CN104813616B - 发布数据的可靠性的动态选择的系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在发布数据的同时用数据发布协议进行可靠性的动态选择的系统和方法，包括：受约束网关设备(102)，适合于通过使用数据发布者来发布数据且适合于发送和接收一个或多个确认消息；一个或多个订户设备(104)，与受约束网关设备(102)通信耦合，并向服务器(106)订阅且适合于发送和接收一个或多个确认消息；以及服务器(106)，与受约束网关设备(102)和一个或多个订户设备(104)通信耦合，并适合于在受约束网关设备(102)上的数据发布者与一个或多个订户设备(104)之间交换确认消息，其中，在受约束网关设备(102)上运行的数据发布者具有发布数据的多个可靠性水平，并适合于基于可用带宽和能量而动态地选择可靠性水平。

Description

发布数据的可靠性的动态选择的系统及方法

技术领域

本发明一般地涉及发布者与订户网络之间的消息通信领域。更特别地，本发明涉及泛在计算和物联网领域。特别地，本发明涉及传感器数据公布，尤其是当数据发布者具有资源如网络带宽、能量的限制且在受约束网关设备上操作时。

背景技术

去向和来自在网络中操作的多个设备的诸如新闻、事件、通知、文件、媒体剪辑及其他应用数据之类的数据的分发在今天是泛在的。数据从一个或多个数据广播公司或传感器到多个移动设备的广播以及由在无线网络中操作的多个移动设备进行的数据广播在网络资源使用方面或者由于网络带宽限制而涉及到多个问题。通常，可将广播消息的设备称为发布者，并可将广播消息的接收者称为订户。数据发布者与订户之间的通信是消息发布环境中的本质特性特征，其中两个系统都相对于彼此被解耦。数据发布者通过服务器向订户发送数据。此类服务器充当消息数据库、订阅库以及两个组成部分之间的对话者。

在特定消息发布系统内，一般地可通过提供路由服务的服务器网络来输送消息。此类通信常常具有关联“服务质量”，其确定服务器用来处理消息的方式。服务的质量取决于网络带宽要求、吞吐量、等待时间、出错率、压缩或者数据流所需的存储器或缓冲器空间的量等因素。消息发布系统包括向一组的一个或多个订户发送通信的一组的一个或多个发布者，所述一个或多个订户已在接收该类型的通信方面向服务器订阅其兴趣。发布/订阅允许订阅用户接收到感兴趣区域中的最新信息。具有向中间件/服务器发送消息的许多发布者的典型环境，所述中间件/服务器又跨网络向位于远程计算设备上的许多(潜在地数目非常大的)订户发送消息。

然而，诸如移动电话、PDA以及无线连接的其他电池供电设备之类的移动无线设备的使用向被设计成向在那些设备上执行的应用程序输送数据的任何系统中引入多个因素，例如其中移动设备必须通过无线网络与中央数据库或服务器通信的情况，设备可面对到被设计成向客户端设备的用户传输数据和内容的任何系统的带宽约束、等待时间问题、间歇性连接问题、功率约束以及极其高昂的成本。另外，设备的较低可用带宽和能量可对可以有效地输送的数据和内容的类型或复杂性施加约束。同样地，等待时间和间歇性连接问题可影响订户设备与数据或内容源通信以确认内容输送的能力。因此，需要优化诸如数据发布者的能量和带宽之类的资源使用和管理服务质量。

现有技术尝试解决在数据公布系统中涉及到的各种问题。例如，US 8028085 描述了通过去除延时分量来减少消息交换的等待时间，所述延时分量是用于其中发布者和订户存在于同一过程空间中的系统的消息队列。然而，其并未指定用于具有类似于能量以及网络带宽的优化资源使用的发布者侧服务质量管理的任何方法。

此外，US 2003/0115317描述了订户指定的服务质量要求以及消息特性和因此由消息中间件/服务器来选择适当的通信协议。服务器还平衡可靠性要求和优化消息性能。然而，这也未指定用于发布者侧QoS管理的任何方案。

US 7548534谈论了MAC层(第2层)的带宽分配策略和如何能够动态地改变由基站调度器基于每个物理信道带宽许可的连接优先权而进行的带宽分配。US 8149771谈论了由时间调度器进行的多个应用程序之间的动态带宽分配机制。其特别地对广播数据进行工作。其确保应用程序在所分配带宽上操作时的可靠性水平，然而并未在数据发布期间动态地改变可靠性水平，并且并未将带宽和功率的使用一起优化。其并不要求在任何受约束设备上运行。US 20060146991提出了一种端到端中间件架构，其使用发布订阅消息发送系统。此类消息发送系统使用基于主题的机制。其提供管理、控制、数据路由、软件和固件版本控制和更新管理及调度，还包括被连接到消息发送设备中的相应的一个或多个的一个或多个高速缓存引擎。消息发送系统监视性能度量，包括网络带宽、消息流速、帧速率、消息发送跳等待时间、端到端等待时间以及系统行为和协议优化服务。其进一步操作以基于性能度量来控制与消息通信路径相关联的资源。US 20090147737讨论了WiMAX MAC层(第2层)的带宽分配策略，如何由基站调度器基于由订户站使用需要发射的分组数目的预测进行的请求动态地进行带宽分配。在这里，Tx队列长度取决于到许可到达时预测将到达队列中的分组的数目，用测量平均延迟与目标延迟之间的差来调整，并且并未谈论管理发布者侧QoS。同样地，US 7406537、US 20030135556、US 7424549、US 20100002692、US 7970918并未谈论管理发布者侧的服务质量。

然而，上述现有技术文献并未描述当发布数据时由发布者动态地改变数据发布协议的可靠性/QoS且因此最佳地利用为受约束网关设备的资源如带宽和能量作。并且，没有一个现有技术提出定义在数据发布队列、睡眠循环与数据发布循环之间的关系。因此，在现有技术中所述的方案没有一个能够应对用于优化作为受约束设备的数据发布者的资源使用如能量以及带宽并充当传感器网关的问题。

此外，现有技术中的系统不知道任何用于在充当数据发布者并在受约束网关上运行的同时生成数据发布队列、睡眠和数据发布循环之间的关系的机制。

鉴于上文所解释的问题，存在对用于用优化的资源使用如能量以及网络带宽来管理发布者侧服务质量的改进方法和系统的增长的需要。本申请描述了基于发布者的状态和资源条件来改变发布数据的可靠性。其进一步制定了一种用于发布者侧服务质量管理的方法，其根据要在发布者处发布的数据的带宽可用性、发射队列尺寸和优先级，基于动态地改变发布消息的可靠性水平，优化资源使用如能量以及带宽。由应用程序提供的解决方案还提供了在最佳地使用类似于带宽和能量的资源方面的性能增强。

发明目的

本申请的主要目的是提供一种用于用类似于能量以及网络带宽的优化资源使用来管理发布者侧服务质量的系统和方法。

本发明的另一目的是提供一种用于基于发布数据队列尺寸和要在发布者处发布的数据的优先级来动态地改变发布消息的可靠性水平、带宽可用性的系统和方法。

本发明的另一目的是提供一种用于定义数据发布队列、睡眠循环与数据发布循环之间的关系的方法。

发明内容

本发明的实施例涉及一种用于在发布数据的同时用数据发布协议进行可靠性的动态选择的系统。在一个实施例中，该系统包括受约束网关设备、一个或多个订户设备和服务器。受约束网关设备可适合于通过利用数据发布者而发布数据。另外，受约束网关设备还可适合于在数据发布期间发送和接收一个或多个确认消息。在一个实施例中，受约束网关设备可适合于如果用于发布的数据的队列尺寸和数据发布循环与睡眠循环之间的时间差达到截止值或者如果信道条件从截止水平降低，则动态地降低发布数据的可靠性水平。在另一实施例中，受约束网关设备可适合于基于数据的优先级，或者如果信道条件指示公平且指示符在截止水平之上的话则简单地针对其发布的每个数据，动态地增加发布数据的可靠性。在一方面，受约束网关设备可以是具有某些网络带宽和能量限制的移动设备诸如移动电话、平板电脑、PDA等。在另一方面，可将受约束网关设备嵌入有多个传感器，并且其还可适合于与某些外部传感器进行通信。在另一方面，受约束网关设备可保持固定持续时间的睡眠循环。在一个实施例中，在受约束网关设备上运行的数据发布者可从最高的可靠性水平开始发布数据，并且一个或多个被订阅设备可适合于侦听该最高可靠性水平。在另一实施例中，数据发布者可保持发布数据的发射队列长度、数据发布循环与睡眠循环之间的关系。一个或多个订户设备可与受约束网关设备通信耦合并向服务器订阅，并且可适合于发送和接收一个或多个确认消息。服务器与受约束网关设备和一个或多个订户设备通信耦合。服务器可适合于在受约束网关设备上的数据发布者与一个或多个订户设备之间交换确认消息。特别地，在受约束网关设备上运行的数据发布者可具有发布数据的多个可靠性水平，并且可适合于基于可用带宽和能量而动态地选择可靠性水平并优化受约束网关设备的能量和带宽的使用。

本发明的其他实施例涉及一种用于在发布数据的同时用数据发布协议进行可靠性的动态选择的方法。该方法包括由在受约束网关设备上运行的数据发布者选择发布数据的可靠性水平并将发布数据发送到服务器。在一方面，发布数据的可靠性水平定义作为接收到的发布完成确认消息的确认将要从发布者侧发送的消息的数目。该数据被服务器接收且因此被发射到向服务器订阅的订户设备。服务器姐向受约束网关设备发送确认消息以便确认数据的传输。订户设备在接收到发布数据时经由服务器向受约束网关设备发送发布完成确认消息。在一方面，由受约束网关设备进行的数据发布可从数据发布者选择用于发布的最高可靠性水平且订户以最高可靠性水平接收数据开始。

在一个实施例中，选择由受约束网关设备的数据发布者发布数据的可靠性水平的步骤包括基于两个连续数据发布循环之间的时间差(Tpc)、数据发布队列Qm的最大长度与随系统而变的发射队列长度的截止值(Qcutoff)来计算修改可靠性水平的时间(Tcutoff)，使用带宽条件和睡眠循环，并从而优化受约束网关设备的能量和带宽的使用。

在另一相关实施例中，优化受约束网关设备的能量和带宽的使用的步骤包括如果用于发布的数据的队列尺寸以及数据发布循环与睡眠循环之间的时间差达到截止值或者如果信道条件从截止水平降低且同样适配，则动态地降低发布数据的可靠性水平；或者如果信道条件指示公平且指示符在截止水平之上，则动态地增加发布数据的可靠性水平。

在一方面，动态地降低发布数据的可靠性的步骤可包括基于已发布消息的可靠性水平而忽视针对已发布消息要发送的确认消息，并选择要发布的下一优先级数据。这又减少要发送的数据发布和总数据业务的总持续时间，因此减少能量以及带宽的使用。

在一方面，动态地增加发布数据的可靠性的步骤包括确定是否要发布的数据的队列长度小于1/2Qcutoff且数据发布速率是几乎相同的，并且带宽在两个连续数据发布循环期间不改变。在另一方面，动态地增加发布数据的可靠性水平的步骤是基于数据的优先级或者简单地针对其发布的每个数据。在相关实施例中，确定要发布的数据的队列长度是否小于1/2Qcutoff的步骤包括确定是否 Tpc＝(Tp/Q1)Qm，其中，Tpc表示两个连续数据发布循环之间的时间差，Q1 表示要发布的数据的队列长度，Tp表示基于消息可靠性水平而发布消息并获得返回的确认所需的总时间，并且Qm表示数据发布队列的最大长度。

前述内容已相当宽泛地概括了本发明的特征和技术优点，以便可更好地理解随后的本发明的详细描述。下面将描述构成本发明的权利要求的主题的本发明的附加特征和优点。应认识到的是可容易地利用公开的概念和特定实施例作为用于修改或设计其他结构以便执行本发明的相同目的的基础。还应认识到的是此类等效构造不脱离如在所附权利要求中所阐述的本发明。根据结合附图考虑的以下描述，将更好地理解被视为本发明的特性的新型特征(关于其组织和操作方法)以及其他目的和优点。然而，应明确地理解的是每个图是仅仅是出于图示和描述的目的而提供的，并且并不意图作为本发明的限制的定义。

附图说明

当结合附图来阅读时，可更好地理解前述概要以及优选实施例的以下详细描述。出于举例说明本发明的目的，在图中示出了本发明的示例性构造；然而，本发明不限于在图中公开的特定系统和方法：

图1是其中发布者应用程序在其上面运行的受约束网关设备与订户应用程序在其上面运行的一个或多个订户设备经由服务器相互通信且其中可实现本发明的发布系统的示意性表示。

图2根据示例性实施例示出具有数据发布者应用程序的受约束网关设备。

图3是示出了与服务器相交互的发布者的部件的系统架构的示意性表示。

图4是典型发布者/订户通信过程的示意性表示。

图5表示根据示例性实施例的描述动态地改变发布者侧服务质量的执行流程图。

具体实施方式

现在将详细地讨论图示出本发明的所有特征的本发明的某些实施例。此后又“包括”、“具有”、“包含”及其他形式意图在意义方面是等效的，并且是开放末端的，因为这些词语中的任何一个之后的一个或多个项目并不意图是此类一个或多个项目的穷举列表，或者意图仅局限于所列的一个或多个项目。

还必须注意的是如在本文中和所附权利要求中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数参考，除非上下文清楚地另外说明。虽然可以在本发明的实施例的实施或测试中使用与本文所述的那些类似或等价的任何系统和方法，但现在描述优选系统和方法。

图1是其中发布者应用程序在其上面运行的受约束网关设备与订户应用程序在其上面运行的一个或多个订户设备经由服务器相互通信且其中可实现本发明的发布系统(100)的示意性表示。

发布系统(100)可包括受约束网关设备(102)、一个或多个订户设备(104) 和服务器(106)。受约束网关设备可适合于通过利用数据发布者而发布数据。数据发布者正在一个或多个订户设备(104)可能订阅的受约束网关设备(102) 上运行。另外，受约束网关设备(102)还可适合于发送和接收一个或多个确认消息。在一方面，一个或多个确认消息可以是由受约束网关设备向服务器发送的完整发布数据传输消息。

在一个实施例中，受约束网关设备(102)可适合于如果用于发布的数据的队列尺寸和数据发布循环与睡眠循环之间的时间差达到截止值或者如果信道条件从截止水平降低，则动态地降低发布数据的可靠性水平。在另一实施例中，受约束网关设备(102)可适合于基于数据的优先级，或者如果信道条件指示公平且指示符在截止水平之上的话则简单地针对其发布的每个数据，动态地增加发布数据的可靠性。受约束网关设备(102)可以是具有诸如网络带宽和能量限制之类的某些约束的诸如移动电话、平板电脑、PDA等移动设备。受约束网关设备可嵌入有多个传感器，并且其还可适合于与某些外部传感器进行通信，如在图2中进一步解释的。受约束网关设备可保持固定持续时间的睡眠循环。

在一个实施例中，在受约束网关设备(102)上运行的数据发布者可从最高的可靠性水平开始发布数据，并且一个或多个订阅设备(104)可适合于侦听该最高可靠性水平。在另一实施例中，数据发布者可保持发布数据的发射队列长度、数据发布循环与睡眠循环之间的关系。一个或多个订户设备可与受约束网关设备通信耦合并向数据发布者订阅，并且可适合于发送和接收一个或多个确认消息。服务器(106)与受约束网关设备和一个或多个订户设备通信耦合。服务器(106)可适合于在受约束网关设备上的数据发布者与一个或多个订户设备之间交换确认消息。特别地，在受约束网关设备上运行的数据发布者可具有发布数据的多个可靠性水平，并且可适合于基于可用带宽和能量而动态地选择可靠性水平并优化受约束网关设备的能量和带宽的使用。

根据示例性实施例的图2图示出具有数据发布者应用程序的受约束网关设备。受约束网关设备被表示为移动电话，但是其可以使移动设备，诸如平板电脑、PDA或被无线连接到网络的其他电池操作设备等。受约束网关设备可嵌入有多个传感器，诸如GPS、加速度计、接近传感器、NFC等，如图2中所示。此外，可通过利用类似于蓝牙、WiFi等小范围无线连接而用更多外部传感器如 ECG仪表、温度传感器等来加强受约束网关设备。受约束网关设备充当网关以向外部世界共享多个传感器数据。发布数据被传送至可充当中间件/代理的服务器。订户设备在服务器被更新时从服务器获得数据。在一方面，订户设备可以是受约束设备。

图3是示出了与服务器相交互的发布者的部件的系统架构的示意性表示。发布者具有向服务器发送数据/消息或确认的发射部件和从服务器接收确认的接收部件。此外，发布者包括发布者核心部件，其保持发布者在其上面运行的受约束网关设备的睡眠循环信息。此外，还给出接口发射部件和接口接收部件，其监视器关于在任何给定时间网络带宽可用于受约束网关设备的信息。

图4是典型发布者/订户通信过程的示意性表示。发布者将数据发布指示连同要发布的数据一起发送到服务器。保持用于系统中的每个订户的消息队列的服务器将数据发布指示发送到向服务器订阅的订户。在向订户发送数据时，服务器向发布者发送证实确认。一旦数据的发布结束，则发布者向服务器发送发布完成指示。发布者一旦接收到发布数据，则其还向服务器发送证实确认。一旦服务器从订户接收到该证实，则服务器向发布者发送指示发布完成的发布完成确认。

图5表示根据示例性实施例的描述发布者侧服务质量变化的执行流程图。发布方法最佳地使用诸如能量和网络带宽之类的资源。用于发布数据的可靠性水平在数据发布期间动态地改变。此外，在发布数据的发射队列长度、数据发布循环与受约束设备的睡眠循环之间建立关系。

用Q1来表示存储到数据发射队列中的要发布的消息数目或发布数据的队列长度。用Qm来表示队列的最大长度。用Tpc来表示两个连续数据发布之间的时间差或完成数据发布循环的持续时间。用Ts来表示受约束网关设备的睡眠循环的时间周期。睡眠循环是在其期间受约束网关设备睡眠的固定时间间隔。受约束设备保持固定持续时间的睡眠循环，并具有多个可靠性水平。其可从最高可靠性水平开始。此外，订户设备可从侦听最高可靠性水平开始。可用Tn来表示受约束网关设备睡眠之前的不活动时段。此外，可用Tp来表示基于消息的可靠性水平来发布消息并获得返回的确认所需的总时间。在一方面，可将可靠性水平定义为作为接收到的发布完成确认消息的确认要从发布者一侧发送的消息数目。

可将基于消息的可靠性水平来发布消息并获得返回的确认所需的总时间描述为网络带宽、可靠性水平、要发布的单独数据/消息的长度的函数。

即

Tp＝f(带宽、可靠性水平、要发布的单独数据/消息的长度)；…..(1a)

此外，可将两个连续数据发布之间的时间差或完整数据发布循环的持续时间定义为网络带宽和可靠性水平的函数。

即

Tpc＝f(带宽、可靠性水平)；…(1b)

因此，Tcutoff＝[(Tpc/Qm)Qcutoff]。因此，Tcutoff＝f(Tp,Qcutoff).….(2)

Q1＝f(Tp)….(3)

当达到Tcutoff但在该时间点Q1＞Qcutoff时，发布者修改要发布的消息的可靠性水平，即将其降低，作为第2水平的替代，变成第1水平等。在此时间期间，其基于发布消息的可靠性水平而忽视针对已发布消息要发送的ACK消息，并选择要发布的下一优先级数据。

在带宽减小、TP增加且Q1增加的情况下且如果达到以上条件，则发布者降低可靠性并执行相同的动作。在其要传递较少数据数目时(即小于1/2Qcutoff 且Tpc＝(Tp/Q1)Qm)、数据发布的速率几乎相同，并且带宽在Tpc期间不改变的情况下，其根据数据的优先级或者简单地针对其发布的每个数据而提高可靠性水平。

本发明的其他实施例涉及一种用于在发布数据的同时用数据发布协议进行可靠性的动态选择的方法。该方法包括由在受约束网关设备上运行的数据发布者选择发布数据的可靠性水平并将发布数据发送到服务器。在一方面，发布数据的可靠性水平定义作为接收到的发布完成确认消息的确认将要从发布者侧发送的消息的数目。该数据被服务器接收且因此被发射到向服务器订阅的订户设备。服务器可以向受约束网关设备发送确认消息以便确认数据的传输。订户设备在接收到发布数据时经由服务器向受约束网关设备发送发布完成确认消息。在一方面，由受约束网关设备进行的数据发布可从数据发布者选择用于发布的最高可靠性水平且订户以最高可靠性水平接收数据开始。

在一个实施例中，选择受约束网关设备的数据发布者发布数据的可靠性水平的步骤包括基于两个连续数据发布循环之间的时间差(Tpc)、数据发布队列 Qm的最大长度与岁系统而变的发射队列长度的截止值(Qcutoff)来计算修改可靠性水平的时间(Tcutoff)，使用带宽条件和睡眠循环，并从而优化受约束网关设备的能量和带宽的使用。

在另一相关实施例中，优化受约束网关设备的能量和带宽的使用的步骤包括如果用于发布的数据的队列尺寸以及数据发布循环与睡眠循环之间的时间差达到截止值或者如果信道条件从截止水平降低且同样适配，则动态地降低发布数据的可靠性水平；或者如果信道条件指示公平且指示符在截止水平之上，则动态地增加发布数据的可靠性水平。

在一方面，动态地降低发布数据的可靠性的步骤可包括基于已发布消息可靠性水平而忽视针对已发布消息要发送的确认消息，并选择要发布的下一优先级数据。

在一方面，动态地增加发布数据的可靠性的步骤包括确定是否要发布的数据的队列长度小于1/2Qcutoff且数据发布速率是几乎相同的，并且带宽在连续数据发布循环期间不改变。在另一方面，动态地增加发布数据的可靠性水平的步骤是基于数据或者简单地用于其发布的每个数据的优先级。在相关实施例中，动态地增加发布数据的步骤包括是要发布数据的队列长度是否小于1/2Qcutoff 且是否Tpc＝(Tp/Q1)Qm，其中，Tpc表示两个连续数据发布之间的时间差， Q1表示要发布的数据的队列长度，Tp表示基于其可靠性水平而发布消息并获得返回的确认所需的总时间，并且Qm表示数据发布队列的最大长度。

虽然在以下描述的各部分中，将参考在无线网络中操作的移动无线设备来讨论本发明，但应理解的是本发明的系统、设备和方法一般地也适用于其他类型的设备以及除无线网络之外的网络(例如，固定高速双向网络，诸如基于因特网的通信网络，或者固定或无线双向网络，其中在一个方向上的通信比在另一方向上的更快)。适用设备包括例如ATM机器、信息亭、自动售货机以及导航系统。其中本发明将适用的情况的一个示例将是汽车导航系统，其中，不存在或仅存在有限的用于用户设备与数据源通信的能力。另一示例是可能具有有限的上游通信能力的信息亭。一般地，本发明最适用于其中在一个方向上(网络到许多设备)存在广播机制或其他高效的数据分发机制但不存在针对每个设备自定义的用来获得数据的高效/成本有效或可用的双向机制的客户端设备。虽然本发明针对此类网络提供了显著的益处，如所述，但一般地，其可在具有对称或不对称通信能力的高速固定或无线双向网络的背景下使用。

可以使用机器或其他计算设备来执行相对于示例性实施例所述的方法和技术，在所述计算设备内，一组指令在被执行时促使机器执行上文所讨论的方法中的任何一个或多个。在某些实施例中，机器作为独立设备进行操作。在某些实施例中，可将机器连接(例如，使用网络)到其他机器。在联网部署中，机器可在服务器—客户端用户网络环境中的服务器或客户端用户机器的容量中或者作为端对端(或分布式)网络环境中的对端机器操作。

在附图和说明书中，已公开了本发明的典型优选实施例，并且虽然采用特定术语，但仅在描述性意义上而不是出于限制的目的使用术语。已具体地参考这些所示实施例相当详细地描述了本发明。然而，将显而易见的是在如前述说明书中所述的本发明的精神和范围内可以进行各种修改和变更。例如，本发明的示例性实施例主要针对回归测试脚本的生成。然而，本领域的技术人员将认识到对多种测试脚本的适用性。

虽然已详细地描述了本发明及其优点，但应理解的是在不脱离如所附权利要求定义的本发明的情况下可以对其进行各种变更、替换和修改。此外，本申请的范围并不意图局限于在本说明书中所述的过程、机器、装置、方法和步骤的特定实施例。如根据本公开、过程、机器、装置、方法或步骤将很容易认识到的，可利用当前现有或稍后将开发的，其执行与本文所述的相应实施例基本上相同的功能或实现基本上相同的结果。因此，所附权利要求意图在其范围内包括此类过程、机器、装置、方法或步骤。。

Claims (11)

1.一种用于在发布数据的同时用数据发布协议进行可靠性的动态选择的系统(100)，该系统包括：

受约束网关设备(102)，适合于通过使用数据发布者来发布数据且适合于发送和接收一个或多个确认消息；

一个或多个订户设备(104)，与受约束网关设备(102)通信耦合，并向服务器(106)订阅且适合于发送和接收一个或多个确认消息；以及

服务器(106)，其与受约束网关设备(102)和一个或多个订户设备(104)通信耦合，并适合于在受约束网关设备(102)上的数据发布者与一个或多个订户设备(104)之间交换确认消息；

其中，在受约束网关设备(102)上运行的数据发布者具有发布数据的多个可靠性水平，并适合于基于可用带宽和能量而动态地选择发布数据的可靠性水平并将发布数据发送至服务器，其中，发布数据的可靠性水平定义了作为发布完成确认消息的确认的要从发布者侧发送的消息的数目，

其中，为了动态选择发布数据的可靠性水平，在受约束网关设备(102)上运行的数据发布者适于：

基于两个连续数据发布循环之间的时间差(Tpc)、数据发布队列的最大长度Qm以及发射队列长度的截止(Qcutoff)来计算何时修改可靠性水平的时间(Tcutoff)，并从而优化受约束网关设备(102)的能量和带宽的使用，并且

其中，优化受约束网关设备(102)的能量和带宽的使用包括：

如果用于发布的数据的队列长度和数据发布循环与睡眠循环之间的时间差达到截止值或者如果信道条件从截止水平降低，则动态地降低发布数据的可靠性水平，或者

如果信道条件指示公平且指示符在截止水平之上，则动态地增加发布数据的可靠性水平。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述受约束网关设备(102)是具有网络带宽和能量限制的移动设备，并且还被嵌入多个传感器且适合于与外部传感器通信。

3.如权利要求1所述的系统，其中，所述受约束网关设备(102)保持固定持续时间的睡眠循环。

4.如权利要求1所述的系统，其中，数据发布者从最高可靠性水平开始，并且订户也侦听最高可靠性水平。

5.如权利要求1所述的系统，其中，数据发布者保持发布数据的发射队列长度、数据发布循环与睡眠循环之间的关系。

6.一种用于在发布数据的同时用数据发布协议进行可靠性的动态选择的方法，所述方法包括：

选择由受约束网关设备的数据发布者发布数据的可靠性水平并将发布数据发送到服务器，其中，发布数据的可靠性水平定义作为接收到的发布完成确认消息的确认的将要从发布者侧发送的消息的数目；

由服务器接收发布数据并将该数据发射到向服务器订阅的订户设备；

由服务器向受约束网关设备发送确认消息以用于确认数据的传输；以及

经由服务器从订户设备向受约束网关设备发送发布完成确认消息；

其中，选择由受约束网关设备的数据发布者发布数据的可靠性水平的步骤包括：

基于两个连续数据发布循环之间的时间差(Tpc)、数据发布队列的最大长度Qm与发射队列长度的截止(Qcutoff)来计算何时修改可靠性水平的时间(Tcutoff)，并从而优化受约束网关设备的能量和带宽的使用，并且

其中，优化受约束网关设备的能量和带宽的使用包括：

如果用于发布的数据的队列长度和数据发布循环与睡眠循环之间的时间差达到截止值或者如果信道条件从截止水平降低，则动态地降低发布数据的可靠性水平，或者

如果信道条件指示公平且指示符在截止水平之上，则动态地增加发布数据的可靠性水平。

7.如权利要求6所述的方法，其中，动态地降低发布数据的可靠性的步骤包括基于已发布消息的可靠性水平而忽视针对已发布消息要发送的确认消息，并选择要发布的下一优先级数据。

8.如权利要求6所述的方法，其中，动态地增加发布数据的可靠性的步骤包括确定是否要发布的数据的队列长度小于1/2Qcutoff且数据发布速率是几乎相同的，并且带宽在数据发布循环期间不改变。

9.如权利要求6所述的方法，动态地增加发布数据的可靠性水平的步骤是基于数据的优先级。

10.如权利要求6所述的方法，动态地增加发布数据的步骤是基于要发布数据的队列长度，其小于1/2Qcutoff且Tpc＝(Tp/Q1)Qm，其中，Tpc表示两个连续数据发布循环的时间差，Q1表示要发布的数据的队列长度，Tp表示基于消息的可靠性水平而发布消息并获得返回的确认所需的总时间，并且Qm表示数据发布队列的最大长度，还能够将Tp和Tpc、Q1表示为要发布的单独数据/消息的带宽、可靠性水平、长度的函数。

11.如权利要求6所述的方法，其中，由受约束网关设备进行的数据发布从数据发布者选择用于发布的最高可靠性水平且订户以最高可靠性水平接收数据开始。