CN104243094B - 用于使用感测指示来适配应用层协议的特性的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于使用感测指示来适配应用层协议的特性的系统和方法。公开的是用于对受约束传感器网关中用于数据传送的资源利用进行优化的系统和方法。受约束传感器网关可以在可用于传送数据的带宽和能量方面受到约束。根据本公开，网络状况检测模块被配置成检测受约束传感器网关的网络状况。此外，适配模块被配置成确定可靠性得分。此外，根据本公开，受约束传感器网关的应用层协议基于由适配模块确定的可靠性得分来适配可靠性级别。由应用层协议对可靠性级别的适配可启用对受约束传感器网关中的资源的优化。可靠性级别可涉及用于传送数据的可靠通信模式或非可靠通信模式。

Description

用于使用感测指示来适配应用层协议的特性的系统和方法

技术领域

本文中描述的本主题一般涉及通过受约束传感器网关连接的传感器，并且更具体地涉及用于对受约束传感器网关的网络带宽和能量利用进行优化的系统和方法。

背景技术

用于监视和控制的常规系统需要操作者在位置处的物理存在。然而，随着传感器技术的发展，操作者能够远程地控制和监视该系统。远程监视和控制的优点也推动了出于非工业目的使用传感器的扩展。

随着出于非工业目的使用这些传感器的扩展，收集涉及某些参数的信息的传感器的数目也呈指数增加。不期望地是，这导致了带宽使用以及能量使用的增加，因为所有这些传感器都连续地与后端进行交互。另外，由于这些传感器被定位在远程，因此将这些传感器连接到后端的传感器网关需要持续的能量供应。这在传感器和传感器网关在对用于交换感测数据的网络带宽以及能量的使用方面受到约束时造成了主要缺点。

传感器/传感器网关被应用来实现不同的应用域。此外，这些感测数据被传送至后端节点。传感器或传感器网关具有通信模块，该通信模块具有应用层协议。然而，该应用层协议并不取决于从传感器数据得到的情况。

因此，所建议的系统和方法无法通过变得知晓情况来有效地解决对带宽能量使用进行优化的问题。

发明内容

提供本发明以介绍涉及用于对受约束传感器网关对网络带宽和能量的资源利用进行优化的系统和方法的各方面。这些方面在以下具体实施方式中进一步描述。本发明内容并不旨在标识所要求保护的主题的必要特征，也不旨在用于帮助确定或限制所要求保护的主题的范围。

在一个实现中，公开了用于对环境中的受约束传感器的资源利用(即，带宽和能量)进行优化的系统。该系统可包括网络状况检测模块。该网络状况检测模块可检测被受约束传感器网关利用的通信网络的网络状况。该系统可进一步包括被配置成动态地确定可靠性得分的适配模块。可靠性得分可基于推断出的感测指示。可靠性得分可基于感测指示启用对用于传送该数据的可靠模式或非可靠模式的动态选择。该应用层协议可基于该可靠性得分来适配其数据传送特性(例如，在不同的可靠性模式之间切换)。

在一个实现中，公开了用于对智能环境中的受约束传感器的资源利用进行优化的方法。该方法公开了检测被受约束传感器网关使用的通信网络的网络状态。该方法可分析感测数据以导出感测指示。此外，该方法可通过分析感测数据以及受约束网关的网络状况来导出感测指示。根据所公开的该方法，可靠性得分是基于推断出的感测指示来确定的。此外，应用层协议动态地适配用于数据传送的可靠性级别。

附图说明

参考附图来描述详细描述。在附图中，附图标记最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。在各附图中，使用相同的标号来指示相同的特征和组件。

图1解说了根据本主题的一实施例的系统。

图2解说了根据本主题的一实施例的受约束节点。

图3解说了根据本主题的一实施例的流程图。

图4是解说根据本主题的一实施例的过程流的框图。

具体实施方式

展示了用于对受约束传感器网关中用于数据传送的资源利用进行优化的系统和方法。本主题公开了基于推断出的感测指示和网络状况对用于数据传送的应用层协议特性进行适配。应用层协议的适配减少了传感器和服务器之间的握手，并因此减少了资源利用(诸如对用于通信的网络带宽以及能量的使用)。

本主题公开了被配置成基于推断出的感测指示来适配可靠性级别的受约束传感器网关的应用层协议。推断出的感测指示可指的是通过分析感测数据得到的指示，或受约束传感器网关的网络状况和通过分析感测数据得到的指示的组合。此外，感测数据可以由与受约束传感器网关通信连接的传感器来捕捉。感测数据可具有基于部署有这些传感器的环境(例如，车辆跟踪、医学监视系统或他类似的应用)的因上下文而异的属性。

此外，推断出的感测指示可受到受约束传感器网关的网络状况的影响。因此，从受约束传感器网关的网络状况和感测数据的组合导出感测指示。受约束传感器网关的网络状况可指的是带宽可用性和往返等待时间等。基于推断出的感测指示，可确定用于数据传送的可靠性得分。此外，基于该可靠性得分，嵌入在受约束传感器网关中的应用层协议可适配该可靠性级别。可靠性级别可指的是可靠通信模式或非可靠通信模式。基于多个可靠性层次，可确定用于数据传送的多次握手。例如，可确定用于数据传送的非可靠模式的可靠性得分为0，中等可靠模式的可靠性得分为1，且最可靠模式的可靠性得分为2。此外，可基于可靠性得分来动态地选择可靠性级别(即，可靠模式或非可靠模式)。对可靠性级别的选择可减少与交易中的数据传送相关联的握手的次数。握手方面的减少可启用对被受约束传感器利用的资源的优化。

在另一实施例中，该应用层协议可与初始特性相关联。初始特性可被配置成基于从适配模块接收到的可靠性得分而变换成适配的特性。适配模块可被嵌入在存储器上，其中该存储器可被耦合到处理器。适配模块确定用于各交易(即，数据传送)的可靠性得分。该可靠性得分是由适配模块基于推断出的感测指示而确定的。推断出的感测指示是通过分析感测数据和/或收约束传感器网关的网络状况而导出的。感测数据可帮助确定数据传送所需的可靠性模式。该可靠性模式可指的是用于数据传送的可靠模式或用于数据传送的非可靠模式；该可靠性模式也可被定义成适配的特性。此外，通过从连接到受约束网关的多个传感器处捕捉数据来导出推断出的感测数据。多个传感器和捕捉到的数据具有因上下文而异的属性，即传感器和捕捉到的数据取决于部署有这些传感器的环境。

在另一实施例中，适配模块检测在数据传送的可靠模式和非可靠模式方面的可靠性得分。适配模块可使用通过分析检索到的传感器数据而得到的推断出的感测指示来检测情况，并作出在对通信成本进行优化方面哪个数据传送模式合适的判定。或者，它可一起使用推断出的感测指示和网络状况来判断该数据递送情况、该可靠模式是否向该系统添加了更多成本。这进而改善了其各性能参数，诸如数据交易等待时间方面的减少、高效的带宽使用等。

根据一实施例，应用层协议模块可基于感测指示或组合检测到的网络状况以及感测指示来适配特性。该感测指示可以通过分析传感器数据来导出。该感测指示是基于环境状况的上下文信息，其中该环境状况可指的是部署有这些传感器的系统，例如车辆跟踪、医学监视系统。

尽管描述了用于对受约束传感器网关中用于数据传送的资源利用进行优化的系统和方法的各方面，但它们可在任何数目的不同计算系统、环境和/或配置中实现，在以下示例性系统的上下文中描述了这些实施例。

现在参考图1，是解说与后端102进行通信的受约束节点114的系统。受约束节点102还可通过通信网络104与其他受约束节点和后端节点通信。受约束节点114可利用受约束传感器网关106。受约束传感器网关可在可用的带宽和能量方面受到约束。

该系统可进一步包括网络状况检测模块108，该模块被配置成检测通信网络104的网络状况。可检测带宽可用性和往返等待时间等方面的网络状况。网络检测模块108可被配置成向适配模块110传送与涉及被受约束传感器网关106使用的通信网络104的网络状态有关的详情。适配模块110可进一步被配置成接收来自至少一个传感器112的感测数据。根据一实施例，传感器112可被嵌入在受约束节点114中。

被传感器112捕捉到的感测数据可具有基于部署有这些传感器的环境的因上下文而异的属性。适配模块110基于该感测数据可确定推断出的感测指示。基于推断出的感测指示，确定该数据的传送的可靠性得分。根据一实施例，适配模块110可基于网络状况和感测数据(其也可被称为推断出的感测指示)的组合来确定该可靠性得分。

基于由适配模块110确定的可靠性得分，可能被嵌入在受约束传感器网关106中的应用层协议适配可靠性级别。应用层协议118和适配模块110两者都可以是通信模块的部分。可靠性级别可涉及可靠通信模式、或非可靠通信模式。在示例性实施例中，当应用层协议适配用于数据传送的非可靠通信模式时，该应用层协议利用开环通信而无需反馈。

此外，根据一示例性实施例，适配模块110和网络状况检测模块108以及适配协议118可驻留在通信模块116中。通信模块116可启用后端和其他受约束节点之间的通信。

现在参考图2，根据本主题的一实施例解说了受约束节点114。在一个实施例中，受约束节点114可包括至少一个处理器204、输入/输出(I/O)接口206和存储器208。该至少一个处理器204可被实现成一个或多个微处理器、逻辑电路和/或基于操作指令来操纵信号的任何设备。该至少一个处理器204被配置成取回并执行存储在存储器208中的计算机可读指令，并且具有其它能力。

I/O接口206可包括各种软件和硬件接口，例如web接口、和图形用户界面等。I/O接口206可允许受约束节点114直接与用户交互，或通过客户机设备(未示出)与用户交互。此外，I/O接口206可使得受约束节点114能够与其他设备通信。I/O接口206可促成在包括有线网络(例如，LAN、电缆等)和无线网络(诸如，WLAN、蜂窝或卫星)在内的各种各样的网络和协议类型中的多个通信。I/O接口206可包括用于使多个设备彼此连接或将其连接到服务器的一个或多个端口。

I/O接口206可进一步被连接到至少一个传感器(未示出)。该至少一个传感器可被配置成基于部署有该至少一个传感器的环境来捕捉涉及某些参数的感测数据。该数据可具有基于该环境的因上下文而异的属性。I/O接口206还可被配置成作为受约束传感器网关来执行。受约束传感器网关可启用受约束节点114和后端之间的通信或数据传送。受约束传感器网关可在可用于通信/数据传送的带宽或可用于受约束传感器网关的能量方面受到约束。

存储器208可包括本领域公知的任何计算机可读介质，包括例如诸如静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)之类的易失性存储器，和/或诸如只读存储器(ROM)、可擦除可编程ROM和闪存之类的非易失性存储器。存储器208可包括模块210和数据216。

模块210包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等。在一个实现中，模块210可包括网络状况检测模块108、适配模块110、应用层协议118、通信模块116和其他模块214。这些其他模块214可包括对受约束节点114的应用和功能进行补充的程序或编码指令。

数据216和其他事物用作用于存储由一个或多个模块210来处理、接收和生成的数据的储存库。数据216还可包括其他数据218。其他数据218可包括作为执行其他模块214中的一个或多个模块的结果的数据。

根据一示例性实施例，通信模块可包括适配模块110和网络状况检测模块108以及应用层协议模块112。

根据本公开的一实施例，受约束节点114包括适配模块110。适配模块110可被配置成确定用于该数据传送的可靠性得分。由适配模块110确定的可靠性得分基于推断出的感测指示。推断出的感测指示可通过分析推断出的感测数据和受约束传感器网关的通信网络的网络状况来导出。该网络状况可涉及由网络状况检测模块112检测到的数据传送可用的带宽和往返等待时间。在一示例性实施例中，该状况可使用用于带宽聚集的跨层系统来检测。跨层系统可基于对如PCT/IN2011/000838中描述的网络状况的动态分析。此外，本领域的技术人员可能还能够用如专利申请PCT/IN2009/000281和2493/MUM/2012中描述的系统和方法来检测网络状况。

推断出的感测数据可以从感测数据中被得到或导出。感测数据可具有因上下文而异的属性。推断出的感测数据可基于感测数据的属性来确定用于该数据传送的可靠性级别要求。可靠性级别可指的是用于数据传送的可靠通信模式或非可靠通信模式中的至少一者。

应用层协议118可基于由适配模块110确定的得分来动态地确定用于数据传送的可靠性级别。由应用层协议118进行的动态适配启用对资源(诸如，带宽和能量)的使用的优化。对可靠性级别的动态适配可帮助应用层协议118减少各设备之间或服务器和设备之间的握手，由此对资源利用进行优化。

现在参考图3，呈现了根据本主题的一实施例的流程图。

在框302，检测被受约束传感器网关使用的通信网络的网络状况。该网络状况是被网络状况检测模块108检测到的。检测到的状况可指的是数据传送可用的带宽和往返等待时间等。此外，在框304，进行对感测数据的分析，以导出感测指示。也对被网络状况检测模块108检测到的网络状况进行进一步分析。在框306，确定可靠性得分。该可靠性得分基于推断出的感测指示。推断出的感测指示抑或基于对感测数据的分析抑或基于网络状况和从感测数据导出的指示的组合。该可靠性得分是由适配模块110确定的。

在框308，应用层协议118基于由适配模块110确定的可靠性得分来动态地适配可靠性级别。

参考图4，示出了解说根据本主题的一实施例的过程流的框图。该过程在步骤302处开始，在步骤302，捕捉/检索来自嵌入在具有受约束传感器网关的边界设备中的传感器的感测数据。在步骤422，检索涉及网络状况的数据。步骤402，或步骤402和步骤422的组合为受约束传感器网关生成感测指示。

嵌入在边界设备中的传感器可基于特定域的应用性(例如，车辆跟踪、数据中心监视或医学监视)而不同。在步骤404，捕捉上下文敏感属性的值。上下文敏感属性也可被称为服务特定域的判定属性。在步骤406检测来自上下文敏感属性以及上下文敏感属性的状态的数据。使用步骤416、步骤418和步骤420解说了针对步骤406的示例。

步骤408可跟在对上下文敏感属性和上下文敏感属性的状态的检测之后。在步骤408，可确定可靠性得分。可靠性得分可以是时间、受约束网关的网络状况和受约束网关的基于推断出的感测指示的状态的函数。在步骤414检测到的网络状况还可确定步骤408中指派的可靠性得分。该可靠性得分可基于特定域，以便针对特定情况对边界设备的带宽和能量使用进行优化。在步骤410，将可靠性得分传送到边界设备的应用层协议。此外，在步骤412，该应用层协议根据该可靠性得分来适配数据传送期间所需的握手。

可参考用于跟踪车辆的智能运输系统来解释在步骤416、步骤418和步骤420中所解说的示例。在示例性实施例中，每一车辆的仪表盘都可配备有传感器网关。该传感器网关可嵌有如GPS、加速计之类的传感器。该传感器网关可使用从GPRS、Wi-Fi和以太网中选出的多种通信方法来连接到因特网。传感器网关和通信网络可从车辆电池处提取能量。

对于跟踪该车辆的远程用户而言，加速计数据和GPS坐标是由该网关在约定的时间间隔上收集并更新到服务器中的。该服务器可以用从接收到的该车辆的GPS数据和加速计数据中推断出的其ID、位置和速度来生成车辆跟踪信息。然而，针对该服务器的更新间隔和收集数据的时间间隔可取决于该车辆的速度而改变，即当车辆行进的更快时，该时间间隔和更新间隔可被降低。因此，如果车辆行进的更快，则该服务器将被更新得更快，由此消耗更多的带宽和能量。对带宽和能量的较高消耗是不合需要的。

本公开可在以下作为行进车辆的结果而发生的两种情况中实现：即在车辆行进的较快时；以及在车辆以较慢的速度行进时，更新速率被降低，因为地理坐标的改变速率较小。当车辆正以较低的速度行进时，由传感器网关传达的所有这些坐标和加速计数据必须被服务器成功捕捉变得重要，因为下一次更新将在很长间隔后才到达。因此，在这种情况下，需要可靠的传送模式。

然而，在车辆行进地较快的情况下，更新速率较高，因为该车辆的坐标方面的改变速率较高。处于这样的较高的更新速率，对经更新信息的杂散损耗可能对跟踪系统不具有不利的效果。然而，由于更新速率很高，因此确保可靠性所需的握手增加了网络负载并导致网络堵塞。同样，由针对可靠性的握手造成的通信增加了能量使用，并对已经由于高更新速率而受压的能量来源(电池)施加压力。在该情况下，应用层协议适配非可靠传送模式，因为确收被认为是不必要的。因此，取决于该加速计数据，传感器网关可推断出该车辆的状态(静止、慢、快等)，并判定选择可靠模式还是非可靠模式，即适配数据传送特性以对带宽和能量使用进行优化。

Claims (7)

1.一种用于对受约束传感器网关内的用于数据传送的资源利用进行优化的系统，所述系统包括：

与包括应用层协议的所述受约束传感器网关(106)通信的处理器(204)，其中所述受约束传感器网关(106)与通信网络(104)通信；

用于确定感测数据的多个传感器，其中所述感测数据包括基于其中部署有所述多个传感器的环境状况的因上下文而异的属性以及所述因上下文而异的属性的状态；以及

耦合到所述处理器(204)的存储器(208)，其中所述存储器(208)包括能够由所述处理器(204)来执行的多个模块(210)，并且其中所述多个模块(210)包括：

网络状况检测模块，所述网络状况检测模块被配置成检测被所述受约束传感器网关使用的通信网络的网络状况；以及

适配模块，所述适配模块被配置成基于推断出的感测指示使用时间、所述受约束传感器网关的网络情况、以及所述受约束传感器网关的状态来动态地确定用于数据传送的可靠性得分，其中所述可靠性得分基于特定域以便对所述受约束传感器网关的带宽和能量使用进行优化，

其中推断出的感测指示是通过分析以下中的至少一者而确定的：感测数据、或所述网络状况和通过分析所述感测数据而导出的指示的组合，其中所述受约束传感器网关的应用层协议基于所述可靠性得分选择可靠性级别，其中所述可靠性级别涉及用于数据传送的可靠通信模式或非可靠通信模式中的至少一者，并且其中所述应用层协议基于所述可靠性得分并根据所述可靠性级别来适配数据传送的握手，以对所述资源利用进行优化。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述受约束传感器网关通信地连接到至少一个传感器，其中所述至少一个传感器捕捉具有因上下文而异的属性的感测数据。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述受约束传感器网关的网络状况是针对带宽可用性和往返等待时间中的至少一者来检测的。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，由所述应用层协议适配的用于数据传送的可靠通信模式利用具有反馈的闭环通信。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，由所述应用层协议适配的用于数据传送的所述非可靠通信模式利用开环通信，而无需反馈。

6.一种用于对受约束传感器网关内用于数据传送的资源利用进行优化的方法，所述方法包括：

检测被受约束传感器网关使用的通信网络的网络状况，其中所述受约束传感器网关包括应用层协议，并且所述受约束传感器网关与所述通信网络通信；

分析感测数据以导出感测指示，其中所述感测数据包括基于其中部署有提供所述感测数据的传感器的环境状况的因上下文而异的属性以及所述因上下文而异的属性的状态；

基于推断出的感测指示使用时间、所述受约束传感器网关的网络情况、以及所述受约束传感器网关的状态来确定可靠性得分，其中所述可靠性得分基于特定域以便对所述受约束传感器网关的带宽和能量使用进行优化，其中所述推断出的感测指示基于感测指示或者网络状况和感测指示的组合中的至少一者，其中所述可靠性得分是由适配模块确定的；以及

基于所述可靠性得分动态地配置应用层协议以选择用于所述数据传送的可靠性级别，其中所述可靠性级别涉及用于所述数据传送的可靠通信模式或非可靠通信模式中的至少一者，并且其中所述应用层协议基于所述可靠性得分并根据所述可靠性级别来适配数据传送的握手，以对所述资源利用进行优化，其中所述检测、所述分析、所述确定、所述配置中的至少一者是由处理器执行的。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，从通信地连接到所述受约束传感器网关的至少一个传感器处捕捉所述感测数据。