[发明专利]一种基于时延感知的雾计算物联网组网方法

说明书

本发明提供了一种基于时延感知的雾计算物联网组网方法，根据工业物联网场景中周期性业务、增强型移动宽带业务和非周期关键业务三种业务的时延特征，雾计算接入点(Fog Access Point，F‑AP)能够灵活采用半静态调度、抢占调度和动态调度。本发明充分利用F‑AP的存储、处理和转发能力，为各业务数据包创建队列和时间感知调度表，优先转发要求超低时延的非周期关键业务，并可直接转发至边缘服务器进行业务处理，同时基于时间感知的调度可保证周期性业务严格的低时延抖动。本发明可应用于物联网中多种时延需求差异化业务共存的场景，提高网络的时延和抖动性能。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种基于时延感知的雾计算物联网组网方法。

背景技术

在互联网的基础之上，物联网通过射频识别技术与多种类型的传感器，将所有可被独立寻址的普通物品互联互通进行信息交换和通讯，以实现智能化识别和对物理系统的统筹管理。作为物联网的一个重要应用场景，工业物联网近来引起了众多关注。

工业物联网中的业务主要分为周期性业务，例如来自不同应用程序的多个时间敏感数据流，具有不同的周期和关键优先级；非周期但具有关键优先级的业务，例如警报、安全检测器等事件告警；增强型移动宽带(Enhanced Mobile Broadband，eMBB)业务，例如互联网流量或支持工厂运营的任何其他流量。现有的组网方法主要考虑满足低时延高可靠业务或增强型移动宽带业务的需求，而对于上述三种类型业务的混合调度和处理转发尚未有相应的解决方案。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于时延感知的雾计算物联网组网方法，通过利用雾计算接入点(Fog Access Point，F-AP)的存储、转发和处理能力，以根据不同类型业务对时延的需求灵活制定调度方案和转发处理方案，保证周期性业务的低时延抖动和非周期关键业务的超低时延。

本发明提供一种基于时延感知的雾计算物联网组网方法，包括：

步骤1，各物联网设备根据预设的接入准则完成雾计算接入点接入，雾计算接入点初始化无线资源配置参数Ω₀、Ω₁、Ω₂、Z，Ω₀为雾计算接入点可用的用于上行数据传输的子信道的编号集合，Ω₁和Ω₂分别为雾计算接入点预留给周期性业务的子信道集合和雾计算接入点预留给增强型移动宽带业务的子信道集合，且满足Ω₀＝Ω₁∪Ω₂，Z为Ω₁中未被周期性业务占用的子信道集合，物联网设备分包括周期性业务设备、非周期但具有关键优先级的业务设备、增强型移动宽带业务设备；

步骤2，在资源池划分周期T₁初始时，若其为首个资源划分周期，则执行步骤3，否则各雾计算接入点根据过往的m个业务调度周期T₂内的周期性业务请求比例对子信道资源池Ω₀进行重划分；

步骤3，在调度周期T₂初始时，物联网设备向所接入的雾计算接入点发送业务调度请求，雾计算接入点根据当前资源池划分情况、物联网设备发送的业务调度请求信息以及信道条件，确定各物联网设备的无线调度方案，同时记录该调度周期收到的业务请求总数以及周期性业务请求总数；

步骤4，雾计算接入点向调度请求成功的物联网设备发送调度授权信息，物联网设备接收到来自雾计算接入点的信息后，使用相应的无线资源上传数据，然后雾计算接入点采用优先级转发和时间感知的转发相结合的方式转发接收的数据；

步骤5，在每个业务调度周期末尾，雾计算接入点检查已分配资源的每个周期性业务的状态，根据状态决定是否释放半静态调度分配的资源，并对集合Z进行必要的更新。