用于通过通信网络的数据压缩的系统和方法技术方案

一种用于数据压缩的方法包括读取表示传感器数据捕获的第一数据，采用无损算法来压缩数据，将压缩的数据作为参考帧来传送，读取后续数据，计算第一数据与后续数据之间的增量，压缩数据增量，并且确定压缩的数据增量的压缩比是否处于预定容差阈值之内。如果压缩比处于阈值之内，则传送压缩的数据增量帧，并且对于后续数据重复进行计算、压缩和确定步骤；否则，如果压缩比不处于阈值之内，则压缩当前后续数据，并且将结果作为已更新参考帧来传送。然后对于后续数据重复进行计算、压缩和确定步骤。还公开用于实现该方法的系统和非暂时计算机可读介质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于通过通信网络的数据压缩的系统和方法
技术介绍
市政当局面临来自带来更多人、车辆和事件的增长的挑战。城市规划者已经更新基础设施以构建更鲁棒的系统，其设计成结合可能采用新技术的特征。例如，技术进行可能无线遥控以及街道和路面灯的监测。视频监视器能够向中央管理系统提供关于交通模式的信息。这个信息能够用来控制交通灯，以调整交通流。另外，关于最佳路线的信息和停车信息能够上传到智能启用车辆。从天气传感器所得到的信息能够准备用于洪涝的排水系统。运动检测器能够与路灯进行接口，以阻止犯罪。太阳能传感器能够与智能建筑的网络进行通信，以协调功率和能量使用。化学、生物危害和电离辐射检测器能够监测和分析空气质量。通过将传感器嵌入路灯并且安装这些附加装置，能够收集大量数据。所有这个数据需要跨通信网络来传递给集中数据存储库，其中能够分析和利用数据。这个通信网络还能够具有对有效地下载数据和/或向传感器装置提供控制命令的需要。通过收集数据的庞大数量的传感器，通信网络带宽在没有鲁棒数据压缩方案的情况下能够严重受损。附图说明图1描绘智能传感器的代表性数据捕获；图2描绘根据实施例的、用于实现数据压缩的系统；以及图3描绘根据实施例的、用于数据压缩的过程。具体实施方式根据实施例，系统和方法提供一种数据传输压缩方案，其包括参考帧（即，分组或结构），后面是可变数量的数据增量（delta）帧，其中参考帧之间的数据增量帧的数量由发射节点主动选择。根据实现，发射节点能够通过将当前数据增量帧的压缩比与预定可选压缩比阈值进行比较来确定是否需要参考帧。发射节点然后能够生成新参考帧。在某些实施例中，来自后端服务器（和/或接收器）的显式请求能够请求新参考帧被传送。图1描绘数据捕获100，其表示市政传感器能够捕获的数据格式和性质。实施压缩系统和方法并不局限于数据捕获的数据格式和性质。数据捕获100只为了讨论的目的而呈现。示范数据捕获100具有五个数据块（块0、块1、块2、块3和块4）。这些数据块的某些能够是随时间不变的—例如资源标识符块0、模型标识块3和GPS位置块2。时间戳块1能够改变，以反映传感器数据由装置来捕获的时间。传感器数据块4还能够基于所监测数据来改变。传感器数据块4仅为了说明的目的而描绘为具有四个数据块。应当易于理解，由传感器所采集的数据量取决于传感器以及正被采集的数据的性质。例如，天气传感器能够捕获温度、湿度、空气压力和风速数据。其它传感器（例如化学传感器）可能仅具有一个传感器数据块。传感器能够将它的数据捕获提供给运行于远程服务器上的万维网应用。然而，数据传递的带宽要求能够通过对于每个传送数据封装帧不发送块0、块2和块3的不变数据来降低。图2描绘根据实施例的、用于实现数据压缩方案的系统200。系统200包括传感器单元202、204、206、208、210，其监测它们的物理位置本地的条件、活动和/或状态。所监测条件和/或活动的非详尽列表能够包括环境光条件、交通堵塞、停车可用性、行人流、天气、和环境条件。为了说明的目的，系统200描绘为具有五个传感器单元。应当易于理解，实施系统和方法并不这样局限。每个传感器单元能够包括传感器控制处理器214，其通过执行计算机指令（其能够存储在存储器216中）来控制传感器单元的操作。传感器控制处理器214能够跨内部总线218与传感器单元的其它组件进行通信。控制处理器能够控制传感器元件220的操作。传感器元件收集、监测和/或获取关于为那个传感器单元所特定的所监测条件和/或活动的数据。由传感器元件所收集的数据能够存储在数据缓冲存储器224中。这个数据能够采用如由数据捕获100所表示的格式来存储。根据实施例，数据捕获100无需是如图1所描绘的一维矩阵。相反，数据捕获100能够是多维的，其中每个维能够表示由传感器元件220所得到的数据的快照。在一些实现中，数据缓冲存储器224和存储器216无需是独立存储器单元。编码器/解码器（编解码器）226能够根据以下所公开的实施压缩方法对数据捕获100进行编码（压缩）。传感器单元能够包括输入/输出（I/O）单元228，其跨电子通信网络230与服务器240进行通信。在一些实现中，在服务器240向传感器单元提供数据和/或控制信号的情况下，编解码器226能够对服务器信号进行解码（解压缩）。为了安全传输，编解码器226还能够实现加密算法和技术。电子通信网络230能够实现为网状网络、个人区域网络（PAN）、因特网和/或任何其它通信网络。市政传感器单元普遍链接以形成网状网络或者低功率PAN，其中电子通信网络230的节点是传感器单元本身。传感器单元充当跨网络中继数据分组的节点。一个低功率PAN指定为6loWPAN，其在低功率无线PAN上实现IPv6。6loWPAN向具有有限处理能力的低功率装置提供因特网协议连网能力。电子通信网络230的带宽受到有限处理能力和传感器单元的低带宽能力极大地约束。相应地，实施压缩技术使得市政网络中典型地存在的多个传感器单元的连网是可能的。服务器240能够包括编解码器242，以对跨电子通信网络所接收的数据进行解压缩。这个数据能够存储在数据存储设备250内的数据记录中。万维网应用（WebApp）244能够访问从（一个或多个）传感器单元所接收的数据。服务器控制处理器248能够通过执行在存储器中存储的计算机指令来控制服务器240、它的组件和万维网应用的操作。图3描绘根据实施例的、用于数据压缩的过程300。编解码器能够从缓冲存储器中读取（步骤310）数据编组。数据编组能够格式化为数据的单维阵列，例如数据捕获100（图1）。在其它实现中，数据编组能够是多维数据阵列的一维，其中每个维是数据捕获100。压缩从存储器所读取的第一数据编组，步骤320。压缩算法能够是无损压缩，使得重构数据尽可能接近原始数据。例如，数据压缩能够实现为Lempel-Ziv-Welch（LZW）数据压缩。压缩的数据跨电子通信网络来传送（步骤330）给服务器。这个第一数据编组用作后续编组的参考帧。步骤340-390形成以下所公开的循环。该循环在从多维阵列中读取最后数据编组时终止。对于压缩单维数据编组的实现，后续数据捕获在这个循环中被读取并且被压缩，如下所公开的。在单维实现中，该循环能够在预定时间周期的到期（其中参考数据能够被认为变陈旧）之后终止。根据实施例，如果压缩比在预定阈值外；在预定数量的所传送增量帧之后；在由服务器、发射节点或电子通信网络进行功率重置时；以及在来自服务器（和/或接收器）的显式请求时，压缩能够终止。在一些实现中，如果增量帧与先前传送帧没有差异（即，增量帧全部为零），则零增量帧能够可选地被传送或者不传送。后续数据编组由编解码器来读取（步骤340）。在步骤350所读取的当前数据编组与参考帧之间的增量通过从当前数据编组中减去参考帧来确定。数据增量使用无损压缩算法来压缩（步骤360）。做出关于当前数据增量的压缩比是否处于预定容差阈值之内的确定（步骤370）。这个预定阈值能够由系统设计人员基于带宽效率或其它考虑来选择。如果压缩比处于容差之内，则向服务器传送（步骤370）压缩的数据增量。过程300在步骤340继续进行，其中下一个数据编组由编解码器来读取。如果在步骤370，做出当前数据增量的压缩比不处于预本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于数据压缩的方法，所述方法包括：编码器/解码器（编解码器）从存储器中读取第一数据组，所述第一数据组表示通过多个传感器之中的传感器的传感器数据捕获；所述编解码器采用无损压缩算法来压缩所述第一数据组；将所压缩的第一数据组作为参考帧跨电子通信网络来传送给服务器；从所述存储器中读取第一后续数据组；计算所述第一数据组与所述第一后续数据组之间的数据增量；所述编解码器压缩所述数据增量；确定所压缩的数据增量的压缩比是否处于预定容差阈值之内，如果所述压缩比处于所述预定容差阈值之内，则将所压缩的数据增量作为增量数据帧跨所述电子通信网络来传送给所述服务器；从所述存储器中读取第二后续数据组；以及对于所述第二后续数据组重复进行所述计算、压缩和确定步骤。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.21 US 14/9190421.一种用于数据压缩的方法，所述方法包括：编码器/解码器（编解码器）从存储器中读取第一数据组，所述第一数据组表示通过多个传感器之中的传感器的传感器数据捕获；所述编解码器采用无损压缩算法来压缩所述第一数据组；将所压缩的第一数据组作为参考帧跨电子通信网络来传送给服务器；从所述存储器中读取第一后续数据组；计算所述第一数据组与所述第一后续数据组之间的数据增量；所述编解码器压缩所述数据增量；确定所压缩的数据增量的压缩比是否处于预定容差阈值之内，如果所述压缩比处于所述预定容差阈值之内，则将所压缩的数据增量作为增量数据帧跨所述电子通信网络来传送给所述服务器；从所述存储器中读取第二后续数据组；以及对于所述第二后续数据组重复进行所述计算、压缩和确定步骤。2.如权利要求1所述的方法，包括：如果所述压缩比不处于所述预定容差阈值之内，则压缩所述第一后续数据组；将所压缩的第一后续数据组作为已更新参考帧跨所述电子通信网络来传送给所述服务器；从所述存储器中读取第二后续数据组；以及对于所述第二后续数据组重复进行所述计算、压缩和确定步骤。3.如权利要求1所述的方法，包括链接作为节点的所述多个传感器的至少一部分，以形成所述电子通信网络。4.如权利要求1所述的方法，包括将所述数据编组格式化为单维阵列。5.如权利要求1所述的方法，包括将所述数据编组格式化为多维阵列，其中每个维表示后续传感器数据捕获。6.如权利要求1所述的方法，包括当数据编组是多维阵列的最后数据组时终止所述方法。7.如权利要求1所述的方法，包括在预定时间周期的到期之后终止所述方法。8.如权利要求1所述的方法，包括在传送所述参考帧之后传送可变数量的数据增量帧。9.一种其上已存储了指令的非暂时计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时促使所述处理器执行数据压缩的方法，所述方法包括：从存储器中读取第一数据组，所述第一数据组表示通过多个传感器之中的传感器的传感器数据捕获；采用无损压缩算法来压缩所述第一数据组；将所压缩的第一数据组作为参考帧跨电子通信网络来传送给服务器；从所述存储器中读取第一后续数据组；计算所述第一数据组与所述第一后续数据组之间的数据增量；压缩所述数据增量；确定所压缩的数据增量的压缩比是否处于预定容差阈值之内，如果所述压缩比处于所述预定容差阈值之内，则将所压缩的数据增量作为增量数据帧跨所述电子通信网络来传送给所述服务器；从所述存储器中读取第二后续数据组；以及对于所述第二后续数据组重复进行所述计算、压缩和确定步骤。10.如权利要求9所述的非暂时计算机可读介质，包括指令，所述指令促使所述处理器以：如果所述压缩比不处于所述预定容差阈值之内，则压缩所述第一后续数据组；将所压缩的第一后续数据组作为已更新参考帧跨所述电子通信网络来传送给所述服务器；从所述存储器中读取第二后续数据组；以及对于所述第二后续数据组重复进行所述计算、压缩和确定步骤。11.如权利要求9所述的非暂时计算机可读介质，包括促使所述处理器链接作为节点的所述多个传感器的至少一部分以形成所述电子通信网络的指令。12.如权利要求9所述的非暂时计算机可读介质，包括促使所述处理器将所述数据编组格式化为单维阵列的指令。13.如权利要求9所述的非暂时计算机可读介质，包括促使所述处理器将所述数据编组格式化为多维阵列的指令，其中每个维表示后续传感器数据捕获。14.如权利要求9所述的非暂时计算机可读介质，包括促使所述处理器在数据编组是多维阵列的最后数据组时终止所述方法的指令。15.如权利要求9所述的非暂时计算机可读介质，包括促使所述处理器在预定时间周期的到期之后终止所述方法的指令。16.如权利要求9所述的非暂时计算机可读介质，包括促使所述处理器在传送所述参考帧之后传送可变数量的数据增量帧的指令。17.一种用于数据压缩的系统，所述系统包括：至少一个传感器单元，具有传感器元件，所述传感器元件配置成监测它的位置本地的条件、活动或状态；所述传感器跨电子通信网络来连接到服务器；所述传感器单元包括控制处理器，其与存储器单元、编码器/解码器（编解码器）、所述传感器元件和所述传感器中的一个或多个存储器单元进行通信；所述编解码器配置成从所述存储器单元中读取传感器数据，并且在所述控制处理器的控制下采用压缩算法来压缩所述传感器数据；所述压缩算法包括：计算第一数据组与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y朝亚，
申请(专利权)人：通用电气照明解决方案有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US