СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ В РЕЖИМЕ КОНКУРЕНЦИИ ПРИ ЛЮБОЙ НАГРУЗКЕ С ЦЕЛЬЮ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЖЕЛАЕМОЙ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ ДЛЯ УСТРОЙСТВ ОДНОГО ИЛИ МНОЖЕСТВА КЛАССОВ Российский патент 2011 года по МПК H04L12/56 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится в целом к сетям передачи данных, более точно способам и системам, способствующим использованию ресурсов в режиме конкуренции.

Предпосылки создания изобретения

В системах связи, таких как беспроводные, проводные системы связи, локальные вычислительные сети (ЛВС или LAN), глобальные вычислительные сети (ГВС или WAN), системы связи на базе протокола WIMAX (общемировая совместимость широкополосного беспроводного доступа, от английского - Worldwide Interoperability for Microware Access), системы беспроводной мобильной связи на основе технологии Blue Tooth и т.д., множеству устройств требуется использовать различные ресурсы, такие как элементы сети передачи данных, базовые станции, сети, средства связи и т.д., при этом множество устройств конкурируют или соперничают за определенный ресурс или банк ресурсов. Кроме того, современная технология связи EVDO (эволюционировавшая передача только данных, от английского - Evolution Data Only) стандарта EVDO Rev. А и другие системы связи способны обеспечивать множество уровней приоритета устройства (классов приоритета), когда доступ к совместно используемым ресурсам предоставляется в порядке приоритета, при этом устройства с более высоким классом приоритета получают преимущественное право использования по сравнению с устройствами с более низким уровнем приоритета. В системах с одним или множеством уровней приоритета конкуренция за ресурс может возникать, когда доступ к ресурсу пытаются одновременно получить множество устройств, в результате чего происходит превышение входной пропускной способности ресурса (отказ вследствие конфликта попыток доступа), или когда ресурс работает с максимальной пропускной способностью и не способен обрабатывать дополнительную информацию, поступающую от одного или нескольких устройств (отказ в попытке использования). В частности, чтобы инициировать вызов в беспроводной сети стандарта EVDO Rev. А, мобильные устройства связи, сотовые телефоны, PDA (персональные цифровые ассистенты, от английского - Personal Digital Assistants), портативные компьютеры и т.д. конкурируют за доступ к местной базовой станции, которая обслуживает определенную зону или район, с целью установления связи с базовой станцией по каналу доступа. В этом случае базовая станция периодически передает всем устройствам в зоне широковещательное сообщение с указанием канала доступа для использования с целью установления соединения. Конкуренция возникает, когда два или более мобильных устройства одновременно пытаются получить доступ к базовой станции по каналу доступа, что ведет к конфликту сообщений об инициации вызова. Конкуренция за использование ресурса возникает, когда в результате конкуренции за совместно используемый ресурс с ограничениями по использованию или нагрузке происходит отказ в нескольких попытках использования (например, игнорирование пакетов данных).

Во многих системах связи получающие доступ устройства включают функциональные возможности, позволяющие им повторять неудавшуюся попытку доступа, что известно как "аперсистентность" (apersistence). В обычных системах арбитража шины при обнаружении конфликтов множественного доступа (MACD, от английского - Multiple Access Collision Detection) устройства, соединенные с ресурсом общей шины, инициируют передачу данных в асинхронном режиме и прослушивают шину с целью обнаружения возникшего конфликта. Если это так, каждое вовлеченное в конфликт устройство ожидает в течение произвольного времени и затем повторяет попытку передачи данных. Таким образом, в системе данного типа аперсистентность устройства является случайной по своему характеру, а случайный временной интервал генерируется внутри отдельных устройств. В других системах с совместно используемыми ресурсами устройства проходят испытание на аперсистентность с использованием информации о характеристике аперсистентности, полученной от ресурса, за доступ к которому ведется конкуренция. В частности, устройства в среде EVDO устанавливают синхронизацию с базовой станцией с целью осуществления избирательных попыток доступа в дискретные моменты времени, при этом устройства проходят внутреннее испытание на аперсистентность с использованием значения характеристики аперсистентности, переданного базовой станцией. Устройства выводят число аперсистентности из значения характеристики аперсистентности, полученного от базовой станции, и сравнивают число аперсистентности со случайно генерированным значением в каждом цикле доступа, при этом решение о том, следует ли устройству осуществить попытку использования, принимают на основании информации, получаемой от ресурса, за доступ к которому ведется конкуренция. В этих системах ресурс обычно корректирует значение характеристики аперсистентности, чтобы уменьшить вероятность того, что определенное устройство пройдет испытание на аперсистентность при высокой существующей нагрузке на ресурс. Тем не менее, это приводит к постоянному накоплению устройств, не прошедших испытание на аперсистентность, и их переносу в следующий цикл доступа, при этом испытание на аперсистентность затем подвергается действию этого переноса, а также любых последующих устройств, пытающихся получить доступ к ресурсу, за который ведется конкуренция, что впоследствии приводит к субоптимальному использованию ресурса. Соответственно, существует потребность в усовершенствованных способах и системах управления использованием совместно используемых ресурсов, с помощью которых можно уменьшить накопление в системе связи устройств, не прошедших испытание на аперсистентность.

Краткое изложение сущности изобретения

Далее для облегчения общего понимания изобретения кратко изложены его особенности для представления некоторых идей изобретения в упрощенной форме до их более подробного описания, которое следует далее.

Изобретение относится к системе и способам корректировки значения аперсистентности с целью управления доступом или использованием (далее в целом именуемыми использованием, при этом подразумевается, что термин "использование" включает любое использование ресурса, включая без ограничения новые случаи или попытки получения доступа, а также продолжение использования ресурса, доступ к которому был получен ранее, и т.д.) совместно используемых ресурсов, в ходе осуществления которых ресурс или соответствующая система управления аперсистентностью предоставляет устройствам значения аперсистентности в виде множества моделей значений. Изобретение может применяться в сочетании с ресурсами и устройствами любого типа независимо от конкретной формы испытания на аперсистентность, которое проходят устройства, при этом, чтобы определить, будет ли устройство пытаться использовать ресурс, устройство проходит испытание в зависимости от значения, полученного от ресурса или системы управления аперсистентностью, оперативно связанной с ресурсом. С помощью масштабного коэффициента, вычисленного на основании существующей нагрузки на использование ресурса, определяют нагрузку на ресурс и используют различные уровни регулирования аперсистентности в зависимости от того, является ли коэффициент существующего (текущего) использования (далее также именуемый фактическим использованием, измеренным использованием или расчетным использованием, что означает общую частоту попыток использования всеми устройствами какого-либо класса до осуществления регулирования) высоким или низким, при этом значения характеристики аперсистентности предоставляются в виде входных значений многоэлементных моделей. На случай высокой нагрузки входные значения модели включают блокирующие и неблокирующие значения для эффективного регулирования использования, за счет чего уменьшается нарастание переноса устройств и обеспечивается повышение общей пропускной способности системы.

Масштабный коэффициент использования ресурса определяют, например, путем деления желаемой пропускной способности на существующую измеренную или расчетную входную пропускную способность, или путем деления измеренной или расчетной входной пропускной способности на желаемую пропускную способность, или путем вычисления любой другой величины по меньшей мере частично на основании существующего использования, меняющегося с изменением степени нагрузки на ресурс. Масштабный коэффициент сравнивают с одной или несколькими пороговыми величинами, чтобы установить, находится ли масштабный коэффициент в диапазоне, в котором не требуется регулирование, или в другом диапазоне (при более высоком коэффициенте использования), в котором необходимо применить регулирование использования ресурса. В зависимости от диапазона, в котором находится масштабный коэффициент, устройствам, пытающимся использовать ресурс, за доступ к которому ведется конкуренция, передают различные модельные значения аперсистентности, соответствующие отсутствию регулирования, умеренному регулированию, активному регулированию и т.д.

Для масштабных коэффициентов в первом диапазоне, который соответствует ситуациям низкой нагрузки (например, масштабных коэффициентов, превышающих первый порог, в одном из примеров), передают беспрепятственные модельные входные значения, позволяющие всем устройствам успешно проходить испытание на аперсистентность. Для второго диапазона масштабных коэффициентов, который соответствует более высокой существующей нагрузке на использование, чем в первом диапазоне, конструируют модели аперсистентности, включающие одно или несколько блокирующих входных значений, которые предотвращают прохождение каким-либо устройством испытания на аперсистентность в соответствующем цикле доступа, а также одно или несколько неблокирующих входных значений, которые соответствуют другим циклам доступа окна моделей. В частных вариантах осуществления второй диапазон может быть дополнительно поделен на первый и второй участки, при этом второй участок соответствует более высокому коэффициенту существующей нагрузки, чем первый участок, на первом участке осуществляют умеренное регулирование (например, между первым пороговым значением и вторым, более низким пороговым значение) для некоторых масштабных коэффициентов использования, а на втором участке второго диапазона осуществляют более активное регулирование значений масштабного коэффициента (например, масштабного коэффициента ниже второго порога). В этом случае конструируют модель, включающую блокирующие и неблокирующие входные значения для масштабных коэффициентов использования в третьем диапазоне, при этом неблокирующие входные значения определяют в зависимости от масштабного коэффициента.

В одном из возможных вариантов осуществления масштабный коэффициент может быть вычислен путем деления существующего расчетного или измеренного входного использования на желаемое использование, при этом масштабный коэффициент, равный 1,0, означает, что существующая расчетная или измеренная нагрузка соответствует желаемому уровню, а более высокие масштабные коэффициенты означают более высокие коэффициенты входного использования (более высокую нагрузку). В эквивалентном варианте осуществления с использованием масштабных коэффициентов использования, отображающих желаемую нагрузку на ресурс, деленную на существующую расчетную или измеренную входную нагрузку, равный единице масштабный коэффициент означает, что существующая расчетная или измеренная входная нагрузка соответствует желаемому уровню, а более низкие масштабные коэффициенты соответствуют ситуациям более высокой нагрузки. В этом случае первый диапазон включает масштабные коэффициенты, превышающие первое пороговое значение, а в модель аперсистентности включают беспрепятственные входные значения. Когда в одном из вариантов осуществления масштабный коэффициент использования находится ниже первого порога, например меньшего или равного 1,0, конструируют модели аперсистентности, включающие одно иди несколько блокирующих значений, которые предотвращают прохождение каким-либо устройством испытания на аперсистентность в соответствующем цикле обновления аперсистентности и его циклах доступа.

В одном из вариантов осуществления, который проиллюстрирован и описан далее, для масштабных коэффициентов, соответствующих желаемому использованию, деленному на измеренное или расчетное существующее использование, на первом участке второго диапазона (например, между первым пороговым значением, равным 1,0, и вторым пороговым значением, равным 0,5, где второй порог соответствует более высокой нагрузке на ресурс, чем первый порог) блокирующие входные значения рассредоточены между беспрепятственными входными значениями (например, входными значениями, позволяющими всем устройствам успешно проходить испытание на аперсистентность в соответствующем цикле обновления аперсистентности и его циклах доступа), при этом с целью обеспечения умеренной степени регулирования соотношение между беспрепятственными входными значениями и всеми значениями в модели преимущественно пропорционально соотношению между желаемым использованием и измеренным или расчетным существующим использованием. Даже при более низких масштабных коэффициентах использования, находящихся ниже второго порогового значения (например, на втором участке второго диапазона с более высокой нагрузкой на ресурс, чем на первом участке), модель включает блокирующие и неблокирующие входные значения, неблокирующие входные значения имеют значения аперсистентности, определенные на основании масштабного коэффициента использования, а соотношение между числом неблокирующих входных значений и общим числом входных значений в модели преимущественно пропорционально второму пороговому значению. Данная методика может эффективно применяться с целью удаления некоторых или всех переходящих устройств, ранее не прошедших испытание на аперсистентность, и улучшения использования ресурсов в вариантах осуществления с устройствами одного или множества классов, при этом изобретение применимо в EVDO или других беспроводных системах связи, а также в любой системе, в которой множество устройств конкурируют за использование ресурсов.

Согласно одной из особенностей изобретения предложен способ управления использованием ресурса множеством устройств. В ходе осуществления предложенного способа по меньшей мере частично на основании желаемого использования или существующего использования определяют масштабный коэффициент использования ресурса, при этом значение масштабного коэффициента использования меняется с изменением существующего использования. Масштабный коэффициент может быть основан на пропускной способности средства связи, такого как базовая станция беспроводной системы связи или на любом другом показателе нагрузки (использования) ресурса. В одном из примеров определяют желаемое использование (например, пропускную способность в попытках вызова в период максимальной нагрузки (ВНСА, от английского - busy hour call attempts)), и измеряют или иным способом определяют существующую нагрузку или другой показатель использования (например, пропускную способность входящего трафика в ВНСА, измеренную, расчетную и т.д.) за предшествующий период окна аперсистентности, и вычисляют масштабный коэффициент для текущего окна как желаемое использование, деленное на измеренное существующее использование. Если система поддерживает множество классов приоритета устройств, относящихся к множеству различных классов приоритета, для каждого класса приоритета может быть определен свой масштабный коэффициент использования. В ходе осуществления способа дополнительно создают модель характеристики аперсистентности, входные значения которой соответствуют множеству циклов обновления аперсистентности текущего окна моделей аперсистентности. Затем в течение каждого цикла обновления текущего окна моделей аперсистентности входные значения могут быть сообщены устройствам, например, в виде периодических широковещательных сообщений базовой станции, передаваемых мобильным устройствам связи в варианте осуществления на основе EVDO.

Конструируют цикл обновления аперсистентности, включающий один или несколько циклов доступа, в течение которых устройства, желающие использовать ресурс, проходят испытание на аперсистентность, при этом модель имеет несколько входных значений, которые соответствуют отдельным циклам обновления аперсистентности в окне моделей, включающем множество циклов обновления. Если ресурс способны использовать устройства, относящиеся к различным классам приоритета, для каждого класса приоритета в каждом окне моделей создают модель характеристики аперсистентности. В таком варианте осуществления с множеством классов приоритета для различных классов приоритета могут использоваться окна различной длины, а начало окон для каждого класса может чередоваться. Если соответствующий масштабный коэффициент использования находится в первом диапазоне, который соответствует низкой нагрузке на ресурс, создают модель (или модель класса), включающую беспрепятственные входные значения. В одном из примеров, когда масштабный коэффициент вычисляют в виде соотношения желаемой нагрузки и фактической (например, измеренной или расчетной) нагрузки, первый диапазон может включать значения масштабного коэффициента, превышающие первое пороговое значение (например, порог, равный 1,0, когда существующее использование меньше желаемого использования), чтобы позволить всем устройствам успешно пройти испытание на аперсистентность в ситуациях низкой нагрузки.

В ситуациях более высокой нагрузки в модель вводят одно или несколько блокирующих входных значений (например, когда масштабный коэффициент использования находится во втором диапазоне значений, меньших или равных первому порогу, используют описанный выше пример, в котором масштабный коэффициент вычисляют в виде соотношения желаемой нагрузки и существующей нагрузки), которые могут быть максимально рассредоточены в модели среди неблокирующих входных значений. Если в проиллюстрированном далее варианте осуществления масштабный коэффициент использования меньше или равен первому пороговому значению, но больше второго порогового значения (например, 0,5, когда масштабный коэффициент находится на первом участке второго диапазона, отображающем более высокую нагрузку, чем первый диапазон, но меньшую нагрузку, чем второй участок второго диапазона), конструируют модель, включающую по меньшей мере одно блокирующее входное значение и по меньшей мере одно беспрепятственное входное значение, при этом с целью обеспечения умеренной степени регулирования соотношение между беспрепятственными и всеми входными значениями преимущественно пропорционально желаемому использованию, деленному на существующее использование (в данном примере равное масштабному коэффициенту использования). Когда в данном варианте осуществления масштабный коэффициент меньше или равен второму порогу (что соответствует еще более высокой нагрузке на втором участке второго диапазона), модель для заданного класса включает блокирующие и неблокирующие входные значения, при этом с целью обеспечения более активного регулирования неблокирующие входные значения модели определяют на основании масштабного коэффициента использования, а соотношение между неблокирующими и всеми входными значениями преимущественно пропорционально соотношению между желаемым использованием и существующим использованием при втором пороге, численно равном второму порогу из примера, когда масштабный коэффициент использования определяют как соотношение желаемого использования и существующего использования.

Согласно другой особенности изобретения предложена система управления аперсистентностью для управления использованием ресурса множеством устройств, которая может быть встроена в ресурс или иным способом оперативно связана с ним. Система включает средство определения масштабного коэффициента использования ресурса по меньшей мере частично на основании существующего использования, при этом значение масштабного коэффициента использования меняется с изменением существующего использования (например, путем определения желаемого использования и существующего использования ресурса и вычисления среднего масштабного коэффициента использования как желаемого использования, деленного на существующее использование, как это показано далее на примерах).

Система также включает средство создания модели характеристики аперсистентности, которая включает множество входных значений характеристики аперсистентности, соответствующих циклам обновления аперсистентности текущего окна моделей аперсистентности. Если масштабный коэффициент использования находится в первом диапазоне, соответствующем ситуациям низкой нагрузки на ресурс (например, когда упомянутый стандартный масштабный коэффициент превышает первое пороговое значение), создают модель, включающую беспрепятственные входные значения, в противном случае модель включает одно или несколько блокирующих входных значений (например, при масштабных коэффициентах, находящихся во втором диапазоне, соответствующем более высокой нагрузке). Система дополнительно включает средство доставки входного значения модели характеристики аперсистентности из модели в устройства при каждом цикле обновления аперсистентности текущего окна моделей аперсистентности.

В одном из простых вариантов осуществления, в котором масштабный коэффициент использования определяют как соотношение желаемого использования и существующего использования, модель включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение и по меньшей мере одно беспрепятственное входное значение, при этом с целью обеспечения умеренного регулирования соотношение между беспрепятственными и всеми входными значениями преимущественно пропорционально масштабному коэффициенту использования, если масштабный коэффициент использования меньше или равен первому порогу и больше второго порогового значения (например, масштабный коэффициент находится на первом участке второго диапазона). Если масштабный коэффициент меньше или равен второму порогу (например, находится на втором участке второго диапазона), конструируют модель, включающую блокирующие и неблокирующие входные значения, в которой неблокирующие входные значения определяют на основании масштабного коэффициента использования, а соотношение числа неблокирующих и всех входных значений в модели определяют на основании второго порогового значения.

Помимо частного примера, в котором масштабный коэффициент использования равен соотношению желаемого и существующего использования, возможны системы с множеством классов приоритета, в которых средство определения масштабного коэффициента использования определяет масштабный коэффициент использования для каждого класса приоритета, средство создания модели характеристики аперсистентности создает модель характеристики аперсистентности для каждого класса приоритета, а средство доставки входного значения модели характеристики аперсистентности доставляет входные значения модели характеристики аперсистентности из моделей характеристики аперсистентности класса в устройства на каждом цикле обновления аперсистентности текущего окна моделей аперсистентности.

Согласно еще одной особенности изобретения предложен ресурс базовой станции беспроводной системы связи, включающий средство предоставления услуг связи множеству мобильных устройств связи и систему управления аперсистентностью для управления использованием базовой станции мобильными устройствами связи, которая оперативно связана со средством предоставления услуг связи и может быть встроена в базовую станцию. Система управления аперсистентностью включает средство определения масштабного коэффициента использования ресурса базовой станции, а также средство создания модели характеристики аперсистентности, включающей множество входных значений характеристики аперсистентности, соответствующих циклам обновления аперсистентности текущего окна моделей аперсистентности. Если масштабный коэффициент пропускной способности находится в первом диапазоне, соответствующем низкому коэффициенту использования ресурса, модель включает беспрепятственные входные значения, в противном случае модель включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение, соответствующее более высокой нагрузке. Система управления аперсистентностью также включает средство доставки входного значения модели характеристики аперсистентности из модели характеристики аперсистентности в устройства мобильной связи на каждом цикле обновления аперсистентности текущего окна моделей аперсистентности.

Краткое описание чертежей

В следующем далее описании и на чертежах подробно описаны некоторые примеры вариантов осуществления изобретения, отображающие несколько способов возможной реализации принципов изобретения. Различные задачи, преимущества и признаки изобретения станут более понятными из следующего далее подробного описания изобретения при его рассмотрении в сочетании с чертежами, на которых:

на фиг.1 показана блок-схема, иллюстрирующая пример предлагаемого в настоящем изобретении способа управления использованием ресурса множеством устройств в режиме конкуренции,

на фиг.2 - упрощенное схематическое представление ресурса базовой станции системы связи с системой управления аперсистентностью согласно изобретению,

на фиг.3А и 3Б - блок-схема, подробно иллюстрирующая способ управления ресурсом базовой станции в системе мобильной связи согласно изобретению,

на фиг.4А-4Г - упрощенные схематические представления нескольких примеров моделей характеристики аперсистентности с соответствующими входными значениями согласно изобретению,

на фиг.5 - упрощенное схематическое представление системы мобильной связи с ресурсом базовой станции для предоставления услуг связи нескольким устройствам мобильной связи, в которой система управления аперсистентностью оперативно связана с базовой станцией согласно настоящему изобретению,

на фиг.6 - упрощенное схематическое представление вызова, иллюстрирующее широковещательное сообщение, передаваемое базовой станцией показанным на фиг.5 устройствам мобильной связи, которое включает характеристику аперсистентности, а также сообщение о попытке осуществления вызова, передаваемое мобильным устройством ресурсу базовой станции при попытке использования после успешного прохождения испытания на аперсистентность,

на фиг.7 - упрощенное схематическое представление примера широковещательного сообщения, включающего значения характеристики аперсистентности для первого и второго классов приоритета,

на фиг.8 - упрощенное схематическое представление примера мобильного устройства связи, такого как совместимый с EVDO мобильный телефон с логической схемой аперсистентности для испытания на аперсистентность с использованием значения характеристики аперсистентности из широковещательного сообщения, показанного на фиг.7,

на фиг.9 - блок-схема, иллюстрирующая пример испытания на аперсистентность в мобильном устройстве связи, показанном на фиг.8, и

на фиг.10 - график, иллюстрирующий число низкоприоритетных устройств, проходящих испытание на аперсистентность, на котором число устройств, не прошедших испытание и продолжающих повторные попытки, увеличивается почти линейно от одного цикла доступа до другого цикла доступа при использовании неблокирующих входных значений аперсистентности и затем падает при использовании блокирующих значений.

Подробное описание изобретения

Сначала рассмотрим фиг.1, на которой проиллюстрирован способ 10 управления использованием ресурса множеством устройств согласно одной или нескольким особенностям изобретения. Способ 10 в целом служит для определения масштабного коэффициента использования ресурса на шагах 14-18 и создания модели характеристики аперсистентности на шаге 22 или 30 в зависимости от значения масштабного коэффициента использования, после чего на шаге 40 на каждом цикле обновления окна моделей аперсистентности из модели в устройства доставляют значение характеристики аперсистентности и повторяют способ 10 для следующего окна. Хотя способ 10 и другие предложенные в изобретении способы проиллюстрированы и описаны в виде последовательности действий или событий, подразумевается, что различные способы, предложенные в изобретении, не ограничены проиллюстрированным порядком следования таких действий или событий. В связи с этим некоторые действия или события могут происходить в ином порядке и(или) одновременно с другими действиями или событиями помимо тех, что проиллюстрированы и описаны в настоящем изобретении. Также следует отметить, что для осуществления предложенного в настоящем изобретении способа могут потребоваться не все проиллюстрированные шаги.

Кроме того, способы согласно изобретению могут осуществляться совместно с проиллюстрированными системами связи, сообщениями и пользовательским оборудованием или терминалами, а также другими не проиллюстрированными или не описанными устройствами, при этом все такие альтернативы считаются входящими в объем настоящего изобретения и приложенной формулы изобретения. Например, способ согласно изобретению может осуществляться в показанной в качестве примера на фиг.2 системе 60 управления аперсистентностью для управления использованием мобильными 80 устройствами связи ресурса 50 базовой станции или, в качестве альтернативы, могут осуществляться совместно с другими системами, в которых множество устройств пытаются использовать совместно используемый ресурс или банк ресурсов путем прохождения испытания на аперсистентность с использованием характеристик аперсистентности, которые предоставляет ресурс или связанная с ним система управления.

На фиг.1 проиллюстрирован способ 10 применительно к одному окну моделей аперсистентности, которое включает множество циклов обновления аперсистентности, при этом при каждом обновлении из модели значений в получающие доступ устройства поступает значение характеристики аперсистентности. На протяжении цикла обновления устройства могут один или несколько раз пытаться использовать ресурс, например, за один или несколько циклов доступа в проиллюстрированных далее примерах. Вместе с тем идеи изобретения применимы к любой системе, в которой устройства пытаются получать доступ синхронно или асинхронно и в которой устройство предпринимает одну попытку за цикл обновления аперсистентности или множество попыток на протяжении заданного цикла обновления аперсистентности. В этом смысле изобретение описано далее применительно к беспроводной системе связи EVDO стандарта Rev. А, в которой устройства беспроводной связи синхронизированы для прохождения индивидуальных испытаний на аперсистентность один раз на протяжении каждого цикла канала доступа (например, приблизительно каждые 0,106 секунд в проиллюстрированном примере), при этом ресурс (например, базовая станция в системе EVDO) передает устройствам широковещательные сообщения, включающие значение характеристики аперсистентности (или, например, множество значений характеристики аперсистентности для соответствующего множества классов приоритета, которые поддерживает система), через каждые восемь циклов доступа (например, один цикл обновления аперсистентности =8 циклам канала доступа), и на каждое окно моделей приходится восемь циклов обновления. Вместе с тем изобретение не ограничено проиллюстрированным числом циклов доступа или обновления, и число циклов обновления в окне моделей может динамически меняться в каждом классе.

Кроме того, если система поддерживает различные классы приоритета, отдельные устройства используют значения характеристики аперсистентности, генерированные для соответствующего класса, при этом предложенные в изобретении системы и способы управления обеспечивают создание моделей классов, которые включают значения, применимые к заданному классу приоритета, и для каждого класса приоритета в каждом окне моделей может быть создана модель характеристики аперсистентности. В таком варианте осуществления с множеством классов окна классов могут чередоваться и необязательно иметь одинаковую длину, при этом в вариантах осуществления с одним и множеством классов длина окна моделей также может динамически меняться.

Как показано на фиг.1, на шаге 12 начинается новое окно моделей аперсистентности (или окно моделей класса), а на шаге 14 определяют желаемое использование (например, максимальную желаемую пропускную способность в варианте осуществления на базе системы мобильной связи EVDO). Для определения желаемого использования может быть использован любой применимый источник, входящий в объем изобретения, например элемент управления системой связи (например, элемент коммутации сети, связанный с ресурсом базовой станции, и т.д.), при этом желаемое значение может отображать номинальную пропускную способность ресурса, которая может включать значения желаемого использования для каждого поддерживаемого класса в случае множества классов, и желаемое использование время от времени изменяют вручную или с посредством других элементов управления системой. В частности, в проиллюстрированном и описанном далее варианте примере ресурс базовой станции имеет общую заданную пропускную способность, равную 6500 попыток вызова в период максимальной нагрузки (ВНСА) в пересчете на единицы вызова в час, хотя может использоваться любой соответствующий желаемый показатель использования ресурса.

На шаге 16 определяют существующее использование, которым может являться расчетное и(или) измеренное использование в предыдущем окне или любое применимое значение, полученное любым применимым способом, которое отображает фактическое, расчетное или предполагаемое существующее использование ресурса (например, существующую пропускную способность). В одном из примеров на протяжении предыдущего окна моделей или другого применимого периода измерений измеряют пропускную способность входящего трафика, и на шаге 16 используют измеренную среднюю пропускную способность в качестве существующего использования при создании модели(-ей) характеристики аперсистентности для текущего окна. Затем на шаге 18 вычисляют масштабный коэффициент использования (например, средний масштабный коэффициент пропускной способности (ATSF, от английского - average throughput scaling factor) в проиллюстрированном варианте осуществления) ресурса в одном из примеров в виде соотношения желаемого и существующего использования. С целью генерирования избирательной модели в зависимости от различных диапазонов значений масштабного коэффициента (например, с небольшим регулированием или без регулирования при низкой нагрузке и большим регулированием при высоком коэффициенте существующего использования) могут использоваться другие масштабные коэффициенты использования ресурсов, например такие, как соотношение существующего и желаемого использования соответствующими изменениями пороговых значений, которые рассмотрены далее.

Затем вычисленный масштабный коэффициент использования сравнивают с первым порогом ТН1, которым может являться любое применимое значение, такое как 1,0 в проиллюстрированном примере. В результате сравнения на шаге 20 определяют, находится ли масштабный коэффициент в первом диапазоне низкой нагрузки или во втором диапазоне более высокой нагрузки. В проиллюстрированном примере масштабный коэффициент увеличивается по мере уменьшения входного использования, при этом равный единице масштабный коэффициент означает, что желаемая и входная пропускная способности равны, масштабные коэффициенты свыше 1,0 находятся в первом диапазоне, а другие значения ниже порога находятся во втором диапазоне более высокой существующей нагрузки. В частом случае применительно к ресурсу базовой станции мобильной связи масштабным коэффициентом использования является соотношение между заданным значением ВНСА и измеренным/расчетным значением ВНСА предыдущего окна моделей. В этом смысле масштабный коэффициент, превышающий 1,0, соответствует состоянию низкой нагрузки на ресурс, не требующему регулирование нагрузки на ресурс, а меньшие значения соответствуют существующему спросу, превышающему желаемую пропускную способность, и в этом случае согласно настоящему изобретению применяют один или несколько уровней регулирования использования ресурса. В проиллюстрированном примере ситуациями более высокой нагрузки избирательно управляют путем сравнения масштабного коэффициента со вторым, более низким пороговым значением (например, равным 0,5), чтобы решить, следует ли применить умеренное или более активное регулирование (например, находится ли масштабный коэффициент на первом или втором участке второго диапазона). Следует отметить, что в случае альтернативного вычисления масштабного коэффициента как фактического (или расчетного) входного использования, деленного на желаемое использование, может использоваться эквивалентное второе пороговое значение, равное 2,0, при этом при масштабных коэффициентах менее 1,0 регулирование не применяется, при значениях от 1,0 до 2,0 применяется умеренное регулирование, а при масштабных коэффициентах свыше 2,0 применяется более активное регулирование. В объем изобретения входят другие возможные коэффициенты использования, при этом масштабный коэффициент по меньшей мере частично основан на существующем использовании (измеренном, расчетном и т.д.) и на желаемом использовании и меняется (в сторону увеличения или снижения) с изменением существующего использования.

В рассматриваемом примере на шаге 20 определяют, превышает ли масштабный коэффициент ATSF первый порог ТН1. Если это так (результат ДА на шаге 20), ATSF находится в первом диапазоне, и переходят к шагу 22, на котором для текущего окна моделей создают модель характеристики аперсистентности с беспрепятственными входными значениями характеристики аперсистентности, которые затем на шаге 40 на каждом цикле обновления текущего окна поступают в устройства, например, в широковещательных сообщениях 82, передаваемых ресурсом 50 базовой станции мобильным устройствам 80, как это проиллюстрировано на фиг.5-8. Вместе с тем, если масштабный коэффициент ATSF меньше или равен порогу ТН1 (результат НЕТ на шаге 20 на фиг.1, когда ATSF находится во втором диапазоне более высокой нагрузки), на шаге 30 для текущего окна моделей создают модель характеристики аперсистентности, включающую одно или несколько блокирующих входных значений, а также одно или несколько неблокирующих входных значений, при этом на шаге 40 на каждом цикле обновления текущего окна входные значения поступают в устройства. Такими блокирующими входными значениями являются значения, которые при их использовании устройством в ходе испытания на аперсистентность препятствуют успешному прохождению испытания устройством и, следовательно, эффективно блокируют использование ресурса устройством в соответствующем цикле обновления и любых его циклах доступа. Затем на шаге 42 окно аперсистентности завершается, и повторно осуществляют способ 10 применительно к следующему окну моделей, как это описано выше. Здесь следует отметить, что в случаях, когда ресурс поддерживает его приоритетное использование устройствами, относящимися к множеству классов приоритета, описанную процедуру осуществляют в отношении каждого класса, при этом на шаге 22 или 30 для каждого класса создают модель характеристики аперсистентности, значения которой на шаге 40 передают устройствам.

На фиг.2 схематически проиллюстрирован пример ресурса 50 базовой станции системы связи, который обслуживает несколько мобильных 80 устройств связи, при этом некоторые устройства 80а имеют первый класс приоритета (например, высокий приоритет), а другие устройства 80b имеют второй класс приоритета (в данном примере - низкий приоритет). Ресурс 50 включает систему 60 управления аперсистентностью (ACS, от английского - apersistence control system), способную осуществлять способы, предложенные в настоящем изобретении, и выполнять описанные в изобретении функции. Управление аперсистентностью может быть реализовано в виде автоматизированной системы, такой как система 60, служащая для динамического управления значениями аперсистентности, поступающими в устройства 80, или может осуществляться вручную, или в виде сочетаний того и другого. Проиллюстрированная система 60 управления аперсистентностью может быть реализована любым применимым способом, например в виде аппаратного обеспечения, программного обеспечения, программируемой логической схемы и т.д. или их сочетаний, при этом все такие варианты осуществления считаются входящими в объем изобретения и приложенных притязаний. Кроме того, возможны другие варианты осуществления изобретения, в которых система 60 управления физически не встроена или не находится в соответствующем ресурсе 50, а вместо этого реализована в другом устройстве, таком как коммутирующий элемент или другой сетевой элемент, оперативно связанный с ресурсом для обеспечения описанных в изобретении функциональных возможностей. Например, как показано на фиг.5, ACS 60 может находиться на базовой станции 50 или, в качестве альтернативы, может быть реализована в сетевом сервере 92, оперативно связанном с ресурсом 50 базовой станции.

Как показано на фиг.2, система 60 управления аперсистентностью принимает значения 52а и 52b желаемой пропускной способности, а также значения 54а и 54b измеренной пропускной способности для двух классов, а вычислительная подсистема 62 (например, аппаратное обеспечение, программное обеспечение, логическая схема или их сочетания) генерирует первый и второй масштабные коэффициенты использования (например, масштабные коэффициенты средней пропускной способности ATSF1 и ATSF2) 64а и 64b соответственно для первого и второго классов. В проиллюстрированном примере отдельные масштабные коэффициенты 64 вычисляют в подсистеме 62 как желаемую пропускную способность, деленную на измеренную пропускную способность для соответствующего класса. Масштабные коэффициенты 64 классов вместе с первым и вторым пороговыми значениями ТН1 68а и ТН2 68b соответственно поступают в сравнительную и логическую подсистему 66, которая создает модели 70а и 70b значений аперсистентности для первого и второго классов соответственно. Следует отметить, что для множества классов приоритета в системе 60 согласно изобретению могут быть предусмотрены различные наборы первых и вторых пороговых значений, при этом на фиг.4А-4Г проиллюстрировано несколько примеров данных аперсистентности, включая модели для двух классов приоритета. Ресурс 50 предоставляет устройствам 80 значения характеристики аперсистентности или входные значения из моделей 70, в частности, в широковещательных сообщениях, передаваемых во время циклов обновления, для использования логическими системами 90 аперсистентности при испытаниях на аперсистентность устройств 80, избирательно пытающихся инициировать вызовы с использованием ресурса 50 базовой станции.

Хотя изобретение проиллюстрировано и описано в контексте мобильной системы связи EVDO, изобретение применимо для управления использованием других ресурсов и в сочетании со всеми формами передающих сред и средств связи, включая без ограничения беспроводные, проводные, системы связи, ЛВС, ГВС, WIMAX, Blue Tooth и т.д., в которых для устранения потенциальной конкуренции за какой-либо отдельный ресурс или множество ресурсов, совместно используемых множеством устройств, может использоваться управление ресурсами с приоритетами или одним классом приоритета. Обычно ресурс 50 или связанная с ним система 60 управления предоставляет устройствам 80 данные характеристики аперсистентности, при этом значения характеристики аперсистентности могут предоставляться любыми применимыми способами. В описанном выше беспроводном варианте осуществления, например, ресурс 50 базовой станции передает значения характеристики аперсистентности мобильным 80 устройствам связи в широковещательных сообщениях с использованием известных средств и устройств беспроводной связи. В ситуациях, когда передающая среда имеет симметричные свойства распространения, в результате чего связь устройств с ресурсом(ами) потенциально физически сталкивается со связью в обратном направлении (например, в случае проводной ЛВС и т.д.), для переноса данных аперсистентности из ресурса, за доступ к которому ведется конкуренция (или из системы управления аперсистентностью, оперативно связанной с ним), в устройства может использоваться вторая параллельная передающая среда, такая как параллельная ЛВС во избежание возникновения активного трафика. В ситуациях, когда передающая среда не является симметричной (например, беспроводная среда), такая вторая параллельная среда не требуется.

На фиг.5-9 проиллюстрирован пример ресурса 50 базовой станции системы EVDO стандарта Rev. А (фиг.5) и совместимых с EVDO мобильных 80 устройств связи, когда базовая станция 50 периодически (например, по меньшей мере один раз на протяжении каждого цикла обновления аперсистентности) передает устройствам 80 широковещательные сообщения 82 (фиг.6 и 7), включающие значения аперсистентности 204а и 204b (фиг.4А-4Г), соответствующие первому и второму (например, высокому и низкому) приоритетам в проиллюстрированном примере. В случае системы EVDO возможна поддержка до четырех различных классов приоритета, при этом в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения может использоваться произвольное число классов приоритета, а описываемые два класса служат лишь целям иллюстрации. Кроме того, в проиллюстрированном варианте осуществления значения характеристики аперсистентности для первого и второго классов соответственно показаны как "n₁" и "n₂", где каждое "n" означает целое число в пределах от 0 до 63 включительно, хотя могут использоваться другие диапазоны значений. Как показано на фиг.8 и 9, каждое мобильное устройство 80 системы EVDO (фиг.8) включает логическую схему или аппаратно реализованное программное обеспечение 90 для проведения испытания 400 на аперсистентность, как это показано на фиг.9, с использованием соответствующего значения "n" для устройства с заданным классом приоритета. На шаге 401 принимают значение характеристики аперсистентности "n", когда ресурс 50 базовой станции передает обновления аперсистентности в виде широковещательного сообщения, при этом испытание 400 на аперсистентность происходит преимущественно асинхронно с обновлением. Испытание 400 устройства на аперсистентность начинается на шаге 402, на шаге 404 устройство 80 получает последнее значение характеристики аперсистентности (значение "n") 204, переданное в широковещательном сообщении 82 базовой станции, и на шаге 406 вычисляет текущий масштабный коэффициент пропускной способности (ITSF, от английского - instantaneous throughput scaling factor)=p=2^(-n/4). На шаге 408 генерируют случайное число "х" (например, в пределах от 0 до 1 включительно), и на шаге 410 сравнивают значение "х" со значением "p" ITSF с целью определить, должно ли устройство 80 сделать попытку использования (например, инициировать попытку вызова в течение текущего цикла доступа). Если испытание не пройдено успешно (например, на шаге 410 получен результат НЕТ, поскольку х больше или равен p), способ 400 возвращается к шагу 404, и в течение последующего цикла доступа проводят еще одно испытание. В противном случае (результат ДА на шаге 410) на шаге 412 делают попытку использования и, если она является успешной (результат ДА на шаге 420), на шаге 430 завершают способ 400 испытания на аперсистентность. Если попытка не имеет успеха (результат НЕТ на шаге 420), способ 400 возвращается к шагу 404 для проведения еще одного испытания на аперсистентность, как это описано выше.

Например, если n=8, логическая схема 90 сравнивает случайно генерируемое число х с ITSF=2^-8/4=0,25. Если х<0,25, мобильному устройству 80 разрешают совершить попытку доступа. Если это не так, устройство 80 должно ожидать следующего цикла доступа для ее повторения. Следует отметить, что может быть предусмотрено максимальное число испытаний на аперсистентность (например, 4/р), которые устройство 80 проходит с отрицательным результатом, чтобы ему разрешили совершить попытку использования. В одном из примеров при n=8 устройству 80 разрешают совершить попытку доступа во время 16-го цикла после 15 неудачных испытаний. Также следует отметить, что при n=0, мобильное устройство 80 гарантировано от прохождения испытания 400 на аперсистентность, при этом данное значение характеристики аперсистентности обозначают термином "беспрепятственный". Когда n=63, логическая схема 90 блокирует попытку, и нет необходимости проводить испытание 400 на аперсистентность. Таким образом, значение характеристики аперсистентности n=63 именуется в настоящем изобретении "блокирующим" входным значением, при котором преимущественно блокируется доступ к попытке вызова или иное использование ресурса 50 базовой станции мобильным устройством 80 на протяжении заданного цикла обновления аперсистентности. Другие значения n от 0 до 63 называют "неблокирующими" значениями, включая беспрепятственное входное значение n=0, при этом результат испытания на аперсистентность определяют в заданном устройстве в зависимости от значения "n", предоставленного базовой станцией, и случайного числа "х", генерируемого в таком устройстве. Если заданное устройство 80 успешно проходит испытание на аперсистентность в течение заданного цикла доступа, оно совершает попытку доступа или иного использования ресурса, такую как попытка мобильного устройства 80 связи инициировать вызов с использованием ресурса 50 базовой станции. В этом смысле устройство 80 может совершать множество физических попыток использования, которые соответствуют одной логической попытке в случае успешного прохождения испытания на аперсистентность. Например, в системе беспроводной связи EVDO стандарта Rev. А мобильное устройство 80, пытающееся получить доступ к сети, может передавать базовой станции 50 множество тестовых запросов доступа с увеличивающимся уровнем мощности до тех пор, пока их число не достигнет максимума неудачных попыток или не будет получен доступ к инициации вызова.

Далее рассмотрим фиг.3А-4Г. На фиг.3А и 3Б показана подробная блок-схема примера способа 100 динамического управления использованием беспроводного ресурса базовой станции (упомянутого выше ресурса 50), а на фиг.4А-4Г проиллюстрировано несколько наборов 200 данных моделей характеристики аперсистентности, включая модели 70а и 70b для первого и второго классов приоритета с входными значениями 204 характеристики аперсистентности, которые генерированы с использованием систем и способов, предложенных в настоящем изобретении. Как показано на фиг.3А, на шаге 102 начинается окно моделей аперсистентности, а на фиг.4А-4Г показаны окна 202 различных моделей, каждое из которых имеет восемь входных значений 204. Хотя показано, что модели 200 имеют восемь входных значений 204 на каждое окно 202 моделей, подразумевается, что длина окна (например, число входных значений 204 характеристики на окно 202) может динамически меняться для каждого класса. Например, число входных значений 204 на окно 202 моделей может быть задано динамически на уровне наименьшего целого числа, при котором входные значения 204 способны обеспечивать преимущественно пропорциональное распределение и чередование значений, предусмотренное в случаях, когда масштабный коэффициент находится во втором диапазоне (например, ниже первого порога). Кроме того, неравномерность пропорциональности может быть уравновешена возможностью динамически реагировать на изменение условий нагрузки, что может учитываться при определении размера окна наряду с возможностью того, что несколько моделей различных классов могут иметь отличающиеся значения пропорциональности распределения блокирующих входных значений 204 среди неблокирующих входных значений 204. Кроме того, возможны варианты осуществления, в которых модели различных классов имеют окна различной длины. Модели различных классов также могут чередоваться или быть сдвинуты по времени, что предпочтительно для сглаживания накопления заблокированных устройств различных классов, проходящих испытание на аперсистентность.

Показанные на фиг.4А данные 200а модели аперсистентности согласно изобретению включают беспрепятственные входные значения 204а и 204b (например, n=0) масштабных коэффициентов в первом диапазоне, соответствующем условиям низкой нагрузки на ресурс (например, ATSF1 64а и ATSF2 64b на фиг.2), которые превышают первый порог ТН1 (=1,0), при этом, как показано на фиг.4Б-4Г, одно или несколько блокирующих входных значений (например, n=63) включены в модель(-и) классов для более низких значений масштабных коэффициентов (например, когда один или оба масштабных коэффициента 64 находятся вне первого диапазона, а их значения меньше или равны 1,0), как в описанном выше способе 10. За счет этого в способе 100 для моделей 70 классов обеспечивают одно или несколько блокирующих входных значений 204 (n=63) масштабных коэффициентов во втором диапазоне более высокой нагрузки, когда масштабный коэффициент использования ATSF для соответствующего класса меньше или равен ТН1 68а, при этом блокирующие входные значения 204 могут быть максимально рассредоточены среди неблокирующих входных значений 204 в модели 70 (например, как это показано на фиг.4Б для модели 70b). Кроме того, если в данном варианте осуществления масштабный коэффициент использования ATSF2 для класса 2 находится на первом участке второго диапазона (меньше или равен ТН1, но больше второго порогового значения ТН2=0,5 в одном из примеров), соответствующая модель 70b, входящая в данные 200b, которые показана на фиг.4Б, включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение 204b (n=63) и по меньшей мере одно беспрепятственное входное значение (n=0), при этом для обеспечения умеренного регулирования системы соотношение беспрепятственных и всех входных значений 204b преимущественно пропорционально соотношению желаемой пропускной способности и существующей пропускной способности. Если масштабный коэффициент ATSF2 класса меньше или равен ТН2, модель 70b класса, входящая в данные 200 с и 200d, включает блокирующие и неблокирующие входные значения 204b (фиг.4В и 4Г), при этом с целью активного регулирования существующей входной пропускной способности неблокирующие входные значения модели определяют на основании масштабного коэффициента использования.

На шаге 104 определяют максимальную желаемую пропускную способность для каждого класса, а на шаге 106 определяют входную (например, существующую) пропускную способность для каждого класса приоритета. Затем на шаге 108 определяют средний масштабный коэффициент пропускной способности ATSF для каждого класса как желаемую пропускную способность, деленную на входную пропускную способность. Далее на шаге 110 сравнивают ATSF для каждого класса с первым порогом ТН1 (например, 1,0) и, если ATSF для какого-либо класса превышает ТН1 (результат ДА на шаге 110), переходят к шагу 112, показанному на фиг.3Б, на котором для этого класса создают модель характеристики аперсистентности, включающую беспрепятственные входные значения характеристики аперсистентности. На фиг.4А проиллюстрирован пример данных 200а модели, при этом модели 70а и 70b включают все беспрепятственные входные значения 204а и 204b соответственно, имеющие значение характеристики n=0. Переходят к шагу 140, показанному на фиг.3А, на котором на протяжении циклов обновления аперсистентности значения или входные значения характеристики аперсистентности поступают из моделей в устройства, и на шаге 142 окно моделей завершается.

Если масштабный коэффициент класса меньше или равен первому порогу ТН1 (результат НЕТ на шаге 110 на фиг.3А), переходят к шагу 120, на котором определяют, превышает ли масштабный коэффициент класса второе пороговое значение (например, 0,5 в проиллюстрированном варианте осуществления). Если это так (результат ДА на шаге 120), масштабный коэффициент класса находится на первом участке второго диапазона, и переходят к показанному на фиг.3Б шагу 122, на котором создают модель 70 аперсистентности класса, включающую одно или несколько блокирующих входных значений 204 (n=63) и одно или несколько беспрепятственных входных значений 204 (п=0), при этом соотношение беспрепятственных и всех входных значений 204 преимущественно пропорционально соотношению желаемой пропускной способности и существующей пропускной способности. На шаге 124, показанном на фиг.3Б, блокирующие входные значения 204 необязательно могут быть максимально рассредоточены среди беспрепятственных входных значений 204, после чего переходят к показанному на фиг.3А шагу 140, на котором на протяжении циклов обновления аперсистентности значения или входные значения характеристики аперсистентности поступают из моделей 70 в устройства 80, как это описано выше. На фиг.4Б показаны данные 200b модели в ситуации, когда масштабный коэффициент ATSF1 для класса 1 превышает 1,0, при этом все входные значения 204а (n=0) модели 70а первого класса являются беспрепятственными, а второй масштабный коэффициент ATSF2 для класса 2 находится на первом участке второго диапазона от 0,5 до 1,0, при этом модель 70b второго класса имеет два блокирующих входных значения 204b (n=63) с максимальным чередованием или рассредоточением среди шести беспрепятственных входных значений 204b (n=0). Соответственно, когда второй масштабный коэффициент ATSF2 равен точно 0,75, соотношение шести беспрепятственных входных значений 204b и всех восьми входных значений 204b модели 70b пропорционально масштабному коэффициенту ATSF2, хотя точная пропорциональность не является необходимой. Кроме того, длина окна может динамически корректироваться с целью обеспечения улучшенной пропорциональности, при этом корректировка может осуществляться для всех классов, или различные классы могут иметь окна различной длины, хотя окна меньшей длины обычно обеспечивают лучшую динамическую реакцию системы 60 на изменение условий использования ресурса 50 и, следовательно, могут быть предпочтительными во многих вариантах осуществления. Данное условие, проиллюстрированное на фиг.4Б, обеспечивает умеренное регулирование графика второго класса приоритета (с ATSF2 от 0,5 до 1,0), тогда как трафик высокого приоритета (с ATSF1 более 1,0) является беспрепятственным.

Третья ситуация возникает, когда масштабный коэффициент класса ATSF находится на втором участке второго диапазона, соответствующем еще более высокой нагрузке, при этом масштабный коэффициент меньше или равен второму порогу ТН2 (результат НЕТ на шаге 120 на фиг.3А). В этом случае при осуществлении способа 100 переходят к показанному на фиг.3Б шагу 130 с целью более активного регулирования. Например, при втором масштабном коэффициенте ATSF2, равном 0,105, на шаге 130 создают модель 70b класса, включающую чередующиеся блокирующие и неблокирующие входные значения 204, при этом неблокирующие входные значения 204 определяют в зависимости от ATSF для класса. Согласно более общей особенности изобретения соотношение неблокирующих входных значений и всех входных значений модели преимущественно пропорционально второму пороговому значению (когда масштабным коэффициентом использования является желаемое использование, деленное на существующее использование), при этом модель класса с активным блокированием не ограничена случаем, когда блокирующее входное значение встречается в каждом втором цикле обновления аперсистентности, т.е. одним случаем, когда второй порог ТН=0,5. В другом примере, когда второй порог ТН2 равен 0,333, модель 70 класса с активным регулированием, состоящая из трех входных значений в каждом окне, включает два блокирующих цикла, за которыми следует неблокирующий цикл, при этом соотношение неблокирующих входных значений и общего числа входных значений в окне моделей приблизительно пропорционально второму пороговому значению ТН2, а значение аперсистентности неблокирующих входных значений определяют в зависимости от ATSF для класса. В другом возможном варианте осуществления, когда второй порог ТН2=0,667, каждая модель класса с активным блокированием, состоящая из трех входных значений, имеет два неблокирующих входных значения, за которыми следует блокирующее входное значение, при этом значение аперсистентности неблокирующих входных значений зависит от ATSF. Таким образом, в проиллюстрированном случае, в котором масштабный коэффициент использования снижается с увеличением существующего использования, второй участок второго диапазона включает масштабные коэффициенты использования, у которых соотношение желаемого использования и существующего использования меньше или равно числу К, где К является заданным пороговым числом (например, ТН2 в рассмотренном выше примере), которое больше нуля и меньше или равно 1,0. В этом случае, когда масштабный коэффициент использования находится на втором участке второго диапазона, соотношение числа неблокирующих входных значений, деленного на общее число входных значений модели, преимущественно пропорционально К. В других вариантах осуществления изобретения второе пороговое значение может меняться.

Кроме того, на этом втором участке второго диапазона неблокирующие входные значения определяют в зависимости от масштабного коэффициента класса, при этом неблокирующие входные значения характеристики аперсистентности могут быть определены любыми применимыми способами, включая формулы, справочные таблицы и т.д., а неблокирующие значения определенным образом связаны с ATSF для класса. Далее в таблице 1 проиллюстрирована взаимосвязь между значениями "n" характеристики аперсистентности (столбец 1 для значения от 0 до 62), текущими значениями масштабного коэффициента ITSF=р=2^(-n/4) (столбец 2), необязательным максимальным числом неудачных попыток до совершения устройством 80 попытки использования (столбец 3), текущим распределением (1/р в столбце 4) и соответствующими средними масштабными коэффициентами пропускной способности ATSF и обратными значениями 1/ATSF (столбцы 5 и 6 соответственно) в одном из вариантов осуществления изобретения. В таблице приведены почти все значения, возможные в беспроводной системе EVDO стандарта Rev. А, при этом в случае n=63 мобильное устройство 80 получает команду воздержаться от попытки использования и обычно уведомляет программное обеспечение более высоких уровней о неудачной попытке (например, n=63 является "блокирующим" значением в примере с системой EVDO стандарта Rev. А). В столбце 4 приведено обоснование значений "р" ITSF во втором столбце, когда, в частности, n=23, р=0,018581, что означает, что эффективный коэффициент распределения попыток доступа в результате задержки равен 53,8.

На фиг.4В проиллюстрирована ситуация, в которой масштабный коэффициент ATSF1 класса 1 остается превышающим порог ТН1, а соответствующая модель 70а включает все беспрепятственные входные значения 204а (n=0), тогда как текущий входной трафик класса 2 увеличился до уровня, на котором второй масштабный коэффициент ATSF2 равен около 0,105. В этой ситуации на показанном на фиг.3Б шаге 130 конструируют вторую модель 70b, включающую чередующиеся блокирующие входные значения 204b (n=63) и неблокирующие входные значения 204b (n=17 в данном примере), которые определяют в зависимости от второго масштабного коэффициента ATSF2. Ресурс 50 базовой станции может вести таблицу, такую как приведенная выше таблица 1, из которой после определения значения ATSF2 (например, исходя из существующей входной пропускной способности и желаемой пропускной способности), выбирают значение "n" для неблокирующих входных значений модели 204b. Как показано в таблице 1, ближайшее к ATSF2 значение (например, 0,1048) находится в пятом столбце, а для неблокирующих входных значений 204b модели 70b, показанной на фиг.4В, используют соответствующее значение "n" (например, n=17). В данном случае устройства 80 класса 2 отдельно вычисляет текущий масштабный коэффициент ITSF=р=2^-17/4=0,0526. Как показано на фиг.4В, за счет этого можно на различных уровнях регулирования управлять устройствами обоих классов и тем самым способствовать приоритетному предоставлению совместно используемого ресурса 50 базовой станции.

Далее применительно к одной из возможных ситуаций активного регулирования, когда аперсистентность включают и выключают через каждый цикл (например, ресурс 50 базовой станции генерирует чередующиеся блокирующие и неблокирующие входные значения 204 модели), кратко описана взаимосвязь между текущим масштабным коэффициентом пропускной способности (ITSF), действующим в мобильных устройствах 80 связи, и средним масштабным коэффициентом пропускной способности (ATSF), вычисляемым ресурсом 50 базовой станции системы EVDO стандарта Rev. А. По существу, задачей является перенос устройств 80, не прошедших испытание на аперсистентность в течение заданного цикла, в следующий цикл, и испытание на аперсистентность таких устройств, а также новых входных попыток. В следующем далее пояснении R означает число попыток использования за цикл, а р означает описанный выше текущий масштабный коэффициент пропускной способности (ITSF) (например, в системе EVDO стандарта Rev. А, р=2^(-n/4), как показано в столбце 2 таблицы 1). Подразумевается, что данные ITSF известны только устройствам 80 и что устройству 80 не известен средний масштабный коэффициент пропускной способности (ATSF), определенный ресурсом 50 базовой станции. 2N принимается за число циклов доступа на протяжении заданного цикла обновления аперсистентности, при этом аперсистентность включают на протяжении N идущих подряд циклов доступа и выключают на протяжении следующих N идущих подряд циклов доступа. В этом случае средняя пропускная способность задана следующими уравнениями 1-3:

и

при этом в уравнении (3) часть внутри квадратных скобок отображает перенос из предыдущих циклов, а "R" в конце отображает текущее поступление.

Средний масштабный коэффициент пропускной способности (ATSF) задан уравнением 4:

В приведенном выше примере с EVDO стандарта Rev. А каждый цикл обновления характеристики аперсистентности включает 8 циклов канала доступа, и в этом случае приведенное выше вычисление может осуществляться для 8 идущих подряд включенных (ON) каналов доступа (в случае активного регулирования используют неблокирующие значения "n"), за которыми следуют 8 идущих подряд выключенных (OFF) каналов доступа (например, с блокирующими значениями "n"). В данном примере средний масштабный коэффициент пропускной способности (ATSF; столбец 5 таблицы 1) связан с текущим масштабным коэффициентом пропускной способности р (ITSF; столбец 2 таблицы 1) посредством следующего уравнения 5:

при этом в столбце 6 таблицы 1 приведено среднее эффективное распределение аперсистентности, которое просто является величиной, обратной ATSF. В связи с этим следует отметить, что уравнения 1 и 4 могут быть усовершенствованы, когда при активном регулировании меняется соотношение блокирующих и неблокирующих входных значений. В одном из примеров, в котором модель имеет два блокирующих входных значения и одно неблокирующее входное значение, значение "2N" в уравнениях 1 и 2 заменяют на "3N", а соответствующий второй порог ТН2 составляет 0,333. Даже при соотношениях, в которых число незаблокированных окон превышает число заблокированных окон, в уравнения 1 и 4 могут быть внесены соответствующие усовершенствования, при этом числитель отображает циклы доступа при незаблокированной аперсистентности в модели аперсистентности, а знаменатель отображает общее число циклов доступа/использования в модели аперсистентности.

На фиг.4Г показан еще один возможный пример, в котором второй масштабный коэффициент ATSF2 остается равным примерно 0,10, но высокоприоритетный трафик достигает уровня, при котором ATSF1 падает примерно до 0,33. В этом случае с целью обеспечения активного регулирования на показанном на фиг.3Б шаге 130 конструируют модель 70а характеристики аперсистентности для первого класса, включающую блокирующие входные значения 204а (n=63) и неблокирующие входные значения 204а со значениями n=8, определенными в зависимости от ATSF1. В таком случае устройства класса 1 вычисляют текущий масштабный коэффициент ITSF=р=2^-8/4=0,25. За счет этого в проиллюстрированном варианте осуществления на базе EVDO стандарта Rev. А обеспечивают определение неблокирующих входных значений 204 в зависимости от масштабного коэффициента использования. Следует отметить, что, хотя в описанном примере применена конкретная методика определения значения "n", исходя из значения ATSF могут применяться другие методики, а описанный пример не является строгим требованием изобретения. Как показано на фиг.3А и 3Б, в системах, в которых ресурс поддерживает его использование устройствами множества классов приоритета, описанная процедура может применяться в отношении каждого класса, при этом на шагах 110-130 создают модель характеристики аперсистентности для каждого класса.

Хотя в большей части подробного описания используется простое определение масштабного коэффициента использования как желаемого использования, деленного на фактическое (измеренное или расчетное) использование, масштабным коэффициентом использования может являться любая произвольная зависимость желаемого и фактического использований (которая меняется с существующим использованием), если только зависимость меняется с изменением фактического использования. Чтобы проиллюстрировать эту мысль, возьмем следующий масштабный коэффициент использования SF':

в котором U_C означает существующее использование (например, любое значение, отображающее существующее использование, измеренное, расчетное и т.д.), a U_D означает желаемое использование. Может быть создана таблица (не показана), подобная таблице 1, в которой текущий масштабный коэффициент пропускной способности сопоставлен со средним масштабным коэффициентом пропускной способности путем подстановки уравнения 1 вместо U_C из уравнения 6 и подстановки R вместо U_D из уравнения 6:

где N в этом случае означает число циклов доступа в течение цикла обновления аперсистентности, а значение Т_i посредством уравнений 2 и 3 связано с текущим масштабным коэффициентом пропускной способности (ITSF или р) на протяжении незаблокированных циклов доступа. В уравнении 7 использована форма уравнения 1, в которой применяются чередующиеся блокирующие и неблокирующие входные значения аперсистентности, при этом неблокирующие входные значения могут быть определены в зависимости от масштабного коэффициента использования (например, ATSF' с помощью справочной таблицы, созданной с использованием уравнения 7 в данном примере). Следует отметить, что в этом общем примере уравнение 6 не может быть сведено к зависимости U_D/U_C, поэтому пороги между первым и вторым диапазонами, а также между первым и вторым участками второго диапазона могут быть выражены с помощью SF', сравниваемого не с константой, а с зависимостью U_D (или U_C, что является тем же самым, но не так удобно). Например, первый порог, обычно используемый в предыдущих примерах, в которых U_D=U_C, получают путем подстановки U_D вместо U_C в уравнении 6:

а второй порог, обычно используемый в предыдущих примерах, в которых U_D/U_C=0,5 (инициирует использование чередующихся блокирующих и блокирующих входных значений аперсистентности на втором участке второго диапазона), получают путем подстановки 2U_D вместо U_C в уравнении 6, в результате чего получают следующее уравнение 9:

Следовательно, в этом общем случае, когда масштабный коэффициент использования не может быть сведен к зависимости U_D/U_C, для определения порогов между первым и вторым диапазонами, а также между первым и вторым участками второго диапазона использую заданное значение U_D. Вместе с тем следует отметить, что уравнение 7 напрямую не зависит от U_C или U_D и тем самым, подобно таблице 1, обеспечивает взаимосвязь между значениями ITSF (Р) и ATSF.

Использование SF' состоит в определении желаемого и фактического (измеренного или расчетного) использований (U_D и U_C) и вычислении SF' посредством уравнения 6. Если SF' расположен между THV и ТН2', SF' находится на первом участке второго диапазона, и тогда используют умеренное регулирование, при котором окно моделей аперсистентности состоит из одного или нескольких блокирующих входных значений и одного или нескольких беспрепятственных входных значений, при этом соотношение числа беспрепятственных и общего числа значений в окне моделей преимущественно пропорционально зависимости U_D/U_C. Если SF' расположен по другую сторону THV, SF' находится в первом диапазоне, и тогда в окне моделей аперсистентности используют беспрепятственные входные значения. Если SF' находится на втором участке второго диапазона, используют активное регулирование в зависимости от соотношения ATSF' и ITSF (р) из таблицы, которую создают с использованием уравнения 7.

Фактически, в частном примере уравнения 6 показано увеличение SF' по мере увеличения фактического использования U_C. Таким образом, уже известно, что SF'≤ТН' соответствует диапазону 1 низкой нагрузки на ресурс без регулирования, ТН1'<SF'≤ТН2' соответствует участку 1 диапазона 2 с умеренным регулированием, а ТН2'<SF' соответствует участку 2 диапазона 2 с активным регулированием. Вместе с тем в предыдущем абзаце игнорировалось увеличение и снижение масштабного коэффициента использования по мере увеличения существующего использования.

Уравнение 7 может быть следующим образом усовершенствовано применительно к N смежных неблокирующих каналов доступа в цикле обновления аперсистентности, состоящем из М циклов доступа:

с соответствующим изменением ТН2' в уравнении 9 (U_D/U_C=N/M→U_C=(M/N)U_D):

Рассмотрим фиг.10, на которой приведен график 500, иллюстрирующий число низкоприоритетных устройств, проходящих испытание на аперсистентность, в зависимости от времени, на котором число устройств, не прошедших испытание и продолжающих повторные попытки, увеличивается почти линейно (например, позиция 502 на фиг.10) от одного цикла доступа до другого цикла доступа при использовании неблокирующих входных значений аперсистентности и затем падает при использовании блокирующих значений в описанном выше случае применения активного регулирования. На протяжении цикла действующего (ON) обновления аперсистентности (используются неблокирующие значения аперсистентности) сначала успех имеют попытки доступа небольшого числа устройств, но в дальнейшем на протяжении этого цикла обновления их число увеличивается, что возможно приводит к конфликтам в условиях высокой нагрузки. Подразумевается, что в проиллюстрированном случае, в котором (число неблокирующих циклов обновления)/(общее число циклов обновления в модели)>0,5, этот эффект преувеличен. Даже если конфликты не являются проблемой, распределение успешных попыток на протяжении циклов не будет таким равномерным. Кроме того, в среднем будут удлиняться задержки в случае успешного доступа/использования, поскольку мобильным устройствам 80 разрешено продолжать попытки в течение более длительного времени, при этом ITSF устанавливают на более низком уровне для поддержания такого же общего среднего использования, как и при соотношении, равном 0,5. В тоже время, когда (число неблокирующих циклов)/(общее число циклов обновления в модели)<0,5, увеличивается число конфликтов вследствие сжатия общей полосы частот (на класс) в более узкое окно по меньшей мере при соотношении <<0,5. Таким образом, при ТН2=0,5 может быть преимущественно обеспечена лучшая характеристика.

Хотя изобретение проиллюстрировано и описано в форме примеров вариантов осуществления, специалист в данной области техники сможет внести в него эквивалентные изменения и усовершенствования. В частности, что касается различных функций, выполняемых описанными выше компонентами (узлами, устройствами, системами, схемами и т.п.), подразумевается, что термины (включая упоминание "средства"), используемые для описания таких компонентов, если не указано иное, обозначают любой компонент, выполняющий заданную функцию описанного компонента (т.е. является функциональным эквивалентом), даже если его структура не является эквивалентной описанной структуре, выполняющей функцию в проиллюстрированных вариантах осуществления изобретения. Кроме того, хотя какой-либо конкретный признак изобретения может быть раскрыт в отношении только одного из нескольких вариантов осуществления, такой признак может быть объединен с одним или несколькими другими признаками других вариантов осуществления, если это желательно и полезно для какого-либо заданного или частного применения. Подразумевается, что термины "включая", "включает", "имеющий", "имеет", "с" или их варианты, используемые в подробном описании и (или) формуле изобретения, являются аналогичными термину "содержащий".

Изобретение относится к способам и системам использования ресурсов в режиме конкуренции при любой нагрузке с целью обеспечения желаемой полосы частот для устройств одного или множества классов. Технический результат заключается в уменьшении накопления устройств, не прошедших испытание на аперсистентность, при доступе к ресурсу в системе связи. Для каждого класса ресурсов определяют масштабный коэффициент использования и сравнивают с пороговым значением. Затем для каждого класса создают модель характеристики аперсистентности, включающую входные значения характеристики аперсистентности, соответствующие циклам обновления аперсистентности окна моделей аперсистентности. Если масштабный коэффициент находится в первом диапазоне, соответствующем низкой нагрузке на ресурс, модель класса включает беспрепятственные входные значения, позволяющие устройствам пытаться использовать ресурс. В противном случае создают модель класса, включающую по меньшей мере одно блокирующее входное значение, препятствующее всем устройствам класса пытаться использовать ресурс на протяжении соответствующего цикла обновления аперсистентности. Затем на каждом цикле обновления аперсистентности окна моделей аперсистентности из модели в устройства доставляют входное значение модели характеристики аперсистентности. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 табл., 10 ил.

1. Способ управления использованием множеством устройств ресурса или банка ресурсов, при осуществлении которого:
определяют масштабный коэффициент использования ресурса или банка ресурсов по меньшей мере частично на основании существующего использования, при этом значение масштабного коэффициента использования меняется с изменением существующего использования,
создают модель характеристики аперсистентности, включающую множество входных значений характеристики аперсистентности, соответствующих циклам обновления аперсистентности окна моделей аперсистентности, при этом, если масштабный коэффициент использования находится в первом диапазоне, соответствующем низкому коэффициенту существующего использования, модель включает беспрепятственные входные значения, а, если масштабный коэффициент использования находится во втором диапазоне, соответствующем более высокому коэффициенту существующего использования, модель включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение и по меньшей мере одно неблокирующее или беспрепятственное входное значение, и
на каждом цикле обновления аперсистентности окна моделей аперсистентности доставляют входное значение модели характеристики аперсистентности из модели характеристики аперсистентности в устройства.

2. Способ по п.1, в котором, если масштабный коэффициент использования находится в первом диапазоне, модель включает все беспрепятственные входные значения.

3. Способ по п.1, в котором, если масштабный коэффициент использования находится во втором диапазоне, блокирующие входные значения максимально рассредоточены среди неблокирующих входных значений в модели.

4. Способ по п.1, в котором ресурсы могут использоваться устройствами множества различных классов приоритета, при этом определяют масштабный коэффициент использования для каждого класса приоритета, создают модель характеристики аперсистентности для каждого класса приоритета, на каждом цикле обновления аперсистентности окна моделей аперсистентности доставляют входные значения модели характеристики аперсистентности из моделей характеристики аперсистентности классов в устройства, при создании модели характеристики аперсистентности создают множество входных значений характеристики аперсистентности для модели характеристики аперсистентности каждого класса на основании масштабного коэффициента использования соответствующего класса, причем, если масштабный коэффициент использования для заданного класса находится в первом диапазоне, модель для заданного класса включает беспрепятственные входные значения, а, если масштабный коэффициент использования для заданного класса находится во втором диапазоне, модель для заданного класса включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение и по меньшей мере одно неблокирующее входное значение.

5. Способ по п.1, в котором второй диапазон включает первый и второй участки, при этом второй участок второго диапазона соответствует более высокому коэффициенту существующего использования, чем первый участок второго диапазона, причем, если масштабный коэффициент использования находится на первом участке второго диапазона, модель включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение и по меньшей мере одно беспрепятственное входное значение, а, если масштабный коэффициент использования находится на втором участке второго диапазона, модель включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение и по меньшей мере одно неблокирующее входное значение.

6. Способ по п.5, в котором, если масштабный коэффициент использования находится на первом участке второго диапазона, соотношение числа беспрепятственных входных значений и общего числа входных значений в модели преимущественно пропорционально соотношению желаемого использования и существующего использования.

7. Способ по п.6, в котором, если масштабный коэффициент использования находится на втором участке второго диапазона, неблокирующие входные значения определяют в зависимости от масштабного коэффициента использования.

8. Способ по п.5, в котором второй участок второго диапазона соответствует масштабным коэффициентам использования, для которых соотношение желаемого использования и существующего использование меньше или равно К, при этом К больше нуля и меньше или равно 1,0, и, если масштабный коэффициент использования находится на втором участке второго диапазона, соотношение числа неблокирующих входных значений и общего числа входных значений в модели преимущественно пропорционально К.

9. Система управления аперсистентностью для управления использованием множеством устройств ресурса или банка ресурсов, включающая:
средство определения масштабного коэффициента использования ресурса или банка ресурсов по меньшей мере частично на основании существующего использования, при этом значение масштабного коэффициента использования меняется с изменением существующего использования,
средство создания модели характеристики аперсистентности, включающей множество входных значений характеристики аперсистентности, соответствующих циклам обновления аперсистентности окна моделей аперсистентности, при этом, если масштабный коэффициент использования находится в первом диапазоне, соответствующем низкому коэффициенту существующего использования, модель включает беспрепятственные входные значения, а, если масштабный коэффициент использования находится во втором диапазоне, соответствующем более высокому коэффициенту существующего использования, модель включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение и по меньшей мере одно неблокирующее или беспрепятственное входное значение, и
средство доставки входного значения модели характеристики аперсистентности из модели характеристики аперсистентности в устройства на каждом цикле обновления аперсистентности окна моделей аперсистентности.

10. Система по п.9, в которой второй диапазон включает первый и второй участки, при этом второй участок второго диапазона соответствует более высокому коэффициенту существующего использования, чем первый участок второго диапазона, причем, если масштабный коэффициент использования находится на первом участке второго диапазона, модель включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение и по меньшей мере одно беспрепятственное входное значение, и соотношение числа беспрепятственных входных значений и общего числа входных значений в модели преимущественно пропорционально соотношению желаемого использования и существующего использования, а, если масштабный коэффициент использования находится на втором участке второго диапазона, модель включает по меньшей мере одно блокирующее входное значение и по меньшей мере одно неблокирующее входное значение, и неблокирующие входные значения определяют в зависимости от масштабного коэффициента использования.