[发明专利]面向类型化资源的物联网资源采集传输优化系统

摘要

本发明是一种面向类型化资源的物联网资源采集传输优化系统开发方法，传感器组采集到的以数据、信息和知识等形态存在的资源，应用物联网传输网络将这些资源传输至资源处理结点，优化资源分配，属于分布式计算和软件工程学技术交叉领域。本发明提出通过数据、信息和知识等资源之间的类型转换改变资源规模，解决了受网络带宽资源有限导致资源无法传输效率低、网络资源利用率不高的问题。

主权项

1.一种面向类型化资源的物联网资源采集传输优化系统开发方法，使用传感器网络采集在特定场景下的以数据（Data_DIK）、信息（Information_DIK）和知识（Knowledge_DIK）这三种形式存在的资源，在物联网传输网络种将这些资源传输到资源处理平台，为解决物联网络有限带宽与海量资源传输需求的矛盾，通过比较直接传输资源和先处理后传输资源两种传输方案的代价确定资源的传输方式，对资源的处理主要包括资源类型转换，从而实现在有限的网络带宽资源下的动态资源分配，提高网络资源利用率和采集到的资源的传输效率，将传感器分为数据传感器、信息传感器和知识传感器，分别采集数据、信息和知识这三种类型的资源，并将采集到的资源集合定义为RES:={RES_D, RES_I, RES_K }，每种资源的规模为Amt={Amt_D, Amt_I, Amt_K }，具体实现步骤为：步骤1）获取传感器组采集到的数据、信息和知识类型的资源实例集合RES；步骤2）根据公式1和公式2计算直接传输和存储资源集合RES的代价： (1) (2)其中CostTR_D表示传输单位数据资源的原子代价，CostTR_I表示传输单位信息资源的原子代价，CostTR_K表示传输单位知识资源的原子代价，其中STCost_D表示存储单位数据资源的原子代价，STCost_I表示存储单位信息资源的原子代价，STCost_K表示存储单位知识资源的原子代价；步骤3）对RES中每个元素依次取Type_DIK中的值，计算资源类型转换代价（CostMT）： (3)其中k表示进行类型转换的规模占资源原规模的比重，TCost表示单位资源类型转换的原子代价，取值包括{TCost_D‑D, TCost_D‑I, TCost_D‑K, TCost_I‑D, TCost_I‑I, TCost_I‑K, TCost_K‑D, TCost_K‑I, TCost_K‑K}；步骤4）对每种情形，根据公式4计算资源类型转换后的资源规模Amt’，然后计算类型转换后的传输代价和存储代价： (4)其中 表示单位资源类型转换后的增量，取包括∆Amt_D‑D，∆Amt_D‑I，∆Amt_D‑K，∆Amt_I‑D，∆Amt_I‑I，∆Amt_I‑K，∆Amt_K‑D，∆Amt_K‑I，∆Amt_K‑K，表示从i类型资源进行类型转换的规模占原规模的比重；步骤5）定义对网络资源利用的限制模型的目标函数包含带宽使用均衡度（UE_BW）和节点资源转发的等待时间(WTime)两个参数，其中带宽使用均衡度为带宽空闲率（IRate_BW）的方差，带宽空闲率和带宽使用均衡度的计算方式如公式5和6： (5) (6)其中BW_ij表示从节点i到节点j的链路的带宽，F_ij表示链路上的流量，l表示平均分组长度；步骤6） 在一个节点上资源转发的等待时间包括转发等待率（WRate）和等待均衡度（WEqu），等待均衡度为资源转发等待率的方差，转发等待率和等待均衡度可根据就公式7和8计算： (7) (8)其中N_i表示第i个节点需转发的资源的平均分组个数，H_i表示节点i的缓冲区长度；定义网络资源的优化目标函数为： (9)其中α和β分别表示带宽使用均衡度和等待均衡度的权重系数，可通过数据训练得出，F的值越小，表示网络流量分布越均衡；步骤7）计算直接传输资源和转换资源类型后再进行传输两种方式是否均满足带宽、传输缓存等网络资源限制；若否，则选择满足的一种方式进行资源处理，若均满足，执行下一步；步骤8）根据公式10计算并比较直接传输资源和转换资源类型后再进行传输两种方式的综合代价（Total_Cost）： (10)其中表示资源传输代价和存储代价之和占综合代价的权重，表示资源类型转换占综合代价的权重；步骤9）选择综合代价较小的方案传输和存储资源集合。