一种基于雾计算的传感云数据传输算法制造技术

一种基于雾计算的传感云数据传输算法，包括如下步骤，1)将传感器网络层的基站作为雾节点层，根据基站的位置生成泰森多边形；2)先统计各个多边形区域内的传感器节点数，而后计算区域节点平均数：区域节点平均数＝传感器节点总数/基站总数，结合区域节点平均数分析各个多边形区域的调入调出情况；3)设定区域间的调度算法。本发明专利技术将底层网络中的基站充当雾节点，节点之间相互协作，负责将基站繁忙区域的节点调度至较为空闲区域，充分利用雾节点间的通信能力，统一上传至上传云端，最大化提升网络吞吐量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及传感云的数据传输领域，特别是一种基于雾计算的传感云数据传输算法。
技术介绍
无线传感器网络(WirelessSensorNetworks,WSNs)具有部署迅速、实时性强等优势，它扩展了人们收集外界信息的能力。通过在不同环境中部署传感器节点，人们可以方便地收集各种需要的数据，实时掌握监测区域的状态信息，实现信息世界与物理世界的融合。而由于传感器节点在计算、存储、能量等诸多方面的限制，如何有效管理大规模无线传感器网络以充分发挥其性能仍然是一个极具挑战性的问题。近年来，随着云计算的快速发展，传感器网络与云计算技术的结合也越来越紧密，云计算技术的拓展了传感器网络的应用空间，也为解决传感器网络的诸多限制问题提供了新的思路，如满足传感器网络在数据处理和存储能力等方面的需求。传感云(Sensor-Cloud)正是无线传感器网络与云计算融合的产物通过云端控制传感器网络进行信息采集，利用云计算平台进行信息处理与存储，能够为不同类型的应用提供开放、灵活、可配置的服务平台。然而，传感器网络在利用云计算技术及服务的同时也存在如下几个问题：1)传感器网络与云端网络之间存在通信瓶颈问题。2)云计算模式缺乏对底层终端传感节点的直接管理，存在实时性差的问题。3)与云计算服务相结合后，系统的不确定因素增加，网络易产生故障和错误，且风险高。相比云计算模式而言，雾计算(FogComputing)的特点是更贴近末端节点，具有一定的本地计算能力、更广的地理分布和支持移动性，因而能更好地直接管理和控制传感器网络中节点，并作为联系云计算服务的桥梁和纽带，该新型计算模式正好可以弥补云计算模式的部分缺点。此外，近年来随着电子制造工艺和机器人技术的发展，功能较强(通信、计算能力、存储能力)的可移动节点逐渐被引入到传感器网络中，并被应用到拓扑控制、数据收集等诸多领域，以提高效率、节省能量。这在一定程度上缓解了传统传感器网络的限制，然而，现有的利用移动节点的方案存在三个问题。一是引入的移动节点本身也给网络节点带来的新的问题，如节点自身的故障问题；二是移动节点之间缺乏良好地协作和配合；三是没有考虑到引入移动节点实际的限制性因素(能耗、成本、最远移动距离)，或者考虑不全。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服传感云系统中，底层网络向上层云端数据量传输不足、实时性差的问题，提出一种基于雾计算的传感云数据传输算法，将雾计算的思想引入到移动传感器网络中，功能较强的节点(基站)作为“雾”，通过雾节点(基站)之间的相互合作，提高系统整体吞吐量，降低系统时延。本专利技术采用如下技术方案：一种基于雾计算的传感云数据传输算法，其特征在于：1)将传感器网络层的基站作为雾节点层，根据基站的位置生成泰森多边形；2)先统计各个多边形区域内的传感器节点数，而后计算区域节点平均数：区域节点平均数＝传感器节点总数/基站总数，结合区域节点平均数分析各个多边形区域的调入调出情况；3)设定区域间的调度算法。优选的，在步骤2)中，所述结合区域节点平均数分析各个多边形区域的调入调出情况具体如下：将各个多边形的区域传感器节点数减去区域节点平均数，若该区域值大于0，则该多边形区域需要调出节点；若该区域值等于0，则该多边形区域的节点维持不变；若该区域值小于0，则该多边形区域需要调入节点。优选的，在步骤3)中，所述的设定区域间的调度算法，具体如下：3.1)采用Floyd算法，依据各区域的邻接图得到区域的最短距离邻接矩阵A_Table；3.2)找出当前邻接矩阵中区域值最大的区域Smax；3.3)找出当前邻接矩阵中距离Smax最近且最小的区域Smin；3.4)如果Smax中区域传感器节点数大于等于Smin中区域传感器节点数，则更新Smax＝Smax-|Smin|，Smin＝0；否则，更新Smin＝Smax+Smin，Smax＝0。3.5)记录当前调度方案Smax→Smin，即由当前区域值最大的区域调度节点至最近且最小的区域Smin，更新当前各个多边形的区域值，回到步骤3.2)，直至各区域值为0。优选的，所述区域Smax应满足如下公式：Smax＝{Sk|Sk＞0&&Sk＝Max(S)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于雾计算的传感云数据传输算法，其特征在于：1)将传感器网络层的基站作为雾节点层，根据基站的位置生成泰森多边形；2)先统计各个多边形区域内的传感器节点数，而后计算区域节点平均数：区域节点平均数＝传感器节点总数/基站总数，结合区域节点平均数分析各个多边形区域的调入调出情况；3)设定区域间的调度算法。

【技术特征摘要】
1.一种基于雾计算的传感云数据传输算法，其特征在于：1)将传感器网络层的基站作为雾节点层，根据基站的位置生成泰森多边形；2)先统计各个多边形区域内的传感器节点数，而后计算区域节点平均数：区域节点平均数＝传感器节点总数/基站总数，结合区域节点平均数分析各个多边形区域的调入调出情况；3)设定区域间的调度算法。2.如权利要求1所述的一种基于雾计算的传感云数据传输方法，其特征在于：在步骤2)中，所述结合区域节点平均数分析各个多边形区域的调入调出情况具体如下：将各个多边形的区域传感器节点数减去区域节点平均数，若该区域值大于0，则该多边形区域需要调出节点；若该区域值等于0，则该多边形区域的节点维持不变；若该区域值小于0，则该多边形区域需要调入节点。3.如权利要求2所述的一种基于雾计算的传感云数据传输方法，其特征在于：在步骤3)中，所述的设定区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：王田，曾建电，田晖，陈永红，蔡奕侨，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建;35