[发明专利]一种基于信息年龄的物联网组网方法

说明书

本发明提供了一种基于信息年龄的物联网组网方法，该方法首先根据各类物联网业务对信息年龄(AoI)的要求，在云端和雾接入点(F‑AP)初始化部署物联网业务模块。然后各F‑AP根据业务对AoI需求的紧迫性轮流调度部分物联网业务无线网关控制其下的物联网终端采集物理信息并聚合发送，直到所有业务均被调度一次。F‑AP确认数据包成功到达物联网业务模块后对相应业务的AoI进行初始化，随后AoI随时间线性增长。所有业务的AoI均初始化完成后，F‑AP持续监测各业务的AoI，从而确定下一调度周期内各物联网业务调度的优先级以及相应的组网传输策略。本发明能够保证陈旧的信息得到及时的更新，保证各物联网业务的稳定运行，以满足不同物联网业务对于信息新鲜度的不同需求。

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，特别是涉及一种基于信息年龄的物联网组网方法。

背景技术

在物联网技术领域，对于环境监测、智能交通、工业自动化等应用场景，需要大量物联网终端设备采集及时的、新鲜的信息来监控物理世界，通过“状态感知、实时分析、科学决策、精准执行”的闭环体系实现系统内资源配置和运行的按需响应和动态优化。

其中，状态信息的感知和提交的及时性影响了对环境的判断和决策的精度，因此，数据的新鲜度对于一些物联网业务至关重要。例如，在智能交通场景中，传感器设备采集时间敏感数据(如周围车辆的速度和加速度等)，通过无线信道传输到相应的控制器，如果控制器处的信息过于陈旧，那么就不能准确做出路径规划等决策。

传统的解决方案是利用传输时延指标进行度量，但传输时延指标度量的只是单个数据包从生成到接收的时间差，这会导致陈旧的信息不能得到及时的更新，过时的信息造成物联网系统效率低下或严重事故。

发明内容

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于信息年龄(Age of Information，以下简称AoI)的物联网组网方法，使陈旧的信息得到及时的更新，保证各物联网业务的稳定运行，以满足不同物联网业务对于信息新鲜度的不同需求。

本发明提供一种基于信息年龄的物联网组网方法，包括：

步骤1，根据各类物联网业务的信息年龄门限，对各物联网业务模块进行初始化部署；

步骤2，根据各物联网业务的信息年龄门限，各雾接入点(Fog Access Point，以下简称F-AP)对其服务的各物联网业务无线网关进行轮流调度，进而获得各业务的初始信息年龄；

步骤3，所有业务信息年龄均初始化完成后，各雾接入点随后持续监测各业务的信息年龄，在后续每个调度周期开始时，计算各业务的门限与信息年龄之差，并据此对物联网无线网关进行调度，然后对调度业务的信息年龄进行更新；

步骤4，雾接入点在每个调度周期结束时对每个业务的信息年龄和相应门限进行比较，连续统计K个调度周期中业务i的信息年龄超过相应门限的次数M_i，并在K个调度周期结束时根据M_i以及过往网络性能状况对物联网业务模块部署、物联网业务传输方式进行更改。

根据本发明提供的基于信息年龄的物联网组网方法，引入了AoI，AoI被定义为自上一个成功传送到目的地的数据包生成以来经过的时间，即AoI与数据包传输时延和数据采集间隔均有关，它从接收端的角度表征了状态信息的新鲜程度，能够很好的应用在需要对物理环境进行及时反馈控制的物联网业务中，本方法首先将部分对信息及时性要求较高的业务的物联网业务模块部署在F-AP，降低了数据包到达物联网业务模块的时延，进而降低了这些业务的AoI。其次，通过F-AP节点监测各业务的AoI确定物联网无线网关调度的优先级，在网络资源有限的情况下保证了较紧急的业务的更及时的信息更新。最后，所述方案通过统计并分析AoI监测结果来更改物联网业务模块部署并改进传输方式，改善了相应物联网业务的AoI。该方法能够保证陈旧的信息得到更及时的更新，保证各物联网业务的稳定运行，避免因为过时的信息造成物联网系统效率低下或严重事故。