CN115361316A - 基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法 - Google Patents

基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其先利用边缘计算终端判断物联网的每个路由链路的数据传输正常与否，并根据存在数据传输异常的路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息，调整终端设备的数据发送/接收端口，以此时相应路由链路的数据传输恢复正常；再通过边缘计算终端抓取与分析路由链路传输的数据包，依次得到数据帧传输延迟信息和数据包传输总延迟信息，从而调整路由链路对下一个数据包的传输速率；上述方法对物联网的所有路由链路关联的终端设备的数据发送/接收端口调整，和调整路由链路对下一个数据包的传输速率，有效避免路由链路的数据包传输延迟不断累积，提高物联网数据传输的实时性。

Description

基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法
技术领域
本发明涉及物联网数据传输管理的技术领域，特别涉及基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法。
背景技术
物联网通常包括多个路由链路，每个路由链路用于负责不同终端设备之间的数据包传输。受限于路由链路本身的数据传输特定，不同终端设备之间的数据包传输会不可避免地存在一定的传输延迟情况。当传输延迟在可控范围内时，不会对物联网内部整体的数据传输产生影响，反之当传输延迟不在可控范围内时，会导致物联网内部数据包大量堆积，使得物联网发生数据传输拥堵的情况，降低物联网数据传输的实时性和顺畅性，无法保证物联网进行稳定可靠的数据传输。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其先利用边缘计算终端判断物联网的每个路由链路的数据传输正常与否，并根据存在数据传输异常的路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息，调整终端设备的数据发送/接收端口，以此时相应路由链路的数据传输恢复正常；再通过边缘计算终端抓取与分析路由链路传输的数据包，依次得到数据帧传输延迟信息和数据包传输总延迟信息，从而调整路由链路对下一个数据包的传输速率；上述方法对物联网的所有路由链路进行针对性的监测，通过对路由链路关联的终端设备的数据发送/接收端口调整，使其恢复正常数据传输，以及调整路由链路对下一个数据包的传输速率，有效避免路由链路的数据包传输延迟不断累积，提高物联网数据传输的实时性和顺畅性。
本发明提供基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其包括如下步骤：
步骤S1，通过边缘计算终端获取物联网的每个路由链路的实时数据传输状态信息；对所述实时数据传输状态信息进行分析处理，判断所述路由链路的数据传输正常与否；
步骤S2，当所述路由链路存在数据传输异常时，通过边缘计算终端获取所述路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息；根据对所述数据发送/接收状态信息的分析结果，对所述终端设备的数据发送/接收端口进行调整变更处理；
步骤S3，通过边缘计算终端抓取处于数据传输正常的路由链路在一定时间段内传输的数据包；对抓取得到的数据包进行数据帧分析处理，得到数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息；
步骤S4，根据所述数据帧传输延迟信息，确定路由链路完成当前数据包传输对应的数据包传输总延迟信息；并根据所述数据包传输总延迟信息，调整路由链路对下一个数据包的传输速率。
进一步，在所述步骤S1中，通过边缘计算终端获取物联网的每个路由链路的实时数据传输状态信息具体包括：
通过边缘计算终端对物联网的每个路由链路的路由节点分别发送数据传输状态检测指令，以此获取每个路由链路的路由节点对应的数据传输速率变化值。
进一步，在所述步骤S1中，对所述实时数据传输状态信息进行分析处理，判断所述路由链路的数据传输正常与否具体包括：
将所述数据传输速率变化值与预设变化值范围进行比对；若所述数据传输速率变化值在预设变化值范围内，则判断所述路由链路的数据传输正常；否则，判断所述路由链路的数据传输异常。
进一步，在所述步骤S2中，当所述路由链路存在数据传输异常时，通过边缘计算终端获取所述路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息具体包括：
当所述路由链路存在数据传输异常时，通过边缘计算终端获取所述路由链路对应连接的终端设备在一定时间段内向外界发送的数据包数量及其总数据比特量值以及从外界接收的数据包数量及其总数据比特量值。
进一步，在所述步骤S2中，根据对所述数据发送/接收状态信息的分析结果，对所述终端设备的数据发送/接收端口进行调整变更处理具体包括：
若终端设备在一定时间段内向外界发送的数据包数量大于第一数量阈值或其总数据比特量值大于第一比特量阈值，则增大终端设备的数据发送端口的数据发送占用带宽；
或者，
若终端设备在一定时间段内从外界接收的数据包数量小于第二数量阈值和其总数据比特量值小于第二比特量阈值，则增大终端设备的数据接收端口的数据发送占用带宽。
进一步，在所述步骤S3中，通过边缘计算终端抓取处于数据传输正常的路由链路在一定时间段内传输的数据包具体包括：
通过边缘计算终端周期性抓取处于数据传输正常的路由链路在一定时间段内传输的若干数据包；并按照抓取时间由早到晚的顺序，将抓取得到的所有数据包依次排列形成数据包队列。
进一步，在所述步骤S3中，对抓取得到的数据包进行数据帧分析处理，得到数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息具体包括：
将所述数据包队列包含的所有数据包依次进行数据帧分解处理，得到若干数据帧；
从所述若干数据帧中选择两个不紧邻的数据帧作为目标数据帧，获取两个目标数据帧在路由链路的发送端对应的第一时间间隔以及两个目标数据帧在路由链路的接收端对应的第二时间间隔；
将所述第二时间间隔与所述第一时间间隔之间的差值，作为数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息。
进一步，在所述步骤S4中，根据所述数据帧传输延迟信息，确定路由链路完成当前数据包传输对应的数据包传输总延迟信息；并根据所述数据包传输总延迟信息，调整路由链路对下一个数据包的传输速率具体包括：
对所述若干数据帧中所有任意两个不紧邻的数据帧对应的数据帧传输延迟信息进行平均值计算处理，将相应的计算平均值作为所述数据包传输总延迟信息；
若所述数据包传输总延迟信息对应的计算平均值大于或等于预设平均阈值，则增大路由链路对下一个数据包的传输速率；否则，以当前传输速度对下一个数据包进行传输。
相比于现有技术，该基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法先利用边缘计算终端判断物联网的每个路由链路的数据传输正常与否，并根据存在数据传输异常的路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息，调整终端设备的数据发送/接收端口，以此时相应路由链路的数据传输恢复正常；再通过边缘计算终端抓取与分析路由链路传输的数据包，依次得到数据帧传输延迟信息和数据包传输总延迟信息，从而调整路由链路对下一个数据包的传输速率；上述方法对物联网的所有路由链路进行针对性的监测，通过对路由链路关联的终端设备的数据发送/接收端口调整，使其恢复正常数据传输，以及调整路由链路对下一个数据包的传输速率，有效避免路由链路的数据包传输延迟不断累积，提高物联网数据传输的实时性和顺畅性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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。
图1为本发明提供的基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，为本发明实施例提供的基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法的流程示意图。该基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法包括如下步骤：
步骤S1，通过边缘计算终端获取物联网的每个路由链路的实时数据传输状态信息；对该实时数据传输状态信息进行分析处理，判断该路由链路的数据传输正常与否；
步骤S2，当该路由链路存在数据传输异常时，通过边缘计算终端获取该路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息；根据对该数据发送/接收状态信息的分析结果，对该终端设备的数据发送/接收端口进行调整变更处理；
步骤S3，通过边缘计算终端抓取处于数据传输正常的路由链路在一定时间段内传输的数据包；对抓取得到的数据包进行数据帧分析处理，得到数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息；
步骤S4，根据该数据帧传输延迟信息，确定路由链路完成当前数据包传输对应的数据包传输总延迟信息；并根据该数据包传输总延迟信息，调整路由链路对下一个数据包的传输速率。
上述技术方案的有益效果为：该基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法先利用边缘计算终端判断物联网的每个路由链路的数据传输正常与否，并根据存在数据传输异常的路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息，调整终端设备的数据发送/接收端口，以此时相应路由链路的数据传输恢复正常；再通过边缘计算终端抓取与分析路由链路传输的数据包，依次得到数据帧传输延迟信息和数据包传输总延迟信息，从而调整路由链路对下一个数据包的传输速率；上述方法对物联网的所有路由链路进行针对性的监测，通过对路由链路关联的终端设备的数据发送/接收端口调整，使其恢复正常数据传输，以及调整路由链路对下一个数据包的传输速率，有效避免路由链路的数据包传输延迟不断累积，提高物联网数据传输的实时性和顺畅性。
优选地，在该步骤S1中，通过边缘计算终端获取物联网的每个路由链路的实时数据传输状态信息具体包括：
通过边缘计算终端对物联网的每个路由链路的路由节点分别发送数据传输状态检测指令，以此获取每个路由链路的路由节点对应的数据传输速率变化值。
上述技术方案的有益效果为：物联网内部设置由多个路由链路，每个路由链路负责不同终端设备之间的数据传输。通过边缘计算终端对每个路由链路的路由节点进行数据传输状态的检测，能够对每个路由链路的路由节点进行定向的数据传输速率变化值检测，便于后续对每个路由链路的数据传输正常与否状态进行可靠的判断。
优选地，在该步骤S1中，对该实时数据传输状态信息进行分析处理，判断该路由链路的数据传输正常与否具体包括：
将该数据传输速率变化值与预设变化值范围进行比对；若该数据传输速率变化值在预设变化值范围内，则判断该路由链路的数据传输正常；否则，判断该路由链路的数据传输异常。
上述技术方案的有益效果为：当路由链路的数据传输速率变化值不在预设变化值范围内，表明路由链路当前的数据传输速率起伏变化过大，即路由链路无法以平稳形式进行数据传输，此时路由链路的数据传输异常。
优选地，在该步骤S2中，当该路由链路存在数据传输异常时，通过边缘计算终端获取该路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息具体包括：
当该路由链路存在数据传输异常时，通过边缘计算终端获取该路由链路对应连接的终端设备在一定时间段内向外界发送的数据包数量及其总数据比特量值以及从外界接收的数据包数量及其总数据比特量值。
上述技术方案的有益效果为：当路由链路存在数据传输异常时，进一步通过边缘计算终端获取路由链路对应连接的终端设备在一定时间段内的数据包发送和接收状态信息，便于后续对相应终端设备进行有针对性的数据包收发调整，以使相应路由链路的数据传输恢复正常。
优选地，在该步骤S2中，根据对该数据发送/接收状态信息的分析结果，对该终端设备的数据发送/接收端口进行调整变更处理具体包括：
若终端设备在一定时间段内向外界发送的数据包数量大于第一数量阈值或其总数据比特量值大于第一比特量阈值，则增大终端设备的数据发送端口的数据发送占用带宽；
或者，
若终端设备在一定时间段内从外界接收的数据包数量小于第二数量阈值和其总数据比特量值小于第二比特量阈值，则增大终端设备的数据接收端口的数据发送占用带宽。
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，在终端设备向外界大量发送数据包时，适应性增大终端设备的数据发送端口的数据发送占用带宽，避免数据包在终端设备的发送端口堆积；以及在终端设备从外界接收数据包时，适应性增大终端设备的数据发送端口的数据发送占用带宽，提高数据包在终端设备的接收端口的接收效率，避免数据包在接收端口堆积。
优选地，在该步骤S3中，通过边缘计算终端抓取处于数据传输正常的路由链路在一定时间段内传输的数据包具体包括：
通过边缘计算终端周期性抓取处于数据传输正常的路由链路在一定时间段内传输的若干数据包；并按照抓取时间由早到晚的顺序，将抓取得到的所有数据包依次排列形成数据包队列。
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，能够对路由链路在一定时间段内的数据包传输实况进行周期性采样，便于对路由链路在数据包传输过程中产生的延迟情况进行全面可靠分析。
优选地，在该步骤S3中，对抓取得到的数据包进行数据帧分析处理，得到数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息具体包括：
将该数据包队列包含的所有数据包依次进行数据帧分解处理，得到若干数据帧；
从该若干数据帧中选择两个不紧邻的数据帧作为目标数据帧，获取两个目标数据帧在路由链路的发送端对应的第一时间间隔以及两个目标数据帧在路由链路的接收端对应的第二时间间隔；
将该第二时间间隔与该第一时间间隔之间的差值，作为数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息。
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，以两个不紧邻的数据帧之间在路由链路的发送端和接收端对应的时间间隔之差为基准，逐一量化分析数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息，从而便于后续对数据包的传输总延迟情况进行综合确定。
优选地，在该步骤S4中，根据该数据帧传输延迟信息，确定路由链路完成当前数据包传输对应的数据包传输总延迟信息；并根据该数据包传输总延迟信息，调整路由链路对下一个数据包的传输速率具体包括：
对该若干数据帧中所有任意两个不紧邻的数据帧对应的数据帧传输延迟信息进行平均值计算处理，将相应的计算平均值作为该数据包传输总延迟信息；
若该数据包传输总延迟信息对应的计算平均值大于或等于预设平均阈值，则增大路由链路对下一个数据包的传输速率；否则，以当前传输速度对下一个数据包进行传输。
上述技术方案的有益效果为：通过上述方式，对若干数据帧中所有任意两个不紧邻的数据帧对应的数据帧传输延迟信息进行平均值计算处理，能够有效计算出数据包传输总延迟信息对应的量化值；同时在数据包传输总延迟信息对应的计算平均值大于或等于预设平均阈值，增大路由链路对下一个数据包的传输速率，这样能够提高路由链路对下一个数据包的传输实时性，避免发生数据包传输严重延迟的情况。
从上述实施例的内容可知，该基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法先利用边缘计算终端判断物联网的每个路由链路的数据传输正常与否，并根据存在数据传输异常的路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息，调整终端设备的数据发送/接收端口，以此时相应路由链路的数据传输恢复正常；再通过边缘计算终端抓取与分析路由链路传输的数据包，依次得到数据帧传输延迟信息和数据包传输总延迟信息，从而调整路由链路对下一个数据包的传输速率；上述方法对物联网的所有路由链路进行针对性的监测，通过对路由链路关联的终端设备的数据发送/接收端口调整，使其恢复正常数据传输，以及调整路由链路对下一个数据包的传输速率，有效避免路由链路的数据包传输延迟不断累积，提高物联网数据传输的实时性和顺畅性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：
步骤S1，通过边缘计算终端获取物联网的每个路由链路的实时数据传输状态信息；对所述实时数据传输状态信息进行分析处理，判断所述路由链路的数据传输正常与否；
步骤S2，当所述路由链路存在数据传输异常时，通过边缘计算终端获取所述路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息；根据对所述数据发送/接收状态信息的分析结果，对所述终端设备的数据发送/接收端口进行调整变更处理；
步骤S3，通过边缘计算终端抓取处于数据传输正常的路由链路在一定时间段内传输的数据包；对抓取得到的数据包进行数据帧分析处理，得到数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息；
步骤S4，根据所述数据帧传输延迟信息，确定路由链路完成当前数据包传输对应的数据包传输总延迟信息；并根据所述数据包传输总延迟信息，调整路由链路对下一个数据包的传输速率。
2.如权利要求1所述的基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，通过边缘计算终端获取物联网的每个路由链路的实时数据传输状态信息具体包括：
通过边缘计算终端对物联网的每个路由链路的路由节点分别发送数据传输状态检测指令，以此获取每个路由链路的路由节点对应的数据传输速率变化值。
3.如权利要求2所述的基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，对所述实时数据传输状态信息进行分析处理，判断所述路由链路的数据传输正常与否具体包括：
将所述数据传输速率变化值与预设变化值范围进行比对；若所述数据传输速率变化值在预设变化值范围内，则判断所述路由链路的数据传输正常；否则，判断所述路由链路的数据传输异常。
4.如权利要求3所述的基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，当所述路由链路存在数据传输异常时，通过边缘计算终端获取所述路由链路对应连接的终端设备的数据发送/接收状态信息具体包括：
当所述路由链路存在数据传输异常时，通过边缘计算终端获取所述路由链路对应连接的终端设备在一定时间段内向外界发送的数据包数量及其总数据比特量值以及从外界接收的数据包数量及其总数据比特量值。
5.如权利要求4所述的基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，根据对所述数据发送/接收状态信息的分析结果，对所述终端设备的数据发送/接收端口进行调整变更处理具体包括：
若终端设备在一定时间段内向外界发送的数据包数量大于第一数量阈值或其总数据比特量值大于第一比特量阈值，则增大终端设备的数据发送端口的数据发送占用带宽；
或者，
若终端设备在一定时间段内从外界接收的数据包数量小于第二数量阈值和其总数据比特量值小于第二比特量阈值，则增大终端设备的数据接收端口的数据发送占用带宽。
6.如权利要求5所述的基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其特征在于：
在所述步骤S3中，通过边缘计算终端抓取处于数据传输正常的路由链路在一定时间段内传输的数据包具体包括：
通过边缘计算终端周期性抓取处于数据传输正常的路由链路在一定时间段内传输的若干数据包；并按照抓取时间由早到晚的顺序，将抓取得到的所有数据包依次排列形成数据包队列。
7.如权利要求6所述的基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其特征在于：
在所述步骤S3中，对抓取得到的数据包进行数据帧分析处理，得到数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息具体包括：
将所述数据包队列包含的所有数据包依次进行数据帧分解处理，得到若干数据帧；
从所述若干数据帧中选择两个不紧邻的数据帧作为目标数据帧，获取两个目标数据帧在路由链路的发送端对应的第一时间间隔以及两个目标数据帧在路由链路的接收端对应的第二时间间隔；
将所述第二时间间隔与所述第一时间间隔之间的差值，作为数据包在路由链路传输过程中的数据帧传输延迟信息。
8.如权利要求7所述的基于边缘计算的物联网数据包传输延迟检测方法，其特征在于：
在所述步骤S4中，根据所述数据帧传输延迟信息，确定路由链路完成当前数据包传输对应的数据包传输总延迟信息；并根据所述数据包传输总延迟信息，调整路由链路对下一个数据包的传输速率具体包括：
对所述若干数据帧中所有任意两个不紧邻的数据帧对应的数据帧传输延迟信息进行平均值计算处理，将相应的计算平均值作为所述数据包传输总延迟信息；
若所述数据包传输总延迟信息对应的计算平均值大于或等于预设平均阈值，则增大路由链路对下一个数据包的传输速率；否则，以当前传输速度对下一个数据包进行传输。
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