CN102868598A - 控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于多网关通信系统的控制装置及控制方法，该多网关通信系统中存在多条经由网关传输数据的数据传输路径，该控制装置具备：信道质量测试模块，获取数据传输路径中的相邻网关之间的能耗；通信接口，与网关进行数据通信，获取数据传输路径中的各网关的数据时延；存储器，存储包括多条数据传输路径的网关路由表、由上述信道质量测试模块获取的能耗、以及由上述通信接口获取的数据时延；以及处理器，根据上述存储器所存储的能耗和数据时延，对上述存储器所存储的网关路由表中的多条数据传输路径附加优先级。由此，能够使多网关通信系统中的能耗降低，同时能够减少数据的时延，实现能耗与时延的兼顾，从而使整个网络的性能得以提升。

Description

控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制装置及控制方法，尤其涉及与多网关通信系统中的数据传输与转发机制有关的控制装置及控制方法。
背景技术
多网关通信系统中数据的转发机制可视为按需路由协议，而网络系统的节能性和如何延长网络寿命是其中一个非常重要的需求。AODV(Ad hocon-demand distance vector：点对点按需距离矢量)路由协议是一种具有代表性的按需路由协议，传统的AODV是以“最小跳数”为参数建立和更新路由的，通过降低跳数来简化路由结构，并达到节能的目的。但以这种方式建立和更新路由容易引起网络中部分网络设备较其他设备更多地参与通信，这些网络设备的电量将会急剧耗尽，从而缩短整个网络生存时间。
针对这一问题，现有技术中提出了一些解决方案。例如，在专利文献1中，提出了一种机制，根据与电波传播状况有关的信息来建立路由表，将构成无用的通信路径的无线终端关闭，由此实现点对点网络整体的能耗降低和生存时间的延长。
具体而言，在专利文献1中，发送源终端装置通过收集中继装置(网关)的接收功率、电池余量、位置信息、包到达率，来建立路由表。其中，根据中继装置的接收功率，判断该中继装置是否停止工作或移动至无线通信范围之外。而且，根据中继装置的电池余量，判断电池余量较小的中继装置还能够工作多长时间。另外，根据中继装置的位置信息，判断该中继装置是否停止工作或移动至无线通信范围之外。最后，根据中继装置的包到达率，判断与该中继装置之间的无线信号的传输状况如何。由此，建立路由表对通信路径进行切换，来确保至少一条通信路径可用，而将构成无用的通信路径的无线终端关闭。通过以上技术，可以使点对点网络整体的能耗降低，并延长点对点通信系统整体的生存时间。
现有技术
专利文献1：日本特开2009-159457
但是，在专利文献1中，仍然存在以下技术问题：
(1)专利文献1虽然通过将构成无用的通信路径的网关关闭，能够减少多网关通信系统整体的能耗，但并没有考虑各网关在与相邻网关通信时所造成的能耗的差别，无法选择能耗较低的相邻网关来建立路由表并进行通信。因此，专利文献1无法在降低构成多网关通信系统的整体能耗和多网关通信系统中的各相邻网关的能耗上实现最优化。
(2)专利文献1并没有涉及构成多网关通信系统的各网关在进行数据传输时产生的数据时延。即，在较为繁忙的网关中产生的数据时延较长，而在较为空闲的网关中产生的数据时延较短，而专利文献1无法选择较为空闲的网关来缩短数据时延。在对网络通信的实时性要求越来越高的今天，特别是在发送紧急数据(例如智能建筑控制中的火灾警报数据等)时，要求更加严格的时延阈值控制。然而，专利文献1显然无法适应这种要求。
(3)专利文献1并没有涉及各网关之间进行数据通信时的有效编码率。即，在通信状况较差或进行通信的网关之间距离较远时，需要较高的前向纠错编码率以保证数据的可靠性，而这会降低数据通信时的有效编码率，造成数据通信的效率下降。然而，专利文献1并没有考虑有效编码率来建立路由表。
(4)专利文献1在建立路由表时使用电池余量作为重要参数。但是，电池余量仅适用于使用电池供电的通信设备。因此，专利文献1很难适用于使用电源或其他方式供电的通信设备。
如上所述，对于一个多网关通信系统，能耗和数据时延都是非常重要的因素。在对通信系统的能耗要求和数据时延要求越来越高的今天，以专利文献1为代表的现有技术无法兼顾能耗和数据时延双方。
另外，对于一个多网关通信系统，除了能耗和数据时延之外，有效编码率也是十分重要的因素。显然，以专利文献1为代表的现有技术更无法兼顾能耗、数据时延、有效编码率三者。
而且，对于一个多网关通信系统，不仅可能包括以电池供电的终端，而且也可能包括以电源或其他方式供电的设备。以专利文献1为代表的现有技术难以适用于包括非电池供电的设备的多网关通信系统。
发明内容
本发明用于解决上述问题，其目的在于，提供一种用于多网关通信系统的控制装置及控制方法，能够使多网关通信系统中终端侧网关至主网关之间的数据传输策略优化，从而使网络能耗及重要数据的时延降低，最终实现整个系统的性能提升。
另外，本发明的目的还在于，提供一种用于多网关通信系统的控制装置及控制方法，能够实现能耗、数据时延和有效编码率三者的兼顾，最终实现整个系统的性能提升。
另外，本发明的目的还在于，提供一种用于多网关通信系统的控制装置及控制方法，能够适用于包括非电池供电的设备的多网关通信系统。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于多网关通信系统的控制装置，该多网关通信系统中存在多条经由网关传输数据的数据传输路径，上述控制装置的特征在于，具备：信道质量测试模块，获取数据传输路径中的相邻网关之间的能耗；通信接口，与网关进行数据通信，获取数据传输路径中的各网关的数据时延；存储器，存储包括多条数据传输路径的网关路由表、由上述信道质量测试模块获取的能耗、以及由上述通信接口获取的数据时延；以及处理器，根据上述存储器所存储的能耗和数据时延，对上述存储器所存储的网关路由表中的多条数据传输路径附加优先级。
另外，本发明还提供一种用于多网关通信系统的控制方法，该多网关通信系统中存在多条经由网关传输数据的数据传输路径，上述控制方法的特征在于，包括：能耗获取步骤，获取数据传输路径中的相邻网关之间的能耗；数据时延获取步骤，获取数据传输路径中的各网关的数据时延；以及路由表优化步骤，根据上述能耗获取步骤获取的能耗和上述数据时延获取步骤获取的数据时延，对包括多条数据传输路径的网关路由表中的数据传输路径附加优先级。
根据本发明提供的上述控制装置及控制方法，能够使多网关通信系统中的能耗降低，同时能够减少数据的时延，实现能耗与时延的兼顾，从而使整个网络的性能得以提升。
进而，在本发明的上述控制装置中，也可以通过上述信道质量测试模块获取数据传输路径的有效编码率；上述存储器还存储由上述信道质量测试模块获取的有效编码率；上述处理器根据上述存储器所存储的能耗、数据时延和有效编码率，对上述存储器所存储的网关路由表中的多条数据传输路径附加优先级。
另外，在本发明的上述控制方法中，也可以还包括：有效编码率获取步骤，获取数据传输路径的有效编码率；上述路由表优化步骤根据上述能耗获取步骤获取的能耗、上述数据时延获取步骤获取的数据时延和上述有效编码率获取步骤获取的有效编码率，对包括多条数据传输路径的网关路由表中的数据传输路径附加优先级。
由此，能够在降低多网关通信系统中的能耗并且减少数据时延的同时，提高有效编码率，实现能耗、时延和有效编码率的兼顾，从而使整个网络的性能得以提升。
进而，在本发明的上述控制装置中，也可以由上述通信接口从数据传输路径的起始网关，接收由该起始网关获取的数据所要求的数据时延阈值；上述处理器根据由上述通信接口接收的数据时延阈值，从上述存储器所存储的网关路由表中，删除时延总和大于该数据时延阈值的数据传输路径，对网关路由表中剩余的数据传输路径附加优先级。
另外，在本发明的上述控制方法中，也可以还包括：数据时延阈值接收步骤，从数据传输路径的起始网关，接收由该起始网关获取的数据所要求的数据时延阈值；上述路由表优化步骤根据上述数据时延阈值接收步骤接收的数据时延阈值，从包括多条数据传输路径的网关路由表中，删除时延总和大于该数据时延阈值的数据传输路径，对网关路由表中剩余的数据传输路径附加优先级。
由此，在数据传输路径的起始网关接收到重要数据和紧急数据(例如智能建筑控制中的火灾警报数据等)时，能够按要求的时延阈值进行传输，确保了重要数据和紧急数据的及时传输。
进而，在本发明的上述控制装置中，也可以按照上述数据时延阈值，该起始网关获取的数据分为扩展类型和非扩展类型；对于非扩展类型的数据，上述处理器预先建立附加了优先级的网关路由表；对于扩展类型的数据，上述处理器根据从上述起始网关发送至上述通信接口的网络路由表请求中的数据时延阈值，从预先建立的上述网关路由表中，删除时延总和大于该数据时延阈值的数据传输路径，对网关路由表中剩余的数据传输路径重新附加优先级，并通过上述通信接口将重新附加了优先级的网关路由表发送给上述起始网关。
另外，在本发明的上述控制方法中，也可以按照上述数据时延阈值，该起始网关获取的数据分为扩展类型和非扩展类型；对于非扩展类型的数据，上述路由表优化步骤预先建立附加了优先级的网关路由表；对于扩展类型的数据，上述路由表优化步骤还根据上述数据时延阈值接收步骤接收的来自上述起始网关的网络路由表请求中的数据时延阈值，从预先建立的上述网关路由表中，删除时延总和大于该数据时延阈值的数据传输路径，对网关路由表中剩余的数据传输路径重新附加优先级，并将重新附加了优先级的网关路由表发送给上述起始网关。
由此，在数据传输路径的起始网关按照接收到的数据类型请求新的网关路由表时，能够将按照数据类型进行了优化的网关路由表发送给起始网关，以使起始网关利用最优的数据传输路径传输该数据，从而使数据传输效率和整个网络的性能得以提升。
附图说明
图1是本发明实施方式1涉及的多网关通信系统的架构图。
图2是本发明实施方式1涉及的转发网关的硬件结构图。
图3是本发明实施方式1涉及的控制装置的硬件结构图。
图4是本发明实施方式1涉及的控制装置所利用的控制方法的流程图。
图5是本发明实施方式1涉及的终端侧网关的动作的流程图。
图6是本发明实施方式1涉及的转发网关的动作的流程图。
图7是本发明实施方式2涉及的控制装置的硬件结构图。
图8是本发明实施方式3涉及的数据格式的一个例子的示意图。
图9是本发明实施方式3涉及的终端侧网关的动作的流程图。
图10是本发明实施方式3涉及的控制装置所利用的控制方法的流程图。
图11是本发明实施方式3涉及的多网关通信系统的典型网络初始化/更新消息的时序图。
图12是本发明实施方式3涉及的多网关通信系统的典型数据转发消息的时序图。
图13是本发明实施方式4涉及的控制装置所利用的控制方法的流程图。
图14是本发明实施例1涉及的多网关通信系统的带参数的网络模型图。
图15是本发明实施例1涉及的多网关通信系统中最优路径发生故障时的网络模型图。
图16是本发明实施例2涉及的多网关通信系统的带参数的网络模型图。
图17是本发明实施例1与实施例2中的总时延的比较图。
图18是本发明实施例1与实施例2中的总能耗的比较图。
具体实施方式
1.实施方式1
以下结合图1～图6说明本发明的实施方式1。本实施方式1是在多网关通信系统中兼顾能耗和时延这两项重要指标的实施方式。
首先，简单说明本实施方式1的整体构思。即，在分析多网关通信系统的特性后可以发现，将数据发送至较为空闲的网关设备可以很好的降低数据时延，但如果此空闲的网关设备与发送端网关距离较远，则需要较大的发射功率，会造成较大能量消耗。相反，如果选择距离较近的网关设备发送，能够降低能耗，但是无法保证数据时延。在此问题上，现有技术很难实现同时最小化网络能耗和数据时延。本实施方式1通过加入一个控制装置和相应的数据转发策略来实现这两者的平衡。以下，具体说明本实施方式1涉及的多网关通信系统。
1.1、多网关通信系统
图1是本发明实施方式1涉及的多网关通信系统的架构图。如图1所示，实施方式1涉及的多网关通信系统由两个以上的网关2～7和至少一个控制装置8构成。这里的网关包括至少一个能与终端1进行通信的终端侧网关2、一个最终连接到服务器或因特网等其他管理端的主网关7、以及其他若干个用于构成数据传输路径来进行数据转发的网关3～6。在此，网关2是与终端通信的终端侧网关，但这不过是一个例子，显然也可以是其他网关(例如网关3～6)成为与终端通信的终端侧网关。
在实施方式1的多网关通信系统中，当终端1需要将数据发送至主网关7的时候，首先与其最近的网关2建立无线连接，并将其设定为自己的终端侧网关，进行数据传输。该终端侧网关2需要建立与通信范围内其他网关的通信网络，由此网络将数据转发至主网关。为了选择最合适的转发路径，终端侧网关2需要获取的信息有：与相邻网关间的通信能耗、以及网关的数据时延时间，并籍由此信息做出最终的策略判断。但由每个终端侧网关来完成整个网络的信息获取以及策略判断并不方便，并且还会造成信息重复。因此，在本实施方式1中，使用控制装置8，以完成对系统中每个网关的路由表建立与维护功能，并且对数据转发策略进行相关的计算与判断，最终及时将命令与路径信息发送至网关设备。
以下分别说明多网关通信系统中的各组成部分。
1.1.1、终端1
终端1为网络中的终端设备，负责数据采集与发送，应具备满足应用场景的数据采集所需的传感器模块与发送功能所需的有线或无线通信模块，并能够根据接收到的命令实现控制功能。终端1在一个网络中可有多个，并根据适合应用场景的通信协议选择合适的网关接入，随后进行数据收发。在本场景中，终端1所属的网关为终端侧网关2。
1.1.2、终端侧网关2
终端侧网关2为网络中的边界网关，即多网关通信系统中的数据传输路径的起始网关。负责将终端1采集的数据通过合适的路径发送至主网关7。终端侧网关2至少具备与终端1和其他网关3～6通信的有线或无线通信模块、以及数据处理功能与终端接入断开的管理功能和协议转换功能。终端侧网关2可被多个终端1接入，接入的数量取决于该网关的硬件能力与协议支持。终端侧网关2与终端1之间的网络可以为无线网络，也可以为有线网络。终端侧网关2与其他网关3～6及主网关7之间的网络为无线网络，且该无线网络支持多跳拓扑结构。
1.1.3、转发网关3～6
网关3～6在本系统中为转发网关，负责按照终端侧网关的路由表将数据转发至下一跳网关。网关3～6中的任一个网关应至少具备与其他网关3～6及终端侧网关2通信的无线通信模块、以及数据处理功能。由此，网关3～6构成从终端侧网关2至主网关7的多个数据传输路径，在图1中分别为终端侧网关2-网关3-主网关7、终端侧网关2-网关4-网关5-主网关7、终端侧网关2-网关5-主网关7、终端侧网关2-网关6-主网关7这几个数据传输路径。另外，还存在终端侧网关2-主网关7这条路径。
1.1.4、主网关7
主网关7为网络与服务器或其他网络的边界网关，负责将收到的数据转发至服务器或其他网络。主网关7应至少具备与网络内网关3～6通信的无线通信模块、或具备与终端侧网关2的通信能力，并具备较强的网关性能(通信能力、数据处理能力、管理能力)。同时应具备与服务器及其他网络的接口，以及相应的协议转换功能。
1.1.5、控制装置8
控制装置8为本实施方式1的重要装置，负责对整个多网关通信系统中的终端侧网关2及转发网关3～6的信息进行收集与分析，并对从终端侧网关2至主网关7的数据转发路径进行优化。控制装置8应至少具备网关的信道质量测试功能，网关参数采集功能，路径优化所需的计算、数据处理、策略判断等功能。
在本实施方式1的多网关通信系统中，在系统初始化时刻，终端1需要将数据发送至主网关7，必须首先发送至终端侧网关2，随后进行数据转发。在此，由控制装置8对网关2～6的信息进行收集与分析，根据各网关之间的能耗和数据传输路径中的各网关的数据时延，建立附加了优先级的网关路由表，以供终端侧网关2选择最优的数据传输路径来进行数据转发。
如上所述，在整个多网关通信系统中，关键技术点为数据转发的路径优化，对现有技术作出贡献的技术特征主要为转发网关3～6的功能与控制装置8的功能。因此，在下文中详细说明转发网关3～6和控制装置8的硬件设备应具备的模块。
1.2、转发网关3～6的硬件模块
图2是本发明实施方式1涉及的转发网关3的硬件结构图。网关3为了完成基本的无线通信收发、路由表选择、以及时延自判等功能，应至少具备图2所示的硬件模块。在此，举例示出转发网关3的硬件结构，但其他转发网关也至少具有相应的结构。
1.2.1、无线通信接口301
无线通信接口301用于和网络中的其他网关2～7和控制装置8进行通信，实现数据交换。其通信模块的能力取决于网关2～7和控制装置8所构成的无线网络所使用的协议和技术要求。
1.2.2、处理器302
处理器302例如为CPU(中央处理器)、MPU(微处理器)、单片机等，用于执行软件功能模块和缓存测试模块。通过执行软件功能模块，使转发网关3进行动作。缓存测试模块通过定期检查本机缓存，计算出时延时间，交由无线通信接口301发送至控制装置8。
1.2.3、存储器303
存储器303例如为内存，用于存储常量及实时维护的网关路由表，便于本网关根据网关路由表转发数据至下一跳网关。
1.2.4、能量供应模块304
能量供应模块304用于对转发网关3供电，例如可以利用电源或电池等方式。本实施方式1所使用的参数并不涉及电池的残存电量，因此能够适用于还包括通过电源进行供电的网关的多网关通信系统。
1.3、控制装置8的硬件模块
图3是本发明实施方式1涉及的控制装置的硬件结构图。控制装置8为了实现网关信息收集与分析、路由表的维护等功能，应至少具备图3所示的硬件模块。
1.3.1、信道质量测试模块801
信道质量测试模块801获取多网关通信系统所包括的数据传输路径中的相邻网关之间的能耗。具体而言，信道质量测试模块801测试各网关的信道质量指示符CQI，从而对其所需的调制频率、发射功率进行选定。每个CQI对应所需的信道频率、功率应为预置值，存储于网关和控制装置的物理层协议中。
1.3.2、通信接口802
通信接口802与网关进行数据通信，获取数据传输路径中的各网关的数据时延。具体而言，通信接口802至少包括无线接口，用于和网络中的网关2～7或可能具备的其他控制装置8进行通信，实现数据交互。
1.3.3、处理器803
处理器803根据下述存储器804所存储的能耗和数据时延，对存储器804所存储的网关路由表中的多条数据传输路径附加优先级。具体而言，处理器803例如为CPU(中央处理器)、MPU(微处理器)、单片机等，用于实现基本计算、数据处理、策略判断等功能，通过执行软件功能模块，使控制装置8进行动作。
1.3.4、存储器804
存储器804存储包括多条数据传输路径的网关路由表、由信道质量测试模块801获取的能耗、以及由通信接口802获取的数据时延。具体而言，存储器804例如为内存，存储实时维护的网关路由表、功率参数表和时延参数表。
1.4、关于能耗及数据时延的说明
以下详细说明本实施方式1所利用的两项参数：能耗及数据时延。下表1具体示出数据时延及能耗的详细情况。
表1：数据时延参数和能耗参数及其获取方法
Figure BDA0000074305670000111
如表1中第一行所示，转发网关3～6的状态(忙碌/空闲)将被量化的由缓存造成的数据时延定义，其单位为毫秒，此信息将根据网关设备中的处理器302所包括的缓存测试模块获取，并由网关发送至控制装置8。若网关将造成较长的数据时延，就会导致其所在路径的路由优化参数降低，减少被选择的概率。时延时间的计算公式如下：
T＝n·缓存内数据量/处理速度
其中n为常数，缓存内数据量将由网关进行实时更新，处理速度为网关硬件设备决定的预存值。
如表1中第二行所示，相邻网关设备中的能耗将根据单位发送功率定义，其单位为毫瓦，此信息将由测试模块801所得到的信道质量指示符(CQI)确定。在物理层协议中将存储对应信道质量指示符CQI值的发送信道，包括频率与功率值，以便于选择。
1.5、控制装置8的动作
图4是本发明实施方式1涉及的控制装置所利用的控制方法的流程图。如图4所示，控制装置8所利用的控制方法包括以下步骤：
1.5.1、能耗获取步骤S401
在能耗获取步骤S401中，获取数据传输路径中的相邻网关之间的能耗。具体的获取方法如上所述，在此不做赘述。
1.5.2、数据时延获取步骤S402
在数据时延获取步骤S402中，获取数据传输路径中的各网关的数据时延。具体的获取方法如上所述，在此不做赘述。其中，能耗获取步骤S401与数据时延获取步骤S402的次序可以互换。
1.5.3、路由表优化步骤S403
在路由表优化步骤S403中，根据能耗获取步骤S401获取的能耗和数据时延获取步骤S402获取的数据时延，对网关路由表中的多条数据传输路径附加优先级。具体而言，数据传输路径的优先级可以通过下式计算：
δ = k 1 ΣP · ( ΣT + T o )
本式中，δ为路径优化参数(数据传输路径的优先级判定参数)，k为常数，∑P表示该路径的能耗总和，∑T表示该路径中各转发网关的时延时间总和，To为基本时延，即所有路径中除网关缓存溢出而造成的时延以外其他由无线通讯等因素造成的时延时间，在本式中为常数。∑P作为分母项，使能耗较小的路径所具有的∑P值带来较大的路径优化参数δ。同理可得，∑T同样作为分母项，使时延较小的路径所具有的∑T值带来较大的路径优化参数δ。
在完成路径优化参数δ值的计算后，将对所有的δ值进行大小排序，δ的最大值将视为具有最高优先级的路径，以此类推。排序后的数值作为路由优先序号写入网关路由表。此时的网关路由表为完整的路由表，可以由相应的终端侧网关2参照，以便选择路径优化参数最大(优先级最高)的路径。若此路径发生故障，则依次选择路径优化参数次大(优先级次高)的路径进行发送，以此类推。
1.6、终端侧网关2的动作
图5是本发明实施方式1涉及的终端侧网关的动作的流程图。如图5所示，终端侧网关2首先更新终端侧网络，查看有无终端设备的接入或断开。在终端1接入的情况下，从终端1接收数据。接收到数据后，参照网关路由表。此时，网关路由表可以通过请求控制装置8获取，也可以使用此前从控制装置8获取的网关路由表。最后，终端侧网关2利用网关路由表中优先级最高的数据传输路径发送数据。
1.7、转发网关3～6的动作
图6是本发明实施方式1涉及的转发网关的动作的流程图。如图6所示，与终端侧网关2不同，转发网关3～6首先监听命令，如有命令则执行命令，如没有命令则跳转到数据监听。如果有数据则接收数据，并按照数据包头的信息计算数据包的大小，从而获得缓存内数据大小，根据公式计算出本网关的时延时间，将数值发送至控制装置8，随后完成数据转发功能；如果没有监听到数据则继续监听。
1.8、效果
根据本发明的实施方式1，能够使多网关通信系统中数据传输的能耗降低，同时能够减少数据的时延，实现能耗与时延的兼顾，从而使整个网络的性能得以提升。
2、实施方式2
以下结合图7说明本发明的实施方式2。本实施方式2是在实施方式1的基础上追加了有效编码率的实施方式。
在本实施方式2中，除了控制装置及其利用的控制方法以外与实施方式1相同，在此不做赘述。以下，详细说明本实施方式2中的控制装置8′及其利用的控制方法。
2.1、控制装置8′的硬件模块
图7是本发明实施方式2涉及的控制装置的硬件结构图。如图7所示，控制装置8′至少具备以下硬件模块。
2.1.1、信道质量测试模块801′
信道质量测试模块801′除了与实施方式1同样获取多网关通信系统所包括的数据传输路径中的相邻网关之间的能耗之外，还获取数据传输路径的有效编码率。具体而言，信道质量测试模块801′测试各网关的信道质量指示符CQI，根据CQI确定有效编码率。关于有效编码率，在下文中详细说明。
2.1.2、通信接口802
通信接口802与实施方式1相同，在此不做赘述。
2.1.3、处理器803′
处理器803′与实施方式1的处理器803的不同点在于，根据下述存储器804′所存储的能耗、数据时延和有效编码率，对存储器804′所存储的网关路由表中的多条数据传输路径附加优先级。
2.1.4、存储器804′
存储器804′除了与实施方式1同样存储包括多条数据传输路径的网关路由表、由信道质量测试模块801′获取的能耗、以及由通信接口802获取的数据时延之外，还存储由信道质量测试模块801′获取的有效编码率。具体而言，存储器804′例如为内存，存储实时维护的网关路由表、功率参数表、时延参数表和有效编码率。
2.2、关于有效编码率的说明
以下详细说明本实施方式2所追加的参数有效编码率。下表2具体示出本实施方式2所利用的数据时延、能耗及有效编码率这三项参数的详细情况。其中，数据时延和能耗与实施方式1相同，在此不做赘述。
表2：数据时延参数、能耗参数和有效编码率参数及其获取方法
Figure BDA0000074305670000141
如表2中第三行所示，前向纠错编码率将由有效编码率CR来表示，其单位为实际发送的有效数据占整个数据包的百分比。此信息将由信道测试模块801′所得到的信道质量指示符CQI确定。在物理层协议中，将存储对应信道质量指示符CQI值所需的可靠性数值，以便于控制设备8′进行选择。在可靠性确定的条件下，距离越远，所需的前向纠错编码所占比率越高，有效编码率CR就越低。
2.3、控制装置8′的动作
实施方式2涉及的控制装置8′所利用的控制方法的各步骤与实施方式1基本相同，不同点在于，追加了有效编码率获取步骤，获取数据传输路径的有效编码率。其中，能耗获取步骤、数据时延获取步骤和有效编码率获取步骤的顺序是任意的。具体的获取方法如上所述，在此不做赘述。
另外，在路由表优化步骤中，根据获取的能耗、数据时延和有效编码率，对网关路由表中的多条数据传输路径附加优先级。具体而言，数据传输路径的优先级可以通过下式计算：
δ = k CR ΣP · ( ΣT + T o )
本式中，δ为路径优化参数(数据传输路径的优先级判定参数)，k为常数，CR表示该路径有效编码率，即该路径在确定可靠性之下的有效编码率，∑P表示该路径的能耗总和，∑T表示该路径中各转发网关的时延时间总和，To为基本时延，即所有路径中除网关缓存溢出而造成的时延以外其他由无线通讯等因素造成的时延时间，在本式中为常数。CR作为分子项，使有效编码率较高的路径具有较高的路径优化参数δ。∑P作为分母项，使能耗较小的路径所具有的∑P值带来较大的路径优化参数δ。同理可得，∑T同样作为分母项，使时延较小的路径所具有的∑T值带来较大的路径优化参数δ。
在完成路径优化参数δ值的计算后，将对所有的δ值进行大小排序，δ的最大值将视为具有最高优先级的路径，以此类推。排序后的数值作为路由优先序号写入网关路由表。此时的网关路由表为完整的路由表，可以由相应的终端侧网关2参照，以便选择路径优化参数最大(优先级最高)的路径。若此路径发生故障，则依次选择路径优化参数次大(优先级次高)的路径进行发送，以此类推。
2.4、效果
根据本发明的实施方式2，能够在降低多网关通信系统中数据传输的能耗并且减少数据时延的同时，提高有效编码率，实现能耗、时延和有效编码率的兼顾，从而使整个网络的性能得以提升。
3、实施方式3
以下结合图8～图12说明本发明的实施方式3。本实施方式3是在实施方式1的基础上追加了数据时延阈值的实施方式。
首先，简单说明本实施方式3的整体构思。即，考虑到多网关通信系统中的应用需求，一个网络内可能会存在多种不同时延需求的数据。对于普通数据，其时延要求范围较宽；而对于重要数据所需求的时效性，其时延要求阈值会较小。特别是，对于紧急数据时，要求更加严格的时延阈值控制。
对于此需求，本实施方式3中的控制装置将会根据不同的数据时延需求为终端侧网关建立多张网关路由表。在网络初始化的初期，将根据数据时延阈值建立的不同的初始路由表发送至终端侧网关。当终端侧网关接收到数据时，将数据所要求的时延阈值与保存的初始路由表中的时延阈值进行对比，如满足则可以直接使用相应的路由表，如果不能满足，则会向控制装置发送包含有该阈值的请求，以获取新的路由表。控制装置根据阈值及其他参数进行策略判断，对初始路由表进行优化，并将优化后的网关路由表发送给终端侧网关，以供终端侧网关使用。
在本实施方式3中，除了与数据时延阈值相关的结构和处理以外与实施方式1相同，在此不做赘述。以下，详细说明本实施方式3中与数据时延阈值相关的结构和处理。
3.1、关于数据时延阈值的说明
如上所述，在某些应用场景中，时延时间将受到严格的规定。例如当终端所获取的数据为智能建筑控制中的火灾警报这类紧急数据时，仅仅获取数据传输路径中的能耗和时延进行路径优化是不足的。此时应考虑数据源的时延要求。因此终端侧网关2需要对终端1获取的数据进行优先级分类，其分类的标准应根据不同应用需求所需的时延阈值进行划分。
以下举例说明利用时延阈值对数据进行分类的一个方式。在本方式中，将终端1获取的数据设定为具有拓展域的三类数据。当然，本实施方式3不限于此，也可以酌情采用其他方式。
图8是本发明实施方式3涉及的数据格式的一个例子的示意图。本实施方式中终端1等终端设备与终端侧网关2之间的网络可以为有线或无线网络。在此，以无线网络为例，网络层例如使用6LoWPAN协议。图8的上半部示出常规6LoWPAN协议的数据格式601，其包头依次为最外层MAC层和PHY层包头，例如802.15.4包头，其后为分片重组信息包头，随后为网络层6LoWPAN包头，最后为实际数据载荷。
此类数据格式不能满足多网关通信系统中对于不同时延阈值的控制，因此本方式中终端1所发送的数据格式602如图8的下半部所示，在最外层802.15.4包头后加入1字节的时延包头，该包头的前两位为数据类型。数据类型中包括三种规定类型和一种扩展类型：
00为基本数据类型，即没有时延阈值限制的数据类型，此时负载位为空；
01和10为时延阈值设定为固定值的两种数据类型，此时的时延阈值可根据实际应用类型进行定义，负载位为空；
11为扩展类型，即数据时延阈值小于前两种固定值的时刻，此时负载位将包含时延阈值的数值信息。
3.2、终端侧网关2的动作
图9是本发明实施方式3涉及的终端侧网关的动作的流程图。
首先，终端侧网关2更新终端侧网络，看有无终端设备的接入或断开。在终端1接入的情况下，从终端1接收数据。接收到数据后，首先检测数据时延包头，进行数据类型的判断。在上述方式中，如类型为11，则说明是扩展类型，其后的扩展负载位存有新的时延时间，在此条件下将向控制装置8发送新的网关路由表请求，待收到后，按此路由表发送数据。如类型为非扩展类型，则根据类型匹配已存的路由表，进行数据发送。一个接收发送的周期就完成了。
3.3、控制装置8的动作
图10是本发明实施方式3涉及的控制装置所利用的控制方法的流程图。
首先，建立从终端侧网关到主网关之间的完全路由表，该网关路由表将包括每条路径的时延时间总和、能耗总和、路由优化参数δ、路由优先序号等参数。建立该网关路由表的方法与实施方式1相同，在此不做赘述。
下一步，将根据预设或实时数据时延需求更新数据时延的阈值。随后对所有网关的数据时延时间进行采集，计算出每条路径的时延时间总和，并与阈值进行比较。比较后，在路由表中删除超过阈值要求的路径，保留满足要求的路径。如果此时路径的数量为0，则发送错误信息。如果此时路径的数量为1，则将此路径的路由优先序号置为1，发送路由信息至终端侧网关。如果此时路径的数量大于1，则向网关采集能耗总和。根据下述公式进行对路由优化参数δ的计算：
δ = k CR ΣP · ( ΣT + T o )
其中，δ为路径优化参数(数据传输路径的优先级判定参数)，k为常数，∑P表示该路径的能耗总和，∑T表示该路径中各转发网关的时延时间总和，To为基本时延，即所有路径中除网关缓存溢出而造成的时延以外其他由无线通讯等因素造成的时延时间，在本式中为常数。
最后，将附加了优先级的网关路由表发送给终端侧网关2，以使终端侧网关2选择优先级高的数据传输路径进行数据传输。
另外，转发网关3～6的动作与实施方式1相同，在此不做赘述。
3.4、多网关通信系统的消息时序
以下，进一步说明多网关通信系统中的消息时序。
3.4.1、典型网络初始化/更新消息时序
图11是本发明实施方式3涉及的多网关通信系统的典型网络初始化/更新消息的时序图。
当网络初始化或网络更新开始时，首先由控制装置8进行组播消息发送，该消息包括本网络的ID，以及网关参数的需求。接收到此消息的网关将回复消息，终端侧网关2的回复消息包括网关的ID，已存三个数据类型的阈值，及信道质量指示符CQI，转发网关3～6的回复消息包括网关的ID，网关的时延时间T和信道质量指示符CQI的值。
当控制装置8等待规定时长后，视为回复消息的网关为本网络的所有网关，随后为终端侧网关2建立完全路由表，并根据终端侧网关2所发送的三个数据类型的阈值，分别进行初始网关路由表的建立。随后将初始网关路由表发送至终端侧网关2。
终端侧网关2接收到初始网关路由表后，将存储在自身内存当中。随后进行终端侧网络更新，检查有无新终端设备接入，或已有设备断开。当更新时遇到新的终端1的发送请求时，需要确立链接。待链接确立后，终端设备才能够发送数据至终端侧网关2，由终端侧网关2进行数据处理，选择合适的路由表，便于转发数据。
以上为典型的网络初始化或更新时的消息流程图。在网络运行时网关路由表的更新也可更加灵活，由控制装置8将命令发送至网关，网关3～6实时返回所需参数，进行路由表的更新与重新发送。
待图11的流程完成后，则网络进入运行状态。
3.4.2、典型数据转发消息时序
图12是本发明实施方式3涉及的多网关通信系统的典型数据转发消息的时序图。
在多网关通信系统经过图11所示的流程进入运行状态之后，当终端1向终端侧网关2发送的数据为01类型时，终端侧网关2会对数据进行处理和分析，提取数据类型01，并判断为非扩展类型。因此在所保存的01类型网关路由表中进行选择，并按路由表进行数据转发。图12中以网关5为例，终端侧网关2按路由表发送至网关5，网关5按路由表发送至主网关7，完成了从终端到主网关7的完整过程。
当终端1向终端侧网关2发送的数据为11类型后，终端侧网关2会对数据进行处理和分析，提取数据类型11，并判断为扩展类型。因此继续提取该标志位后的扩展位中的实际阈值，并发送带此阈值的请求至控制装置8。控制装置8将按此时延阈值，以内存参数表中的最新数据计算新的网关路由表，将此路由表发送至终端侧网关2。终端侧网关2将所收到的网关路由表定为本次数据发送的路由表，并按路由表进行数据转发。图12中以网关3为例，终端侧网关2按路由表发送至网关3，网关3按路由表发送至主网关7，完成了从终端到主网关7的完整过程。
3.5、效果
根据本实施方式3，在数据传输路径的起始网关接收到重要数据和紧急数据(例如智能建筑控制中的火灾警报数据等)时，能够按要求的时延阈值进行传输，确保了重要数据和紧急数据的及时传输。
4、实施方式4
以下结合图13说明本发明的实施方式4。本实施方式4是在实施方式3的基础上追加了有效编码率的实施方式。
在本实施方式4中，除了控制装置及其利用的控制方法以外与实施方式3相同，在此不做赘述。其中，本实施方式4中的控制装置的结构与实施方式2的控制装置8′相同(参照图7)，在此不做赘述。以下，说明本实施方式4中的控制装置8′所利用的控制方法。
图13是本发明实施方式4涉及的控制装置所利用的控制方法的流程图。如图13所示，本实施方式4的控制装置8′的动作与实施方式3的不同点在于，在计算路径优化参数(数据传输路径的优先级)时，追加了该路径的有效编码率CR。具体而言，利用下式计算路径优化参数δ：
δ = k CR ΣP · ( ΣT + T o )
5、实施例
以下，结合图14～图18具体说明本发明的两个实施例。
5.1、实施例1
本实施例1基于上述实施方式3。
首先，在网络初始化或更新过程中，如图11所示，首先由控制装置8发送组播消息，该消息包括本网络的ID，以及网关参数的需求。此时的参数需求为网关时延时间T和信道质量指示符CQI。
第二步，网关3～6收到该组播消息后，需要回复本网关的ID，网关的时延时间T和信道质量指示符CQI的值。CQI的值将根据网关3～6的预置值获取，为固定值。时延时间T则根据缓存内数据量实时更新。实例数据和计算过程如下表3所示：
表3：各网关的原始参数和时延时间T的数值表
Figure BDA0000074305670000211
其中网关3～6可以根据实时获取自身缓存内的数据量和硬件固有的处理速度，按公式：
T＝n·缓存内数据量/处理速度，
其中单位常量n设为1，求出本网关的时延时间T，并将此数据实时发送至控制装置8。
同时，终端侧网关2的回复消息包括网关的ID，已存三个数据类型的阈值，及信道质量指示符CQI。
第三步，当控制装置8等待规定时长后，确认回复消息的网关为本网络的各数据传输路径中的所有网关，本实例中为网关3～6。随后控制装置8将首先建立终端侧网关2的网关路由表，列举所有路径。随后根据所收到的网关消息存储其时延时间，并根据各网关CQI参数对网关间的信道频率和功率进行选择，从而得出各网关间发送单位数据的能耗。
图14是本发明实施例1涉及的多网关通信系统的带参数的网络模型图。其中，所得出的P和T参数标注在相应的功率参数表和时延参数表中。
表4：功率参数表
 网关间   2-3   2-4   2-5   2-6   2-7   3-7   4-5   5-7   6-7
 能耗P(毫瓦)   1   1   3   2   10   5   1   1   7
表4所示的功率参数表为两个网关间发送单位数据的能耗，其中第一行表示网关间发送，第二行表示能耗数值。例如第二列2-3表示网关2与网关3之间进行进行单位数据传输所需能耗为1毫瓦。第三列2-4表示网关2与网关4之间进行单位数据传输所需能耗为1毫瓦。图中未标注的表示这两个网关间因为距离较远或信道质量不匹配，不能进行通信。例如3-5或3-6。
表5：时延参数表
 网关  3   4   5   6   To
 时延T(毫秒)  4   5   5   2   0.5
表5所示的时延参数表为通过该网关由于缓存内已有一定数量的数据待处理而造成的数据时延。第一行为网关ID，第二行为时延时间。例如第二列表示网关3在此时的时延时间为4毫秒。
上述网关信息收集完成后，进入网关路由表的计算过程。控制装置8根据终端侧网关2所发送的三个数据类型的阈值，进行图10所示的动作，分三次进行不同阈值下初始网关路由表的计算，图10中所用公式的常量k在本实例中设定为1。随后将三个初始网关路由表发送至终端侧网关2。表6为时延阈值为12毫秒时的网关路由表。
表6：数据时延阈值为12毫秒时的网关路由表
  路由  ∑P(毫瓦)  ∑T(毫秒)   δ   优先级
 路径1   MGW  10  0   0.2   1
 路径2   GW3-MGW  6  4   0.037   4
 路径3   GW4-GW5-MGW  3  10   0.032   5
 路径4   GW5-MGW  4  5   0.045   2
 路径5   GW6-MGW  9  2   0.044   3
终端侧网关2接收到初始网关路由表后，将存储在自身内存当中。随后进行终端侧网络更新，检查有无新终端设备接入，或已有设备断开。在本实施例中，当更新时遇到新的终端1的发送请求时，需要确立链接。待链接确立后，终端1才能够发送数据至终端侧网关2，由终端侧网关2进行数据处理，选择合适的路由表，便于转发数据。
以上为终端1所发送的数据为非扩展数据时的数据转发方法。当终端1需要发送一些紧急数据，例如智能建筑控制中的火灾警报这类数据时，就需要考虑更加严格的时延阈值要求。根据图8的数据格式所示，当数据类型为11时，表示为扩展数据，可以根据数据时延包头中的负载位获取实时阈值要求，更新网关路由表。其消息流程如图12所示。
该网关路由表的更新方法同样使用图10的动作，在阈值判断的模块内删除不满足阈值的路径，对留存的路径进行路径优化参数δ的计算。在本实施例中，设时延阈值为5ms，减去To本身的0.5ms，∑T的值小于等于4.5ms。根据此参数可以得出下表7所示的网关路由表。
表7：数据时延阈值为5毫秒时的网关路由表
  路由  ∑P(毫瓦)  ∑T(毫秒)   δ   优先级
 路径1   MGW  10  0   0.2   1
 路径2   GW3-MGW  6  4   0.037   3
 路径3   GW4-GW5-MGW  3  10   0.032   ×
 路径4   GW5-MGW  4  5   0.045   ×
 路径5   GW6-MGW  9  2   0.044   2
表7所示的是一张当数据类型为11(数据时延阈值为5ms)时的网关路由表，此时路径3和路径4由于时延总和超出了时延阈值要求，所以该路径的路由优先序号置为空，表示不予适用。其余路径1，路径2和路径5均满足时延要求，按照路由优化参数进行对优先序号的排序，完成后，此表将被发送至终端侧网关2。
在表7的网关路由表的使用过程中，如果终端侧网关2按表选取的优先级最高的路径发生故障，则选择次优先级的路径进行替代，直到网关路由表更新。图15是本发明实施例1涉及的多网关通信系统中最优路径发生故障时的网络模型图。如图15所示，网关2应该选择的最高优先级路径1发生故障，因此选择优先级为2的路径4进行数据转发。
5.2、实施例2
本实施例2基于实施方式4。从基于实施方式3的实施例1中可以看出，当终端侧网关2与主网关7能够直接通信时，由于没有其他的网关时延，该直接路径往往具有较高的优先级。但当终端侧网关2与主网关7距离较远时，为满足一定的数据可靠性，将会需要大量的前向纠错编码，降低了通信效率，增加了通信时间。因此在本实施例2中加入另一个参数有效编码率CR，来进一步优化网关路由表。
在网络初始化或更新过程中，如图11所示，首先由控制装置8′发送组播消息，该消息包括本网络的ID，以及网关参数的需求。此时的参数需求为网关时延时间T和信道质量指示符CQI。
第二步，网关3～6收到该组播消息后，需要回复本网关的ID，网关的时延时间T和信道质量指示符CQI的值。CQI的值将根据网关3～6的预置值获取，是固定值。时延时间T则根据缓存内数据量实时更新。实例数据和计算过程与实施例1相同。
同时，终端侧网关2的回复消息不变，包括网关的ID，已存三个数据类型的阈值，及信道质量指示符CQI。
第三步，当控制装置8′等待规定时长后，确认回复消息的网关为本网络的所有网关，本实例中为网关3～6。随后控制装置8′将首先建立终端侧网关2的网关路由表，列举所有路径。随后根据所收到的网关消息存储其时延时间，并根据各网关CQI参数对网关间的信道频率和功率进行选择，从而得出各网关间发送单位数据的能耗。并且进一步根据CQI的值和预存的主网关数据可靠性要求，获取有效编码率CR。
图16是本发明实施例2涉及的多网关通信系统的带参数的网络模型图。所得出的P和T参数标注在相应的功率参数表和时延参数表中，与实施例1相同。有效编码率如下表8所示。
表8：有效编码率
  路径1   路径2   路径3   路径4   路径5
  路径   MGW   GW3-MGW   GW4-GW5-MGW   GW5-MGW   GW6-MGW
  CR   0.13   0.88   0.88   0.75   0.63
上述网关信息收集完成后，进入网关路由表的计算过程。控制装置8′根据终端侧网关2所发送的三个数据类型的阈值，按照图10所示的动作，分三次进行不同阈值下初始网关路由表的建立。随后将三个初始网关路由表发送至终端侧网关2。
表9：时延阈值为12毫秒时的网关路由表
  路由  ∑P(毫瓦)  ∑T(毫秒)   CR   δ   优先级
 路径1   MGW  10  0   0.13   0.026   5
 路径2   GW3-MGW  6  4   0.88   0.033   2
 路径3   GW4-GW5-MGW  3  10   0.88   0.028   3
 路径4   GW5-MGW  4  5   0.75   0.034   1
 路径5   GW6-MGW  9  2   0.63   0.028   4
同样，终端侧网关2接收到初始网关路由表后，将存储在自身内存当中。随后进行终端侧网络更新，检查有无新终端设备接入，或已有设备断开。在本实施例中，当更新时遇到新的终端1的发送请求时，需要确立链接。待链接确立后，终端1才能够发送数据至终端侧网关2，由终端侧网关2进行数据处理，选择合适的路由表，便于转发数据。
5.3、实施例1与实施例2的比较
比较实施例1的表6和实施例2的表9，可以看出在条件相同的情况下，加入CR值后，优先级排序发生了变化：终端侧网关2到主网关7之间的直接路径路径1的优先级被降低了，从最高优先级变成了最低优先级，这样可以避免由于终端侧网关2与主网关7距离较远时，造成的较低通信效率。
进一步对实施例1和实施例2中的总时延和能耗进行比较。为了便于比较，假设实施例1与实施例2中每条路径所发数据包的大小一致，由此可得出每个数据包成功发送所需总耗时的计算公式：
Figure BDA0000074305670000251
通过上述公式，可以计算出每条路径的总耗时。图17是本发明实施例1与实施例2中的总时延的比较图。在图17中，标注了实施例1和实施例2的最优路径及次优路径在数据包大小为1，To取1ms时的总耗时。如图17所示，考虑了CR参数后的实施例2的两条路径的总耗时均小于实施例1。可看出，CR参数的加入能够进一步优化网关路由表。
随后对发送单位数据包所需的能耗进行比较，根据上文中获得的每条路径的总耗时及表6和表9所示的每条路径的单位时间总功耗∑P，可以根据下式计算出每条路径发送单位数据包所需的总能耗：
总能耗＝总耗时×∑P
图18是本发明实施例1与实施例2中的总能耗的比较图。在图18中，设为发送单位大小数据包，单位为mW。如图18所示，考虑了CR参数后的实施例2的最优路径的总能耗远远小于实施例1，次优路径的能耗与实施例1近似。可看出，CR参数的加入能够进一步优化网关路由表。
以上说明了本发明的几个代表性的实施方式和实施例。但是本发明不限于此，也可以进行各种变形和组合。在不脱离本发明主旨的范围内的变形和组合都应该包括在本发明的范围之中。

Claims (8)

1.一种用于多网关通信系统的控制装置，该多网关通信系统中存在多条经由网关传输数据的数据传输路径，上述控制装置的特征在于，具备：
信道质量测试模块，获取数据传输路径中的相邻网关之间的能耗；
通信接口，与网关进行数据通信，获取数据传输路径中的各网关的数据时延；
存储器，存储包括多条数据传输路径的网关路由表、由上述信道质量测试模块获取的能耗、以及由上述通信接口获取的数据时延；以及
处理器，根据上述存储器所存储的能耗和数据时延，对上述存储器所存储的网关路由表中的数据传输路径附加优先级。
2.如权利要求1记载的控制装置，其特征在于，
上述信道质量测试模块还获取数据传输路径的有效编码率；
上述存储器还存储由上述信道质量测试模块获取的有效编码率；
上述处理器根据上述存储器所存储的能耗、数据时延和有效编码率，对上述存储器所存储的网关路由表中的数据传输路径附加优先级。
3.如权利要求1或2记载的控制装置，其特征在于，
上述通信接口从数据传输路径的起始网关，接收由该起始网关获取的数据所要求的数据时延阈值；
上述处理器根据由上述通信接口接收到的数据时延阈值，从上述存储器所存储的网关路由表中，删除时延总和大于该数据时延阈值的数据传输路径，对网关路由表中剩余的数据传输路径附加优先级。
4.如权利要求3记载的控制装置，其特征在于，
按照上述数据时延阈值，该起始网关获取的数据分为扩展类型和非扩展类型；
对于非扩展类型的数据，上述处理器预先建立附加了优先级的网关路由表；
对于扩展类型的数据，上述处理器根据从上述起始网关发送至上述通信接口的网络路由表请求中的数据时延阈值，从预先建立的上述网关路由表中，删除时延总和大于该数据时延阈值的数据传输路径，对网关路由表中剩余的数据传输路径重新附加优先级，并通过上述通信接口将重新附加了优先级的网关路由表发送给上述起始网关。
5.一种用于多网关通信系统的控制方法，该多网关通信系统中存在多条经由网关传输数据的数据传输路径，上述控制方法的特征在于，包括：
能耗获取步骤，获取数据传输路径中的相邻网关之间的能耗；
数据时延获取步骤，获取数据传输路径中的各网关的数据时延；以及
路由表优化步骤，根据上述能耗获取步骤获取的能耗和上述数据时延获取步骤获取的数据时延，对包括多条数据传输路径的网关路由表中的数据传输路径附加优先级。
6.如权利要求5记载的控制方法，其特征在于，还包括：
有效编码率获取步骤，获取数据传输路径的有效编码率；
上述路由表优化步骤根据上述能耗获取步骤获取的能耗、上述数据时延获取步骤获取的数据时延和上述有效编码率获取步骤获取的有效编码率，对包括多条数据传输路径的网关路由表中的数据传输路径附加优先级。
7.如权利要求5或6记载的控制方法，其特征在于，还包括：
数据时延阈值接收步骤，从数据传输路径的起始网关，接收由该起始网关获取的数据所要求的数据时延阈值；
上述路由表优化步骤根据上述数据时延阈值接收步骤接收的数据时延阈值，从包括多条数据传输路径的网关路由表中，删除时延总和大于该数据时延阈值的数据传输路径，对网关路由表中剩余的数据传输路径附加优先级。
8.如权利要求7记载的控制方法，其特征在于，
按照上述数据时延阈值，该起始网关获取的数据分为扩展类型和非扩展类型；
对于非扩展类型的数据，上述路由表优化步骤预先建立附加了优先级的网关路由表；
对于扩展类型的数据，上述路由表优化步骤还根据上述数据时延阈值接收步骤接收的来自上述起始网关的网络路由表请求中的数据时延阈值，从预先建立的上述网关路由表中，删除时延总和大于该数据时延阈值的数据传输路径，对网关路由表中剩余的数据传输路径重新附加优先级，并将重新附加了优先级的网关路由表发送给上述起始网关。
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