[发明专利]一种状态更新数据包调度方法及系统

说明书

本发明提供了一种状态更新数据包调度方法及系统。本发明通过实时估计状态更新数据包调度系统到远程监测中心的网络延迟的方式，减少了队列调度决策评估远程监测中心信息新鲜度与网络延迟的算法复杂度，通过在每一决策时刻选择使当前系统的信息新鲜度与网络延迟折衷值最小的调度策略的方式来达到长期的系统信息新鲜度与网络延迟折衷。本发明既能满足远程状态更新的信息新鲜度要求，同时使数据包经历较小的网络延迟。

技术领域

本发明涉及信息调度领域，具体涉及一种状态更新数据包调度方法及系统。

背景技术

随着智能工厂、自动驾驶等物联网应用的发展，远程监测、远程控制等对远程环境的状态感知的更新越来越频繁，而且也具有越来越严格的信息新鲜度要求。信息新鲜度是近年来出现的描述远程状态更新、远程控制等信息新鲜程度的一个性能指标，一般用信息年龄来度量。对于一个数据源通过通信网络将其产生的状态更新信息传输到远程监测终端的系统，信息年龄定义为当前时刻与监测终端所接收到的最新的状态信息在数据源端产生的时间差，信息年龄Δt＝t-U(t)，t表示当前时刻，U(t)表示监测终端接收到的最新的状态信息在数据源端产生的时刻。信息年龄越小，则表示信息越新鲜，反之，则表示信息新鲜度越低。

由于被监测环境的状态更新频繁，状态更新信息在网络中将会积压，此时，网络中数据包调度方法对状态更新信息的信息新鲜度以及端到端信息传输延迟起着关键的作用。例如，若采用先到先服务的调度规则，则可能会使状态更新数据包经历最小的平均网络延迟，但不能保证信息新鲜度最优，若采用后到先服务的调度策略，则可能会降低信息年龄，提高信息的新鲜度，但将会增大平均网络延迟，因为先到的状态更新信息可能一直没有机会被调度。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种状态更新数据包调度方法及系统。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下。

一种状态更新数据包调度方法，其特征在于：

基于d(t)＝αd(t-1)+(1-α)d′(t)计算当前时刻调度系统到远程监测中心的网络延迟，其中，d(t)为当前时刻(即t时刻)调度系统到远程监测中心的网络延迟，d(t-1)为t-1时刻估计的调度系统到远程监测中心的网络延迟，d′(t)表示t时刻前远程监测中心反馈的最新的网络延迟，0α1；

对每一个数据包，计算J_i(t)＝D_i(t)+vA(t)计算其在当前时刻的信息新鲜度与网络延迟折衷值，其中，i表示第i个数据包，且1≤i≤N；J_i(t)为数据包在当前时刻t的信息新鲜度与网络延迟折衷值；D_i(t)为数据包所经历的端到端传输延迟，且D_i(t)＝t+d(t)-t_i，d(t)为当前时刻调度系统到远程监测中心的网络延迟，v为信息新鲜度与网络延迟的折衷的调控参数，且v＞0，A(t)为当前时刻远程监测中心接收到的状态更新信息的信息新鲜度，t_i为第i个数据包在源节点(即数据包IP头部的源地址表示的节点)产生的时刻，且1≤i≤N；

基于J_i*(t)＝min₁＜i＜N J_i(t)选取当前时刻信息新鲜度与网络延迟折衷值最小的数据包进行出队调度，其中，min(·)表示最小化函数；i^*为达到最小值的数据包。

更新调度队列状态。

优选的，状态更新数据包调度方法还包括：

基于A(t)＝t+d(t)-u(t+d(t))计算当前时刻远程监测中心接收到的状态更新信息的信息新鲜度，其中，t表示当前时刻，d(t)为当前时刻调度系统到远程监测中心的网络延迟，u(t+d(t))为远程监测中心在时刻t+d(t)及之前接收到的最新鲜的状态更新数据包的产生时刻。

优选的，状态更新数据包调度方法还包括：