一种基于数字孪生的无线传感网络资源调度方法及系统技术方案

本发明专利技术属于无线传感网络领域，涉及一种基于数字孪生的无线传感网络资源调度方法及系统；所述方法包括首先搭建端边云的无线传感网络系统架构，利用物理空间数据采集、数据处理、物理空间网络系统建模和调度算法建模的方法建立无线传感网络数字孪生系统；其次通过边缘设备获取无线传感网络传输要求和实时运行数据，执行基于数字孪生的无线传感网络资源调度流程，在数字孪生空间仿真验证调度方案并分析可行性；然后根据仿真结果输出控制指令，应用于物理空间无线传感网络系统，验证基于数字孪生的网络资源调度方法的性能；最后物理空间与数字孪生空间实时交互数据和控制指令，保证整个网络资源调度合理可靠。个网络资源调度合理可靠。个网络资源调度合理可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的无线传感网络资源调度方法及系统


[0001]本专利技术属于无线传感网络领域，涉及一种基于数字孪生的无线传感网络资源调度方法及系统。

技术介绍

[0002]近年来物联网出现在各种各样的应用中，其中之一是工业物联网。工业物联网将大量工业设备连接到互联网，以实现工厂自动化、分布式过程控制和实时监控等应用。然而，工业有线网络部署难度和成本较高，研究开发高确定性的无线网络是一个重要方向。典型的IEEE 802.15.4e协议提出了三种MAC机制，低延迟确定性网络(LLDN)、确定性同步多信道扩展(DSME)和时隙信道跳变(TSCH)。其中以TSCH模式通信采用TDMA(Time Division Multiple Access,TDMA)与跳频相结合的调度方式，通过减少干扰和多径衰落的影响，提高了网络容量和可靠性，降低了网络延迟和能源消耗。但MAC层的通信机制只适合特定场合的网络通信，对于大流量、多跳等复杂无线网络的资源调度还需定义更好的资源调度方法。
[0003]无线传感网资源调度主要有集中式和分布式两大类。集中式资源调度需要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的无线传感网络资源调度方法，其特征在于，所述方法包括：边缘设备通过无线网络采集传感器的现场设备数据和传输过程中的网络信息数据并预处理，搭建出无线传感网络的物理空间和数字孪生空间；在数字孪生空间部署多种训练完成的机器学习的预测算法模型，并根据无线传感网络建立出调度算法模型；在初始阶段，根据物理空间的传输要求，在数字孪生空间执行调度算法模型得到初始化调度方案；在实时阶段，根据物理空间的实时数据，在数字孪生空间执行预测算法模型预测得到网络运行状态；在数字孪生空间通过仿真验证预测误差是否满足第一通信要求，若满足则保持上一阶段的调度方案，否则执行调度算法模型生成实时调度方案；仿真验证初始化调度方案或实时调度方案是否满足第二通信要求，若不满足第二通信要求，则执行调度算法模型重新生成调度方案直至重新生成的调度方案满足第二通信要求；将满足第一通信要求的上一阶段的调度方案，满足第二通信要求的初始化调度方案、实时调度方案或重新生成的调度方案生成控制指令映射到物理空间中的边缘设备，边缘设备完成资源调度。2.根据权利要求1所述的一种基于数字孪生的无线传感网络资源调度方法，其特征在于，所述边缘设备通过无线网络采集传感器的现场设备数据和传输过程中的网络信息数据并预处理包括无线传感网络中各个节点适配传感器传输协议，读取出传感器的现场设备数据并通过无线网络上传至边缘设备，在边缘设备上运行无线传感网络上位机，读取包括无线传感网络系统调度表、网络拓扑信息、网络节点状态信息、链路通信参数网络信息数据；在边缘设备中对数据进行清洗、分析和特征提取。3.根据权利要求1或2所述的一种基于数字孪生的无线传感网络资源调度方法，其特征在于，搭建出无线传感网络的数字孪生空间的过程包括提取出现场设备数据中各传感器设备属性，并得到传感器设备类型和传感器设备之间的关系；使用建模语言构建出数字模型，对构建出的数字模型标准化，并定义出数字模型中各物理模型构成模块的输入输出端，完成对各物理模型间的交互和与物理空间的映射；通过感知物理空间实时数据即传感器的现场设备数据和传输过程中的网络信息数据，更新数字模型并形成数字孪生空间，并保持物理空间和数字孪生空...

【专利技术属性】
技术研发人员：张焱，郭京龙，黄庆卿，韩延，黄旭炜，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：