针对物联网设备管理通信拥塞制造技术

提供了用于基于拥塞水平c来控制物联网(IoT)设备的方法和装置。示例方法包括对传感器进行轮询，将测量写入文件，解析文件以创建消息，以及针对背压警报消息进行检查。如果发现背压警报消息，则将该消息保存到高速缓存，并且改变轮询间隔。

Management of communication congestion for Internet of things

A method and device for controlling Internet of things (IoT) devices based on congestion level C are provided. Examples include polling sensors, writing measurements to files, parsing files to create messages, and checking back pressure alarm messages. If a back pressure alarm message is found, the message is saved to the cache and the polling interval is changed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】针对物联网设备管理通信拥塞相关申请的交叉引用本申请要求Nolan等人于2015年12月23日提交的题为“ManagingCommunicationCongestionforInternetofThingsDevices”的美国专利申请第14/757,743号的申请日的权益，并且该申请通过引入并入本文。
本技术总体上涉及物联网(IoT)设备。更具体地，本技术涉及可以管理通信拥塞的设备。
技术介绍
据估计，到2020年物联网(IoT)可能会使500亿台设备实现互联网连接。然而，这种设备数量可能会导致IoT设备与接收数据的协调器或服务器之间的通信信道的实质拥挤，特别是在设备故障期间。通信信道的拥挤可能导致丢失来自单独的IoT设备的消息，导致数据集不完整。附图说明图1是与多个物联网(IoT)设备进行通信的云计算网络或云的图示，多个物联网(IoT)设备中的至少一些与服务器进行通信。图2是可以存在于IoT设备中的可以响应背压和控制数据传送的组件的框图。图3是可以用于收集和发送来自多个IoT设备的消息的IoT网关的框图。图4是其中背压控制驻留在云中完成的IoT部署的示例的框图。图5是其中背压检测扩展到IoT网关的云100中的数据处理管线。图6是使用跟踪器消息来测量系统拥塞的背压检测系统的示意图。图7是用于来自边缘设备的增强型消息分发的方法的过程流程图。图8是用于重放尚未成功发送到目的地的消息的方法的过程流程图。图9是其中基于云的数据处理管线能够编排缓存的消息如何被重放的IoT系统的示意图。图10是用于编排消息的方法的过程流程图。图11是FIFO缓冲器的示意图，示出了向队列添加消息以及从队列中移除消息。图12是用于使用FIFO缓冲器从IoT网关发送数据的方法的过程流程。图13是LIFO缓冲器的示意图，示出了向队列添加消息以及从队列中移除消息。图14是用于使用LIFO缓冲器从IoT网关发送数据的方法的过程流程。图15是采样缓冲器的示意图，示出了向队列添加消息以及从队列中移除消息。图16是用于使用采样缓冲器从IoT网关发送数据的方法的过程流程。图17是非暂时性计算机可读介质1700的框图，其包括用于引导处理器管理IoT网关与云中的设备和系统之间的通信的指令。在整个公开内容和附图中使用相同的附图标记来指代同样的组件和特征。100系列中的附图标记是指最初在图1中找到的特征；200系列中的附图标记是指最初在图2中找到的特征；并且以此类推。具体实施方式物联网(IoT)是这样的概念：其中大量计算设备彼此互连并且互连到互联网，以便以非常低的级别提供功能和数据获取。例如，IoT网络可以包括商业和家庭自动化设备，例如，水分配系统、电力分配系统、管线控制系统、工厂控制系统、灯开关、恒温器、锁、照相机、警报器、运动传感器等。在本文中称为IoT设备的这些设备可以通过远程计算机、服务器和其他系统进行访问，例如，以控制系统或访问数据。另外的IoT设备可能包括IoT网关，其用于将其他IoT设备耦合到云应用。IoT设备的全球部署通常依赖于到后端的基于云的服务的通信。鉴于数十亿IoT设备的全球部署中涉及的底层无线网络的规模，可能经常出现网络连接中断和丢失。暂时的网络连接问题可能导致丢失有价值的传感器数据，并且可能显著增加在缓存的消息被分发或重放时的网络负载和后端服务器处理要求。本文描述的技术提供后端数据处理管线，其具有在影响已部署网络的一部分的长期网络连接中断之后保护其自身免于数据泛滥的能力。使用这些技术，数据处理管线使用备用下游消息容量来全局或单独控制IoT网关进行重放的速率和模式，以显著降低数据处理负载和管线拥塞中的大峰值的可能性。如本文的示例描述的，系统可以计算拥塞水平并向边缘设备发送警报。如本文所使用的，边缘设备可以是与多个IoT设备以及计算云中的服务器或其他设备进行通信的IoT网关。在一些实施例中，边缘设备可以是与计算云直接通信的IoT设备。此外，计算云或云包括移动电话系统、互联网服务提供商、路由器、网络、服务器以及传送或消耗数据的其他单元。警报也可以由任何兴趣方(例如，管线统计消费者)消耗和采取动作。任何数量的通信问题都可能干扰消息向云的传送，包括基于云的设备(例如，路由器和服务器以及其他)中的故障。本文描述的示例可以包括具有背压检测的数据处理管线，以通过拥塞识别云中的通信问题。一旦检测到拥塞，就可以基于服务可用性、吞吐量和可用资源来量化拥塞。此外，云到边缘警报系统可以用于将云中的背压状态传达给边缘设备，例如，以触发边缘设备中的行为变化。警报系统可以将背压警报消息发送给边缘设备，或者创建待由边缘设备访问的背压警报消息，或这两者。边缘设备中的行为变化可以包括在拥塞时间期间的不同报告机制，用于一旦拥塞被解除就发送数据积压的不同方法，或这两者。例如，基于IoT网关的消息分发和重放机制可以用于实现与动态消息缓存和传感器轮询决策相关的自动自适应。在接收到背压警报时，可以使用缓冲器使用边缘设备(例如，IoT网关或IoT设备)上的本地资源来缓存传感器测量。这可能响应于可用云资源的临时过载而自动发生。此外，发送消息的速率可以根据拥塞水平的变化而自动调整，例如，减小或增加。这些行为可以响应于来自网络本身或来自对等系统的消息来实现。例如，系统可以动态地改变传感器被轮询以测量新的数据的速率以及数据被分发到云中的数据处理管线的速率。在这些确定中可以考虑云中的拥塞速率和剩余的本地资源(例如，在边缘设备处缓存数据的能力)两者。一旦正常操作恢复，则系统可以自动处理在背压事件期间已经本地缓存的传感器测量的任何积压。保留测量时间戳，并且系统自动回填容量问题阻止从设备实时分发测量的任何时间段。在边缘设备上缓存的数据不一定按照与其被获得的时间相同的时间次序进行分发。该系统提供了可配置的方法来分发首先测量的最新数据，最后测量的最新数据，或分发存储数据的随机样本。这提供了优先化边缘数据(例如，时间敏感的缓存的数据)的灵活性，以便通过后端系统改进总和计算。图1是与多个物联网(IoT)设备102进行通信的云计算网络或云100的图示，多个物联网(IoT)设备102中的至少一些与服务器104进行通信。云100可以表示互联网，或者可以是广域网，例如，公司的专有网络。IoT设备102可以包括以各种组合分组的任何数量的不同类型的设备。例如，交通控制组106可以包括沿着城市中的街道的IoT设备102。这些IoT设备可以包括停车灯、交通流量监测器、照相机等。交通控制组106或其他子组可以通过诸如局域网、无线局域网等的子网108与云100进行通信。IoT设备102可以使用另一IoT设备102作为IoT网关118来与云100进行通信。IoT设备102的其他组可以包括远程气象站109、本地信息终端110、警报系统112、自动取款机114和警报面板116以及许多其他设备。这些IoT设备102中的每个可以与其他IoT设备102、与服务器104或这两者进行通信。如从图1可以看出的，大量的IoT设备102可以通过云100进行通信。这些IoT设备102中的每个可以生成时间顺序的数据流，包括例如传感器数据流。例如，IoT设备102的交通控制组106可以发送交通计数、交通速度、图像、降水量、温度测量等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于针对物联网(IoT)设备管理通信拥塞的装置，包括：IoT设备，其包括：数据传送控制器，其被配置为创建传感器消息并将所述传感器消息分发到云中的管线处理应用；背压监测器，其被配置为接受背压警报消息，其中，所述背压监测器被配置为调整：对来自所述数据传送控制器的传感器消息进行分发的速率、用于对传感器进行轮询的轮询间隔、或这两者；以及数据存储库，其被配置为缓冲由于通信问题而无法被发送的消息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 US 14/757,7431.一种用于针对物联网(IoT)设备管理通信拥塞的装置，包括：IoT设备，其包括：数据传送控制器，其被配置为创建传感器消息并将所述传感器消息分发到云中的管线处理应用；背压监测器，其被配置为接受背压警报消息，其中，所述背压监测器被配置为调整：对来自所述数据传送控制器的传感器消息进行分发的速率、用于对传感器进行轮询的轮询间隔、或这两者；以及数据存储库，其被配置为缓冲由于通信问题而无法被发送的消息。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述背压警报消息包括拥塞水平c。3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其中，所述IoT设备包括耦合到多个IoT设备的IoT网关，并且其中，所述IoT网关被配置为将消息从所述多个IoT设备传递到所述管线处理应用。4.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其中，所述IoT设备包括耦合到多个传感器的IoT网关。5.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其中，所述背压监测器被配置为计算所述轮询间隔。6.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其中，所述背压监测器被配置为计算重放速率。7.一种用于基于拥塞水平c来控制物联网(IoT)设备的方法，包括：对传感器进行轮询；将测量写入文件；解析所述文件以创建消息；以及针对背压警报消息进行检查，并且如果发现所述背压警报消息，则进行以下操作：将所述消息保存到高速缓存；以及改变轮询间隔。8.根据权利要求7所述的方法，包括：将轮询间隔pi初始化为当前速率r或背压速率b中的最大值。9.根据权利要求7所述的方法，包括：如果未发现所述背压警报消息，则进行以下操作：将所述消息分发给消费者；以及确定所述分发是否成功，并且如果所述分发成功，则将所述文件移至经处理的目录。10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，包括：如果所述分发不成功，则将所述消息保存到高速缓存。11.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，包括使用以下等式来计算新的轮询间隔pi：其中，mk表示以kB为单位来表达的消息大小，d表示以kB为单位来表达的边缘设备上的空闲磁盘空间的量，r表示当前消息传递速率，并且b表示背压速率。12.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，包括从高速缓...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·诺兰，K·诺兰，M·凯利，J·布拉迪，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：美国,US