[發(fā)明專(zhuān)利]一種群智感知系統(tǒng)中任務(wù)接入和分配的在線控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310482807.9
• 申請(qǐng)日: 2013-10-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103533052A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉通;朱燕民;朱弘恣
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04L29/08
• 分類(lèi)號(hào): H04L29/08;H04L12/24
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種群智感知系統(tǒng)中任務(wù)接入和分配的在線控制方法。

背景技術(shù)

在過(guò)去的幾年中，群智感知技術(shù)得到了快速的發(fā)展，為大范圍的感知服務(wù)提供了新的思路和發(fā)展前景。群智感知是指許多分散在不同地理位置的傳感器共享它們的感知數(shù)據(jù)，從這些數(shù)據(jù)中人們可以實(shí)時(shí)地觀測(cè)到在大范圍地域上存在的某些現(xiàn)象。隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，智能手機(jī)在我們的生活中變得越來(lái)越普遍，這些智能手機(jī)通常都安裝多種傳感器，如重力感應(yīng)器、三軸陀螺儀和電子羅盤(pán)等，這為群智感知的發(fā)展提供了一個(gè)良好的基石。目前已經(jīng)有一些基于群智感知技術(shù)的應(yīng)用，如城市中道路擁塞情況的監(jiān)測(cè)。一個(gè)典型的群智感知系統(tǒng)通常包含兩個(gè)部分：位于云端11的服務(wù)平臺(tái)12和大量移動(dòng)的攜帶多種傳感器13的智能手機(jī)14。智能手機(jī)14通過(guò)在平臺(tái)上注冊(cè)成為該系統(tǒng)的一員，智能手機(jī)14通常可以通過(guò)蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線局域網(wǎng)和云端11的服務(wù)平臺(tái)12通信，如圖1所示。群智感知系統(tǒng)的用戶(hù)可以隨時(shí)向服務(wù)平臺(tái)提交自己的請(qǐng)求。當(dāng)服務(wù)平臺(tái)接入一些請(qǐng)求后，它會(huì)將這些任務(wù)分配給智能手機(jī)去做。智能手機(jī)根據(jù)分配到的任務(wù)開(kāi)啟相應(yīng)的傳感器，得到感知數(shù)據(jù)后，將其上傳到平臺(tái)上。平臺(tái)收集到這些感知數(shù)據(jù)，從而完成任務(wù)。完成任務(wù)后，群智感知系統(tǒng)可以從用戶(hù)處得到一定的回報(bào)，相應(yīng)地，智能手機(jī)進(jìn)行感知時(shí)也消耗了一定的花費(fèi)，比如能量消耗、占用時(shí)間等。我們知道，智能手機(jī)的能量資源和計(jì)算資源都是有限的，所以，當(dāng)一個(gè)智能手機(jī)同時(shí)承擔(dān)多個(gè)任務(wù)時(shí)，它對(duì)于手機(jī)的使用體驗(yàn)是急劇下降的。

對(duì)群智感知系統(tǒng)的研究可以根據(jù)系統(tǒng)中的智能手機(jī)是否是志愿參與分為兩大類(lèi)。一類(lèi)是認(rèn)為智能手機(jī)是自私的理性的，只有當(dāng)平臺(tái)提供的激勵(lì)多于自己的花費(fèi)時(shí)，才會(huì)完成任務(wù)。這類(lèi)研究通常致力于設(shè)計(jì)激勵(lì)方案，并假設(shè)用戶(hù)提出的所有任務(wù)請(qǐng)求都是已知的。另一類(lèi)則假設(shè)智能手機(jī)是系統(tǒng)的一部分，志愿完成平臺(tái)交給他的任務(wù)。本發(fā)明中，我們考慮的后者。正如前面提到的，一個(gè)群智感知系統(tǒng)每完成一個(gè)任務(wù)就會(huì)產(chǎn)生一定的回報(bào)和花費(fèi)，同時(shí)，它完成任務(wù)的能力也受到手機(jī)資源的限制。所以，我們的目標(biāo)是最大化一個(gè)群智感知系統(tǒng)的整體收益，綜合考慮了任務(wù)處理的吞吐量、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、公平性等因素。目前較少的研究致力于解決最大化一個(gè)群智感知系統(tǒng)的整體收益的問(wèn)題。

為了最大化一個(gè)群智感知系統(tǒng)的收益，需要進(jìn)行三層重要的控制：（1）任務(wù)接入控制。群智感知系統(tǒng)面臨的一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題是供需不平衡，即用戶(hù)日益增長(zhǎng)的請(qǐng)求超出了系統(tǒng)的處理能力。一旦系統(tǒng)接入的任務(wù)過(guò)多，將會(huì)導(dǎo)致極差的用戶(hù)體驗(yàn)，所以需要對(duì)是否接受用戶(hù)的請(qǐng)求進(jìn)行控制。（2）任務(wù)分配控制。服務(wù)平臺(tái)需要將接入進(jìn)來(lái)的任務(wù)均衡地分配給每個(gè)注冊(cè)的智能手機(jī)，以保證每個(gè)智能手機(jī)的負(fù)載不會(huì)過(guò)大，影響其性能。（3）智能手機(jī)上任務(wù)的調(diào)度。由于一部智能手機(jī)不能同時(shí)處理過(guò)多的任務(wù)，因此需要對(duì)被分配到的任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，以保證手機(jī)用戶(hù)的用戶(hù)體驗(yàn)。目前大部分研究群智感知技術(shù)的工作都假設(shè)用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的需求低于系統(tǒng)的處理能力，也就是說(shuō)用戶(hù)提出的所有請(qǐng)求都能被系統(tǒng)接入并完成。然而，因?yàn)槿褐歉兄夹g(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中有著大量的應(yīng)用，所以這個(gè)假設(shè)是不合理的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種群智感知系統(tǒng)中任務(wù)接入和分配的在線控制方法，能適應(yīng)用戶(hù)請(qǐng)求實(shí)時(shí)的、隨機(jī)的到達(dá)系統(tǒng)。我們考慮有m種不同的用戶(hù)請(qǐng)求，每種請(qǐng)求需要不同的傳感器或消耗不同的資源（如CPU）。該控制方法包含三個(gè)重要的控制層，每個(gè)控制層可以根據(jù)用戶(hù)請(qǐng)求到達(dá)情況和系統(tǒng)內(nèi)任務(wù)的擁塞情況，動(dòng)態(tài)地進(jìn)行控制，在保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性的前提下，達(dá)到優(yōu)化系統(tǒng)的整體收益的目的。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種群智感知系統(tǒng)中任務(wù)接入和分配的在線控制方法，將時(shí)間分為若干個(gè)時(shí)槽，在每一個(gè)時(shí)槽內(nèi)執(zhí)行如下步驟：

步驟一：在任務(wù)接入控制層將用戶(hù)實(shí)時(shí)的請(qǐng)求形成一個(gè)虛擬隊(duì)列；

步驟二：服務(wù)平臺(tái)根據(jù)所述虛擬隊(duì)列的長(zhǎng)度是否超過(guò)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的參數(shù)來(lái)決定虛擬隊(duì)列的到達(dá)率；

步驟三：服務(wù)平臺(tái)根據(jù)虛擬隊(duì)列的長(zhǎng)度與同類(lèi)型對(duì)應(yīng)的最短實(shí)際隊(duì)列的長(zhǎng)度接入用戶(hù)實(shí)時(shí)的請(qǐng)求，并將該用戶(hù)實(shí)時(shí)的請(qǐng)求分配給當(dāng)前未完成任務(wù)最少的智能手機(jī)；

步驟四：每部智能手機(jī)各自對(duì)被分配到的用戶(hù)實(shí)時(shí)的請(qǐng)求進(jìn)行調(diào)度；

步驟五：更新虛擬隊(duì)列和實(shí)際隊(duì)列的長(zhǎng)度。

進(jìn)一步的，在所述的群智感知系統(tǒng)中任務(wù)接入和分配的在線控制方法中，所述虛擬隊(duì)列和實(shí)際隊(duì)列的長(zhǎng)度初始化為零。