[發明專利]物聯網中的高效的面向服務實例的能量管理系統和方法

有效

• 申請號: 201110456813.8
• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN103179650A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 劉馳;于琦;馮偵探;楊博;孫占偉
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H04W52/04
• 分類號: H04W52/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 付建軍

技術領域

本發明涉及物聯網領域，具體地說，本發明涉及一種用于物聯網中的高效的面向服務實例的能量管理系統和方法。

背景技術

物聯網是新一代信息技術的重要組成部分，其英文名稱是“The?Internet?of?Things(IoT)”。由此，顧名思義，物聯網就是物物相連的互聯網。具體地，物聯網是指通過各種信息傳感設備，如傳感器、射頻識別(RFID)技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等各種裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。物聯網目的是實現物與物、物與人、所有的物品與網絡的連接，以方便識別、管理和控制。

大多數IoT接入網絡是無線的，在某些情況下，用于采集各種信息的傳感器甚至可能被部署在野外。在這種情況下，傳感器的電力由電池提供，因此其電量是有限的，并且這些傳感器幾乎不移動。當傳感器的電量耗盡時，到野外人工更換傳感器的電池可能是不現實的(例如，傳感器被部署在探空氣球上或者被部署在海底或火山口中的情況)。另外，在傳感器非常廉價的情況下，為了更換傳感器中的電池而去尋找部署在野外的傳感器也是十分費力的。那么，如何保持整個物聯網的能量以使之更長久地工作就成為一個極大的挑戰。

圖2是示出了適于用來實現本發明的物聯網能量管理服務器在物聯網中的部署位置的示意圖。在現有技術中，存在部署在接入網層的應用，用于對單個域內的傳感器進行能量管理。然而，這種層級的管理存在局限性。例如，以一個提供北京市的平均溫度的服務為例，假定該服務提供的平均溫度是基于在物理上位于北京北部的域A中的溫度傳感器a以及在物理上位于北京南部的域B中的溫度傳感器b的感測值的平均值。當按照接入網的層級來對傳感器進行能量管理時，由于在不同的域之間的能量管理方式可能不同并且這些管理往往并不相關，所以很可能出現以下情況：溫度傳感器a的電量剩余很多，但溫度傳感器b的電量已耗盡。這樣就得不到北京南部的溫度，從而無法繼續提供北京市平均溫度服務，造成了服務質量(QoS)低下的結果。

這些現有技術例如包括IEEE?802.11Power?Save?Mode(PSM)。該技術通過使裝置定期進入休眠狀態來減少裝置的空閑監聽時間，從而使該裝置節電。

另外，在公知的Sensor-MAC(S-MAC)協議中，網絡中的節點定期地休眠，并且相鄰節點形成虛擬集群從而針對休眠調度進行自動同步。

以上的現有技術均是針對特定網絡域或網絡協議而設計的，并且不支持提供的服務能力的靈活組合。

發明內容

基于以上的描述，希望提供一種能夠在物聯網的環境下高效地調度傳感器的開關狀態從而在長期實現較大程度的節能并且同時滿足QoS要求的方法和系統。

為了解決上述的技術問題，本發明的發明人提出了面向服務實例執行能量管理，而不是直接面向傳感器執行能量管理。根據本發明的一個方面，提供了一種用于物聯網中的面向服務實例的能量管理方法，包括：基于服務實例轉移模型預測在隨后的時段中要服務的目標服務實例；根據與目標服務實例對應的關鍵覆蓋集、該關鍵覆蓋集中的傳感器的使用歷史數據以及所述傳感器的能量參數，選擇為了提供所述目標服務實例所基于的服務而要開啟的開啟傳感器集合；以及響應于所述時段的開始，對物聯網中的傳感器的開關進行控制，把開啟傳感器集合中的傳感器開啟并且關閉開啟傳感器集合以外的傳感器。

根據本發明的另一個方面，提供了一種用于物聯網中的面向服務實例的能量管理系統，包括：預測裝置，被配置為基于服務實例轉移模型預測在隨后的時段中要服務的目標服務實例；選擇裝置，被配置為根據與目標服務實例對應的關鍵覆蓋集、該關鍵覆蓋集中的傳感器的使用歷史數據以及所述傳感器的能量參數，選擇為了提供所述目標服務實例所基于的服務而要開啟的開啟傳感器集合；以及控制裝置，被配置為響應于所述時段的開始，對物聯網中的傳感器的開關進行控制，把開啟傳感器集合中的傳感器開啟并且關閉開啟傳感器集合以外的傳感器。

本發明的方法和系統不依賴于任何MAC層的協議，對于下層的通信協議是透明的，并且與任何MAC層的協議兼容。本發明的方法和系統支持所提供的服務能力的靈活組合。另外，本發明的方法和系統能夠考慮到應用運行的動態變動情況。

附圖說明

以下通過結合附圖閱讀參考下述對說明性實施例的詳細描述，將更好地理解本發明本身、實施方式、其它目的及其優點。在附圖中：

圖1示出了適于用來實現本發明實施方式的示例性計算系統100的框圖。