延，影響用戶的體驗(yàn)。設(shè)由于緩沖隊(duì)列過長，等待時(shí)間更大而造成的等待損益為^。根據(jù) 系統(tǒng)對(duì)不同指標(biāo)的側(cè)重程度分三種情況討論代價(jià)指標(biāo)T(L。）。
[0036] 情況1 :當(dāng)響應(yīng)消息隊(duì)列只注重響應(yīng)指標(biāo)而忽略等待指標(biāo)時(shí)，Cl= 1，c2= 0,則
[0037]
(5):
[0038] 由此可知，由于目標(biāo)函數(shù)T(L。）單調(diào)遞減，故當(dāng)L。一。時(shí)t(L。）有最小值。系統(tǒng)為 保證響應(yīng)消息不被丟失和每個(gè)響應(yīng)消息都能夠被控制端處理，必須使用無窮大的緩存隊(duì)列 長度對(duì)響應(yīng)消息進(jìn)行緩存，但部分響應(yīng)消息有很大的排隊(duì)延時(shí)，易影響響應(yīng)消息處理的及 時(shí)性。
[0039] 情況2 :當(dāng)響應(yīng)消息隊(duì)列兼顧響應(yīng)指標(biāo)和等待指標(biāo)時(shí)，cS0,c2> 0且c 1， 則
[0040] T(L。）= (3凡+(3為 (6)
[0041] 將式⑶和式⑷代入上式，并整理，有
[0042]
(?)為便于分析，4
，a2 =c;
式可以簡化為
[0043]
(8).
[0044] 當(dāng)控制端處理消息響應(yīng)系統(tǒng)代價(jià)指標(biāo)T(L。）最小時(shí)，對(duì)應(yīng)的長度即為最佳緩存長 度L。。通過對(duì)上式求導(dǎo)得到最佳緩存長度 _5]
(9)
[0046] 由于L。只能取正整數(shù)，需對(duì)其進(jìn)行四舍五入計(jì)算，即先加0. 5,再取整，有
[0047]
[0048] 當(dāng)LQ< 0. 5時(shí)，取LQ= 0。因此，損益系數(shù)〇2與L。的關(guān)系滿足
[0049]
[0050] 情況3:只看重等待指標(biāo)。此時(shí)，Cl=0，c2= 1，由上式可知，最佳緩存隊(duì)列長度L。 =0。這說明為保證實(shí)時(shí)處理響應(yīng)消息，響應(yīng)消息隊(duì)列不需要設(shè)置緩存隊(duì)列長度。其后果是 造成響應(yīng)消息大量丟失，服務(wù)發(fā)現(xiàn)可靠性降低，嚴(yán)重影響用戶體驗(yàn)質(zhì)量。
[0051] 綜合上述三種情況，為保證服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程具有可供用戶選擇的實(shí)時(shí)性和可靠性需 求，情況2中的最佳隊(duì)列長度在實(shí)際應(yīng)用過程中具有一定的參考價(jià)值。
[0052] 緩存長度的單位是字節(jié)。
[0053] 有益效果：
[0054] 在智能家居網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自動(dòng)發(fā)現(xiàn)過程中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備端隨機(jī)獨(dú)立地選擇延時(shí)發(fā)送服務(wù) 響應(yīng)消息，通常出現(xiàn)嚴(yán)重的消息擁塞現(xiàn)象。為解決智能家居網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)響應(yīng)消息擁塞問題， 以智能家居標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議UPnP進(jìn)行自動(dòng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備為例，提出一種局域網(wǎng)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng) 質(zhì)量控制方法，考慮不同應(yīng)用場景中對(duì)服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程的可靠性和實(shí)時(shí)性有不同要求，設(shè)計(jì) 了集成系統(tǒng)響應(yīng)指標(biāo)和等待指標(biāo)的通信損益函數(shù)，推導(dǎo)得到了最佳緩存隊(duì)列長度與損益系 數(shù)之間的關(guān)系。通過對(duì)比不同緩存隊(duì)列長度中響應(yīng)消息的到達(dá)時(shí)間、離開時(shí)間、等待時(shí)間和 停留時(shí)間，驗(yàn)證了基于損益指標(biāo)的響應(yīng)質(zhì)量控制的有效性。
[0055] 該方法針對(duì)UPnP服務(wù)發(fā)現(xiàn)可以適用，針對(duì)其他類型的智能家居協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)也可以 適用。
【附圖說明】
[0056] 圖1為UPnP服務(wù)發(fā)現(xiàn)場景示意圖；
[0057] 圖2為服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程時(shí)序圖；
[0058] 圖3為響應(yīng)消息隊(duì)列排隊(duì)流程圖；
[0059] 圖4為響應(yīng)消息隊(duì)列的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；
[0060] 圖5為損益系數(shù)與最佳緩存隊(duì)列長度的關(guān)系圖；
[0061] 圖6為只考慮等待指標(biāo)時(shí)，各響應(yīng)消息的時(shí)間對(duì)比圖；(a)到達(dá)時(shí)間和離開時(shí)間對(duì) 比圖；(b)停留時(shí)間和等待時(shí)間對(duì)比圖；
[0062] 圖7為兼顧等待指標(biāo)和響應(yīng)指標(biāo)時(shí)，各響應(yīng)消息的時(shí)間對(duì)比圖；(a)到達(dá)時(shí)間和離 開時(shí)間對(duì)比圖；(b)停留時(shí)間和等待時(shí)間對(duì)比圖；
[0063] 圖8為只考慮響應(yīng)指標(biāo)時(shí)，各響應(yīng)消息的時(shí)間對(duì)比圖；
[0064] (a)到達(dá)時(shí)間和離開時(shí)間對(duì)比圖；(b)停留時(shí)間和等待時(shí)間對(duì)比圖；
[0065] 圖9為緩存隊(duì)列長度為1時(shí)，各響應(yīng)消息的時(shí)間對(duì)比圖；
[0066] (a)到達(dá)時(shí)間和離開時(shí)間對(duì)比圖；(b)停留時(shí)間和等待時(shí)間對(duì)比圖；
[0067] 圖10為緩存隊(duì)列長度為5時(shí)，各響應(yīng)消息的時(shí)間對(duì)比圖；
[0068] (a)到達(dá)時(shí)間和離開時(shí)間對(duì)比圖；(b)停留時(shí)間和等待時(shí)間對(duì)比圖；
[0069] 圖11為緩存隊(duì)列長度為10時(shí)，各響應(yīng)消息的時(shí)間對(duì)比圖；
[0070] (a)到達(dá)時(shí)間和離開時(shí)間對(duì)比圖；(b)停留時(shí)間和等待時(shí)間對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0071] 以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0072] 實(shí)施例1 :
[0073] -種局域網(wǎng)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng)質(zhì)量控制方法，其特征在于，基于給定的損益系
數(shù)^計(jì)算最佳緩存長度 以兼顧發(fā)現(xiàn)服務(wù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn) 9 確性；
[0074] 其中，c2為等待損益，有1 >c:> 0,c2> 0且c#2= 1;
[0075]。其中，P為傳輸強(qiáng)度；
[0076] 理論上，c1彡0，但是在本發(fā)明中，c1只能取大于0，這樣才能實(shí)現(xiàn)兼顧的目標(biāo)。特 此說明。
[0077] 其中int(.)為取整函數(shù)。
[0078] 其中公式中涉及的中括號(hào)是普通的括號(hào)并不是取整符號(hào)。服務(wù)強(qiáng)度P的值由單 位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入緩存隊(duì)列的響應(yīng)消息個(gè)數(shù)與單位時(shí)間內(nèi)控制端處理的響應(yīng)消息的個(gè)數(shù)的比 值決定。
[0079]Cl取值為 0? 1，0.2，……，0.9。
[0080] h取值為0. 1到0. 9之間的實(shí)數(shù)。
[0081] 在不同場景下，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性有不同要求。Cl反映的是系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性， 其值在不同情況下有不同的最優(yōu)值。
[0082] 仿真分析：
[0083] 設(shè)單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入緩存隊(duì)列的響應(yīng)消息數(shù)平均為10,S卩A=1〇 ;控制端單位時(shí)間 內(nèi)處理的響應(yīng)消息數(shù)平均為12. 5,S卩y= 12. 5,此時(shí)傳輸強(qiáng)度P= 0. 8。根據(jù)（7)式得出 損益系數(shù)(^在[0. 1，0. 9]范圍內(nèi)以步長0. 1增加時(shí)的最佳緩存隊(duì)列長度。最佳緩存隊(duì)列 長度與損益系數(shù)的關(guān)系如圖5所示。
[0084] 當(dāng)損益系數(shù)Cl> 0. 5,表明系統(tǒng)更加注重響應(yīng)指標(biāo)；當(dāng)c 0. 5,表明系統(tǒng)并重響 應(yīng)指標(biāo)和等待指標(biāo)；反之，系統(tǒng)更加注重等待指標(biāo)。由上圖可知，隨著損益系數(shù)(^的增加， 最佳緩存隊(duì)列長度不斷增加。該變化過程說明系統(tǒng)越重視響應(yīng)指標(biāo)，需要的最佳緩存隊(duì)列 長度越大。
[0085] 損益指標(biāo)的必要性
[0086] 為對(duì)比響應(yīng)消息隊(duì)列在只注重響應(yīng)指標(biāo)、只注重等待指標(biāo)以及并重響應(yīng)指標(biāo)和等 待指標(biāo)時(shí)對(duì)響應(yīng)消息排隊(duì)延時(shí)的影響，設(shè)置損益系數(shù)c1= 1，0. 5及0三種情況下的對(duì)比試 驗(yàn)，結(jié)果如圖6-8所示。
[0087] 從上述三組對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)可以看出，當(dāng)損益系數(shù)(^為0時(shí)，系統(tǒng)只注重發(fā)現(xiàn)服務(wù) 的實(shí)時(shí)性，并不設(shè)置緩存，每個(gè)響應(yīng)消息隊(duì)列在排隊(duì)系統(tǒng)中的時(shí)間只與控制端的處理時(shí)間 有關(guān)。當(dāng)(^為1時(shí)，系統(tǒng)只注重發(fā)現(xiàn)服務(wù)的準(zhǔn)確性，需要很大的緩存隊(duì)列長度（仿真中緩存 長度為2000)保證每個(gè)響應(yīng)消息都能被處理。當(dāng)^為0. 5時(shí)，系統(tǒng)并重發(fā)現(xiàn)服務(wù)的實(shí)時(shí)性 和準(zhǔn)確性，此時(shí)隊(duì)列中的等待時(shí)間、停留時(shí)間皆介于上述兩種情況之間，說明此種情況下， 響應(yīng)消息隊(duì)列在服務(wù)發(fā)現(xiàn)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性之間取得平衡點(diǎn)，在不影響用戶體驗(yàn)的同時(shí)保 證響應(yīng)消息不丟失，能夠滿足UPnP服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程中同時(shí)要求可靠性和及時(shí)性的情況。因此 設(shè)計(jì)損益指標(biāo)可以同時(shí)表征可靠性和實(shí)時(shí)性，為用戶在這兩種性能需求的選擇方面提供了 參考。
[0088] 模型的可行性
[0089] 為驗(yàn)證該模型能夠有效地適應(yīng)不同響應(yīng)指標(biāo)大小的要求，設(shè)置Cl= 0. 2,0. 7,以及 Cl= 0. 9三種情況下的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果如圖9-11所示。
[0090] 上述三組對(duì)比結(jié)果表明，當(dāng)cl不斷增加時(shí)，響應(yīng)消息隊(duì)列通過增加緩存隊(duì)列長度 的方式來滿足服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程對(duì)可靠性的要求。響應(yīng)消息在系統(tǒng)中的停留時(shí)間明顯增加，且 等待時(shí)間占停留時(shí)間的比重越來越大，即控制端的服務(wù)時(shí)間在該系統(tǒng)中所占比重減少。與 前述的模型分析結(jié)論吻合，說明該排隊(duì)模型能夠準(zhǔn)確反映UPnP服務(wù)發(fā)現(xiàn)的過程。
[0091] 本發(fā)明針對(duì)智能家居中普遍應(yīng)用的UPnP協(xié)議在服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程中出現(xiàn)的消息"擁 塞"現(xiàn)象，提出一種基于UPnP服務(wù)發(fā)現(xiàn)的隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)模型。綜合在不同場景下服務(wù)發(fā)現(xiàn) 對(duì)有效性和可靠性的不同要求，在該模型的基礎(chǔ)上建立基于損益的數(shù)學(xué)模型，得到最佳的 緩存隊(duì)列長度。分析了兩個(gè)損益系數(shù)與最佳緩存長度之間的關(guān)系，并通過MABTLAB軟件仿 真驗(yàn)證了其用于控制響應(yīng)質(zhì)量的有效性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種局域網(wǎng)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng)質(zhì)量控制方法，其特征在于，基于給定的損益系數(shù) C1計(jì)算最佳緩存長度以兼顧發(fā)現(xiàn)服務(wù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確 性； 其中，C2為等待損益，有Dc 0, C 2> O且C Jc2= 1 ;其中，P為傳輸強(qiáng)度； 其中int(.)為取整函數(shù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的局域網(wǎng)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng)質(zhì)量控制方法，其特征在于，c i 取值為〇· 1，0.2，……，0.9。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的局域網(wǎng)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng)質(zhì)量控制方法，其特征在于，c i 取值為〇. 1到〇. 9之間的實(shí)數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種局域網(wǎng)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng)質(zhì)量控制方法，基于給定的損益系數(shù)c1計(jì)算最佳緩存長度以兼顧發(fā)現(xiàn)服務(wù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性；其中，c2為等待損益，有1＞c1＞0，c2＞0且c1+c2＝1；其中，ρ為傳輸強(qiáng)度；其中int(.)為取整函數(shù)。該局域網(wǎng)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)的響應(yīng)質(zhì)量控制方法能兼顧實(shí)時(shí)性和可靠性，控制效果理想。
【IPC分類】H04L12/24
【公開號(hào)】CN105187238
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510495704
【發(fā)明人】胡志坤, 宋菁燁, 夏亞, 彭國武, 唐品利
【申請(qǐng)人】湖南天冠電子信息技術(shù)有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年8月13日