CN114866462B - 一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统 - Google Patents

一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114866462B
CN114866462B CN202210784798.8A CN202210784798A CN114866462B CN 114866462 B CN114866462 B CN 114866462B CN 202210784798 A CN202210784798 A CN 202210784798A CN 114866462 B CN114866462 B CN 114866462B
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
value
leaf
domain
internet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210784798.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114866462A (zh
Inventor
赵林福
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Yunsu Education Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Guangdong Hongji Information Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Hongji Information Technology Co ltd filed Critical Guangdong Hongji Information Technology Co ltd
Priority to CN202210784798.8A priority Critical patent/CN114866462B/zh
Publication of CN114866462A publication Critical patent/CN114866462A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114866462B publication Critical patent/CN114866462B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/12—Shortest path evaluation
    • H04L45/121—Shortest path evaluation by minimising delays
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10—Services
    • G06Q50/20—Education
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
    • H04L45/14—Routing performance; Theoretical aspects
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L47/00—Traffic control in data switching networks
    • H04L47/10—Flow control; Congestion control
    • H04L47/12—Avoiding congestion; Recovering from congestion
    • H04L47/125—Avoiding congestion; Recovering from congestion by balancing the load, e.g. traffic engineering
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Educational Technology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Educational Administration (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Abstract

本发明属于数字通信技术领域，公开了一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统，通过在校园内布置物联网通信路由网络，从物联网通信路由网络中，首先获取各个节点的工作状态，计算获得负载度，根据节点的负载度，计算获得节点压力值，然后根据节点压力值，构建空间调度模型，获得调度系数；最后通过调度系数，对各个节点进行控制。在综合考虑周期性联网信息和即时通讯信息的过程中，结合各个时段校园中用户对物联网设备的使用习惯进行记录并且总结，动态地调度各个路由器或者物联网设备的连接方式，以降低物联网设备联网时发生的延迟，提高各个物联网设备为用户提供服务的效率和质量。

Description

一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统
技术领域
本发明属于数字通信技术领域，具体涉及一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统。
背景技术
在智慧校园中，物联网设备常用于采集数据以构建大数据，从而智能化对校园中的设备进行调度控制；同时，物联网设备也为学生或者用户提供服务。然而，物联网设备在采集数据以及提供服务的时候都需要通过路由器进行联网，在路由器承载的联网任务过重的时候，容易导致巨大的网络延迟，导致提供服务的质量和效率都出现严重下降，对校园的能源或者物联网系统的运行都造成严重的影响，因此，需要一种路由方法在通信峰值进行调控以降低网络延迟和通信效率现象。
发明内容
本发明的目的在于提出一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供一种智慧校园的物联网通信路由方法，所述方法包括以下步骤：
S100，在校园内布置物联网通信路由网络；
S200，从物联网通信路由网络中，获取各个节点的工作状态，计算获得负载度；所述工作状态包括链路占用度和节点的CPU使用率；S300，根据节点的负载度，计算获得节点压力值；
S400，根据节点压力值，构建空间调度模型，获得调度系数；
S500，通过调度系数，对各个节点进行控制。
进一步地，在步骤S100中，在校园内布置物联网通信路由网络的方法是：在校园中配置有多个与路由器之间有线或无线连接的物联网设备，物联网设备与路由器之间进行收发第一类信息和第二类信息，第一类信息通过路由器上传到服务器；其中所述第一类信息为物联网设备实时采集的信息，包括视频、图像、表格或文件；第二类信息通过路由器与互联网进行数据通信，其中所述第二类信息为物联网设备与客户端之间产生的交互信息，交互信息是物联网设备为用户提供服务产生的信息，交互的方式包括交易、通讯、互联网连接或者对服务器上存储的数据进行读写；路由器之间可进行组网，校园中所有的路由器构成物联网通信路由网络，其中物联网设备为可进行物联网的设备、装置或者仪器，物联网设备包括：移动设备、可穿戴设备、电子白板、平板电脑、消费终端、人脸消费终端、人脸通道闸或电子餐盘。
进一步地，在步骤S200中，获取各个节点的工作状态，计算获得负载度的方法是：以物联网通信路由网络路由器作为节点，以物联网设备作为叶点，实时测量节点的CPU使用率PRt，以一个叶点可连接的节点数量作为向上可配对量PERN，以一个节点可连接的叶点的数量作为向下可配对量PREN；可连接的叶点或可连接的节点的意义为在数据传输的信号范围内的叶点或者在数据传输的信号范围内的节点；（在发明中，可连接也可以替换为能够连接）；
对一个节点，获取当前时刻下节点同时连接的叶点的数量作为挂载量REN；对一个 节点，以其可连接的节点作为邻节点，分别测量获得一个节点与其各个邻节点之间的每一 分钟内的平均数据传输速率作为横向速率RNRSp，测量获得一个节点与服务器之间第一类 信息的每分钟平均数据传输速率作为直连速率RSSp；对于一个节点，将其符合RNRSp≥RSSp 的各个邻节点作为预备节点；叶点周期性地发送第一类信息到节点，周期性地发送即每隔 相同的时间段(优选地，周期长度的时间段取值[50,2000]毫秒)进行一次发送，以其周期长 度作为上传周期fprd，周期性地发送的第一类信息的平均大小为数据长度FMsize，节点为 该叶点分配的带宽为dls，分别获得一个节点与和其连接的各个叶点的链路占用度LPRt， LPRt＝8×FMsize/fprd/dls；测量一个节点的各个与其相连的叶点的链路占用度LPRt和节 点的CPU使用率PRt构成节点的工作状态；计算获得其负载度WDgr，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE001
,其中i1为累加变量，LPRti1代表的是与节点连接的 叶点中的第i1个叶点与该节点连接的链路占用度；或者以一个节点的CPU使用率PRt作为其 负载度WDgr。
（有益效果为：通过计算出网络中与各个节点之间的连通性的物联网设备的叶点之间通信能够实现出最均衡状态的负载程度作为负载度，通过负载度将一个节点的网络通信的利用程度进行量化，为后续物联网中各个节点的最大利用化和效用化进行信息采集，从而全局统筹地为物联网路由制定合理高效的规划方法）。
进一步地，在步骤S300中，根据节点的负载度，计算获得节点压力值的方法是：以0.5～1个小时作为一个窗口期，或者将一个自然日平均分割成24～48个窗口期，以一个叶点统计其在一个窗口期的收发的第二类信息的频次作为该叶点在该窗口期的第一访压值fpv；匹配得到当前时刻所在的窗口期作为观测期，将一个叶点在最近的wk个自然日中属同一观测期的各个第一访压值构建成一个序列作为第一访压序列fpls,fpls＝[fpvi2],i2∈[1，wk]，i2为第一访压值的序号，以fpvi2代表前i2个自然日中属同一观测期的第一访压值；其中wk为记录第一访压值的自然日的数量，即第一访压序列的长度，wk在 [7，30]之间取值；计算获得叶点的第二访压值spv，
Figure 9773DEST_PATH_IMAGE002
；
其中i3为累加变量，fpls(i3)代表第一访压序列中第i3个元素，fpv_b和fpv_t分别代表第一访压序列中的最小值和最大值；遍历各个节点并以分别以各个节点作为域核点，以域核点及其预备节点构成的集合作为节点域；该节点域中节点的数量为rarn，将节点域中各个节点的负载度构建一个序列作为域负载序列rarlst,rarlst＝[WDgri4],i4∈[1，rarn],其中i4为该节点域中节点的序号，以WDgri4代表该节点域中第i4个节点的负载度；以一个叶点在节点域中可连接的节点的数量为rearn，以域核点可连接的各个叶点的集合作为叶点域，结合叶点域中各个叶点的第二访压值构建一个序列作为该节点的域访压序列rspvlst,rspvlst＝[spvi5],i5∈[1，PREN]，其中i5为叶点域中的叶点的序号，spvi5代表叶点域中第i5个叶点的第二访压值；为所有的节点计算其节点压力值rt_prs：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE004
；
其中i6、i7为累加变量，rearni6代表叶点域中第i6个叶点在节点域中的可连接的节点的数量，以PERNi6代表叶点域中第i6个叶点可连接的节点数量，rspvlst(i6)代表域访压序列中第i6个元素，即叶点域中第i6个叶点的第二访压值，rPRENi7代表与节点域中第i7个节点连接且与域核点连接的叶点的数量，PRENi7代表域核点的节点域中第i7个节点可连接的叶点的数量，rarlst(i7)代表域负载序列中第i7个元素，即该节点域中第i7个节点的负载度。
（有益效果为：计算各个节点的节点压力值，可以根据历史数据对一定时期内第二类信息的处理压力进行预测，使得该算法具有相当的时效性，对各个路由器在一定时期内关于第二类信息的负载得以预判，进而通过这个经过预测的第二访压值对后续步骤中节点压力值更贴近真实的路由器负载压力，因此计算出的节点压力值衡量了时间数据并总结出其规律；同时节点压力值综合考虑了预备节点的负载状况，对各个叶点选择不同节点进行数据传输的可能性加入计算范围，使得一个特定的节点的时间上和空间上的负载特征都得以衡量，使得衡量路由器的服务状况或者负载状况更加具体和精确）。
进一步地，在步骤S400中，根据节点压力值，构建空间调度模型，获得调度系数的方法是：当一个节点所在的节点域中的各个节点的节点压力值的算数平均值大于同一时刻下所有节点的节点压力值的算数平均值，则记该节点在该时刻发生一次负载溢出事件，一个节点在上一个自然日中发生的负载溢出事件的次数为近溢频值ROP，计算所有节点的近溢频值的算术平均值作为均溢频值EROP；计算溢出窗口期OT，OT＝24/EROP；设置获得节点压力值rt_prs的频率为每R小时一次，R∈[0.1，0.5]；则溢出窗口POT＝OT//R，其中//为做除法后向下取整取整函数的运算符号；获取所有节点在当前时刻到前POT个时刻的节点压力值并构建一个矩阵作为空间调度模型ATMF，
Figure DEST_PATH_IMAGE005
；
其中rnum代表节点的总数量；rt_prsrnum,POT代表在前POT个时刻下第rnum个节点测得的节点压力值；设置一个变量作为时刻迭代值m1，设置一个变量作为节点迭代值m2，初始化m1、m2的值为1； 跳转到步骤S401；
S401，当m2≤rnum，设置一个变量作为增压累积量sub_Gflag,设置一个变量作为增压标签Gflag，设置一个变量作为最大增压量MxVUP；初始化sub_Gflag、Gflag和MxVUP的值为0；跳转到步骤S402；当m2＞rnum，跳转到步骤S406；
S402，当m1＜POT,计算瞬时变化量tmpt，tmpt＝ATMF(m2,m1)－ATMF(m2,m1+1)，其中ATMF(m2,m1)代表空间调度模型中第m2行第m1列的元素，跳转到步骤S403；当m1≥POT，跳转到步骤S405；
S403，如果tmpt≥0，则将sub_Gflag的值增加1 ,如果 MxVUP＜tmpt，则更新MxVUP的值为tmpt的值，将m1的值加1，跳转到步骤S402；如果MxVUP≥tmpt，不更新MxVUP的值，将m1的值加1，跳转到步骤S402；如果tmpt＜0，跳转到步骤S404；
S404，如果Gflag≤sub_Gflag，则更新Gflag的值为sub_Gflag的值，设置sub_Gflag的值为0，将m1的值加1，跳转到步骤S402；如果Gflag＞sub_Gflag，将m1的值加1，跳转到步骤S402；
S405，计算第m2个节点的调度系数adidx，adidx＝MxVUP×Gflag/POT，
将m2的值增加1， 跳转到步骤S401；
S406，结束。
（有益效果为：计算获得的调度系数综合地对当前物联网的布局进行信息归总，对各个负责信息中转或者联网的节点在布局中的位置进行效益量化，将节点负载的程度以及节点对各个叶点进行分流的能力进行时效评估，为进一步合理规划物联网中各个设备的联网作业进行进行预备）。
进一步地，在步骤S500中，通过调度系数，对各个节点进行控制的方法是：以所有节点的调度系数的算术平均值作为调度平衡值Eadidx，对一个节点，如果其调度系数adidx＞Eadidx，则获取该节点的各个叶点，将各个叶点按照第二访压值从大到小排列，依次尝试更换节点，直到一个叶点成功进行更换节点的操作；如果其调度系数adidx≤Eadidx，则无需对叶点的连接进行操作；
其中尝试更换节点的方法是：对于一个叶点，获取可与其连接的各个节点中拥有最小值的调度系数作为向下调度系数dw_adidx，如果dw_adidx＜Eadidx，则将该叶点与dw_adidx对应的节点进行连接，则更换节点成功，如果dw_adidx≥Eadidx，则更换节点失败。
本发明还提供了一种智慧校园的物联网通信路由系统，所述一种智慧校园的物联网通信路由系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种智慧校园的物联网通信路由方法中的步骤，所述一种智慧校园的物联网通信路由系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心等计算设备中，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器、服务器集群，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
联网初始单元，用于在校园内布置物联网通信路由网络；
负载计算单元，用于从物联网通信路由网络中，获取各个节点的工作状态，计算获得负载度；
压力衡量单元，用于根据节点的负载度，计算获得节点压力值；
模型构建单元，用于根据节点压力值，构建空间调度模型，获得调度系数；
动态调度单元，用于通过调度系数，对各个节点进行控制。
本发明的有益效果为：本发明提供一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统，在综合考虑周期性联网信息和即时通讯信息的过程中，结合各个时段校园中用户对物联网设备的使用习惯进行记录并且总结，动态地调度各个路由器或者物联网设备的连接方式，以降低物联网设备联网时发生的延迟，提高各个物联网设备为用户提供服务的效率和质量。
附图说明
通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上述以及其他特征将更加明显，本发明附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：
图1所示为一种智慧校园的物联网通信路由方法的流程图；
图2所示为一种智慧校园的物联网通信路由系统结构图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示为一种智慧校园的物联网通信路由方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本发明的实施方式的一种智慧校园的物联网通信路由方法，所述方法包括以下步骤：
S100，在校园内布置物联网通信路由网络；
S200，从物联网通信路由网络中，获取各个节点的工作状态，计算获得负载度；
S300，根据节点的负载度，计算获得节点压力值；
S400，根据节点压力值，构建空间调度模型，获得调度系数；
S500，通过调度系数，对各个节点进行控制。
进一步地，在步骤S100中，在校园内布置物联网通信路由网络的方法是：在校园中配置有多个物联网设备，物联网设备与路由器之间进行收发第一类信息，第一类信息通过路由器上传到服务器；其中所述第一类信息为物联网设备实时采集的信息，包括视频、图像、表格或文件；同时物联网设备与路由器之间进行收发第二类信息，第二类信息通过路由器与互联网进行数据通信，其中所述第二类信息为物联网设备与客户端之间产生的交互信息，交互信息是物联网设备为用户提供服务产生的信息，交互的方式包括交易、通讯、互联网连接或者对服务器上存储的数据进行读写；路由器之间可进行组网，校园中所有的路由器构成物联网通信路由网络，其中物联网设备为可进行物联网的设备、装置或者仪器。
进一步地，在步骤S200中，获取各个节点的工作状态，计算获得负载度的方法是： 以物联网通信路由网络路由器作为节点，以物联网设备作为叶点，实时测量节点的CPU使用 率PRt，以一个叶点可连接的节点数量作为向上可配对量PERN，以一个节点可连接的叶点的 数量作为向下可配对量PREN；对一个节点，获取当前时刻下节点同时连接的叶点的数量作 为挂载量REN；对一个节点，以其周围的节点作为邻节点，分别测量获得一个节点与其各个 邻节点之间的每分钟平均数据传输速率作为横向速率RNRSp，测量获得一个节点与服务器 之间的属于第一类信息的每分钟平均数据传输速率作为直连速率RSSp；对于一个节点，将 其符合RNRSp≥RSSp的邻节点作为预备节点；叶点周期性地发送第一类信息到节点，其周期 长度为上传周期fprd，周期性发送的第一类信息的平均大小为数据长度FMsize，节点为其 分配的带宽为dls，分别获得一个节点从与其连接的各个叶点的链路占用度LPRt，LPRt＝8 ×FMsize/fprd/dls；测量一个节点中各个与其相连的叶点的链路占用度LPRt和节点的CPU 使用率PRt构成节点的工作状态；计算获得其负载度WDgr，
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE006
,其中i1为累加变量，LPRti1代表的是与节点连接的叶点中的第i1个叶点与该节点连接的链 路占用度；或者以一个节点的CPU使用率PRt作为其负载度WDgr。
进一步地，在步骤S300中，根据节点的负载度，计算获得节点压力值的方法是：以0.5~1个小时作为一个窗口期，或者将一个自然日平均分割成24~48个窗口期，以一个叶点统计其在一个窗口期的收发的第二类信息的频次作为该叶点在该窗口期的第一访压值fpv；匹配得到当前时刻所对应的窗口期作为观测期，将一个叶点在wk个自然日中同一观测期的各个第一访压值构建成一个序列作为第一访压序列fpls,fpls＝[fpvi2],i2∈[1，wk]，其中wk为记录第一访压值的自然日的数量，即第一访压序列的长度，wk在 [7，30]之间取值；计算获得叶点的第二访压值spv，
Figure DEST_PATH_IMAGE007
；
其中i3为累加变量，fpls(i3)代表第一访压序列中第i3个元素，fpv_b和fpv_t分别代表第一访压序列中的最小值和最大值；以一个节点作为域核点，以域核点及其预备节点构成一个关于节点的集合作为节点域；该节点域中节点的数量为rarn，将节点域中各个节点的负载度构建一个序列作为域负载序列rarlst,rarlst＝[WDgri4],i4∈[1，rarn],其中i4为该节点域中节点的序号，以WDgri4代表该节点域中第i4个节点的负载度；以一个叶点可连接域核点的节点域中的节点的数量为rearn，以域核点可连接的各个叶点的集合作为叶点域，结合叶点域中各个叶点的第二访压值构建一个序列作为该节点的域访压序列rspvlst,rspvlst＝[spvi5],i5∈[1，PREN]，其中i5为叶点域中的叶点的序号，spvi5代表叶点域中第i5个叶点的第二访压值；为所有的节点计算其节点压力值rt_prs：
Figure DEST_PATH_IMAGE004A
；
其中i6、i7为累加变量，rearni6代表叶点域中第i6个叶点在节点域中的可连接的节点的数量，以PERNi6代表叶点域中第i6个叶点可连接的节点数量，rspvlst(i6)代表域访压序列中第i6个元素，即叶点域中第i6个叶点的第二访压值，rPRENi7代表与节点域中第i7个节点连接且与域核点连接的叶点的数量，PRENi7代表域核点的节点域中第i7个节点可连接的叶点的数量，rarlst(i7)代表域负载序列中第i7个元素，即该节点域中第i7个节点的负载度。
计算各个节点的节点压力值，可以根据历史数据对一定时期内第二类信息的处理压力进行预测，使得该算法具有相当的时效性，对各个路由器在一定时期内关于第二类信息的负载得以预判，进而通过这个经过预测的第二访压值对后续步骤中节点压力值更贴近真实的路由器负载压力，因此计算出的节点压力值衡量了时间数据并总结出其规律；同时节点压力值综合考虑了预备节点的负载状况，对各个叶点选择不同节点进行数据传输的可能性加入计算范围，使得一个特定的节点的时间上和空间上的负载特征都得以衡量，使得衡量路由器的服务状况或者负载状况更加具体和精确。
进一步地，在步骤S400中，根据节点压力值，构建空间调度模型，获得调度系数的方法是：当一个节点的节点域中的各个节点的节点压力值的算数平均值大于同一时刻下所有节点的节点压力值的算数平均值，则该节点在该时刻发生一次负载溢出事件，一个节点在上一个自然日中发生的负载溢出事件的次数为近溢频值ROP，计算所有节点的近溢频值的算术平均值作为均溢频值EROP；计算溢出窗口期OT，OT＝24/EROP；计算获得节点压力值rt_prs的频率为每R小时一次，R∈[0.1，0.5]；则溢出窗口POT＝OT//R，其中//为做除法后向下取整函数的运算符号；获取所有节点在当前时刻到前POT个时刻的节点压力值并构建一个矩阵作为空间调度模型ATMF，
Figure DEST_PATH_IMAGE008
；
其中rnum代表节点的总数量；rt_prsrnum,POT代表在前POT个时刻下第rnum个节点测得的节点压力值；设置一个变量作为时刻迭代值m1，设置一个变量作为节点迭代值m2，初始化m1、m2的值为1； 跳转到步骤S401；
S401，当m2≤rnum，设置一个变量作为增压累积量sub_Gflag,设置一个变量作为增压标签Gflag，设置一个变量作为最大增压量MxVUP；初始化sub_Gflag、Gflag和MxVUP的值为0；跳转到步骤S402；当m2＞rnum，跳转到步骤S406；
S402，当m1＜POT,计算瞬时变化量tmpt，tmpt＝ATMF(m2,m1)－ATMF(m2,m1+1)，其中ATMF(m2,m1)代表空间调度模型中第m2行第m1列的元素，跳转到步骤S403；当m1≥POT，跳转到步骤S405；
S403，如果tmpt≥0，则将sub_Gflag的值增加1 ,如果 MxVUP＜tmpt，则更新MxVUP的值为tmpt的值，将m1的值加1，跳转到步骤S402；如果MxVUP≥tmpt，不更新MxVUP的值，将m1的值加1，跳转到步骤S402；如果tmpt＜0，跳转到步骤S404；
S404，如果Gflag≤sub_Gflag，则更新Gflag的值为sub_Gflag的值，设置sub_Gflag的值为0，将m1的值加1，跳转到步骤S402；如果Gflag＞sub_Gflag，将m1的值加1，跳转到步骤S402；
S405，计算第m2个节点的调度系数adidx，adidx＝MxVUP×Gflag/POT，
将m2的值增加1， 跳转到步骤S401；
S406，结束。
进一步地，在步骤S500中，通过调度系数，对各个节点进行控制的方法是：以所有节点的调度系数的算术平均值作为调度平衡值Eadidx，对一个节点，如果其调度系数adidx＞Eadidx，则获取该节点的各个叶点，将叶点按照第二访压值从大到小排列，依次尝试更换节点，直到一个叶点成功进行更换节点的操作；如果其调度系数adidx≤Eadidx，则无需对叶点的连接进行操作；
其中尝试更换节点的方法是：对于一个叶点，获取可与其连接的各个节点中拥有最小值的调度系数作为向下调度系数dw_adidx，如果dw_adidx＜Eadidx，则将该叶点与dw_adidx对应的节点进行连接，则尝试更换节点成功，如果dw_adidx≥Eadidx，则尝试更换节点失败。
进一步地，所述一种智慧校园的物联网通信路由系统包括：处理器、存储器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种智慧校园的物联网通信路由方法中的步骤，所述一种智慧校园的物联网通信路由系统运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端数据中心的计算设备。所述系统包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下系统的单元中：
联网初始单元，用于在校园内布置物联网通信路由网络；
负载计算单元，用于从物联网通信路由网络中，获取各个节点的工作状态，计算获得负载度；
压力衡量单元，用于根据节点的负载度，计算获得节点压力值；
模型构建单元，用于根据节点压力值，构建空间调度模型，获得调度系数；
动态调度单元，用于通过调度系数，对各个节点进行控制。
所述一种智慧校园的物联网通信路由系统可以运行于桌上型计算机、笔记本电脑、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种智慧校园的物联网通信路由系统，可运行的系统可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种智慧校园的物联网通信路由系统的示例，并不构成对一种智慧校园的物联网通信路由系统的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种智慧校园的物联网通信路由系统还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种智慧校园的物联网通信路由系统运行系统的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种智慧校园的物联网通信路由系统可运行系统的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种智慧校园的物联网通信路由系统的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（SecureDigital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
尽管本发明的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，从而有效地涵盖本发明的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本发明进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本发明的非实质性改动仍可代表本发明的等效改动。

Claims (4)

1.一种智慧校园的物联网通信路由方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S100，在校园内布置物联网通信路由网络；
S200，从物联网通信路由网络中，获取各个节点的工作状态，计算获得负载度；
S300，根据节点的负载度，计算获得节点压力值；
S400，根据节点压力值，构建空间调度模型，获得调度系数；
S500，通过调度系数，对各个节点进行控制；
其中，在步骤S200中，获取各个节点的工作状态，计算获得负载度的方法是：以物联网通信路由网络路由器作为节点，以物联网设备作为叶点，实时测量节点的CPU使用率PRt，以一个叶点可连接的节点数量作为向上可配对量PERN，以一个节点可连接的叶点的数量作为向下可配对量PREN；对一个节点，获取当前时刻下节点同时连接的叶点的数量作为挂载量REN；对一个节点，以其周围的节点作为邻节点，分别测量获得一个节点与其各个邻节点之间的每分钟平均数据传输速率作为横向速率RNRSp，测量获得一个节点与服务器之间的属于第一类信息的每分钟平均数据传输速率作为直连速率RSSp；对于一个节点，将其符合RNRSp≥RSSp的邻节点作为预备节点；叶点周期性地发送第一类信息到节点，其周期长度为上传周期fprd，周期性发送的第一类信息的平均大小为数据长度FMsize，节点为其分配的带宽为dls，分别获得一个节点从与其连接的各个叶点的链路占用度LPRt，LPRt＝8×FMsize/fprd/dls；测量一个节点中各个与其相连的叶点的链路占用度LPRt和节点的CPU使用率PRt构成节点的工作状态；计算获得其负载度WDgr，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，其中i1为累加变量，LPRti1代表的是与节点连接的叶点中的第i1个叶点与该节点连接的链路占用度；或者以一个节点的CPU使用率PRt作为其负载度WDgr；
在步骤S300中，根据节点的负载度，计算获得节点压力值的方法是：以0.5~1个小时作为一个窗口期，或者将一个自然日平均分割成24~48个窗口期，以一个叶点统计其在一个窗口期的收发的第二类信息的频次作为该叶点在该窗口期的第一访压值fpv；匹配得到当前时刻所对应的窗口期作为观测期，将一个叶点在wk个自然日中同一观测期的各个第一访压值构建成一个序列作为第一访压序列fpls,fpls＝[fpvi2],i2∈[1，wk]，其中wk为记录第一访压值的自然日的数量；计算获得叶点的第二访压值spv，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
；
其中i3为累加变量，fpls(i3)代表第一访压序列中第i3个元素，fpv_b和fpv_t分别代表第一访压序列中的最小值和最大值；以一个节点作为域核点，以域核点及其预备节点构成一个关于节点的集合作为节点域；该节点域中节点的数量为rarn，将节点域中各个节点的负载度构建一个序列作为域负载序列rarlst,rarlst＝[WDgri4],i4∈[1，rarn],其中i4为该节点域中节点的序号，以WDgri4代表该节点域中第i4个节点的负载度；以一个叶点可连接域核点的节点域中的节点的数量为rearn，以域核点可连接的各个叶点的集合作为叶点域，结合叶点域中各个叶点的第二访压值构建一个序列作为该节点的域访压序列rspvlst,rspvlst＝[spvi5],i5∈[1，PREN]，其中i5为叶点域中的叶点的序号，spvi5代表叶点域中第i5个叶点的第二访压值；为所有的节点计算其节点压力值rt_prs：
Figure DEST_PATH_IMAGE004
；
其中i6、i7为累加变量，rearni6代表叶点域中第i6个叶点在节点域中的可连接的节点的数量，以PERNi6代表叶点域中第i6个叶点可连接的节点数量，rspvlst(i6)代表域访压序列中第i6个元素，即叶点域中第i6个叶点的第二访压值，rPRENi7代表与节点域中第i7个节点连接且与域核点连接的叶点的数量，PRENi7代表域核点的节点域中第i7个节点可连接的叶点的数量，rarlst(i7)代表域负载序列中第i7个元素，即该节点域中第i7个节点的负载度。
2.根据权利要求1所述的一种智慧校园的物联网通信路由方法，其特征在于，在步骤S100中，在校园内布置物联网通信路由网络的方法是：在校园内布置物联网通信路由网络的方法是：在校园中配置有多个与路由器之间有线或无线连接的物联网设备，物联网设备与路由器之间进行收发第一类信息和第二类信息，第一类信息通过路由器上传到服务器；其中所述第一类信息为物联网设备实时采集的信息；第二类信息通过路由器与互联网进行数据通信，其中所述第二类信息为物联网设备与客户端之间产生的交互信息，交互信息是物联网设备为用户提供服务产生的信息，交互的方式包括交易、通讯、互联网连接或者对服务器上存储的数据进行读写；路由器之间可进行组网，校园中所有的路由器构成物联网通信路由网络。
3.根据权利要求1所述的一种智慧校园的物联网通信路由方法，其特征在于，在步骤S400中，根据节点压力值，构建空间调度模型，获得调度系数的方法是：当一个节点的节点域中的各个节点的节点压力值的算术平均值大于同一时刻下所有节点的节点压力值的算术平均值，则该节点在该时刻发生一次负载溢出事件，一个节点在上一个自然日中发生的负载溢出事件的次数为近溢频值ROP，计算所有节点的近溢频值的算术平均值作为均溢频值EROP；计算溢出窗口期OT，OT＝24/EROP；计算获得节点压力值rt_prs的频率为每R小时一次，R∈[0.1，0.5]；则溢出窗口POT＝OT//R，其中//为做除法后向下取整函数的运算符号；获取所有节点在当前时刻到前POT个时刻的节点压力值并构建一个矩阵作为空间调度模型ATMF，
Figure DEST_PATH_IMAGE006
；
其中rnum代表节点的总数量；rt_prsrnum,POT代表在前POT个时刻下第rnum个节点测得的节点压力值；设置一个变量作为时刻迭代值m1，设置一个变量作为节点迭代值m2，初始化m1、m2的值为1；跳转到步骤S401；
S401，当m2≤rnum，设置一个变量作为增压累积量sub_Gflag,设置一个变量作为增压标签Gflag，设置一个变量作为最大增压量MxVUP；初始化sub_Gflag、Gflag和MxVUP的值为0；跳转到步骤S402；当m2＞rnum，跳转到步骤S406；
S402，当m1＜POT,计算瞬时变化量tmpt，tmpt＝ATMF(m2,m1)－ATMF(m2,m1+1)，其中ATMF(m2,m1)代表空间调度模型中第m2行第m1列的元素，跳转到步骤S403；当m1≥POT，跳转到步骤S405；
S403，如果tmpt≥0，则将sub_Gflag的值增加1 ,如果 MxVUP＜tmpt，则更新MxVUP的值为tmpt的值，将m1的值加1，跳转到步骤S402；如果MxVUP≥tmpt，不更新MxVUP的值，将m1的值加1，跳转到步骤S402；如果tmpt＜0，跳转到步骤S404；
S404，如果Gflag≤sub_Gflag，则更新Gflag的值为sub_Gflag的值，设置sub_Gflag的值为0，将m1的值加1，跳转到步骤S402；如果Gflag＞sub_Gflag，将m1的值加1，跳转到步骤S402；
S405，计算第m2个节点的调度系数adidx，adidx＝MxVUP×Gflag/POT，
将m2的值增加1，跳转到步骤S401；
S406，结束。
4.根据权利要求1所述的一种智慧校园的物联网通信路由方法，其特征在于，在步骤S500中，通过调度系数，对各个节点进行控制的方法是：以所有节点的调度系数的算术平均值作为调度平衡值Eadidx，对一个节点，如果其调度系数adidx＞Eadidx，则获取该节点的各个叶点，将叶点按照第二访压值从大到小排列，依次尝试更换节点，直到一个叶点成功进行更换节点的操作；如果其调度系数adidx≤Eadidx，则无需对叶点的连接进行操作；
其中尝试更换节点的方法是：对于一个叶点，获取可与其连接的各个节点中拥有最小值的调度系数作为向下调度系数dw_adidx，如果dw_adidx＜Eadidx，则将该叶点与dw_adidx对应的节点进行连接，则尝试更换节点成功，如果dw_adidx≥Eadidx，则尝试更换节点失败。
CN202210784798.8A 2022-07-06 2022-07-06 一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统 Active CN114866462B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210784798.8A CN114866462B (zh) 2022-07-06 2022-07-06 一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210784798.8A CN114866462B (zh) 2022-07-06 2022-07-06 一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114866462A CN114866462A (zh) 2022-08-05
CN114866462B true CN114866462B (zh) 2022-09-09

Family

ID=82626092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210784798.8A Active CN114866462B (zh) 2022-07-06 2022-07-06 一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114866462B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116055241B (zh) * 2023-04-03 2023-09-19 广东海洋大学 一种分布式智能家居网络的通信方法及系统
CN117395699A (zh) * 2023-11-08 2024-01-12 广东理致技术有限公司 一种基于物联网的监测因子节能通讯方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108235282A (zh) * 2017-07-24 2018-06-29 南京交通职业技术学院 交通流量感知协议
CN111191918A (zh) * 2019-12-27 2020-05-22 国网江苏省电力有限公司信息通信分公司 一种智能电网通信网的业务路由规划方法及装置
CN113891399A (zh) * 2021-10-13 2022-01-04 北京慧清科技有限公司 一种面向负载均衡的多径加权调度olsr路由方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3715596B2 (ja) * 2002-07-11 2005-11-09 富士通株式会社 広域負荷分散制御システム
CN108121512B (zh) * 2017-12-22 2020-04-07 苏州大学 一种边缘计算服务缓存方法、系统、装置及可读存储介质
CN111585985B (zh) * 2020-04-24 2022-07-12 广东职业技术学院 一种基于区块链的商业身份识别认证方法及系统
CN114564506A (zh) * 2022-03-09 2022-05-31 平安普惠企业管理有限公司 缓存方案的更新方法、装置、设备及存储介质

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108235282A (zh) * 2017-07-24 2018-06-29 南京交通职业技术学院 交通流量感知协议
CN111191918A (zh) * 2019-12-27 2020-05-22 国网江苏省电力有限公司信息通信分公司 一种智能电网通信网的业务路由规划方法及装置
CN113891399A (zh) * 2021-10-13 2022-01-04 北京慧清科技有限公司 一种面向负载均衡的多径加权调度olsr路由方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《时序能耗液压系统节能设计新方法》;何汝迎等;《重型机械》;20120730;正文1-5页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114866462A (zh) 2022-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114866462B (zh) 一种智慧校园的物联网通信路由方法及系统
CN109218355B (zh) 负载均衡引擎，客户端，分布式计算系统以及负载均衡方法
CN105808634B (zh) 分布式映射化简网络
Toro-Díaz et al. Reducing disparities in large-scale emergency medical service systems
CN104756467A (zh) 云中的cdn流量管理
CN114039918B (zh) 一种信息年龄优化方法、装置、计算机设备及存储介质
CN103761309A (zh) 一种运营数据处理方法及系统
CN102930062A (zh) 一种数据库快速水平扩展的方法
CN109788489A (zh) 一种基站规划方法及装置
CN113485792B (zh) 一种kubernetes集群内Pod调度方法、终端设备及存储介质
CN113228574A (zh) 计算资源调度方法、调度器、物联网系统和计算机可读介质
CN109327844A (zh) 一种小区扩容方法及装置
CN112613642A (zh) 应急物资需求预测方法和装置、存储介质及电子设备
CN116167581A (zh) 电池需求量预估方法、装置、调度方法和计算机设备
CN114185679A (zh) 容器资源调度方法、装置、计算机设备和存储介质
CN114205317B (zh) 基于sdn与nfv的服务功能链sfc资源分配方法及电子设备
WO2021087639A1 (en) Cdn optimization platform
CN102946443B (zh) 一种实现大规模数据传输的多任务调度方法
CN114676892A (zh) 一种基于智能匹配的服务派单方法、系统及设备
Jain et al. Data-prediction model based on stepwise data regression method in wireless sensor network
CN111044062A (zh) 路径规划、推荐方法和装置
CN111580943B (zh) 一种面向低时延边缘计算中多跳卸载的任务调度方法
CN117176726A (zh) 一种云边端协同高并发接入方法及系统
CN106933882B (zh) 一种大数据增量计算方法和装置
CN115633083A (zh) 一种电力通信网业务编排方法、装置及存储介质

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230919

Address after: Room 501, 5th Floor, Building 1, Xinhongji Industrial Park, Guangyuan Road, Longtou Town, Potou District, Zhanjiang City, Guangdong Province, 524000

Patentee after: Guangdong Yunsu Education Technology Co.,Ltd.

Address before: 524000 floor 3, No. 2, erheng Road, Jinyuan, Mazhang District, Zhanjiang City, Guangdong Province

Patentee before: GUANGDONG HONGJI INFORMATION TECHNOLOGY CO.,LTD.

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: A Kind of IoT Communication Routing Method and System for Smart Campus

Effective date of registration: 20231030

Granted publication date: 20220909

Pledgee: Zhanjiang Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Economic and Technological Development Zone Sub branch

Pledgor: Guangdong Yunsu Education Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980063218