektor i et forsøk på å utbedre overbelastningstilstanden.

Fig. 1 illustrerer en fremgangsmåte i samsvar med den andre utførelse av oppfinnelsen, og i denne fremgangsmåte har en bruker et sett persistensvektorer som innbefatter en (m-l)-elements vektor V, idet V = {Vj slik at 1 < j < m-l}. (Som angitt ovenfor kan vektoren V velges fra andre vektorer i et sett persistensvektorer og i samsvar med den siste aktuelle brukstakt for denne bruker eller ut fra andre kriterier.) Hvert element Vj av vektoren V vil representere en persistensverdi som angir en sannsynlighet som har en verdi mellom 0 og 1 og som tilsvarer takten Yj (hvor a < b impliserer at Ya < Yb). Vektoren V kan for eksempel (men behøver ikke) ha formen av en sannsynlighetstetthetsfunksjon, hvor summen av vektorens elementer (eller de verdier som representeres av disse elementer) er lik 1.1 blokk 2 i skjemaet startes en teller j for å bevirke prosesseringsstart ved persistensverdien Vm_i, idet denne verdi tilsvarer den høyeste tillatte brukstakt (Ym_i).

I blokk 220 genereres et vilkårlig tall x. I en typisk utførelse representerer dette tall x en verdi som trekkes fra et sett med jevn fordeling over området 0 til 1.1 blokk 230 prøves verdien av x mot persistensverdien Vj. Er x mindre enn Vj velges takten Yj som den tillatte brukstakt u; i blokk 260, ellers inkrementeres indeksen j med 1 i blokk 250 og persistensprøven gjentas. Dersom j når verdien 1 i blokk 240 velges den laveste takt Y0 som standardløsning i blokk 270. Denne fremgangsmåte kan endres for å tillate bruken av en av mange andre relasjoner mellom verdiene av x og Vj i stedet for den prøvebetingelse som er illustrert i blokk 230, i avhengighet av de bestemte karakteristika for de verdier som velges for x og Vj.

Merk at i den fremgangsmåte som er skissert ovenfor vil en bruker ha en slags garanti for å kunne tillate og bruke ressursen ved en takt som ikke er lavere enn den lavest angitte. I en annen utførelse av fremgangsmåten kan fremgangsmåten for å tildele en tillatt brukstakt også ha anledning til å svikte (i dette tilfelle ved å utvide P til å omfatte en verdi P0 som tilsvarer takten Y0 og tillate verdien av j å nå 0 i blokk 245). Brukeren må da vente inntil en eller annen ekstern hendelse skjer for å gjenta samme takttildelingsprosedyre, eller brukeren kan prøve prosedyren om igjen etter et eller annet gitt intervall. I det eksempel som er illustrert på fig. 2A vil brukeren frembringe et tilfeldig tallsett (blokk 280) dersom vedkommende ikke oppnår en tillatt brukstakt, og dette verdisett representerer en verdi mellom 1 og en forhåndsbestemt parameter Nbackoff-I blokk 290 venter brukeren z tidsperioder før taktvalgprosedyren prøves igjen. I en implementering som bruker det kommunikasjonsnett som inngår i eksempel 2 vil hver tidsperiode for eksempel representere varigheten av en bestemt tidsluke eller en annen tidsenhet som er relevant for systemets drift.

Fig. 2B illustrerer en utførelse hvor den aktuelle brukstakt kan være begrenset av også andre faktorer, for eksempel kan en sender - som i eksempel 2 - ha en utilstrekkelig sendereffekt til å kunne sende ved den aktuelle overføringshastighet som da representerer takten, i den prosedyre som gjelder for fig. 2. Alternativt kan den datamengde som er tilgjengelig for sending fra en slik sender ikke rettferdiggjøre bruk av ressursen ved den tillatte brukstakt. I slike tilfeller kan brukstakten velges i blokk 265 i flytskjemaet som min{Yj, Yposs}, hvor Yposs representerer den høyest mulige brukstakt eller en på annen måte ønskelig takt som er gitt av brukerens aktuelle karakteristika.

Ovenfor er gjennomgått anvendelser hvor lengden av en persistensvektor er lik enten m (dvs. antallet elementer i settet med tilgjengelige takter) eller m-l. Merk at tilfeller også kan forekomme hvor det er ønskelig å hoppe over en eller flere av de tilgjengelige takter (for eksempel siden takten ikke er tilgjengelig eller ikke kan brukes for en bestemt bruker). I slike tilfeller behøver en persistensvektor ikke inneholde noe element som tilsvarer en slik takt eller slike takter, og derfor kan vektorens lengde ha en verdi som er større enn null, men mindre eller lik m. Merk også at prosedyrene illustrert på fig. 2, 2A og 2B kan modifiseres etter behov for å kartlegge hvert element i en slik persistensvektor i forhold til det tilsvarende element i en taktvektor Y. Fra det samme utgangspunkt kan prosessen med å velge en bestemt persistensvektor fra et sett slike vektorer også innbefatte en kartlegging i tilfeller hvor for eksempel settet vektorer har færre vektorer enn settet med tilgjengelige takter.

I mange anvendelser kan settet med tilgjengelige takter arrangeres slik at en ulikhet a < b innebærer at Ya < Yb (som i eksemplene 1 og 2 ovenfor), og på tilsvarende måte vil verdiene av en persistensvektor så som V beskrevet ovenfor kunne velges slik at ulikheten c < d innebærer at [Vc] > [Vd] ([Vc] > [Vd], hvor [Vj] indikerer hvilken sannsynlighet som er representert ved verdien av Vj. I et slikt tilfelle vil sannsynligheten for at en takt blir valgt øke (altså ikke reduseres) når taktene blir mindre. Merk imidlertid at en slik relasjon mellom taktene eller persistensverdiene trengs for å utnytte et system eller en fremgangsmåte i samsvar med en utførelse av oppfinnelsen, og som et eksempel kan en bestemt takt være uønsket siden den er vanskeligere å implementere enn en annen takt eller siden den er mindre forenlig med en del av systemet enn en annen takt, eller at tilsvarende grunner. I slike tilfeller kan en persistensvektor utformes slik at det er mindre sannsynlig at denne takt velges, og at en eller flere høyere takter i stedet velges (dvs. at c < d ikke innebærer at [Vc] > [Vd] eller [Vc] > [Vd]). Tilsvarende kan en persistensvektor utformes for å favorisere en eller flere høyere takter heller enn lavere takter.

Merk videre at selv om det vilkårlige tall x slik det genereres i blokk 220 og er beskrevet som trukket fra et sett med en jevn fordeling også kan være i henhold til en annen type fordeling, for eksempel i et system eller en fremgangsmåte i en annen versjon av oppfinnelsen. Siden valget av en tilfeldig eller kvasitilfeldig verdi kan være beregningsmessig intens kan det være ønskelig i visse anvendelser å redusere antallet slike verdier som skal velges. Fig. 3 viser en fremgangsmåte i en tredje utførelse av oppfinnelsen, hvor bare et enkelt tilfeldig tall x genereres (i startblokken 310). I dette tilfelle representerer persistens-vektoren W med (m-l)-elementer en kumulativ tetthetsfunksjon (CDF), og hvert element Wj representerer da sannsynligheten for at en eller annen takt Yh vil tildeles, idet h er et vilkårlig heltall slik at 0 < h < j, mens Yh er en gyldig tildeling for denne bruker, mens 0 < j < m-2.1 sløyfen med blokkene 330, 340 og 350 i skjemaet identifiseres maksimalverdien av j for x > Wj, og dersom prøven i blokk 330 viser seg vellykket kan takten Yj+i velges eller brukstakten kan velges som min{Yj+1, Yposs} som i blokk 365, hvor som før Yposs angir den høyest mulige brukstakt ut fra brukerens aktuelle karakteristika. Om nå verdien av j kommer til å nå null i blokk 340 vil takten Yo velges, ellers dekrementeres j i blokk 350. Denne fremgangsmåte kan også modifiseres for å ta inn i seg et vente/repetisjonsskjema som i fig. 2A. Fremgangsmåten kan også endres for å tillate bruk av en blant mange andre relasjoner mellom verdiene av x og Wj i stedet for den prøvebetingelse som er satt opp i blokk 330, det hele i avhengighet av de bestemte karakteristiske trekk for verdiene som velges for x og Wj.

Også i et tilfelle hvor en persistensvektor ikke opprinnelig blir presentert som en funksjon CDF vil det være mulig for brukeren å frembringe en slik CDF fra en slik vektor og derved redusere antallet tilfeldige tallfrembirngelser for hver takttildelingsprosedyre, til bare én. Først kan således en sannsynlighetstettnetsfunksjon (PDF)-vektor F etableres ut fra en persistensvektor V, på følgende måte:

Deretter omvandles denne PDF-vektor F til en CDF-vektor Z med følgende prosedyre eller dens ekvivalent:

En persistensvektor settes deretter opp slik at dens elementer representerer elementene i Z. En vektor W som er egnet for bruk i implementeringen av fig. 3 beskrevet ovenfor kan for eksempel settes opp i samsvar med formelen:

slik at et element i W med verdien 1 representerer null sannsynlighet, mens et element med verdien 0 representerer verdien 1. Mange andre forhold kan velges å eksistere mellom elementene i en persistensvektor og sannsynlighetene som disse elementer representerer, i avhengighet av utformingen av en bestemt løsning.

Hvis og når en overbelastningssituasjon skulle inntre i et system i samsvar med fig. 1 eller IA er det ikke sikkert at brukerne 120 har kjennskap til dette, særlig dersom ressursen har reservekapasitet nettopp for å møte brukerbehovene. Selv i et tilfelle hvor overbelastningssituasjonen forårsaker at ressursens tilgjengelighet for en bruker reduseres under det denne bruker venter eller krever kan det være slik at brukeren fremdeles ikke er i stand til å fastslå om reduksjonen skyldes en ressursoverbelastning eller en svikt i en eller annen komponent i tilførsels- eller tjenesteveien. Videre er det fullt mulig i visse anvendelser, så som innenfor trådløs datakommunikasjon at man i det hele tatt ikke har noen tilbakeføringsmekanisme hvor en bruker kan få tidsriktig informasjon om overbelastninger. Av denne grunn vil brukeren kunne måtte bruke ressursen kontinuerlig uten å vite at det er et problem.

Det er således ønskelig i en slik situasjon at systemet også kan ha muligheter for å gi informasjon til brukere om overbelastning og annet slik at disse brukere kan endre bruken (f.eks. ved å gå inn for en annen persistensvektor). En slik tilbakeføring kan også være anvendbar i andre situasjoner enn ved overbelastning, der det er ønsket å gi ut informasjon som gjelder ressursen til en eller flere brukere, for eksempel for å angi tilgjengeligheten av tilleggskapasitet eller reduksjon i ressursens hovedkapasitet.

Fig. 4 viser et eksempel på et slikt system som nettopp har en slik mulighet, hvor en styreenhet 460 mottar informasjon som gjelder bruken av en ressurs 400, idet bruken deles av flere brukere 420a-d (f.eks. kan ressursen gjelde aktuell takt eller over-føringshastighet som en eller flere brukere utnytter, brukshistorien for en eller flere brukere, den tilgjengelige reservekapasitet, den forhåndsbestemte kapasitet, ressurstilstanden, informasjon som gjelder planlagte eller ikke planlagte hendelser som kan påvirke ressurskapasiteten eller tilstanden etc.). Styreenheten 460 kan sende ut kommandoer basert på dette (og eventuelt annet) ved at det overføres informasjon til brukere 420a-d via særskilte kommunikasjonssignalveier 440a-d, slik at slike kommandoer vil påvirke i det minste delvis de enkelte tillatte brukstakter 410a-d som gjelder for brukerne. Merk at det er fullt mulig at styreenheten 460 kan være integrert med ressursen 400 eller som et alternativ en del av en eller flere av utrustningen hos brukerne 420.

Hvis en bruker er kjent med en overbelastningssituasjon har man den mulighet at brukeren selv kan utbedre denne situasjon. Hvis minst enkelte av brukerne i en gruppe kan kommunisere med hverandre kan man komme frem til en løsning så som reduksjon i brukstakten, idet denne løsning kan være gjenstand for forhandlinger. I mange situasjoner vil slik kommunikasjon mellom brukere imidlertid ikke være tilgjengelig, upraktisk eller uønsket, og det kan være ønsket å ha en sentralisert tilbakekoplingsmekanisme, slik at en styreenhet 460 ikke bare overfører informasjon som gjelder ressursen, men også utøver en viss grad av kontroll/styring over de tillatte brukstakter (f.eks. ved å utstede kommandoer som inneholder eller er relatert til endringer i en eller flere persistensvektorer).

Dersom nå en fullstendig kjennskap av fremtidige bruksbehov for brukerne var tilgjengelig ville det teoretisk være mulig å sette opp en optimal bruksplan som ville tilfredsstille brukernes behov i størst mulig utstrekning, samtidig med å unngå alle overbelastningssituasjoner. I mange praktiske systemer vil imidlertid en brukers fremtidige behov ikke være kjent, heller ikke for brukeren selv. En måte å hindre overbelastningssituasjoner i slike systemer ville være på basis av de vanlige bruksbehov, for eksempel ved bare å tillate brukstakttildeling på forespørsel. For å kunne føre bruksønskene fra brukerne tilbake til styreenheten ville imidlertid et slikt skjema kreve en oppstrøms kommunikasjonssignalvei som ellers ikke ville vært nødvendig. Videre vil man med en slik løsning få tilleggskostnader og dessuten signalforsinkelser ved mottakingen, prosesseringen og svartjenesten overfor slike forespørsler.

For å unngå enkelte av de ulemper som er skissert ovenfor og gjelder et skjema for forespørsel/tildeling vil det være mulig å utstede taktallokeringer som bygger på brukerens tidligere bruk. Hensiktsmessige skjemaer for brukstaktvalg og tildeling samt taktallokering innbefatter de skjemaer som er satt opp i vår parallelle patentsøknad USSN 09/XXX,XXX med tittel "System and method for persistence-vector-based modification of usage rates", og USSN 09/264,297 med tittel "Method of rate allocation in a data communications network", og innholdet i disse to patentsøknader tas her med som referanse, særlig menes å vite at begge er videreført i Norge og vil foreligge i norsk tekst allerede tidlig på sommeren 2002. Slike skjemaer gjør det mulig for en styreenhet å fordele styringen av brukerne i et system eller nett, ved å la dem ha kontroll og styring over de enkelte detaljer i egen bruk til en viss grad, selv om styreenheten selv vil være fokusert på systemomspennende løsninger så som forhåndsbestemmelse og unngåelse av overbelastningssituasjoner.

Fig. 4A viser et system i samsvar med en fjerde utførelse av oppfinnelsen, hvor styreenheten 462 mottar informasjon som gjelder bruken av ressursen 400, delt mellom brukere 422a-d, idet hver bruker 422i har et sett persistensvektorer 432i. I dette eksempel vil den tillatte brukstakt 412i for hver bruker 422i påvirkes i det minste delvis av kommandoer som mottas fra styreenheten 462 via de respektive kommunikasjonssignalveier 422a-d (idet slike kommandoer for eksempel kan inneholde eller være relatert til endringer i en eller flere persistensvektorer). Et eksempel på et system som er illustrert på fig. 4A og gjelder et kommunikasjonsnett så som det beskrevet i eksempel 2 ovenfor er vist på fig. 4B, og i dette eksempel er brukerne 520a-d det man kan kalle datafrembringere, idet hver bruker har et sett persistensvektorer 530a-d, ressursen 500 er en felles transmisjonskanal som forbinder de enkelte datafrembringere 520a-d eller brukere med dataforbrukere 550, og en styreenhet 560 mottar brukerinformasjon fra (og kan være inkorporert i) forbrukeren 550. Frembringerne 520 bruker ressursen 500 ved å overføre data til forbrukeren 550 slik det er tillatt ved å bruke tillatte brukstakter 510a-d, og de mottar tilsvarende signaler 540a-d fra styreenheten. Forbrukeren 550 og styreenheten 560 kan utgjøre deler av en basestasjon, og styresignaler 540 kan overføres via en foroverkanal som hører til kommunikasjonshovedkanalen.

En hvilken som helst av de fremgangsmåter som er beskrevet eller foreslått i forbindelse med fig. 2, 2A eller 2B eller i teksten ovenfor kan anvendes i systemer i de ut-førelser som er illustrert på fig. 4A og 4B. Er prosedyren vellykket bruker brukeren ressursen ved en takt som ikke er større enn den valgte takt. Takttildelingsprosedyren kan gjentas når for eksempel en persistensvektor oppdateres, når en eller annen planlagt eller ikke planlagt hendelse finner sted (utløpet av en taktgiver eller timer, aktivering eller trigging av en alarminnretning, for eksempel varsel om lav effekt, etc.) eller hvis en forhåndsbestemt tidsforsinkelse er utløpt.

Ved et vilkårlig tidspunkt samsvarer brukerens bruk av ressursen med en bestemt tillatt brukstakt som kan velges blant brukerens sett tilgjengelige takter. Det er ikke nødvendig for samtlige brukere å ha samme sett tilgjengelige takter, men settet for hver bruker bør være kjent for styreenheten 460 (560) slik at denne enhet på pålitelig måte kan angi tilstanden for ressursens bruk og sende ut tilhørende og egnede styresignaler. Det er også mulig for hver brukers sett med tilgjengelige takter å oppdateres eller på annen måte modifiseres i samsvar med en kommando som sendes ut fra styreenheten 460 (560), enten en slik kommando blir sendt ut periodisk eller ifølge et annet skjema.

Settet persistensvektorer kan være et permanent aspekt for brukerens betjening og bruk av et system, eller settet kan sendes ut fra styreenheten, hvor et eller flere av elementene kan oppdateres periodisk eller på annen måte. Situasjoner hvor et nytt sett persistensvektorer blir sendt ut vil ikke være begrenset til overbelastningssituasjoner, for eksempel kan et vektorsett sendes ut til en mobil enhet ved en kanaltildeling og igjen ved omruting. Andre situasjoner som kan forårsake at styreenheter sender et nytt eller oppdatert persistensvektorsett til en eller flere brukere innbefatter følgende:

•En bruker anmoder først om bruk av ressursen.

•Styreenheten ønsker å reservere en del av ressursens kapasitet

•Styreenheten ønsker å hindre ressursbruk for en eller flere brukere

•Styreenheten ønsker å bringe antallet brukere som kan bruke ressursen samtidig til en så stor verdi som mulig. •Styreenheten gir respons på en forespørsel fra en bruker (eller på forespørsler fra flere brukere) •Styreenheten gir respons på registrerte eller kommuniserte brukerkarakteristika (så som den aktuelle brukstakt eller en brukstakt som ble brukt tidligere) •I et trådløst datakommunikasjonsnett foregår endringer i antallet oppkoplinger mellom datafrembringeren (en mobil stasjon) og et bakkenett (basestasjoner).

Persistensvektoroppdateringer kan også brukes som et middel til å overføre styringen når det gjelder brukstakter, mellom styreenheten og brukerne. Styreenheten kan for eksempel hindre brukere i å bruke den maksimale brukstakt (eller en hvilken som helst annen takt) ved å sette sannsynligheten for denne takt til null og/eller ved å modifisere en eller flere persistensvektorer tilsvarende denne takt. Alternativt kan styreenheten sørge for at en eller flere brukere bare bruker den laveste takt ved å sette sannsynlighetene for alle øvrige takter til null. En slik handling kan finne sted i en nødsituasjon, for eksempel når det er ønskelig å ha så mange oppkoplingsmuligheter som mulig eller å reservere en del av kommunikasjonskapasiteten for prioritetsbruk uten dermed å avslutte tjenesten for andre brukere. På den annen side kan styreenheten effektivt overføre styringen over ressursbruken til brukerne selv ved å sette sannsynligheten for den maksimale takt til 1, hvorved hver bruker får valgt sin egen tillatte brukstakt.

I en fremgangsmåte i samsvar med en femte utførelse av oppfinnelsen reduseres tilstedeværelsen av persistensvektortildelinger og -oppdateringer ved å bruke korreksjonsvektorsett. I en grunnutførelse deles et sett persistensvektorer av samtlige brukere, og et sett korreksjonsvektorer overføres da til en eller flere brukere som det ønskes et annet sett persistensvektorer for. Hvert element i hver korreksjons vektor tilsvarer og modifiserer et element i en tilsvarende persistensvektor, og brukeren legger da inn en korreksjonsvektor i den riktige persistensvektor, for eksempel ved å tilføye eller multiplisere de to vektorer. Brukeren bruker deretter den resulterende modifiserte persistensvektor eller -vektorer for å etablere vedkommendes tillatte brukstakt i samsvar med en av de fremgangsmåter som er beskrevet eller foreslått her.

Implementeringen av korreksjonsvektorer reduserer styretrafikken, men samtidig tillates at et system kan tilpasse situasjonen for flere brukere som har forskjellige bruksoppførsel eller -profil (for eksempel prioritering av kvalitet kontra lav pris, kommersiell kontra individuell, planlagt eller automatisk bruk kontra bruk på forespørsel etc.). I en variant av grunnimplementeringen beskrevet ovenfor har settet korreksjonsvektorer færre elementer enn settet persistensvektorer, idet hvert slikt enhet tilsvarer og modifiserer et subsett blant flere mulige i settet av persistensvektorer. Korreksjonsvektorer kan for eksempel bare tilføres for de persistensvektorer som mest sannsynlig blir referert til av brukeren. Alternativt eller i tillegg til denne variant kan en eller flere korreksjonsvektorer i settet ha færre elementer enn den tilsvarende persistensvektor. Slike varianter vil redusere volumet av styretrafikk ytterligere og kan brukes for å konsentrere styreinformasjonen ved å sette opp begrensninger for de korreksjoner som gjelder persistensvektorene (eller elementene i disse), nemlig de som mest sannsynlig har størst virkning på ressursbruken.

Beskrivelsen ovenfor av de foretrukne utførelser er gjort såvidt omfattende for å kunne la gjennomsnittsfagfolk forstå oppfinnelsen. Forskjellige modifikasjoner i forhold til de utførelser som er skissert er naturligvis mulige, men hovedprinsippene kan gjelde generelt, for eksempel kan oppfinnelsen utføres helt eller delvis ved hjelp av trådkoplede kretser, som kretskonfigurasjoner fremstilt i anvendelsesspesifikke integrerte kretser eller som fastvareprogrammer som er lagt inn i permanentlagere, eventuelt mykvareprogrammer som er nedlastbare eller innlastbare i forhold til datalagringsmedia som maskinlesbare tegn. Slike tegn er da instruksjonsutførbare ved hjelp av rekker av logiske elementer så som elementene i mikroprosessorer eller andre prosessenheter for digitalsignaler. Oppfinnelsen er således ikke ment å være begrenset til de utførelser som er illustrert i tegningene og gjennomgått ovenfor, men skal tas i videst mulig henseende, i samsvar med prinsippene og de nye trekk som her er demonstrert på en eller annen måte.

Claims (1)

1. System for trådløs kommunikasjon som omfatter: en delt ressurs (100) med en kanal (500) for trådløs kommunikasjon, og flere brukere (120) som hver har en anordning innrettet for trådløs overføring av data til en basestasjon ved bruk av den delte ressurs, karakterisert ved at hver bruker har en eller flere vektorer (130), idet hver vektor omfatter et sett vektorelementer, idet hvert vektorelement tilsvarer en brukstakt, idet hver brukstakt er en dataoverføringsrate for en bruker for overføring av data til basestasjonen, idet en faktisk brukstakt for den delte ressurs tildelt hver bruker blir valgt basert på settet vektorelementer.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert vektorelement i hver vektor i settet persistensvektorer representerer en sannsynlighet for å bruke en takt minst like høy som en av settet av tilgjengelige takter.

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at verdien av minst én takt i en brukers sett tilgjengelige takter i alt vesentlig er lik 19.200 x 2<1> bit/sekund, idet i er et heltall.

4. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at settet tilgjengelige takter for minst én av brukerne omfatter en verdi av minst én av settets takter, som i alt vesentlig er likt den dobbelte av verdien av en annen takt i settet.

5. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at minst én av brukernes brukstakt er en nullbrukstakt.

6. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at den aktuelle bruk av ressursen av minst én av brukerne (120) ikke overstiger brukerens brukstakt.

7. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hver av brukerne (120) har samme sett tilgjengelige takter.

8. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hver av brukerne har et tilfeldig tall og hvor valget i det minste delvis baseres på en relasjon mellom dette tilfeldige tall og minst ett av vektorelementene i en vektor i brukerens sett vektorelementer.

9. System ifølge krav 8, karakterisert ved at det tilfeldige tall for hver av brukerne trekkes fra et sett med jevn fordeling.

10. System ifølge krav 8, karakterisert ved at valget i det minste delvis baseres på en relasjon mellom det tilfeldige tall og minst ett av elementene i en valgt vektor, og at den valgte vektor tilsvarer brukerens tidligere brukstakt.

11. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hver av brukerne omfatter en datafrembringer og at hver av brukstaktene omfatter en takt for datafrembirngelse.

12. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at bruken av den delte ressurs (100) omfatter overføring av data via denne kanal.

13. System ifølge krav 12, karakterisert ved at den delte ressurs (100) er returkanalen i en trådløs CDMA-kanal for datakommunikasjon.

14. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved ytterligere å omfatte en styreenhet (460), idet styreenheten mottar informasjon relatert til den delte resurs, og idet styreenheten forsyner i det minste en vektor av den minst ene bruker (120).

15. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at minst én av - vektorene representerer en vektor for en kumulativ tetthetsfunksjon.

16. System ifølge krav 15, karakterisert ved at funksjonsvektoren baseres i det minste delvis på en av persistensvektorene (130) i settet.

17. System ifølge et av kravene 1 -13, karakterisert ved ytterligere å omfatte en styreenhet (460) som mottar informasjon som er relatert til den delte ressurs (100), og at denne styreenhet (460) er innrettet for å modifisere minst vektor for minst én bruker (120), i det minste indirekte.

18. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at minst én vektor er en vektor for hver bruker.

19. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at minst én av persistensvektorene i settet for minst én av brukerne i det minste delvis er basert på (a) en annen av brukerens vektorer, og (b) en korreksjons vektor.

20. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at minst én av vektorene er basert på et produkt av (a) minst en av en annen av brukerens vektorer, og (b) en korreksjonsvektor.

21. System ifølge krav 20, karakterisert ved at styreenheten utsteder korreksjonsvektoren til minst én av brukerne.

22. System ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at valget blir bestemt i det minste delvis av en tidligere brukstakt for brukeren.

24. Fremgangsmåte for trådløs kommunikasjon som omfatter: en delt ressurs (100) med en kanal (500) for trådløs kommunikasjon, og flere brukere (120) som hver har en anordning innrettet for trådløs overføring av data til en basestasjon ved bruk av den delte ressurs, karakterisert ved at hver bruker har en eller flere vektorer (130), idet hver vektor omfatter et sett vektorelementer, idet hvert vektorelement tilsvarer en brukstakt, idet hver brukstakt er en dataoverføringsrate for en bruker for overføring av data til basestasjonen, idet fremgangsmåten omfatter: bruk av den delte ressurs ved en brukstakt basert på settet vektorelementer.

25. Datalagringsmedium for maskinlesbare koder, idet disse koder er i form av instruksjoner som kan håndteres av logiske elementer så som tilhørende en mikroprosessor eller andre typer prosessenheter for digitalsignaler, karakterisert ved at instruksjonene følger følgende en fremgangsmåte ifølge krav 23..