專利名稱：一種動態(tài)隊列資源管理策略及虛隊列方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本策略涉及排隊系統(tǒng)中"顧客"的服務(wù)質(zhì)量及隊列的管理。是一種通過調(diào)節(jié) 隊列長度，設(shè)置虛隊列并動態(tài)調(diào)配系統(tǒng)中的閑置隊列資源，以改善"顧客"服 務(wù)質(zhì)量的系統(tǒng)。適用于與排隊系統(tǒng)中服務(wù)質(zhì)量和隊列管理有關(guān)的生活和工程等 領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的隊列管理策略，如尾丟棄，RED等，是在隊列滿或近滿時，通過簡
單丟棄"顧客"的方式來改善服務(wù)質(zhì)量。這種通過簡單且盲目惡化服務(wù)質(zhì)量中 某一指標來改善另一指標的方法，并不能同時照顧到幾項指標。它們的改進策
略，如LQD和AQM等，雖然能夠同時兼顧到"顧客"服務(wù)質(zhì)量中的幾項指標， 但它們要么不能隨著"顧客"的動態(tài)特性作自適應(yīng)的調(diào)整(如LQD始終采用一 組固定的系數(shù)a和b來計算隊列長度)，要么具有很低的隊列資源利用率，并且 不能最大限度的改善系統(tǒng)中"顧客"的服務(wù)質(zhì)量(如AQM不能將某個隊列的閑 置資源動態(tài)的調(diào)配給其它資源緊缺隊列使用)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的問題是，克服背景技術(shù)的不足，提出一種能夠動態(tài)管理隊 列資源的策略，及虛隊列方法。
本發(fā)明基于理論模型和(或)實測結(jié)果，通過調(diào)節(jié)隊列長度，設(shè)置虛隊列， 并采用了動態(tài)調(diào)配系統(tǒng)中冗余隊列資源給資源緊缺隊列使用，或為某個(些)"顧客"("子顧客")重新組建新隊列的想法，從而最大限度的改善系統(tǒng)中"顧 客"("子顧客")的服務(wù)質(zhì)量，提高系統(tǒng)中隊列資源的利用效率。
本發(fā)明主要運用估計和(或)測量的方法。下面詳細闡述本發(fā)明的技術(shù)實施 方案。
采用估計方法的方案是，系統(tǒng)根據(jù)"顧客"的到達情況，估計出"顧客"("子 顧客")的到達速率和系統(tǒng)處理能力(系統(tǒng)處理能力的估計可視實際系統(tǒng)所對應(yīng) 的排隊模型和具體的應(yīng)用進行取舍)，并運用估計評價機制對估計的可靠性進行 評價，當(dāng)可靠性滿足一定要求時，系統(tǒng)計算出滿足"顧客"("子顧客")服務(wù)質(zhì) 量所需的隊列長度，虛隊列長度，隊列的冗余信息和缺乏信息等。然后根據(jù)得 到的信息，調(diào)整隊列長度，虛隊列長度，同時將一些隊列的冗余資源調(diào)配給資 源緊缺的隊列使用。在一些情況下，也能利用冗余隊列資源重新組建新隊列， 供某個(些)"顧客"("子顧客")使用。系統(tǒng)在一定條件下，將這些被調(diào)配的 資源"歸還"給原始隊列。
采用測量方法的方案是，系統(tǒng)通過測量得到"顧客"("子顧客")的服務(wù)質(zhì) 量，通過調(diào)節(jié)隊列長度，虛隊列長度使得"顧客"("子顧客")的服務(wù)質(zhì)量滿足 要求。同時，將一些隊列的冗余資源調(diào)配給資源緊缺的隊列使用。在一些情況 下，也能利用冗余隊列資源重新組建新隊列，供某個(些)"顧客"("子顧客") 使用。系統(tǒng)在一定條件下，將這些被調(diào)配的資源"歸還"給原始隊列。
采用估計和測量相結(jié)合的方案是，將上述兩種方案相結(jié)合。系統(tǒng)根據(jù)估計方 法的方案對隊列長度，虛隊列長度進行調(diào)節(jié)，并將隊列的冗余資源進行調(diào)配且 (或)重新組建新隊列后，采用測量的方法對"顧客"("子顧客")的服務(wù)質(zhì)量 進行測量，并根據(jù)測量結(jié)果對現(xiàn)有的隊列長度，虛隊列長度和資源的調(diào)配情況 進行修正，以彌補估計方法的不足。本發(fā)明采用估計和(或)測量的方法，基于理論模型和(或)實測結(jié)果，調(diào) 節(jié)隊列長度，虛隊列長度，并能夠動態(tài)的調(diào)配冗余隊列資源供緊缺隊列使用， 或為某個(些)"顧客"("子顧客")重新組建新隊列。這大大提高了隊列資源 的利用效率。虛隊列方法的提出，使得系統(tǒng)在保證各隊列中"顧客"服務(wù)質(zhì)量 的同時，也能夠照顧到其"子顧客"的服務(wù)質(zhì)量。這些都是對原有方法的創(chuàng)新。


圖1為采用估計方法的動態(tài)隊列資源管理策略示意圖。
圖2為采用測量方法的動態(tài)隊列資源管理策略示意圖。 圖3為采用估計和測量方法相結(jié)合的動態(tài)隊列資源管理策略示意圖。 圖4為采用虛隊列方法的估計和測量方法相結(jié)合的動態(tài)隊列資源管理策略示 意圖。
圖5為釆用"組建新隊列"方法的估計和測量方法相結(jié)合的動態(tài)隊列資源管 理策略示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對動態(tài)隊列資源管理策略和虛隊列方法作進一步的描述。實施 例中采用M/M/l/m排隊模型。
實施例l:見圖l，本例中系統(tǒng)采用估計的方法。圖1中，系統(tǒng)具有"顧客" 到達速率估計器，系統(tǒng)處理能力估計器和隊列資源管理器。"顧客"到達速率估 計器根據(jù)樣本，估計出某個(些)時間段內(nèi)全部(某些)隊列中"顧客"("子 顧客")的平均到達速率(參見式-l)。系統(tǒng)處理能力估計器根據(jù)樣本，估計出 系統(tǒng)在某個(些)時間段內(nèi)的處理能力(參見式-3)。隊列資源管理器根據(jù)"顧 客"到達速率估計器和系統(tǒng)處理能力估計器反饋來的信息，得到估計誤差(參見式-2)。在估計誤差滿足一定條件時，系統(tǒng)得出各個隊列滿足其"顧客"服務(wù)
質(zhì)量所需的隊列長度(參見式-4和式-5)以及各隊列資源的冗余，缺乏信息。
然后，調(diào)節(jié)隊列長度到預(yù)定值，同時將某個(些)隊列的冗余資源調(diào)配給某個 (些)資源緊缺隊列使用，并在一定條件下將這些資源"歸還"給它們的原始 隊列。
實施例2:見圖2，本例中系統(tǒng)采用測量的方法。圖2中，系統(tǒng)具有服務(wù)質(zhì)
量測量和反饋機制(包括但不限于本例中所示的丟棄率測量及反饋機制和排隊 時延測量及反饋機制)以及隊列資源管理器。服務(wù)質(zhì)量測量和反饋機制，根據(jù) 測量得到某個(些)時間段內(nèi)全部(某些)隊列中"顧客"("子顧客")的服 務(wù)質(zhì)量，并將其反饋給隊列資源管理器。隊列資源管理器根據(jù)反饋來的服務(wù)質(zhì) 量信息，通過調(diào)節(jié)隊列長度使"顧客"("子顧客")的服務(wù)質(zhì)量滿足要求。同 時，隊列資源管理器還管理著各隊列資源的冗余，缺乏信息，并能夠?qū)⒛硞€(些) 隊列的冗余資源調(diào)配給某個(些)資源緊缺隊列使用，并在一定條件下將這些 資源"歸還"給它們的原始隊列。
實施例3:見圖3，本例中系統(tǒng)采用估計和測量相結(jié)合的方法。這兩種方法
互為補充，當(dāng)采用估計方法調(diào)節(jié)隊列長度，調(diào)配隊列資源后，可用測量的方法 對"顧客"("子顧客")的服務(wù)質(zhì)量進行"監(jiān)督"。若測量得到的服務(wù)質(zhì)量達不 到要求時，隊列資源管理器根據(jù)反饋來的服務(wù)質(zhì)量信息，通過調(diào)節(jié)隊列長度使
"顧客"的服務(wù)質(zhì)量滿足要求。其余同例l，例2。這種相結(jié)合的方法可以彌補
單純估計方法的不足。
實施例4:見圖4，本例中系統(tǒng)采用估計和測量相結(jié)合的方法。隊列資源管
理器根據(jù)反饋來的估計和測量結(jié)果，得到隊列中某個(些)"子顧客"滿足其服 務(wù)質(zhì)量所需的隊列長度，然后設(shè)定(調(diào)節(jié))該"子顧客"的虛隊列到某一預(yù)定值。其余同例3。
實施例5:見圖5，本例中系統(tǒng)采用估計和測量相結(jié)合的方法。隊列資源管 理器根據(jù)反饋來的估計和測量結(jié)果，得到各隊列資源的冗余和缺乏信息，然后 調(diào)集某個(些)隊列的冗余資源，為某個(些)"顧客"("子顧客")重新組建 隊列，供其使用。其余同例3和例4。
注例4和例5中的虛隊列方法和組建新隊列方法也可與例1和例2中所示
系統(tǒng)相結(jié)合使用。由于估計方法和評價準則的不同，下述公式并不唯一。<formula>formula see original document page 8</formula>上式中，各符號表示的含義如下
《第i'個樣本中"顧客"("子顧客")到達的個數(shù)。
第/個樣本中"顧客"("子顧客")所需要的服務(wù)時間, 義"顧客"("子顧客")的平均到達速率。
A: 又的估計值(廣 樣本的時間長度。 ": 樣本個數(shù)。
"顧客"("子顧客")到達隊列時，由于隊列滿而被丟棄的概率。 W :隊列的長度。
P : P=^，即服務(wù)強度。W為系統(tǒng)對"顧客"("子顧客")的處理能力。 At
"顧客"("子顧客")在隊列中所經(jīng)歷的平均時間，即"顧客"("子顧 客")從進入隊列到接受完"顧客"服務(wù)臺服務(wù)所經(jīng)歷的平均時間。
權(quán)利要求
1.一個排隊系統(tǒng)，具有n個隊列(1)，“顧客”分類器(2)和“顧客”服務(wù)臺(3)。為了滿足各隊列中“顧客”(“子顧客”)的服務(wù)質(zhì)量，并且最大限度的利用系統(tǒng)隊列資源。系統(tǒng)根據(jù)各“顧客”(“子顧客”)所要求的服務(wù)質(zhì)量，對它們使用的隊列長度進行調(diào)節(jié)，并根據(jù)隊列資源的使用情況，動態(tài)的將某個(些)隊列的閑置資源(9)暫時調(diào)配給資源緊缺的隊列使用(8)。或者利用這些閑置資源，為某個(些)“顧客”(“子顧客”)重新組建一個(些)隊列(14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的動態(tài)隊列資源管理策略，其特征在于采用該策略的系 統(tǒng)能夠為各隊列中的"子顧客"設(shè)置虛隊列(13)。 g卩，對某個(些)"子顧 客"所使用的隊列長度進行限制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1，2所述的動態(tài)隊列資源管理策略，其特征在于采用該策略的 系統(tǒng)具有"顧客"到達速率估計器(5)，系統(tǒng)處理能力估計器(4)，以及估 計信息反饋機制(7)。其中，系統(tǒng)處理能力估計器可視實際系統(tǒng)所對應(yīng)的排 隊模型和具體的應(yīng)用進行取舍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1,2所述的動態(tài)隊列資源管理策略，其特征在于采用該策略的 系統(tǒng)具有"顧客"服務(wù)質(zhì)量測量器(包括但不限于10和11)和測量信息反 饋機制(12)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1,2所述的動態(tài)隊列資源管理策略，其特征在于采用該策略的 系統(tǒng)能夠?qū)?quán)利要求3和4相結(jié)合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的動態(tài)隊列資源管理策略，其特征在于采用該 策略的系統(tǒng)具有隊列資源管理器(6)。該管理器不僅管理著系統(tǒng)中各隊列的 信息(包括但不限于各隊列的實際長度)，而且能夠根據(jù)反饋信息，得到系統(tǒng)中與"顧客"("子顧客")服務(wù)質(zhì)量有關(guān)的隊列信息(這些信息包括但不 限于滿足"顧客"("子顧客")服務(wù)質(zhì)量所需的隊列長度，虛隊列長度，滿 足"顧客"("子顧客")服務(wù)質(zhì)量各指標所需的隊列長度，虛隊列長度，上 述隊列長度，虛長度的折中長度，以及隊列的冗余資源，缺乏資源等)。在 權(quán)利要求3和權(quán)利要求5所述的采用該策略的系統(tǒng)中，該管理器還具有估計 評價功能(即，根據(jù)反饋來的估計信息對估計的可靠性做出評價)。此外， 該管理器還對上述信息進行管理，并能夠根據(jù)這些信息調(diào)節(jié)各隊列的長度， 虛隊列長度到要求值。它也能夠?qū)⒛硞€(些)隊列的冗余資源調(diào)配給資源緊 缺的隊列使用，或?qū)⑦@些冗余資源組建成為新的隊列，并在一定條件下，將 這些被調(diào)配的資源"歸還"給原始隊列。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的動態(tài)隊列資源管理策略，其特征在于采用該 策略的系統(tǒng)能夠?qū)?顧客"("子顧客")的分類進行動態(tài)的調(diào)節(jié)(14)。艮口， 將某個(些)"顧客"("子顧客")映射到其它隊列中。
全文摘要
本發(fā)明為一種動態(tài)隊列資源管理策略及虛隊列方法。目的在于改善系統(tǒng)中“顧客”的服務(wù)質(zhì)量，提高隊列資源的利用率。該策略能夠獲得“顧客”信息和服務(wù)質(zhì)量信息。通過調(diào)節(jié)隊列的長度，虛隊列長度，確保隊列中“顧客”(“子顧客”)的服務(wù)質(zhì)量。并在一定條件下，將某個(些)隊列的閑置資源調(diào)配給資源緊缺的隊列使用，以改善其“顧客”的服務(wù)質(zhì)量，也能利用它們組建成新的隊列，來確保一些“顧客”(“子顧客”)的服務(wù)質(zhì)量。該策略具有較強的自適應(yīng)特性，能夠跟蹤“顧客”的動態(tài)特性，自動調(diào)節(jié)隊列長度，虛隊列長度。重新分配隊列資源的特性使其能夠充分利用有限的系統(tǒng)資源。該策略能夠應(yīng)用于與排隊系統(tǒng)中服務(wù)質(zhì)量相關(guān)的生活，管理和工程的各領(lǐng)域。
文檔編號H04L12/56GK101562565SQ20091005189
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月25日
發(fā)明者馬?？?申請人:馬福奎