[发明专利]一种物联网内实时数据传输方法

说明书

 

技术领域

本发明设计一种物联网数据传输方法，特别是一种物联网内实时数据传输方法。

背景技术

随着物联网概念的普及，各种应用层出不穷，突出表现在交通、物流、公共健康、环境监测、基础设施监测等领域。无线传感器网络作为物联网两大支柱性技术之一，与无线射频识别技术（RFID – Radio Frequency Identification）一起，在近十年来取得了长足的发展，为物联网的进一步推广夯实了基础。如今的传感器不仅体积更小，价格更低廉，更是集成了音频视频等设备，具备了实时数据采集的功能；网络技术也不断演化推进，实现了自组织定位、网内信息处理、鲁棒抗干扰等功能。因此，新一代传感器网络，如物联网，将进一步综合传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术，能够协同感知、收集、监测各类信息，进行信息智能化分析处理，并做出相应的决策和反应。由于其广泛的应用性，各类数据将更加纷繁复杂，可以预见，未来的传感器网络不仅需要支持传统的弹性（没有具体流量限制）数据流，更需要支持新兴的非弹性（实时）数据流。

传感器网络中的拥塞控制不但能够有效的避免网络拥塞的发生，而且在资源受限型网络中能够最大限度的利用有限的资源，进而从整体上优化网络性能。基于拥塞控制的重要性，传感器网络中已经存在不少拥塞控制协议，比如ARC[1], CODA[2], IFRC[3], WRCP[4], RCRT[5]等。然而，上述协议只是单纯的针对弹性数据流而设计的，没有充分考虑到非弹性数据流大量产生和存在的可能性。具体的讲，我们通常用效用函数                                                来描述数据带宽和其效用（或服务质量）之间的关系。弹性数据流的效用函数往往可以用对数函数来表示，比如，其中r_s是带宽，可见对于弹性数据流而言，只要是非零带宽就会对应一个非零的效用值。而非弹性数据流的效用函数是S形（Sigmoid）函数，即需要带宽超过S形的拐点值才会有一定的效用值。鉴于它们的不同性质，如果我们将已有的只是针对弹性数据流而设计的拥塞协议用于存在非弹性数据流的网络，其结果会导致更加严重的网络拥塞和带宽分配的严重不公平性。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种物联网内实时数据传输方法，通过新的拥塞协议，实现了信道资源分配的公平性，网络性能优化以及实现了系统兼容可用性的效果。

本发明公开了一种物联网内实时数据传输方法，包括由物理层、媒介存取控制层、网络层、传输层和应用层组成的通信协议栈，物联网内实时数据传输方法还包括如下步骤所述的拥塞协议：

1）：传输层，传输层还包括流量控制器模块和漏桶算法模块，

a 传输层接收应用层产生的数据流；

b流量控制器模块依据流量控制器的计算分配每个数据流的流量值；

c 漏桶算法模块依据步骤b产生的流量值分配令牌；

d 传输层以步骤c获得的令牌为前提转发数据流；

2）：媒介存取控制层，媒介存取控制层还包括转发引擎模块和通信栈模块，

e 转发引擎模块接收步骤d中转发的数据流；

f 转发引擎模块通过周期性广播法于系统中获得节点缓冲区节点队列背压信息；

g 由步骤f获得的背压信息根据倒退窗算法获得队列背压以及最大队列背压；

h 根据步骤g获得的队列背压以及最大队列背压对数据流进行分组；

i 通信栈模块发送由步骤h获得的数据流。

本发明公开的物联网内数据实时传输方法不但合理的解决了弹性数据流和非弹性数据流共存的问题，公平分配并有效利用了有限的网络资源，而且优化了整体网络性能，最大化了媒介存取控制层的数据吞吐量，提高了网络利用率。

本发明公开的物联网内实时数据传输方法的一种改进，流量控制器包括弹性数据流量控制器和非弹性数据流量控制器。本改进通过对应用层产生的数据流进行差别控制，对数据流中的弹性数据流和非弹性数据流分别采用弹性数据流控制器和非弹性数据流控制器进行特定的带宽流量分配，实现了网络带宽资源的合理分配利用，有效地提高了数据流的网络传输效率。