应用在分散式分时多工系统的资源分配方法与系统的制作方法

专利名称：应用在分散式分时多工系统的资源分配方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种应用在分散式(distributed)时分复用系统(Time-DivisionMultiplexing, TDM)的资源分配方法与系统。
背景技术：
最大-最小公平(Max-min Fairness)准则是目前时分复用系统中广泛被采用的资源分配理念之一。依据最大-最小公平准则，系统可依使用者需求按比例公平分配资源，即时回收剩余资源予以重新分配，并且对使用者提供可预期的最低资源使用量及最长服务延迟。其特点包括:资源可取用性(accessibility)高、资源调度弹性高、以及具服务品质保证。基于最大-最小公平准则的资源分配可应用于分散式时分复用系统，例如，无线随意网路(Ad-Hoc Network)、网状网路(Mesh Network)、无线区域网路(Wireless LAN)、无线感测网路(WirelessSensor Network)、令牌环状网路(Token Ring Network)等系统的频宽分配，以及中央处理单元(CPU)的工作排程。一种时分复用的资源分配模式是基于交织轮询(Interleaved Polling-based)架构。在此模式中，所有使用者以轮循(round-robin)方式轮流使用系统资源，系统服务周期可定义为自任一使用者为起始点服务一轮的一连续时段，例如在10个使用者轮循的过程中，服务周期可以是使用者I至使用者10使用资源的连续时段，也可以是使用者5至10、力口上使用者I至4使用资源的连续时段。此模式可针对单一使用者个别的需求分配其资源使用量，不需要等待全部使用者需求皆到齐后始进行整个周期的资源分配。公知的资源分配演算法例如是限制服务方法(limited service scheme)、弹性服务方法(elastic service scheme)、限制弹性服务方法(limited elastic servicescheme)等。依据限制服务方法，系统依照权重比例分别对每一使用者设定一最大服务量，所有使用者以轮循方式轮流使用系统资源。每一使用者在任一轮服务当中获得的资源使用量是取其当时的资源需求量与其最大服务量两者之中的较小者。图1是限制服务方法的资源分配的一案例。此案例中，假设3中的较小者。图1是限制服务方法的资源分配的一案例。此案例中，假设3个使用者共用一网路系统的资源，上图是依照使用者最大服务量定义的标准资源分配情形，下图是参考使用者的实际需求计算后的资源分配结果。在上图中，使用者i接收一信息Ti获得频宽使用权，随即开始传送数据Di,并于所属时间结束前传递信息Ti+1至下一位使用者i+1 ;不同使用者的数据与信息传送时间须保留一过渡间隔(transition gap)时间。在下图中，假设使用者I与使用者2的需求量持续为0，而使用者3持续提出极高的需求量。依据此方法定义的资源使用量，使用者I与使用者2获得的使用量为0，使用者3的使用量为一固定的最大服务量。此方法通过缩短服务周期来提高使用者3的资源使用频率。当多数使用者的需求量偏低时，系统切换使用者所需的额外花费(overhead)随之增力口，此花费包括增加传递的信息数量与保留的过渡间隔时间，此情形导致系统的资源使用率降低、以及收发器的耗电量增加。
依据弹性服务方法，系统预先设定一最高周期服务量，所有使用者以轮循方式轮流使用系统资源。每一使用者在任一轮服务当中获得的资源使用量是取其当时的资源需求量与系统剩余的周期服务量两者之中的较小者。图2是弹性服务方法的资源分配的一案例。此案例中，假设3个使用者共用系统资源，上图是一般标准的资源分配情形，不再重述。下图是参考使用者的实际需求计算后的资源分配结果。在下图中，假设系统在第一周期中，使用者2与使用者3的需求量为0，而使用者I提出极高的需求量。依据此方法定义的资源使用量，则于此周期中，使用者2与使用者3获得的使用量为0，使用者I的使用量为此最高周期服务量。之后，从第二周期开始，假设全部使用者均提出极高的需求量，依据此方法定义的资源使用量，对使用者I来说，在上一周期使用者2与使用者3的使用量皆为0，因此使用者I可获得的使用量仍为此最高周期服务量；对使用者2来说，在上一周期使用者3与使用者I的使用量总和已达此最高周期服务量，因此使用者2获得的使用量仍为O ;同理，对使用者3来说，其获得的使用量也是O。所以，只要使用者I持续提出极高的需求量，则系统将永远优先满足使用者1，而完全忽略使用者2与使用者3的需求。此情形导致资源分配不均，系统无法保障每个使用者的服务品质。依据限制弹性服务方法，系统预先设定一最高周期服务量，并且分别对每一使用者设定一最大服务量，所有使用者以轮循方式轮流使用系统资源。每一使用者在任一轮服务当中获得的资源使用量是取其当时的资源需求量、剩余的周期服务量、以及其最大服务量三者之中的最小者。此方法中，假设N个使用者权重同为1，当所有使用者的最大服务量设定为此最高周期服务量时，则资源分配结果与弹性服务方法相同；当所有使用者的最大服务量设定为最高周期服务量的1/N时，则资源分配结果与限制服务方法相同；当所有使用者的最大服务量设定为介于最高周期服务量的1/N I倍时，则系统仍无法对所有使用者保障最低资源使用量。应用在分散式系统中的资源分配演算法以分散式公平排程(Distributed FairScheduling)方法为一种具代表性的方法。分散式公平排程方法是基于IEEE802.1lMAC通讯协定分散式协调功能(Distributed Coordination Function,DCF)模式的载波感测多重存取碰撞避免(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance, CSMA/CA)机制，并且使用自时钟公平排队(Self-Clock Fair Queuing, SCFQ)排程演算法公式,按照使用者的权重比例设定封包传送的后退区间(backoffinterval)。当封包碰撞发生时,依碰撞次数而指数地提高后退区间。此方法并且使用指数镜射(exponential mapping)方法来补偿封包碰撞机率过高与频宽使用率过低的缺点。在分散式时分复用系统中，一个良好的资源分配方法须能善加利用系统资源以及保障使用者的服务品质，且具有极低的计算复杂度。此最佳资源分配方法是一个备受瞩目且持续被深入探索的议题。

发明内容
本发明实施例可提供一种应用在分散式时分复用系统的资源分配方法与系统。以下本发明的描述中，资源使用量定义为各别使用者在每次资源分配中所获得的资源量，并且资源用量定义为此系统被使用或花费的资源量，其中系统的资源用量包括各使用者的资源使用量以及额外花费所占用的资源量的总和。所公开的一实施例是关于一种应用在一分散式时分复用系统中的资源分配方法，此系统由多个使用者组成，每一使用者分别对应一权重。此方法包括:经由此多个使用者中，获得一资源使用权的一使用者读取一第一信息，此信息中包括一权重和与一系统优惠位准(benefit level);计算此使用者的一资源使用量；计算此使用者的一资源剩余量、更新此权重和、以及储存此使用者的一个体优惠基准；将此资源剩余量除以此权重和后累加至此系统优惠位准；以及此使用者传递一第二信息给下一个获得此资源使用权的使用者，此第二信息中包括此更新后的权重和与此累加后的系统优惠位准。重复执行上述所有步骤，来分配该系统的资源。该使用者系选自一数据流、一节点、或是节点内对应特定服务等级的一数据伫列，并且在一专属时间内使用一频道的频宽进行数据传输。该使用者系选自一软体程序、一执行绪、或是一工作任务，并且在一专属时间内使用一中央处理单元内部的一处理核心的运算资源。该使用者获得该资源使用权的顺序有多种方式，至少包括按照一预定顺序、依据每一使用者的该权重、依据每一使用者的目前的一状态、以及依据每一使用者的一需求量，之前述方式的任一组合而动态调整。该多个使用者以一轮循方式来使用该系统的资源。当该多个使用者的每一使用者系一节点、或是节点内对应特定服务等级的一数据伫列时，在该每一使用者的资源使用量达成权重最大-最小公平准则。当该多个使用者的每一使用者系一数据流时，在该每一使用者的资源使用量达成权重最大-最小公平准则。还包括储存该使用者的一新状态，该新状态是依据该使用者的一需求量与一基本量的计算结果，且该使用者在一本次资源分配后储存的该新状态当作该使用者在一下次资源分配前的一旧状态，其中该新状态是活化状态与非活化状态的其中之一，且该旧状态也是活化状态与非活化状态的其中之一。该新状态是依据该使用者的该需求量、该使用者的该基本量、该使用者的该权重、该使用者的该旧状态、该使用者的该个体优惠基准、以及该系统优惠位准的计算结果。依据一标准周期资源用量中可供使用的一标准周期服务量，决定每一使用者的该基本量，使全部该使用者的该基本量与该使用者的一路径长度的乘积的总和等于该标准周期服务量，其中该路径长度为一正整数。每一使用者的该基本量与该使用者的该权重成正比。当该使用者在一本次资源分配中提出的该需求量大于该使用者的该基本量时，该使用者的该新状态为活化状态，否则为非活化状态。该使用者的该资源使用量是依据该使用者的该权重、依据该使用者的该需求量、依据该使用者的该基本量、依据该使用者的该旧状态、依据该使用者的该新状态、依据该使用者的该个体优惠基准、以及依据该系统优惠位准，之前述依据的任一组合的计算结果。当该使用者的该新状态为非活化状态时，该使用者的该资源使用量为该使用者的
该需求量。当该使用者的该新状态为活化状态且该使用者的该旧状态为非活化状态时,该使用者的该资源使用量为该使用者的该基本量。当该使用者的该新状态与该旧状态皆为活化状态时，该使用者的该资源使用量为min{该使用者的该需求量，该使用者的该基本量+该使用者的该权重X (该系统优惠位准-该使用者的该个体优惠基准)}，其中min为一最小值函数。该使用者的该资源剩余量是依据该使用者的该权重、依据该使用者的该基本量、依据该使用者的该旧状态、依据该使用者的该新状态、依据该使用者的该个体优惠基准、依据该使用者的该资源使用量、依据该使用者的一路径长度、以及依据该系统优惠位准，之前述依据的任一组合的计算结果，其中该路径长度为一正整数。当该使用者的该旧状态为活化状态时，该使用者的该资源剩余量为该使用者的该路径长度X{该使用者的该基本量+该使用者的该权重X(该系统优惠位准-该使用者的该个体优惠基准)-该使用者的该资源使用量}。当该使用者的该旧状态与该新状态皆为非活化状态时，该使用者的该资源剩余量为该使用者的该路径长度X(该使用者的该基本量-该使用者的该资源使用量)。 当该使用者的该旧状态为非活化状态且该使用者的该新状态为活化状态时，该使用者的该资源剩余量为零。当该使用者的该旧状态为非活化状态且该使用者的该新状态为活化状态时，该权重和更新为该第一信息的该权重和+该使用者的一路径长度X该使用者的该权重，其中该路径长度为一正整数。当该使用者的该旧状态为活化状态且该使用者的该新状态为非活化状态时,该权重和更新为该第一信息的该权重和-该使用者的一路径长度X该使用者的该权重，其中该路径长度为一正整数。所储存的该使用者的该个体优惠基准是该使用者自该第一信息中读取且尚未累加的该系统优惠位准。该第一信息还包括一进度偏移量，该方法还包括至少使用该第一信息的该进度偏移量、该使用者的该基本量、该使用者的该资源使用量、以及该使用者的一路径长度来更新该进度偏移量，且该第二信息还包括该更新后的进度偏移量，其中该路径长度为一正整数。该进度偏移量更新为该第一信息的该进度偏移量+(该使用者的该基本量-该使用者的该资源使用量)X该使用者的该路径长度。该方法还包括限制该使用者的该资源使用量，来控制该进度偏移量不超过一进度偏移量上限。限制该使用者的该资源使用量大于或等于该使用者的该基本量_(该进度偏移量上限-该第一信息的该进度偏移量)+该使用者的该路径长度。计算该使用者的该资源使用量之前，该方法还包括计算该使用者的一分配量，该分配量是依据该使用者的该基本量、依据该使用者的该权重、依据该使用者的该旧状态、依据该使用者的该个体优惠基准、以及依据该系统优惠位准，之前述依据的任一组合的计算结果。所公开的另一实施例是关于一种在分散式时分复用系统中的资源分配系统。此资源分配系统包括多个使用者，每一使用者轮流使用此分散式时分复用系统的资源，并分别对应一权重，每一使用者重复执行:获得一资源使用权，读取含有一权重和与一系统优惠位准的一第一信息；计算一资源使用量与一资源剩余量、更新此权重和、以及储存此使用者的一个体优惠基准、并且将此资源剩余量除以此权重和后累加至此系统优惠位准；以及传递含有此更新后的权重和与此累加后的系统优惠位准的一第二信息给下一个获得此资源使用权的使用者。每一使用者包括一收发器，来读取该第一信息与传递该第二信息。每一使用者包括一计算装置，来计算该使用者的该资源使用量与该资源剩余量、更新该权重和、以及储存该使用者的该个体优惠基准、并且将该资源剩余量除以该权重和后累加至该系统优惠位准。该使用者系选自一数据流、一网路节点、或是节点内对应特定服务等级的一数据伫列，并且在一专属时间内使用一频道的频宽进行数据传输。该使用者系选自一软体程序、一执行绪、或是一工作任务，并且在一专属时间内使用一中央处理单元内部的一处理核心的运算资源。该资源分配系统维护一组资源管理变量于至少一存储器中，并作为分配资源使用量的参考。该组资源管理变量还包括一组公用的资源管理变量，该组公用的资源管理变量至少包括该权重和与该系统优惠位准。对应每一使用者，该组资源管理变量还包括一组相对应的私有的资源管理变量，该组相对应的私有的资源管理变量至少包括该使用者的一状态与该使用者的该个体优惠基准。该资源分配系统传递该组公用的资源管理变量，其中该组公用的资源管理变量还包括一进度偏移量。兹配合下列附图、实施例的详细说明及权利要求书，将上述及本发明的优点详述于后。


图1是限制服务方法的资源分配的一案例。图2是弹性服务方法的资源分配的一案例。图3是根据本发明一实施例的一示意图，说明依照权重最大-最小公平准则分配资源。图4是根据本发明一实施例的一示意图，说明控制实际资源使用进度相对于标准资源使用进度的偏移量。图5A是根据本发明一实施例，说明分散式时分复用系统的基于节点公平的一种使用情境。图5B是根据本发明一实施例，说明分散式时分复用系统的基于数据流公平的一种使用情境。图5C是根据本发明一实施例，说明分散式时分复用系统的基于数据流公平的另一种使用情境。图6是根据本发明一实施例，说明应用在分散式TDM系统的资源分配系统的架构。图7是根据本发明一实施例，说明应用在分散式TDM系统的资源分配方法的运作。
图8是根据本发明一实施例，说明计算一使用者的资源使用量的流程。图9是根据本发明一实施例，说明数据流公平的资源分配计算一使用者的资源剩余量的流程。图10是根据本发明一实施例，说明数据流公平的资源分配其更新权重和的流程。图11是以范例说明在节点公平模式下的分配资源。图12以范例说明在数据流公平模式下的分配资源。图13是根据本发明一实施例，所定义的定值代号与变量代号的范例与说明。图14是利用图13所定义的代号，根据本发明一实施例，说明如何实现使用系统优惠位准来计算使用者的资源使用量。图15是根据本发明一实施例，以物理量及运算来描述将资源使用进度偏移量的限制纳入考量后的资源分配程序。
图16A是在不同背景负载下，两种方法的频宽使用率的模拟结果的数据分析图。图16B是在不同背景负载下，两种方法的满意系数的模拟结果的数据分析图。图16C是在不同背景负载下，两种方法的轮循频率的模拟结果的数据分析图。图17A是在不同背景负载下，两种方法的最长潜伏期的模拟结果的数据分析图。图17B是在不同背景负载下，两种方法的公平偏离的模拟结果的数据分析图。图18A是在不同背景负载下，两种方法的动态频宽分配结果的模拟结果的数据分析图。图18B是在不同背景负载下，两种方法的计算量的模拟结果的数据分析图。附图标记说明 \ Τ3信息D1-D3 数据310标准尺320资源使用量的结果420,430 资源使用量的结果N1 N4网路节点W1NW4 权重B基地台S1 S3 用户 f3、 f3, 数据流600资源分配系统 610第一信息612计算其资源使用量614选择下一位使用者620第二信息710 经由多个使用者中，获得一资源使用权的一使用者读取一第一信息，此信息中包括一权重和与一系统优惠位准720计算此使用者的一资源使用量730 计算此使用者的一资源剩余量、更新此权重和、以及储存此使用者的一个体优惠基准740将此资源剩余量除以此权重和后累加至此系统优惠位准750 此使用者传递一第二信息给获得此资源使用权的下一个使用者，此第二信息中包括此更新后的权重和与此累加后的系统优惠位准810新状态是否为活化状态820资源使用量设定为此使用者的需求量
830旧状态是否为活化状态840资源使用量设定为此使用者的基本量850 资源使用量设定为min{需求量，基本量+权重X (系统优惠位准_个体优惠基准)}910旧状态是否为活化状态920 资源剩余量设定为路径长度X {基本量+权重X (系统优惠位准-个体优惠基准)_资源使用量}930新状态是否为活化状态940资源剩余量设定为O950 资源剩余量设定为路径长度X (基本量-资源使用量)1010旧状态是否为活化状态1020新状态是否为活化状态1030新权重和设定为旧权重和-路径长度X权重1040新状态是否为活化状态1050新权重和设定为旧权重和+路径长度X权重
具体实施例方式本发明的实施例在分散式时分复用系统中实现权重最大-最小公平的资源分配。本发明应用在分散式时分复用系统的资源分配的设计中，使用一标准尺作为分配资源使用量的基准，依据此标准尺定义每个使用者的资源基本使用量(以下称为基本量)，按照权重比例重新分配资源剩余量，并且随时控制实际资源使用进度相对于标准资源使用进度的偏移量。并且维护一组资源管理变量作为计算资源使用量的参考；当使用者释出多余资源时，将资源剩余量正规化后累加至一资源管理变量；当使用者取用额外资源时，则利用此资源管理变量的周期增量乘以使用者权重来计算优惠量(超出基本量的额外资源分配量)。每一使用者传递一组公用的资源管理变量至下一个获得资源使用权的使用者；各使用者据以计算本身在本次服务周期中的资源使用量，并且共同维护此组公用的资源管理变量的最新进度。以下以范例说明本发明在分散式时分复用系统中的资源分配设计。本发明的资源分配方法使用一标准尺作为分配资源使用量的基准，依据此标准尺定义每个使用者的基本量。所谓标准尺是取一预定的标准周期资源用量、扣除其中的额外花费后，将剩下可用的标准周期服务量依照权重比例分配给每一使用者，并且将上述各使用者的资源分配量与额外花费按照一预定顺序排列所形成的多个周期的标准资源分配情形。所谓基本量是使用者依据标准尺在每一周期中所获得的资源分配量。图3是根据本发明一实施例的一示意图，说明依照权重最大-最小公平准则分配资源。在图3的范例中，本发明的资源分配系依据标准尺定义使用者的基本量，并且按照权重比例将使用者让出的资源剩余量即时且公平地分配给状态为活化(active)的使用者，其中使用者状态的定义可依应用需求而弹性设计，在本发明实施例中采用的定义为，当使用者最近一次提出的需求量高于其基本量，则其状态为活化；否则为非活化(inactive)。此外，使用者状态的另一定义可以是，当使用者最近一次提出的需求量高于其获得的资源使用量(使用者需求未被满足)，则其状态为活化；否则为非活化。
如图3所示，上图的标准尺310作为分配资源使用量的基准。下图是依据使用者的需求，本发明的资源分配计算后的资源使用量的结果320。假设在一应用系统中使用者数量为3，使用者i的基本量为ti;且对应一权重Wi ;在第一周期中，系统资源被按照基本量分配给所有使用者，且从第二周期开始，使用者I的需求量持续为0，使用者2与使用者3持续提出极高的需求量。本发明的资源分配系依据此标准尺定义每个使用者的基本量，按照权重比例重新分配资源剩余量。依此，每次当使用者I让出资源量L1 (本范例假设L1 = ti)时，此剩余资源立即被重新分配给目前状态为活化的使用者2与使用者3，按照其权重比例，使用者2与使用者3分别可获得额外的资源量为τ 2 = (L1W2) / (w2+W3)与τ 3 = (L1W3) / (w2+w3),如此，从第二周期开始，使用者2的资源使用量为t2+ τ 2，使用者3的资源使用量为t3+ τ 3。符合权重最大-最小公平准则；并且使用者I所让出的资源量可在一周期内全部重新分配完成。如此，对齐使用者I的使用权切换点，系统的每一实际周期服务量与标准周期服务量相同。换言之，系统的平均服务周期长度不随着使用者需求量的变化而缩短，因此，提升了系统整体的资源使用率。图4是根据本发明一实施例的一示意图，说明控制实际资源使用进度相对于标准资源使用进度的偏移量。在图4的范例中，本发明的资源分配系限制此资源使用进度的偏移量不超过一预定的上限Lmax，如图4的箭头410所指，相对于标准尺310，在一资源使用量的结果420中，对齐任一服务切换点Ti,限制其资源使用进度相对于标准尺310的偏移量不超过Lmax。一种作法是维护一系统目前的资源使用进度偏移量L，并且限制每一使用者i在每一周期的资源使用量须大或等于I1-(Lmax-L)。如此，则对齐任一服务切换点Ti,系统在每一周期的资源用量可限制在[T_Lmax，T+Lmax]范围内，其中T是标准周期资源用量。例如，在另一资源使用量的结果430中，对齐服务切换点T1，系统在第二周期的资源用量系限制在不低于T-Lmax，此情况例如是所有使用者在第二周期需求量皆为O (资源使用量也皆为O);而系统在第三周期的资源用量系限制在不超过T+Lmax，此情况例如是所有使用者在第三周期皆提出极高的需求量。如此，通过随时控制实际资源使用进度相对于标准资源使用进度的偏移量，可保障使用者等待资源的最长潜伏期(latency)。如前所述，基于权重最大-最小公平准则的资源分配可应用于分散式时分复用系统，例如，无线随意网路、网状网路、无线区域网路、无线感测网路、令牌环状网路等系统的频宽分配、以及中央处理单元的工作排程。同样地，本发明的资源分配也可以应用于上述系统中。以网路系统的频宽分配为例，一网路系统可包括多个使用者，每一使用者皆对应一权重。一使用者可以是一数据流、或是一网路节点、或是节点内对应特定服务等级的一数据伫列，并且在专属时间内可使用特定频道的频宽进行数据传输。使用者可由本身的数据伫列长度得知频宽需求量；切换使用者的额外花费(overhead)包括信息与过渡间隔(transition gap)占用的频宽。以中央处理单元的工作排程为例,一中央处理单元的运算资源可由多个使用者共享，每一使用者皆对应一权重。一使用者可以是一软体程序、或是一执行绪、或是一工作任务，并且在专属时间内可使用中央处理单元内部的一个处理核心的运算资源。使用者的需求量为完成工作所需的运算资源；额外花费为上下文切换例行程序(context switch routine)所占用的运算资源。本发明实施例依据分散式时分复用系统的主要应用情境，分别提出节点公平(Node-based Fairness)与数据流公平(Flow-basedFairness)的资源分配具体作法。图5A是根据本发明一实施例，说明分散式时分复用系统的基于节点公平的一种使用情境。图5B是根据本发明一实施例，说明分散式时分复用系统的基于数据流公平的一种使用情境。图5C是根据本发明一实施例，说明分散式时分复用系统的基于数据流公平的另一种使用情境。在图5A的使用情境中，本发明的资源分配是应用在一无线随意网路的频宽分配。此无线随意网路由数个网路节点，例如4个网路节点N1 N4，所组成。其中每一网路节点Ni可视为一使用者，并且依照其权重比例Wi轮流使用频宽。各节点的频宽使用量达成权重最大-最小公平准则。在图5B的使用情境中，本发明的资源分配是应用在一网状网路的频宽分配。此网状网路包括多个用户HS^nS1-S3)与一个基地台B。此使用情境是以数据流为资源使用者，考虑在数据流绕径的条件下，各数据流(fi或f/ )的传送数据量达成权重最大-最小公平准则。上游节点的用户数据可经由中间节点转送到达基地台B，中间节点传送的数据包括本身产生的数据以及来自上游节点的数据。每一数据流均对应一权重与一路径长度，其中路径长度为一正整数，是指数据流从源节点(含)至目的节点(不含)所经过的节点数。各数据流按照权重比例使用频宽。在图5C的使用情境中，本发明的资源分配是应用在一令牌环状网路的频宽分配。此令牌环状网路包括多个节点(例如N1 N5)，源节点数据可经由中间节点转送到达目的节点。每一数据流均被视为一使用者，并且对应一权重与一路径长度。各数据流按照权重比例使用频宽。本发明的资源分配使用系统优惠位准来计算使用者的资源使用量。其设计是将每次使用者让出的资源剩余量经过正规化后累加至一变量，称作系统优惠位准。当使用者取用额外资源时，所得的优 惠量即为系统优惠位准在一周期内的增量乘以此使用者的权重。此资源分配的实施例的作法是由各使用者自行记录一变量，称为个体优惠基准，并且由获得资源使用权的使用者负责维护系统优惠位准，以及计算本身的资源使用量。于此计算过程中，活化使用者的优惠量等于系统优惠位准与个体优惠基准的差值再乘以使用者权重，其中个体优惠基准是此使用者在上一次获得资源使用权时所储存的系统优惠位准；使用者让出剩余资源的作法则是将剩余量除以权重和后再累加至系统优惠位准，其中权重和是目前状态为活化的全部使用者的权重总和。承上述，图6是根据本发明一实施例，说明应用在分散式时分复用系统的资源分配系统的架构。参考图6，资源分配系统600由多个使用者组成，轮流使用分散式时分复用系统的资源，此多个使用者以使用者I 使用者N表示，N代表使用者的数量。每一使用者
i,N，各对应一权重Wi并重复执行下列步骤:接收一第一信息610以取得一资源使用权、计算其资源使用量612、选择下一位使用者614、以及发送一第二信息620将该资源使用权交给下一位使用者i+Ι，其中于达到该资源使用量时，发送第二信息620。如前所述，本发明实施例维护一组资源管理变量于一存储器中，作为计算资源使用量的参考。此组资源管理变量包括一组公用的资源管理变量与对应每一使用者的一组私有的资源管理变量。此组公用的资源管理变量由系统中所有的使用者共同维护，其中至少包括一权重和与一系统优惠位准。此组私有的资源管理变量由使用者自行维护，其中至少包括一使用者状态与一个体优惠基准等。第一信息610中包括一权重和与一系统优惠位准。第二信息620中包括一更新后的权重和与一更新后的系统优惠位准。每一使用者可包括一收发器，来读取此第一信息与传递此第二信息。每一使用者可包括一计算装置，来计算此使用者的资源使用量与资源剩余量、更新权重和、以及储存此使用者的个体优惠基准、并且将此资源剩余量除以此权重和后累加至系统优惠位准。基于此组资源管理变量以及搭配资源分配系统600，图7是根据本发明一实施例，说明应用在分散式时分复用系统的资源分配方法的运作。依此，使用者I 使用者N可轮流使用此分散式时分复用系统的资源。参考图7，在步骤710中，经由多个使用者中，获得一资源使用权的一使用者读取一第一信息，此信息中包括一权重和与一系统优惠位准。然后，计算此使用者的一资源使用量，如步骤720所示。再计算此使用者的一资源剩余量、更新此权重和、以及储存此使用者的一个体优惠基准，如步骤730所示。在步骤740中，将此资源剩余量除以此权重和后累加至此系统优惠位准。然后，此使用者传递一第二信息给下一个获得此资源使用权的使用者，此第二信息中包括此更新后的权重和与此累加后的系统优惠位准，如步骤750所示。重复执行上述步骤710至步骤750来分配该系统的资源。因而，此多个使用者的每一使用者得以使用此分散式时分复用系统的资源。如前述所载，使用者例如是一数据流、或是一节点、或是节点内对应特定服务等级的一数据伫列，并且在一特定频道的专属时间内进行数据传输。又使用者例如是一软体程序、或是一执行绪、或是一工作任务，并且在一专属时间内可使用中央处理单元一个处理核心的运算资源。使用者获得资源使用权的顺序有多种方式，例如按照一预定顺序、或是依据各使用者的权重、目前状态或需求而动态调整等。所有使用者使用系统资源的顺序可以采用轮循方式。计算一使用者的资源使用量(步骤720)之后，此资源分配方法储存此使用者的一状态，如前所述，使用者状态的定义可依应用需求而弹性设计。例如此状态是依据使用者的一需求量与一基本量的计算结果，当此需求量大于此基本量时，此使用者的状态为活化，否则为非活化。又例如此状态是依据使用者的一需求量、一基本量、一权重、一个体优惠基准、以及此系统优惠位准的计算结果，当此需求量大于此基本量+此权重X (此系统优惠位准-此个体优惠基准)时，此使用者的状态为活化，否则为非活化。并且此使用者在上一次资源分配后储存的新状态是其在下一次资源分配前的旧状态。图8是根据本发明一实施例，说明计算一使用者的资源使用量的流程。参考图8，在步骤810中，首先检查此使用者在此次资源分配的新状态是否为活化状态。当此使用者的新状态为非活化状态时，则将资源使用量设定为此使用者的需求量，如步骤820所示。当此使用者的新状态为活化状态时，则再检查此使用者在上次资源分配后的旧状态是否为活化状态，如步骤830所示。若此使用者的旧状态为非活化状态，则将资源使用量设定为此使用者的基本量，如步骤840所示。若此使用者的旧状态为活化状态，则将资源使用量设定为min {需求量，基本量+权重X (系统优惠位准-个体优惠基准)}，如步骤850所示。其中min为最小值函数。由步骤850的资源使用量的计算公式可看出，活化使用者的优惠量来自于系统优惠位准与个体优惠基准的差值再乘以使用者权重，其中个体优惠基准是此使用者在上一次获得资源使用权时所储存的系统优惠位准。承上述，本发明的资源分配使用系统优惠位准来计算使用者的资源使用量。其原理是先从各使用者在分配剩余资源的过程中所获得的优惠量的组成元素提出共同项，然后定义系统优惠位准为这些共同项的累加值，以及一使用者在一周期内的优惠量中的共同项总和等于此使用者在本次与上一次获得资源使用权时的系统优惠位准的差，最后将此系统优惠位准的差值乘以此使用者权重，即为此使用者在本次资源分配所获得的优惠量。本发明的数据流公平的资源分配是考虑在数据流绕径的条件下，各数据流的传送数据量达成权重最大-最小公平准则。此使用情境是以数据流为资源使用者，源节点数据可经由中间节点绕送到达目的节点，并且每一数据流均对应一权重与一路径长度。与节点公平的资源分配不同的是，数据流公平的资源分配当数据流在源节点让出资源时，沿途所经过的每一传输接口均节省等量的资源，所以系统资源剩余量=数据流在源节点的资源剩余量X路径长度。图9是根据本发明一实施例，说明数据流公平的资源分配计算一使用者的资源剩余量的流程。参考图9，在步骤910中，首先检查此使用者在上次资源分配后的旧状态是否为活化状态。当此使用者的旧状态为活化状态时，则将资源剩余量设定为路径长度X {基本量+权重X (系统优惠位准-个体优惠基准)-资源使用量}，如步骤920所示。当此使用者的旧状态为非活化状态时，则再检查此使用者在此次资源分配的新状态是否为活化状态，如步骤930所示。若新状态为活化状态，则将资源剩余量设定为O,如步骤940所示。若新状态为非活化状态，则将资源剩余量设定为路径长度X (基本量-资源使用量)，如步骤950所示。此外，与节点公平的资源分配不同的是，在数据流公平的资源分配当中，状态为活化的数据流在通过的每一传输接口皆可获得与其权重成正比的优惠量，故系统的权重和即为活化路径权重的总和，其中活化路径权重=活化数据流权重X路径长度。图10是根据本发明一实施例，说明数据流公平的资源分配更新权重和的流程。参考图10，在步骤1010中，首先检查此使用者在上次资源分配后的旧状态是否为活化状态。当此使用者的旧状态为活化状态时，则检查此使用者在此次资源分配的新状态是否为活化状态，如步骤1020所示。若此使用者的新状态为非活化状态，则将新权重和设定为旧权重和-路径长度X权重，如步骤1030所示。当此使用者的旧状态为非活化状态时，则再检查此使用者的新状态是否为活化状态，如步骤1040所示。若此使用者的新状态为活化状态，则将新权重和设定为旧权重和+路径长度X权重，如步骤1050所示。也就是说，此使用者的旧状态为活化状态且新状态为非活化状态时，将新权重和设定为旧权重和-路径长度X权重；此使用者的旧状态为非活化状态且新状态为活化状态时，将新权重和设定为旧权重和+路径长度X权重。将非活化状态以O表示，活化状态以I表示，则权重和更新的计算公式可表示如下:新权重和=旧权重和+路径长度X权重X (新状态-旧状态)。依此，以下先以本发明的节点公平模式为例，说明如何实现资源分配。首先，使用一标准尺作为分配资源使用量的基准，依据此标准尺的标准周期资源用量扣除其中的额外花费以取得实际可用的标准周期服务量，并且使全部使用者的基本量总和等于此标准周期服务量。在本发明实施例的资源分配中，依照各使用者(节点)对应的权重来定义每一使用者的基本量。其中标准周期服务量=标准周期资源用量-一周期内切换使用者的总花费，一使用者的基本量=标准周期服务量X此使用者的权重/全部使用者的权重总和。在每一周期中，每一使用者依序获得资源使用权，并且提出对系统资源的需求量。对每一使用者而言，其本次资源分配后的新状态与个体优惠基准分别即是其下一次资源分配前的旧状态与个体优惠基准，且上一个使用者于资源分配后的新权重和与系统优惠位准分别即是此使用者于资源分配前的旧权重和与系统优惠位准。基于上述应用情境的前提，则节点公平模式的资源分配程序可用下列资源管理变量及运算来描述。优惠量一旧状态X权重X (分配前系统优惠位准-分配前个体优惠基准)，分配量一基本量+优惠量，使用量一min{需求量,分配量},剩余量一分配量-使用量，新状态一(需求量>基本量)？ 1:0,新权重和一旧权重和+权重X (新状态-旧状态)，分配后个体优惠基准一分配前系统优惠位准，分配后系统优惠位准一分配前系统优惠位准+(剩余量/新权重和)。根据上述描述，图11以范例说明在节点公平模式下的分配资源。参考图11，根据右上方的应用情境的前提，标准尺的标准周期服务量为100，使用者1、使用者2、使用者3、以及使用者4共用系统资源，其权重分别为1、2、3、以及4，则此4个使用者对应的基本量分别为10、20、30、以及40。在系统初始阶段设定全部使用者皆为活化状态(上述描述中以I来表不)，权重和为10。以使用者4在第一周期的资源分配为例，其权重为4，基本量为40，所提需求量为45。依据上述描述，则优惠量=旧状态X权重X (分配前系统优惠位准-分配前个体优惠基准)=1X4X (3-0) = 12，分配量=基本量+优惠量=40+12 = 52,使用量=min{需求量,分配量}= min {45, 52} =45,剩余量=分配量-使用量=52-45 = 7,因为需求量大于基本量，新状态=1，新权重和=旧权重和+权重X (新状态-旧状态)=7+4X(l_l) =7，分配后个体优惠基准=分配前系统优惠位准=3，分配后系统优惠位准=分配前系统优惠位准+(剩余量/新权重和)=3+7/7= 4。同理，以使用者4在第二周期的资源分配为例，其需求量为30，依据上述描述，则优惠量=旧状态X权重X (分配前系统优惠位准-分配前个体优惠基准)=1X4X (5-3)=8 ;分配量=基本量+优惠量=48 ;使用量=min{需求量,分配量} = 30 ;剩余量=分配量-使用量=18 ;因为需求量小于基本量,新状态=O ;新权重和=旧权重和+权重X (新状态-旧状态)=10+4X (0-1) = 6 ;分配后个体优惠基准=分配前系统优惠位准=5 ;分配后系统优惠位准=分配前系统优惠位准+(剩余量/新权重和)=5+18/6 = 8。类似地，数据流公平模式的资源分配程序也可以用资源管理变量及运算来描述。在数据流公平的资源分配当中，数据流所经过的每一传输接口的基本量均与其权重成正t匕，所以全部使用者的基本量与路径长度的乘积的总和等于标准周期服务量。在本发明实施例的资源分配中，一数据流的基本量=标准周期服务量X此数据流权重/全部数据流的路径权重总和；其中一数据流的路径权重=数据流权重X路径长度。当数据流在源节点让出资源时，沿途所经过的每一传输接口均节省等量的资源，所以在本发明实施例的资源分配中，系统资源剩余量=数据流在源节点的资源剩余量X路径长度。再者，因为状态为活化的数据流在所经过的每一传输接口皆可获得与其权重成正比的优惠量，所以在本发明实施例的资源分配中，权重和的计算方式为，全部活化路径权重的总和；其中活化路径权重=活化数据流权重X路径长度。在本发明实施例的资源分配中，一接口资源使用量是指供应经过本接口的数据流所需的资源用量，其中经过本接口的数据流=本节点转送的数据流+本节点产生的数据流。当数据流在源节点相对于基本量提早或延迟结束资源使用时，沿途所经过的每一传输接口均累加相同的进度偏移量，所以，数据流新增的进度偏移量=(数据流的基本量-数据流在源节点的资源使用量)X路径长度。依此，数据流公平模式的资源分配程序以下列资源管理变量及运算来描述。优惠量一旧状态X权重X (分配前系统优惠位准-分配前个体优惠基准)，分配量一基本量+优惠量，使用量一min{需求量,分配量},接口使用量一本节点转送的数据流使用量+本节点产生的数据流使用量，剩余量一路径长度X (分配量-使用量)，新状态一(需求量>基本量)？ 1:0,新权重和一旧权重和+路径长度X权重X (新状态-旧状态)， 分配后个体优惠基准一分配前系统优惠位准，分配后系统优惠位准一分配前系统优惠位准+(剩余量/新权重和)。根据上述描述，假设在图5B的网状网路系统中，标准周期服务量为100，使用者1、使用者2、以及使用者3共用系统上行频宽，其数据流权重分别为1、2、以及3，路径长度分别为3、2、以及1，则此3个使用者对应的基本量分别为10、20、以及30。在系统初始阶段设定全部使用者皆为活化状态(上述描述中以I来表示)，权重和为10(各别使用者的权重X路径长度的总和)。图12以范例说明在数据流公平模式下的分配资源。在图12的范例中，以图5B的网路为应用情境的前提。参考图12，以使用者3在第一周期的资源分配为例，其权重为3，基本量为30，所提需求量为16。依据上述描述，则优惠量=旧状态X权重X (分配前系统优惠位准-分配前个体优惠基准)=1X3X (0-0) = O,分配量=基本量+优惠量=30+0 = 30,使用量=min{需求量,分配量}= min {16, 30} = 16,接口使用量=本节点转送的数据流使用量+本节点产生的数据流使用量=30+16=46,剩余量=路径长度X (分配量-使用量)=IX (30-16) = 14,因为需求量小于基本量,新状态=O,
新权重和=旧权重和+路径长度X权重X (新状态-旧状态)=10+1X3X (0-1)=7,分配后个体优惠基准=分配前系统优惠位准=O,分配后系统优惠位准=分配前系统优惠位准+ (剩余量/新权重和)=0+14/7 =2。同理，以使用者I在第三周期的资源分配为例，其权重为1，基本量为10，需求量为4，依据上述描述，则优惠量=旧状态X权重X (分配前系统优惠位准-分配前个体优惠基准)=IXlX (3-2) = I ;分配量=基本量+优惠量=11 ;使用量=min{需求量,分配量}=4;剩余量=路径长度X (分配量-使用量)=3Χ(11-4) =21 ;接口使用量=转送数据流使用量+节点产生数据流使用量=0+4 = 4 ;因为需求量小于基本量，新状态=O ;新权重和=旧权重和+路径长度X权重X (新状态-旧状态)=10+3X1 X (0-1) =7;分配后个体优惠基准=分配前系统优惠位准=3 ;分配后系统优惠位准=分配前系统优惠位准+ (剩余量/新权重和)=3+21/7 = 6。所以，使用本发明实施例的资源分配，不论在节点公平模式下或是数据流公平模式下，计算单一使用者在单一周期内的资源使用量，可降低其计算复杂度。换言之，所需的计算量为一常数，与系统中的使用者数量无关。在本发明实施例的资源分配中，限制每一使用者的资源使用量必须大或等于一最小值，来控制实际资源使用进度相对于标准尺的偏移量，以保障使用者等待资源的最长潜伏期。所以，数据流新增的进度偏移量小于或等于允许的进度偏移增量，其中数据流新增的进度偏移量=(数据流的基本量-数据流在源节点的资源使用量)X路径长度；允许的进度偏移增量=进度偏移量上限-目前的进度偏移量。依此，数据流在源节点的资源使用量>数据流的基本量_(进度偏移量上限-目前的进度偏移量)/路径长度。其中，当资源使用权转移至下一新数据流时，新数据流的目前进度偏移量=上一数据流的进度偏移量+(新数据流的基本量-新数据流在源节点的资源使用量)X新数据流的路径长度。在本发明实施例的资源分配中，通过节点之间传递公用的资源管理变量，来计算使用者的资源使用量，如此，可提高网路拓朴弹性，并且降低资源分配的计算量。例如，使用者不需要以广播方式将其让出的剩余量通知所有使用者，而仅由获得资源使用权的使用者负责维护资源管理变量，即可将使用者让出的资源按照权重比例即时地分配给网路中的全部使用者。并且简化此公用的资源管理变量，例如W、B、L，来降低传递信息的额外花费，其中W是权重和，B是系统优惠位准，L是资源使用进度的偏移量。这些公用变量的数量与使用者数量无关。本发明实施例在表达上述资源分配物理量及计算程序中，先定义了 一些定值代号(constant notation)及一些变量代号(variable notation)。图13是根据本发明一实施例，所定义的定值代号与变量代号的范例与说明。从图13可以看出，所维护的此组资源管理变量是作为计算资源使用量的参考。并且，根据上述资源分配的物理量及计算程序也可以看出，当使用者释出多余资源时，将资源剩余量正规化后累加至一资源管理变量(即系统优惠位准)；当使用者取用额外资源时，所获得的优惠量即为此资源管理变量的周期增量乘以使用者的权重。从上述的运作流程中也可以得知，每一资源使用者传递公用的资源管理变量至下一个获得资源使用权的使用者；各资源使用者据以计算本身在本次服务周期中的资源使用量，并且共同维护这些公用的资源管理变量的最新进度。利用图13所定义的代号，图14是根据本发明一实施例，说明如何实现使用系统优惠位准来计算使用者的资源使用量。其中，假设使用者数量N= 3，W(x)代表系统在第X次资源分配后的权重和，e(x)代表系统在第X次资源分配中产生的资源剩余量。从各使用者的优惠量的组成元素中提出共同项e(x)/W(X)，定义系统优惠位准B(X)如下:B (X) = Σ xu= I {e (u) /ff (u)},依此，状态为活化的使用者在一周期内累积的优惠量的共同项总和等于此使用者在本次与上一次获得资源使用权时的系统优惠位准的差值，其值为B(X)-B(X-N)，其中N是使用者总数，B(X-N)即是使用者在上一次资源分配后所储存的个体优惠基准。例如，使用者3在第2周期的优惠量共同项总和为B(5)-B(2)。并且将此系统优惠位准的差值乘以此使用者的权重，即为此使用者在本次资源分配中所获得的优惠量。上述依照权重最大-最小公平准则分配资源、控制资源使用进度的偏移量、节点公平模式的资源分配程序、以及数据流公平模式的资源分配程序可经整合后以物理量及运算来描述。图15是根据本发明一实施例，以物理量及运算来描述将资源使用进度偏移量的限制纳入考量后的资源分配程序，其中，按照权重比例分配资源剩余量、控制资源使用进度偏移量、以及节点与数据流公平模式的资源分配程序的细节可参照前面叙述。因此，图15的步骤流程不再重述。在分散式时分复用系统的节点公平模式的使用情境下进行了两种资源分配方法，即限制服务方法与本发明的方法，的模拟实验，模拟模型(simulation model)的实验参数包括如模拟时间(simulation time)、节点数量(number of nodes)、总频宽(totalbandwidth)、标准轮循周期(round cycle time)、过渡间隔(transition gap)、信息大小(message size)、需求量(request quantity)等，并比较此两种资源分配方法的效能。效能分析的指标(performance criteria)包括频宽使用率(utilization)、满意系数(satisfaction factor)、公平偏离(fairness index)、最长潜伏期(latency)、轮循频率(round frequency)、以及计算量(complexity)。其中，频宽使用率是系统用来传送数据的频宽占总频宽的比例。满意系数是系统传送未满足使用者数据的频宽占总频宽的比例。公平偏离是在任意时段内，对于两个持续未满足的使用者，其数据传送量除以权重的最大差异。最长潜伏期是对任意使用者而言，从数据进入空伫列到开始传送的最长时间间隔。轮循频率是任一使用者平均每秒的数据传送次数。计算量是系统平均每秒的基本运算次数。在一模拟实验中，条件设定包括节点数量为50、所有节点的权重皆为1、节点I持续不满足、以及改变背景负载(background load,此处为节点2 节点50的频宽使用率)，以比较此两种方法的频宽使用率、满意系数、以及轮循频率。在不同背景负载下，频宽使用率、满意系数、以及轮循频率的模拟结果的数据分析分别如图16A、图16B以及图16C所示。在另一模拟实验中，条件设定包括节点数量为50、全部节点的权重总和为100、节点I与节点2持续不满足，且其权重分别为I与3、以及改变背景负载(节点3 节点50的频宽使用率)，以比较此两种方法的最长潜伏期与公平偏离。在不同背景负载下，最长潜伏期与公平偏离的模拟结果的数据分析分别如图17A与图17B所示。在又一模拟实验中，条件设定包括模拟时间为10秒、节点数量为50、全部节点的权重总和为100、节点I与节点2持续不满足，且其权重分别为I与3、以及背景负载由0.9降至O且每秒突降0.1，以比较此两种方法的动态频宽分配结果与计算量。在不同背景负载下，动态频宽分配结果与计算量的模拟结果的数据分析分别如图18A与图18B所示。从上述各分析图的范例可看出，相较于限制服务方法，本发明实施例的方法有较高的频宽使用率、数据吞吐量、使用者满意系数、以及较低的轮循频率，所付出的代价是需要额外的四则运算，其在单一节点的计算量为一常数，与节点数量无关。此外，与限制服务方法相同，本发明实施例的方法可保障使用者等待资源的最长潜伏期，并且可限制公平偏离量的最大范围，因此，节点数据吞吐量的比例恰等于节点权重的比例。综上所述，本发明实施例提出一种应用在分散式时分复用系统的资源分配方法与系统。通过限制轮循频率来降低切换使用者所造成的资源额外花费，因而提升系统资源使用率。同时，通过限制轮循频率并且可避免使用者持续监听与传送信息，因而降低收发器的耗电量。同时，通过此限制亦可减少信息漏接与网路重建的机率，因而提升系统的稳定度。通过将资源剩余量按照权重比例重新分配给状态为活化的使用者以符合最大-最小公平分配准则，保障使用者的最低资源使用量。通过控制资源使用进度偏移量，因而保障使用者等待资源的最长潜伏期。通过节点之间传递公用的资源管理变量，可即时地将剩余资源按照权重比例分配给全部节点，适用于非全网状拓朴系统，因而增加网路拓朴弹性。通过简化公用资源管理变量，该变量数量与使用者数量无关，因而降低信息栏位的负担。并且使用系统优惠位准的计算方法，因而降低资源分配的计算复杂度。以上所述者仅为本发明实施例，当不能依此限定本发明实施的范围。即大凡本发明权利要求书所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利的保护范围。
权利要求
1.一种应用在一分散式时分复用系统中的资源分配方法，该系统由多个使用者组成，每一使用者分别对应一权重，该方法包括: 经由该多个使用者中，获得一资源使用权的一使用者，读取一第一信息，该信息中包括一权重和与一系统优惠位准； 计算该使用者的一资源使用量； 计算该使用者的一资源剩余量、更新该权重和、以及储存该使用者的一个体优惠基准； 将该资源剩余量除以该权重和后累加至该系统优惠位准； 该使用者传递一第二信息给下一个获得该资源使用权的使用者，该第二信息中包括该更新后的权重和与该累加后的系统优惠位准；以及 重复执行上述所有步骤以持续分配该系统的资源。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该使用者选自一数据流、一节点、或是节点内对应特定服务等级的一数据伫列，并且在一专属时间内使用一频道的频宽进行数据传输。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该使用者选自一软体程序、一执行绪、或是一工作任务，并且在一专属时间内使用一中央处理单元内部的一处理核心的运算资源。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该使用者获得该资源使用权的顺序有多种方式，至少包括按照一预定顺序、依据每一使用者的该权重、依据每一使用者的目前的一状态、以及依据每一使用者的一需求量，之前述方式的任一组合而动态调整。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，该多个使用者以一轮循方式来使用该系统的资源。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，当该多个使用者的每一使用者是一节点、或是节点内对应特定服务等级的一数据伫列时，在该每一使用者的资源使用量达成权重最大_最小公平准则。
7.如权利要求第2所述的方法，其特征在于，当该多个使用者的每一使用者是一数据流时，在该每一使用者的资源使用量达成权重最大-最小公平准则。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括储存该使用者的一新状态，该新状态是依据该使用者的一需求量与一基本量的计算结果，且该使用者在一本次资源分配后储存的该新状态当作该使用者在一下次资源分配前的一旧状态，其中该新状态是活化状态与非活化状态的其中之一，且该旧状态也是活化状态与非活化状态的其中之一。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该新状态是依据该使用者的该需求量、该使用者的该基本量、该使用者的该权重、该使用者的该旧状态、该使用者的该个体优惠基准、以及该系统优惠位准的计算结果。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，依据一标准周期资源用量中可供使用的一标准周期服务量，决定每一使用者的该基本量，使全部该使用者的该基本量与该使用者的一路径长度的乘积的总和等于该标准周期服务量，其中该路径长度为一正整数。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，每一使用者的该基本量与该使用者的该权重成正比。
12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当该使用者在一本次资源分配中提出的该需求量大于该使用者的该基本量时，该使用者的该新状态为活化状态，否则为非活化状态。
13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该使用者的该资源使用量是依据该使用者的该权重、依据该使用者的该需求量、依据该使用者的该基本量、依据该使用者的该旧状态、依据该使用者的该新状态、依据该使用者的该个体优惠基准、以及依据该系统优惠位准，之前述依据的任一组合的计算结果。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当该使用者的该新状态为非活化状态时，该使用者的该资源使用量为该使用者的该需求量。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当该使用者的该新状态为活化状态且该使用者的该旧状态为非活化状态时，该使用者的该资源使用量为该使用者的该基本量。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，当该使用者的该新状态与该旧状态皆为活化状态时，该使用者的该资源使用量为min{该使用者的该需求量，该使用者的该基本量+该使用者的该权重X (该系统优惠位准-该使用者的该个体优惠基准)}，其中min为一最小值函数。
17.如权利要求8所述的方法，其特征在于，该使用者的该资源剩余量是依据该使用者的该权重、依据该使用者的该基本量、依据该使用者的该旧状态、依据该使用者的该新状态、依据该使用者的该个体优惠基准、依据该使用者的该资源使用量、依据该使用者的一路径长度、以及依据该系统优惠位准，之前述依据的任一组合的计算结果，其中该路径长度为一正整数。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，当该使用者的该旧状态为活化状态时，该使用者的该资源剩余量为该使用者的该路径长度X{该使用者的该基本量+该使用者的该权重X (该系统优惠位准-该使用者的该个体优惠基准)_该使用者的该资源使用量}。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，当该使用者的该旧状态与该新状态皆为非活化状态时，该使用者的该资源`剩余量为该使用者的该路径长度X (该使用者的该基本量-该使用者的该资源使用量)。
20.如权利要求17所述的方法，其特征在于，当该使用者的该旧状态为非活化状态且该使用者的该新状态为活化状态时，该使用者的该资源剩余量为零。
21.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当该使用者的该旧状态为非活化状态且该使用者的该新状态为活化状态时，该权重和更新为该第一信息的该权重和+该使用者的一路径长度X该使用者的该权重，其中该路径长度为一正整数。
22.如权利要求8所述的方法，其特征在于，当该使用者的该旧状态为活化状态且该使用者的该新状态为非活化状态时，该权重和更新为该第一信息的该权重和-该使用者的一路径长度X该使用者的该权重，其中该路径长度为一正整数。
23.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所储存的该使用者的该个体优惠基准是该使用者自该第一信息中读取且尚未累加的该系统优惠位准。
24.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一信息还包括一进度偏移量，该方法还包括至少使用该第一信息的该进度偏移量、该使用者的该基本量、该使用者的该资源使用量、以及该使用者的一路径长度来更新该进度偏移量，且该第二信息还包括该更新后的进度偏移量，其中该路径长度为一正整数。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，该进度偏移量更新为该第一信息的该进度偏移量+(该使用者的该基本量-该使用者的该资源使用量)X该使用者的该路径长度。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，该方法还包括限制该使用者的该资源使用量，来控制该进度偏移量不超过一进度偏移量上限。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，限制该使用者的该资源使用量大于或等于该使用者的该基本量_(该进度偏移量上限-该第一信息的该进度偏移量)+该使用者的该路径长度。
28.如权利要求8所述的方法，其特征在于，计算该使用者的该资源使用量之前，该方法还包括计算该使用者的一分配量，该分配量是依据该使用者的该基本量、依据该使用者的该权重、依据该使用者的该旧状态、依据该使用者的该个体优惠基准、以及依据该系统优惠位准，之前述依据的任一组合的计算结果。
29.一种应用在一分散式时分复用系统中的资源分配系统，该资源分配系统包括多个使用者，每一使用者轮流使 用该分散式时分复用系统的资源，并分别对应一权重，每一使用者重复执行: 获得一资源使用权，读取含有一权重和与一系统优惠位准的一第一信息； 计算一资源使用量与一资源剩余量、更新该权重和、以及储存该使用者的一个体优惠基准、并且将该资源剩余量除以该权重和后累加至该系统优惠位准；以及 传递含有该更新后的权重和与该累加后的系统优惠位准的一第二信息给下一个获得该资源使用权的使用者。
30.如权利要求29所述的资源分配系统，其特征在于，每一使用者包括一收发器，来读取该第一信息与传递该第二信息。
31.如权利要求29所述的资源分配系统，其特征在于，每一使用者包括一计算装置，来计算该使用者的该资源使用量与该资源剩余量、更新该权重和、以及储存该使用者的该个体优惠基准、并且将该资源剩余量除以该权重和后累加至该系统优惠位准。
32.如权利要求29所述的资源分配系统，其特征在于，该使用者是选自一数据流、一网路节点、或是节点内对应特定服务等级的一数据伫列，并且在一专属时间内使用一频道的频宽进行数据传输。
33.如权利要求29所述的资源分配系统，其特征在于，该使用者是选自一软体程序、一执行绪、或是一工作任务，并且在一专属时间内使用一中央处理单元内部的一处理核心的运算资源。
34.如权利要求29所述的资源分配系统，该资源分配系统维护一组资源管理变量于至少一存储器中，并作为分配资源使用量的参考。
35.如权利要求34所述的资源分配系统，其特征在于，该组资源管理变量还包括一组公用的资源管理变量，该组公用的资源管理变量至少包括该权重和与该系统优惠位准。
36.如权利要求34所述的资源分配系统，其特征在于，对应每一使用者，该组资源管理变量还包括一组相对应的私有的资源管理变量，该组相对应的私有的资源管理变量至少包括该使用者的一状态与该使用者的该个体优惠基准。
37.如权利要求35所述的资源分配系统，其特征在于，该资源分配系统传递该组公用的资源管理变量，其中该组公用的资源管理变量还包括一进度偏移量。
全文摘要
本发明公开了一种在分散式时分复用系统中的资源分配系统，此资源分配系统包括多个使用者，每一使用者轮流使用此分散式时分复用系统的资源，并分别对应一权重，每一使用者重复执行获得一资源使用权，读取含有一权重和与一系统优惠位准的一第一信息；计算一资源使用量与一资源剩余量、更新该权重和、以及储存此使用者的一个体优惠基准、并且将此资源剩余量除以此权重和后累加至此系统优惠位准；以及传递含有此更新后的权重和与此累加后的系统优惠位准的一第二信息给下一个获得此资源使用权的使用者。
文档编号H04W16/02GK103179570SQ20121003123
公开日2013年6月26日 申请日期2012年2月9日 优先权日2011年12月26日
发明者张书馨, 陈瑞文, 丁韦智 申请人:财团法人工业技术研究院