本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)+中大數(shù)據(jù)無線傳輸防碰撞控制方法，特別是涉及一種基于服務(wù)質(zhì)量感知的自主感應(yīng)防碰撞控制方法，屬于大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保證和數(shù)據(jù)質(zhì)量改進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)+應(yīng)用于智慧檔案、智慧交通、環(huán)境監(jiān)測和大氣凈化等領(lǐng)域時，大數(shù)據(jù)的采集、存儲和處理需要占用應(yīng)用平臺大量資源和設(shè)備，尤其是大數(shù)據(jù)發(fā)送與接收過程中的數(shù)據(jù)碰撞和沖突使得服務(wù)質(zhì)量和數(shù)據(jù)質(zhì)量明顯下降。同時大數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的時變拓?fù)浜投鄻踊髷?shù)據(jù)質(zhì)量保證需求，使得如何在服務(wù)質(zhì)量、大數(shù)據(jù)質(zhì)量和大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間尋求優(yōu)化防碰撞控制方案成為關(guān)鍵問題。已有的控制方法智能在上述三個目標(biāo)中優(yōu)化一個或者兩個目標(biāo)，當(dāng)綜合考慮三個目標(biāo)時，為了保障用戶體驗質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量導(dǎo)致大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)消耗顯著增加。鑒于此，本申請人作了有益的設(shè)計，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種基于服務(wù)質(zhì)量感知的大數(shù)據(jù)自主感應(yīng)防碰撞控制方法，通過分割大數(shù)據(jù)傳輸時間和主動約定傳輸時刻，感知服務(wù)質(zhì)量抖動，基于大數(shù)據(jù)自主感應(yīng)搭建具有自主防碰撞能力的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，顯著降低大數(shù)據(jù)傳輸?shù)呐鲎猜剩峁┯行У胤?wù)質(zhì)量和大數(shù)據(jù)質(zhì)量保障。

基于服務(wù)質(zhì)量感知的大數(shù)據(jù)自主感應(yīng)防碰撞控制方法，包括以下步驟：

s01、大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的上限定義為{符號傳輸速率最大值slmax，業(yè)務(wù)量最大值gmax，包長最大值spmax，路徑損耗指數(shù)最大值lmax，服務(wù)區(qū)域半徑最大值rmax，接入點(diǎn)高度最大值hmax，終端數(shù)最大值temax}，終端工作狀態(tài)定位為{發(fā)送mt、收聽ml、等待mw}；

s02、大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)定義為{吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb}，大數(shù)據(jù)自主感應(yīng)控制狀態(tài)定義為{符號傳輸速率sl，包長sp，路徑損耗指數(shù)l，服務(wù)區(qū)域大小r，接入點(diǎn)高度h，終端數(shù)te}；

s03、符號傳輸速率sl從0符號每秒到slmax符號每秒，步長為01.e6符號每秒，業(yè)務(wù)量g從0到tmax，步長為0.1，分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的符號傳輸速率sltr；

s04、包長sp從0個符號到spmax個符號，步長為100個符號，業(yè)務(wù)量g從0到tmax，步長為0.1，分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的包長sple；

s05、路徑損耗指數(shù)l從1到lmax，步長為0.5，業(yè)務(wù)量g從0到tmax，步長為0.1，分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的路徑損耗指數(shù)lr；

s06、服務(wù)區(qū)域半徑r從0米到rmax米，步長為50米，業(yè)務(wù)量g從0到tmax，步長為0.1，分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的服務(wù)區(qū)域半徑rsa；

s07、接入點(diǎn)高度h從0米到hmax米，步長為2米，業(yè)務(wù)量g從0到tmax，步長為0.1，分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的接入點(diǎn)高度ha；

s08、終端數(shù)te從0到temax，步長為50，業(yè)務(wù)量g從0到tmax，步長為0.1，分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的終端數(shù)ten；

s09、結(jié)合s03，s04，s05，s06，s07和s08，在rsa為半徑所覆蓋服務(wù)區(qū)域內(nèi)，設(shè)定符號傳輸速率為str和選擇路徑損耗指數(shù)小于等于lr的無線信道傳輸大數(shù)據(jù)，將大數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的包長調(diào)整至ple且接入點(diǎn)高度調(diào)整為ha；

s10、如果rsa為半徑的服務(wù)區(qū)域所覆蓋的終端數(shù)nra大于nt，則只激活該區(qū)域內(nèi)終端并轉(zhuǎn)入發(fā)送狀態(tài)mt，nra-nt終端轉(zhuǎn)入收聽狀態(tài)ml，temax-nra終端轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)mw；否則激活nt個大數(shù)據(jù)傳輸終端并轉(zhuǎn)入發(fā)送狀態(tài)mt，nt-nra終端轉(zhuǎn)入收聽狀態(tài)ml，temax-nt終端轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)mw；

s11、搭建具有大數(shù)據(jù)質(zhì)量保證、大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)狀態(tài)最佳和資源利用率最高的大數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，大數(shù)據(jù)自主改變包長長度和符號傳輸速率，實時調(diào)整大數(shù)據(jù)發(fā)送時隙長度，主動降低碰撞概率。

本發(fā)明所提供的技術(shù)方案的有益效果是，在大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)范圍內(nèi)，自主感應(yīng)符號傳輸速率，包長，路徑損耗指數(shù)，服務(wù)區(qū)域大小，接入點(diǎn)高度，終端數(shù)等控制參數(shù)對大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量的影響，尋找使得大數(shù)據(jù)質(zhì)量達(dá)到最佳的控制參數(shù)，自適應(yīng)組建具有最佳防碰撞功能的大數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，提供高效網(wǎng)絡(luò)資源利用和數(shù)據(jù)質(zhì)量的有效保障。在滿足高質(zhì)量大數(shù)據(jù)傳輸需求同時，實時調(diào)整終端工作狀態(tài)，有效解決了大數(shù)據(jù)質(zhì)量保證需求與有限網(wǎng)絡(luò)資源競爭問題，以及大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)優(yōu)化與服務(wù)質(zhì)量保障之間存在的激烈矛盾。

附圖說明

圖1為本發(fā)明大數(shù)據(jù)自主感應(yīng)防碰撞控制方法示意圖。

圖2為丟包率與業(yè)務(wù)量和符號傳輸速率的關(guān)系示意圖。

圖3為傳輸延遲與業(yè)務(wù)量和符號傳輸速率的關(guān)系示意圖。

圖4為吞吐量與業(yè)務(wù)量和符號傳輸速率的關(guān)系示意圖。

圖5為丟包率與業(yè)務(wù)量和包長的關(guān)系示意圖。

圖6為傳輸延遲與業(yè)務(wù)量和包長的關(guān)系示意圖。

圖7為吞吐量與業(yè)務(wù)量和包長的關(guān)系示意圖。

圖8為丟包率與業(yè)務(wù)量和路徑損耗指數(shù)的關(guān)系示意圖。

圖9為傳輸延遲與業(yè)務(wù)量和路徑損耗指數(shù)的關(guān)系示意圖。

圖10為吞吐量與業(yè)務(wù)量和路徑損耗指數(shù)的關(guān)系示意圖。

圖11為丟包率與業(yè)務(wù)量和服務(wù)區(qū)域半徑的關(guān)系示意圖。

圖12為傳輸延遲與業(yè)務(wù)量和服務(wù)區(qū)域半徑的關(guān)系示意圖。

圖13為吞吐量與業(yè)務(wù)量和服務(wù)區(qū)域半徑的關(guān)系示意圖。

圖14為丟包率與業(yè)務(wù)量和接入點(diǎn)高度的關(guān)系示意圖。

圖15為傳輸延遲與業(yè)務(wù)量和接入點(diǎn)高度的關(guān)系示意圖。

圖16為吞吐量與業(yè)務(wù)量和接入點(diǎn)高度的關(guān)系示意圖。

圖17為丟包率與業(yè)務(wù)量和終端數(shù)的關(guān)系示意圖。

圖18為傳輸延遲與業(yè)務(wù)量和終端數(shù)的關(guān)系示意圖。

圖19為吞吐量與業(yè)務(wù)量和終端數(shù)的關(guān)系示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不作為對本發(fā)明的限定。

大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸通信中，大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)定義為{符號傳輸速率最大值slmax，業(yè)務(wù)量最大值gmax，包長最大值spmax，路徑損耗指數(shù)最大值lmax，服務(wù)區(qū)域半徑最大值rmax，接入點(diǎn)高度最大值hmax，終端數(shù)最大值temax}，終端工作狀態(tài)定位為{發(fā)送mt、收聽ml、等待mw}。大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)定義為{吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb}，大數(shù)據(jù)自主感應(yīng)控制狀態(tài)定義為{符號傳輸速率sl，包長sp，路徑損耗指數(shù)l，服務(wù)區(qū)域大小r，接入點(diǎn)高度h，終端數(shù)te}。

根據(jù)公式(1)，(2)，(3)和(4)可以計算得到大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信的實際業(yè)務(wù)量gt、丟包率plb、吞吐量sb、平均延遲tb。

其中，gt表示實際業(yè)務(wù)量，tplen表示待傳輸?shù)姆枖?shù)，ntime表示大數(shù)據(jù)傳輸更新時間，splen表示成功傳輸?shù)姆枖?shù)，wtime表示成功傳輸?shù)难舆t時間，ttotal表示大數(shù)據(jù)成功傳輸?shù)目倳r間，mcount表示數(shù)據(jù)包發(fā)送的總次數(shù)。

根據(jù)公式(1)，(2)，(3)和(4)，符號傳輸速率sl從0.1e6符號每秒到0.5e6符號每秒，步長為01.e6符號每秒取值，業(yè)務(wù)量g從0.1到2，步長為0.1取值。分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即丟包率plb，傳輸延遲tb與吞吐量sb的變化規(guī)律，結(jié)果如圖2、3和4所示。參閱圖2，3和4發(fā)現(xiàn)，符號傳輸速率sl為0.2e6時，大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)達(dá)到綜合最佳即得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的符號傳輸速率sltr＝0.2e6。

同理，根據(jù)公式(1)，(2)，(3)和(4)，包長sp從300個符號到700個符號，步長為100個符號，業(yè)務(wù)量g從0.1到2，步長為0.1。分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律如圖5，6，和7，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的包長sple＝500個符號。

公式(5)結(jié)合公式(1)，(2)，(3)和(4)，路徑損耗指數(shù)l從2到4，步長為0.5，業(yè)務(wù)量g從0.1到2，步長為0.1。分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律如圖8，9，和10，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的路徑損耗指數(shù)lr＝4。

其中，pr表示信號接收功率，pt表示信號發(fā)射功率，d表示發(fā)射天線與接收天線之間的距離，d0表示近地參考距離，由測量得到。

公式(6)結(jié)合公式(1)，(2)，(3)和(4)，服務(wù)區(qū)域半徑r從50米到250米，步長為50米，業(yè)務(wù)量g從0.1到2，步長為0.1。分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律如圖11，12和13，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的服務(wù)區(qū)域半徑rsa的取值范圍[150,200]米。

其中，ps表示終端的信號發(fā)射功率，bxy表示接入點(diǎn)的位置坐標(biāo)。

公式(7)結(jié)合公式(1)，(2)，(3)和(4)，接入點(diǎn)高度h從7米到15米，步長為2米，業(yè)務(wù)量g從0.1到2，步長為0.1。分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律如圖14，15和16，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的接入點(diǎn)高度ha取值范圍[9,11]米。

其中，bx表示終端位置的橫坐標(biāo)，by表示終端位置的縱坐標(biāo)。

根據(jù)公式(1)，(2)，(3)，(4)和(7)，終端數(shù)te從50到250，步長為50，務(wù)量g從0.1到2，步長為0.1。分析大數(shù)據(jù)服務(wù)質(zhì)量狀態(tài)即吞吐量sb，傳輸延遲tb，丟包率plb的變化規(guī)律如圖17，18,和19，得到使得服務(wù)質(zhì)量達(dá)到最佳狀態(tài)的終端數(shù)ten＝100。

接下來，在rsa指定的服務(wù)區(qū)域內(nèi)，指定符號傳輸速率為str和選擇路徑損耗指數(shù)小于等于lr的無線信道傳輸大數(shù)據(jù)，將大數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點(diǎn)和轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的包長調(diào)整至ple且接入點(diǎn)高度調(diào)整為ha；

接著，如果rsa為半徑的服務(wù)區(qū)域所覆蓋的終端數(shù)nra大于nt，則只激活該區(qū)域內(nèi)終端并轉(zhuǎn)入發(fā)送狀態(tài)，nra-nt終端轉(zhuǎn)入收聽狀態(tài)，temax-nra終端轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)；否則激活nt個大數(shù)據(jù)傳輸終端并轉(zhuǎn)入發(fā)送狀態(tài)，nt-nra終端轉(zhuǎn)入收聽狀態(tài)，temax-nt終端轉(zhuǎn)入等待狀態(tài)。

然后，根據(jù)圖1所示流程，搭建具有大數(shù)據(jù)質(zhì)量保證、大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)狀態(tài)最佳和資源利用率最高的大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

最后，大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)自主改變包長長度和符號傳輸速率，實時調(diào)整大數(shù)據(jù)發(fā)送時隙長度，主動降低碰撞概率。

本發(fā)明從大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量出發(fā)，自主感應(yīng)具有最佳服務(wù)質(zhì)量的符號傳輸速率sl，包長sp，路徑損耗指數(shù)l，服務(wù)區(qū)域大小r，接入點(diǎn)高度h，終端數(shù)te等參數(shù)，結(jié)合大數(shù)據(jù)質(zhì)量保證需求，主動搭建并實時更新大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，自適應(yīng)防碰撞控制，主動降低碰撞概率，從而在滿足高質(zhì)量大數(shù)據(jù)傳輸需求同時，根據(jù)用戶多樣化的體驗需求，實時調(diào)整終端工作狀態(tài)，既提供了有效地大數(shù)據(jù)質(zhì)量保證與優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)資源分配，又提升了大數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。