[发明专利]一种基于加权距离的工业物联网资源调度方法和系统

说明书

本发明提供了一种基于加权距离的工业物联网资源调度方法和系统，属于物联网资源调度领域，系统包括流量监测模块、资源添加模块、资源删除模块、丢包率监测模块、冲突检测模块；方法包括：新节点入网时选择信号强度高的节点作为父节点，新节点入网后根据父节点发送的信息建立初始资源调度表；当节点的发送时槽无法满足当前流量需求时，节点通过加权距离算法动态地增加发送时槽；当节点的发送时槽超过了当前流量需求时，节点将使用率最低的时槽进行删除；节点统计每个时槽的丢包率，当某个时槽丢包率远低于平均丢包率时，表明该时槽存在资源调度冲突，重新进行资源分配。该方法可有效地检测出资源调度冲突，适应性强。

技术领域

本发明属于物联网资源调度领域，具体涉及一种基于加权距离的工业物联网资源调度方法和系统。

背景技术

工业物联网应用对无线通信的可靠性和实时性有着苛刻要求，普通的无线通信技术(如ZigBee、WiFi)无法满足这方面性能要求。IEEE802.15.4-2015无线通信标准采用了时隙跳频技术，节点与节点之间可以在不同时隙使用不同信道进行通信，从而提高了无线通信可靠性。但是，在实际的基于IEEE802.15.4-2015标准工业物联网中节点与节点之间使用哪个时隙哪个信道进行通信缺乏定义。

目前也存在一些相关资源调度算法来解决以上问题，大体可以分为两类：集中式资源调度和分布式资源调度。集中式资源调度通常是在工业物联网边界路由器上运行一套算法，其可以计算所有节点在何时使用哪个信道进行通信，该方法缺点是节点流量变化或网络拓扑变化都会导致整个网络资源重新调度，从而带来了巨大的计算和通信开销；分布式资源调度是节点与节点之间根据通信需求来合理安排通信资源，相比于集中式资源调度更具有优越性，但是目前分布式资源调度算法存在调度效果不佳问题，特别是存在端到端数据传输时延过大问题，缺乏资源调度冲突检测算法，这样无法满足工业物联网对实时性要求苛刻。

目前还未有基于加权距离的分布式资源调度的发明专利及相关文献，为了有效解决基于时隙跳频的高可靠工业物联网在数据传输过程中使用哪个时隙和信道进行通信问题，本申请设计了一种基于加权距离的工业物联网资源调度方法，从而保证大规模工业物联网通信能正常运行，并带来更低的端到端数据传输时延。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本发明提供了一种基于加权距离的工业物联网资源调度方法和系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于加权距离的工业物联网资源调度方法，包括以下步骤：

步骤1、新节点入网时选择信号强度高的节点作为父节点，新节点入网后根据父节点发送的信息建立初始资源调度表；

步骤2、当节点的发送时槽无法满足当前流量需求时，节点通过加权距离算法动态地增加发送时槽；

步骤3、当节点的发送时槽超过了当前流量需求时，节点将使用率最低的时槽进行删除；

步骤4、节点统计每个时槽的丢包率，当某个时槽丢包率远低于平均丢包率时，表明该时槽存在资源调度冲突，重新进行资源分配。

优选地，所述步骤1具体包括以下步骤：

步骤1.1、新节点入网时监听到来自周围邻居节点发送的广播包，然后选择一个信号强度最高的邻近节点作为父节点加入网络；

步骤1.2、父节点给新入网子节点分配可用的发送时槽和接收时槽，入网时候分配的时槽是通过随机选择的，新入网节点接收通知后建立自己的初始资源调度表；

步骤1.3、将新节点的初始资源调度表设置为一个二维矩阵，横轴为时隙，纵轴为信道，初始值有两个时槽，一个发送时槽，另一个接收时槽。

优选地，所述步骤2具体包括以下步骤：