[發明專利]一種基于前向任務估計的物聯網響應式帶寬調節方法

在審

• 申請號: 201711080730.7
• 申請日: 2017-11-06
• 公開（公告）號: CN107786469A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 黃佳敏;李云霞;趙慧卿;李富平;冷霜;曲逸文
• 申請（專利權）人: 煙臺慧彥網絡科技有限公司
• 主分類號: H04L12/927
• 分類號: H04L12/927;H04L12/917;H04L12/24
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙)11562
• 代理人: 牟炳彥

技術領域

本發明屬于物聯網領域，涉及一種物聯網響應式帶寬調節的方法，具體涉及一種基于前向任務估計的窄帶物聯響應式帶寬調節方法。

背景技術

近年來，″萬物互聯″的思想已經體現到生產和生活的各個方面，自組網及工業現場物聯網因為現場情況、空間、時間或者成本等資源限制，使得帶寬成為緊缺資源，尤其是窄帶物聯，通常只有100多Kbps，能否高能效地利用寶貴的帶寬資源來完成現場任務，決定著網絡服務體驗，因此有限帶寬實現物聯網的響應式帶寬調節成為非常關鍵的問題。

以工業現場物聯網為例，雖然網絡的終端任務和設備都是非常明確的，但由于使用要求和場景的復雜多變，導致相同任務的優先級是動態變化的，因此基于網絡層的線路終端(LT)和網絡單元(NU)設備的通用帶寬分配策略無法勝任窄帶物聯網的帶寬調節任務。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種基于前向任務估計的窄帶物聯響應式帶寬調節方法，具體包括前項任務估計、優先級策略管理和響應式帶寬調節，特別是變優先級的自適應調整和響應式帶寬調節方法的設計。

本發明的技術方案為：

一種基于前向任務估計的物聯網響應式帶寬調節方法，其特征在于：該方法包括：A.前向任務估計；B.應用層優先級管理策略；C.響應式帶寬調節算法。

在所述″A.前向任務估計″中，整體物聯網絡標記為O，將整體網絡依據物理區域劃分為O₁，O₂，...On，依據并發任務類型劃分為T＝{T₁，T₂...Tn)，對于目標任務T_i，完成任務的終端節點分布于子網絡O_m+1...O_m+j中，其中(m+1)和(m+j) ∈[1，n]，且為整數，每個子網絡中有p_i個任務節點；

對于其中的一個節點Ni，計算其任務開始時序計為t_s，預計任務截止時間為 t_e，任務換入換出時間為t_x，由此可知節點Ni的任務估計時間為：

t_i＝t_ei-t_si+t_xi；

假設完成任務Ti所涉及的j個子網絡，每個子網絡下p個任務節點，則全網完成任務Ti的前向估計時間為：

在所述″B.應用層優先級管理策略″中，對于工業窄帶物聯網絡來說，本方法優先考慮目標任務優先級別隊列的產生，重點關注的優先級因子包括基礎網絡服務質量QoS：波特率α、吞吐量β、傳輸可靠性γ、安全性f等參數，特別的，還包括三個特有影響因子：緊急度因子e、前向估計因子δ和累積習慣因子h，設定影響因子共有v個，共同構成了影響因子序列，對于某項任務b∈{1，2，...，B}，其影響因子序列Q可表示為Q＝[q¹(b)，q²(b)，...，q^v(b)]，為了得到各影響因子對任務優先級影響的權值，對各影響因子依據優先級影響的重要度一一比對，并得到v×v階矩陣：

因此，確定表1中各影響因子的權值問題，轉化為求矩陣L的最大特征值λ_max所對應的特征向量問題，最大特征向量表示為：λ_max＝[λ₁，λ₂，...，λ_v]，根據特征向量方程：

L·X＝λ_max·X，即(L-λ_maxE)·X＝0；

該方程有非零解的充要條件是：|L-λ_maxE|＝0，由此可得出L的最大特征值所對應的特征向量λ_max，進而得到各影響因子的權值向量記為

在所述″C.響應式帶寬調節″中，為在窄帶環境中，確保各種任務能夠實時的進行優先級策略管理，并且及時調節帶寬，完成響應式的帶寬調節，本發明在網絡中指定集控節點，集控節點負責優先級策略計算、處理終端的帶寬請求和接收用戶層輸入的可編程優先級數據，完成響應式調節帶寬的任務；

因優先級影響因子的來源有用戶層輸入、管理策略和系統習慣記憶等多條途徑，各影響因子的數量級各有差異，所以在得到各影響因子的權值后，對權值數據歸一化處理，歸一到(0，1]區間，歸一化關系函數如下：

其中，Δ表示影響因子；