本發(fā)明涉及數(shù)字信息傳輸，具體涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧園區(qū)數(shù)據(jù)傳輸方法。

背景技術(shù)：

1、通信負載是指在通信網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量以及對網(wǎng)絡(luò)傳輸速度和帶寬的影響。在網(wǎng)絡(luò)中，數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)包的形式傳輸，這些數(shù)據(jù)包會占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，并依靠網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行傳輸。通信負載的大小取決于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)量，還與網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的吞吐量、傳輸速度、延遲等要素相關(guān)。通信負載量的測量和管理對于網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化和維護至關(guān)重要。

2、邊緣計算是一種分布式計算架構(gòu)，其將應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)資料與服務(wù)的運算由網(wǎng)絡(luò)中心節(jié)點移往網(wǎng)絡(luò)邏輯上的邊緣節(jié)點來處理。這種架構(gòu)將原本完全由中心節(jié)點處理的大型服務(wù)分解成更小、更易于管理的部分，分散到邊緣節(jié)點進行處理。邊緣節(jié)點更接近于用戶終端裝置，從而加快資料的處理與傳送速度，減少延遲。在這種架構(gòu)下，資料的分析與知識的產(chǎn)生更接近于數(shù)據(jù)資料的來源，因此更適合處理大數(shù)據(jù)。在智慧園區(qū)中，不同服務(wù)器節(jié)點在相同時刻所處理的邊緣計算數(shù)據(jù)量是不同的，也即負載量不同，為避免單個節(jié)點因負載過大而造成服務(wù)器崩潰問題的發(fā)生，可將負載較大節(jié)點的任務(wù)分配給其他負載較小的節(jié)點進行處理。

3、在相關(guān)技術(shù)中，負載分配主要是依靠兩個節(jié)點之間的傳輸距離和傳輸時間，以避免時延過大影響傳輸速度，進而影響處理速度。然而，這種方法未考慮用戶終端的移動性，根據(jù)用戶終端移動前的所在位置確定的節(jié)點的傳輸距離和傳輸時間可能隨著用戶終端的移動產(chǎn)生變化，對于移動后的用戶終端并不是最優(yōu)選擇，這就導(dǎo)致所分配的節(jié)點不夠合理，實際上并不能避免時延的發(fā)生。因此，亟待開發(fā)一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧園區(qū)數(shù)據(jù)傳輸方法，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決用戶終端移動影響節(jié)點合理分配的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧園區(qū)數(shù)據(jù)傳輸方法，所采用的技術(shù)方案具體如下：

2、本發(fā)明提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧園區(qū)數(shù)據(jù)傳輸方法，所述方法包括：

3、根據(jù)服務(wù)器節(jié)點的負載量，確定服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點，將所述服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點作為任務(wù)待分配節(jié)點；

4、確定服務(wù)器節(jié)點接收到的用戶終端所發(fā)送任務(wù)的任務(wù)實時性需求程度；

5、基于拓撲結(jié)構(gòu)圖、所述任務(wù)實時性需求程度和園區(qū)中相距最遠的兩個服務(wù)器節(jié)點之間的距離和用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻對應(yīng)的位置，確定再分配服務(wù)器節(jié)點與所述任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離，所述拓撲結(jié)構(gòu)圖為根據(jù)園區(qū)中服務(wù)器節(jié)點的位置所確定的；

6、基于用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻到用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻鄰近的時刻對應(yīng)的移動軌跡，以及用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻對應(yīng)的移動速率及與用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻鄰近的時刻對應(yīng)的移動速率，調(diào)整再分配服務(wù)器節(jié)點與所述任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離，得到最優(yōu)調(diào)整距離；

7、基于所述最優(yōu)調(diào)整距離，確定再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍；

8、在所述拓撲結(jié)構(gòu)圖上，基于所述再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍，確定再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的再分配服務(wù)器節(jié)點；

9、計算再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的再分配服務(wù)器節(jié)點的合適程度，將再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的合適程度最小的再分配服務(wù)器節(jié)點作為最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點；

10、將所述任務(wù)待分配節(jié)點的任務(wù)分配給所述最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點，并通過所述最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點與所述用戶終端進行數(shù)據(jù)傳輸和用戶終端任務(wù)的響應(yīng)。

11、在一些實施例中，所述基于用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻到用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻鄰近的時刻對應(yīng)的移動軌跡，以及用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻對應(yīng)的移動速率及與用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻鄰近的時刻對應(yīng)的移動速率，調(diào)整再分配服務(wù)器節(jié)點與所述任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離，得到最優(yōu)調(diào)整距離，包括：

12、基于用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻到用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻鄰近的時刻對應(yīng)的移動軌跡，以及用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻對應(yīng)移動速率，調(diào)整再分配服務(wù)器節(jié)點與所述任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離，得到第一調(diào)整距離；

13、計算用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻對應(yīng)的第一調(diào)整距離、與所述用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻前鄰近的第二調(diào)整距離和第三調(diào)整距離和與所述用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻后鄰近的第四調(diào)整距離和第五調(diào)整距離的均值，得到最優(yōu)調(diào)整距離。

14、在一些實施例中，在根據(jù)服務(wù)器節(jié)點的負載量，確定服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點，將所述服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點作為任務(wù)待分配節(jié)點之前，所述方法還包括：

15、通過基站定位，確定用戶終端的位置、移動軌跡和移動速率。

16、在一些實施例中，所述根據(jù)服務(wù)器節(jié)點的負載量，確定服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點，將所述服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點作為任務(wù)待分配節(jié)點，包括：

17、根據(jù)如下公式，確定服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度：

18、

19、式中，qi,j表示第i個負載檢測時刻第j個服務(wù)器節(jié)點負載分配的必要程度，si,j表示第i個負載檢測時刻第j個服務(wù)器節(jié)點的負載量，s表示所記錄的所有歷史時刻中第j個服務(wù)器節(jié)點的負載量，max{}表示求取最大值的函數(shù)，i表示負載檢測時刻的序號；

20、響應(yīng)于服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值，將所述服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點作為任務(wù)待分配節(jié)點。

21、在一些實施例中，根據(jù)如下公式，確定服務(wù)器節(jié)點接收到的用戶終端所發(fā)送任務(wù)的任務(wù)實時性需求程度：

22、

23、式中，uj,p表示第j個服務(wù)器節(jié)點接收到的同一用戶終端發(fā)送的第p個任務(wù)的任務(wù)實時性需求程度，p表示任務(wù)序號，j表示服務(wù)器節(jié)點序號，n表示集合km中所包含的時間間隔的總個數(shù)，l表示集合km中所包含的時間間隔的序號，tp-l,p-l+1表示第m個用戶終端發(fā)送第p-l次請求與第p-l+1次請求之間的時間間隔，m表示用戶終端的序號，集合km的元素為同一用戶終端連續(xù)兩個時刻向同一服務(wù)器節(jié)點發(fā)送任務(wù)請求的時間間隔，并且滿足同一用戶終端連續(xù)兩個時刻向同一服務(wù)器節(jié)點發(fā)送任務(wù)請求的時間間隔小于60s，集合km表示為{tp-1,p,tp,p+1,...,tp-l,p-l+1}。

24、在一些實施例中，根據(jù)如下公式，基于拓撲結(jié)構(gòu)圖、所述任務(wù)實時性需求程度和園區(qū)中相距最遠的兩個服務(wù)器節(jié)點之間的距離和用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻對應(yīng)的位置，確定再分配服務(wù)器節(jié)點與所述任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離：

25、

26、式中，lp表示再分配服務(wù)器節(jié)點與所述任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離，l表示園區(qū)中相距最遠的兩個服務(wù)器節(jié)點的距離，uj,p表示第j個服務(wù)器節(jié)點接收到的同一用戶終端發(fā)送的第p個任務(wù)的任務(wù)實時性需求程度，u表示所有服務(wù)器節(jié)點接收到的同一用戶終端發(fā)送的第p個任務(wù)的任務(wù)實時性需求程度，max{}表示求取最大值的函數(shù)，p表示任務(wù)序號，j表示服務(wù)器節(jié)點序號。

27、在一些實施例中，根據(jù)如下公式，基于用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻到用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻鄰近的時刻對應(yīng)的移動軌跡，以及用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻對應(yīng)移動速率，調(diào)整再分配服務(wù)器節(jié)點與所述任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離，得到第一調(diào)整距離：

28、

29、式中，lp′表示第一調(diào)整距離，lp表示再分配服務(wù)器節(jié)點與所述任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離，tanh()表示雙曲正切函數(shù)，vp發(fā)送第p個任務(wù)的同一用戶終端的移動速率，max(v)表示發(fā)送第p個任務(wù)的同一用戶終端的移動速率的最大值。

30、在一些實施例中，在進入園區(qū)后，移動的用戶終端的上一最鄰近服務(wù)器節(jié)點和當(dāng)前最鄰近服務(wù)器節(jié)點的連線的所在直線與移動的用戶終端的當(dāng)前最鄰近服務(wù)器節(jié)點和下一最鄰近服務(wù)器節(jié)點的連線的所在直線構(gòu)成夾角，隨著用戶終端的移動得到多個夾角，求取多個夾角的均值，將均值作為用戶終端從上一最鄰近服務(wù)器節(jié)點到當(dāng)前最鄰近服務(wù)器節(jié)點的擺動趨勢程度θm，所述基于所述最優(yōu)調(diào)整距離，確定再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍，包括：

31、在拓撲結(jié)構(gòu)圖中，以當(dāng)前最鄰近服務(wù)器節(jié)點為圓心，以所述最優(yōu)調(diào)整距離為半徑繪制圓形，得到第一范圍；

32、在拓撲結(jié)構(gòu)圖中，以當(dāng)前最鄰近服務(wù)器節(jié)點為放射點，以上一最鄰近服務(wù)器節(jié)點到當(dāng)前最鄰近服務(wù)器節(jié)點的方向為正方向繪制射線，將所述射線分別順時針、逆時針旋轉(zhuǎn)第一角度，得到上邊界射線和下邊界射線，所述上邊界射線、所述下邊界射線和所述圓形圍成的封閉區(qū)域為所述再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍，所述第一角度的取值為擺動趨勢程度θm。

33、在一些實施例中，計算再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的再分配服務(wù)器節(jié)點的合適程度，將再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的合適程度最小的再分配服務(wù)器節(jié)點作為最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點，包括：

34、根據(jù)如下公式，計算再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的再分配服務(wù)器節(jié)點的合適程度：

35、

36、式中，ej,p,k表示第j個服務(wù)器節(jié)點的第p個任務(wù)由再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中負載分配的必要程度大于程度閾值的第k個服務(wù)器節(jié)點進行再分配處理的再分配服務(wù)器節(jié)點的合適程度，qi,k表示再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中第i個負載檢測時刻得到的負載分配的必要程度大于程度閾值的第k個服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度，θp表示接收第p個任務(wù)的服務(wù)器節(jié)點到再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的再分配服務(wù)器節(jié)點所在方向與發(fā)送第p個任務(wù)的用戶終端在移動過程中所對應(yīng)的上一最鄰近服務(wù)器節(jié)點到當(dāng)前最鄰近服務(wù)器節(jié)點的擺動趨勢程度，p表示任務(wù)序號，j表示服務(wù)器節(jié)點序號，i表示負載檢測時刻的序號，k表示再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點的個數(shù)序號；

37、將再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的合適程度最小的再分配服務(wù)器節(jié)點作為最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點。

38、在一些實施例中，所述程度閾值的選取范圍為0.4～0.6。

39、本發(fā)明具有如下有益效果：

40、本發(fā)明提供的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的智慧園區(qū)數(shù)據(jù)傳輸方法，該方法首先根據(jù)服務(wù)器節(jié)點的負載量，確定服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點，將服務(wù)器節(jié)點的負載分配的必要程度大于程度閾值的服務(wù)器節(jié)點作為任務(wù)待分配節(jié)點，從而及時準(zhǔn)確地找出處理任務(wù)過重的服務(wù)器節(jié)點，便于及時進行任務(wù)再分配；其次，確定服務(wù)器節(jié)點接收到的用戶終端所發(fā)送任務(wù)的任務(wù)實時性需求程度，從而掌握用戶希望服務(wù)器節(jié)點對任務(wù)進行反饋的實時程度；然后，基于拓撲結(jié)構(gòu)圖、任務(wù)實時性需求程度和園區(qū)中相距最遠的兩個服務(wù)器節(jié)點之間的距離和用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻對應(yīng)的位置，確定再分配服務(wù)器節(jié)點與任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離，考慮了不同服務(wù)器節(jié)點與用戶終端距離不同引起的時延問題，得到再分配服務(wù)器節(jié)點距離任務(wù)待分配節(jié)點大致遠近；進而，基于用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻到用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻鄰近的時刻對應(yīng)的移動軌跡，以及用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻對應(yīng)的移動速率及與用戶終端所發(fā)送任務(wù)時刻鄰近的時刻對應(yīng)的移動速率，調(diào)整再分配服務(wù)器節(jié)點與任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離，得到最優(yōu)調(diào)整距離，進一步考慮到用戶的移動速率和移動軌跡對再分配服務(wù)器節(jié)點與任務(wù)待分配節(jié)點之間的距離的影響，得到能夠預(yù)判用戶移動趨勢的最優(yōu)調(diào)整距離；然后，基于最優(yōu)調(diào)整距離，確定再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍；在拓撲結(jié)構(gòu)圖上，基于再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍，確定再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的再分配服務(wù)器節(jié)點，處于再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍內(nèi)的再分配服務(wù)器節(jié)點能夠適應(yīng)用戶的移動情況，是可以進行任務(wù)再分配的較優(yōu)選擇；進而，計算再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的再分配服務(wù)器節(jié)點的合適程度，將再分配服務(wù)器節(jié)點的選取范圍中的合適程度最小的再分配服務(wù)器節(jié)點作為最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點，最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點是接收再分配的任務(wù)的最佳選擇；最后，將任務(wù)待分配節(jié)點的任務(wù)分配給最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點，并通過最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點與用戶終端進行數(shù)據(jù)傳輸和用戶終端任務(wù)的響應(yīng)，從而完成智慧園區(qū)的數(shù)據(jù)傳輸。該方法可以考慮不同服務(wù)器節(jié)點的負載量、與用戶的距離和傳輸時延以及用戶移動情況，所安排的最優(yōu)服務(wù)器節(jié)點處理用戶終端的任務(wù)，以保證智慧園區(qū)中用戶良好的網(wǎng)絡(luò)體驗。