[发明专利]一种基于前向任务估计的物联网响应式带宽调节方法

说明书

技术领域

本发明属于物联网领域，涉及一种物联网响应式带宽调节的方法，具体涉及一种基于前向任务估计的窄带物联响应式带宽调节方法。

背景技术

近年来，″万物互联″的思想已经体现到生产和生活的各个方面，自组网及工业现场物联网因为现场情况、空间、时间或者成本等资源限制，使得带宽成为紧缺资源，尤其是窄带物联，通常只有100多Kbps，能否高能效地利用宝贵的带宽资源来完成现场任务，决定着网络服务体验，因此有限带宽实现物联网的响应式带宽调节成为非常关键的问题。

以工业现场物联网为例，虽然网络的终端任务和设备都是非常明确的，但由于使用要求和场景的复杂多变，导致相同任务的优先级是动态变化的，因此基于网络层的线路终端(LT)和网络单元(NU)设备的通用带宽分配策略无法胜任窄带物联网的带宽调节任务。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于前向任务估计的窄带物联响应式带宽调节方法，具体包括前项任务估计、优先级策略管理和响应式带宽调节，特别是变优先级的自适应调整和响应式带宽调节方法的设计。

本发明的技术方案为：

一种基于前向任务估计的物联网响应式带宽调节方法，其特征在于：该方法包括：A.前向任务估计；B.应用层优先级管理策略；C.响应式带宽调节算法。

在所述″A.前向任务估计″中，整体物联网络标记为O，将整体网络依据物理区域划分为O₁，O₂，...On，依据并发任务类型划分为T＝{T₁，T₂...Tn)，对于目标任务T_i，完成任务的终端节点分布于子网络O_m+1...O_m+j中，其中(m+1)和(m+j) ∈[1，n]，且为整数，每个子网络中有p_i个任务节点；

对于其中的一个节点Ni，计算其任务开始时序计为t_s，预计任务截止时间为 t_e，任务换入换出时间为t_x，由此可知节点Ni的任务估计时间为：

t_i＝t_ei-t_si+t_xi；

假设完成任务Ti所涉及的j个子网络，每个子网络下p个任务节点，则全网完成任务Ti的前向估计时间为：

在所述″B.应用层优先级管理策略″中，对于工业窄带物联网络来说，本方法优先考虑目标任务优先级别队列的产生，重点关注的优先级因子包括基础网络服务质量QoS：波特率α、吞吐量β、传输可靠性γ、安全性f等参数，特别的，还包括三个特有影响因子：紧急度因子e、前向估计因子δ和累积习惯因子h，设定影响因子共有v个，共同构成了影响因子序列，对于某项任务b∈{1，2，...，B}，其影响因子序列Q可表示为Q＝[q¹(b)，q²(b)，...，q^v(b)]，为了得到各影响因子对任务优先级影响的权值，对各影响因子依据优先级影响的重要度一一比对，并得到v×v阶矩阵：

因此，确定表1中各影响因子的权值问题，转化为求矩阵L的最大特征值λ_max所对应的特征向量问题，最大特征向量表示为：λ_max＝[λ₁，λ₂，...，λ_v]，根据特征向量方程：

L·X＝λ_max·X，即(L-λ_maxE)·X＝0；

该方程有非零解的充要条件是：|L-λ_maxE|＝0，由此可得出L的最大特征值所对应的特征向量λ_max，进而得到各影响因子的权值向量记为

在所述″C.响应式带宽调节″中，为在窄带环境中，确保各种任务能够实时的进行优先级策略管理，并且及时调节带宽，完成响应式的带宽调节，本发明在网络中指定集控节点，集控节点负责优先级策略计算、处理终端的带宽请求和接收用户层输入的可编程优先级数据，完成响应式调节带宽的任务；

因优先级影响因子的来源有用户层输入、管理策略和系统习惯记忆等多条途径，各影响因子的数量级各有差异，所以在得到各影响因子的权值后，对权值数据归一化处理，归一到(0，1]区间，归一化关系函数如下：

其中，Δ表示影响因子；