[發(fā)明專利]面向類型化資源的價(jià)值導(dǎo)向的存儲與計(jì)算一體化優(yōu)化系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710870573.3
• 申請日: 2017-09-23
• 公開（公告）號: CN107734000B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段玉聰;邵禮旭
• 申請（專利權(quán)）人: 海南大學(xué)
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L12/803
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種面向類型化資源的價(jià)值導(dǎo)向的存儲與處理一體化優(yōu)化方法，其特征在于對物聯(lián)網(wǎng)匯集的資源的處理優(yōu)化過程，用戶在提出資源服務(wù)請求后，通過對資源的處理和優(yōu)化，在用戶可接受的響應(yīng)時(shí)間和訪存帶寬限制下滿足用戶的資源需求，并優(yōu)化資源處理和存儲所需的計(jì)算代價(jià)和空間代價(jià)；

將物聯(lián)網(wǎng)采集到的資源的類型從概念層面上劃分為數(shù)據(jù)Data_DIK、信息Information_DIK和知識Knowledge_DIK三種，為解決物聯(lián)網(wǎng)有限帶寬與海量資源傳輸需求的矛盾，通過比較直接處理資源和轉(zhuǎn)換資源類型后再進(jìn)行處理兩種方案的代價(jià)確定資源的處理方案，將資源的收集、傳輸、存儲、處理、轉(zhuǎn)換、創(chuàng)建、顯示、保護(hù)和使用作為相關(guān)資源的相應(yīng)活動進(jìn)行建模，從而實(shí)現(xiàn)在有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源下的動態(tài)資源分配，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率和采集到的資源的處理效率；

將傳感器分為數(shù)據(jù)傳感器、信息傳感器和知識傳感器，分別采集數(shù)據(jù)、信息和知識這三種類型的資源，并將采集到的資源集合定義為RES:={RES_D, RES_I, RES_K }，每種資源的規(guī)模為Amt={Amt_D, Amt_I, Amt_K }，具體實(shí)現(xiàn)步驟為：

步驟1）獲取物聯(lián)網(wǎng)中傳感器組采集到的數(shù)據(jù)、信息和知識類型的資源實(shí)例集合RES；

步驟2）資源處理代價(jià)（Cost_pro）與資源規(guī)模和用戶請求的資源量有關(guān)，資源存儲代價(jià)與資源規(guī)模有關(guān)，根據(jù)公式1和公式2計(jì)算直接處理和存儲資源集合RES的代價(jià)：

(1)

(2)

其中CostPR取值包括{CostPR_D, CostPR_I, CostPR_K}，分別表示處理單位數(shù)據(jù)資源、信息資源和知識資源的原子代價(jià)，μ表示用戶請求的資源量占原始資源規(guī)模的比重，STCost表示存儲單位資源的原子代價(jià)，取值包括{STCost_D, STCost_I, STCost_K}，其中，STCost_D表示存儲單位數(shù)據(jù)的原子代價(jià)，STCost_I表示存儲單位信息的原子代價(jià)，STCost_K表示存儲單位知識的原子代價(jià)；

步驟3）資源類型（Type_DIK）：定義資源包含三種類型，分別是數(shù)據(jù)、信息、知識，可表示為Type_DIK：=<Data_DIK，Information_DIK，Knowledge_DIK>；

對RES中每個元素依次取Type_DIK中的值，計(jì)算資源類型轉(zhuǎn)換代價(jià)CostMT：

(3)

其中表示進(jìn)行類型轉(zhuǎn)換的資源的規(guī)模占原始資源規(guī)模的比重，TCost表示單位資源類型轉(zhuǎn)換的原子代價(jià)，取值包括{TCost_D-D, TCost_D-I, TCost_D-K, TCost_I-D, TCost_I-I,TCost_I-K, TCost_K-D, TCost_K-I, TCost_K-K}；

步驟4）對每種情形，根據(jù)公式4計(jì)算資源類型轉(zhuǎn)換后的資源規(guī)模Amt’，更新資源規(guī)模集合，然后計(jì)算類型轉(zhuǎn)換后的處理代價(jià)和存儲代價(jià)：

(4)

其中? Amt 表示單位資源類型轉(zhuǎn)換后規(guī)模的增量，取值包括?Amt_D-D，?Amt_D-I，?Amt_D-K，?Amt_I-D，?Amt_I-I，?Amt_I-K，?Amt_K-D，?Amt_K-I，?Amt_K-K；

步驟5）定義對網(wǎng)絡(luò)資源利用的限制模型的目標(biāo)函數(shù)包含帶寬使用均衡度UE_BW和節(jié)點(diǎn)資源轉(zhuǎn)發(fā)的等待時(shí)間WTime兩個參數(shù)，其中帶寬使用均衡度為帶寬空閑率IRate_BW的方差，帶寬空閑率和帶寬使用均衡度的計(jì)算方式如公式5和6：

(5)

(6)

其中BW_ij表示從節(jié)點(diǎn)i到節(jié)點(diǎn)j的鏈路的帶寬，F(xiàn)_ij表示鏈路上的流量，l表示平均分組長度；

步驟6）在一個節(jié)點(diǎn)上資源轉(zhuǎn)發(fā)的等待時(shí)間包括轉(zhuǎn)發(fā)等待率WRate和等待均衡度WEqu，等待均衡度為資源轉(zhuǎn)發(fā)等待率的方差，轉(zhuǎn)發(fā)等待率和等待均衡度可根據(jù)就公式7和8計(jì)算：

(7)

(8)

其中N_i表示第i個節(jié)點(diǎn)需轉(zhuǎn)發(fā)的資源的平均分組個數(shù)，H_i表示節(jié)點(diǎn)i的緩沖區(qū)長度；

定義網(wǎng)絡(luò)資源的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為：

(9)

其中α和β分別表示帶寬使用均衡度和等待均衡度的權(quán)重系數(shù)，可通過數(shù)據(jù)訓(xùn)練得出，F(xiàn)的值越小，表示網(wǎng)絡(luò)流量分布越均衡；

步驟7）選出直接處理和存儲資源和轉(zhuǎn)換資源類型后再進(jìn)行處理和存儲兩種方式中滿足帶寬、傳輸緩存網(wǎng)絡(luò)資源限制的處理和存儲方案；

步驟8）根據(jù)公式10計(jì)算并比較直接傳輸資源和轉(zhuǎn)換資源類型后再進(jìn)行處理的不同方案下的所需投入Inves：

(10)

其中表示單位資源傳輸代價(jià)所需單位投入，表示資源存儲代價(jià)所需單位投入，表示資源元素類型轉(zhuǎn)換所需單位投入，其中Cost_tran表示資源傳輸代價(jià)；

步驟9）根據(jù)公式11計(jì)算不同處理優(yōu)化方案的效益比Inve_Cos：

(11)

步驟10）獲取用戶可接受的預(yù)投入范圍和預(yù)期效益比Inve_Cos₀，定義用戶的可接受預(yù)投入為UInve{UInve_down,UInve_up}；

步驟11）在所需用戶投入滿足UInve_downInvesUInve_up的方案中選擇效益比較大的方案，并按照該方案對資源進(jìn)行存儲和處理。