一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法技术

本发明专利技术提供一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法，包括以下步骤：上位机对于采集到的每个物联网设备的物联网设备状态数据，计算延时发送时间：生成随机数x，标准化处理，得到距离z，根据距离z的大小，确定延时发送时间。本发明专利技术结合局域网内工业机器人定时并发上报状态数据的场景，利用随机算法及中心极限定理、正态分布的数学原理，实现高并发下机器人上传数据的流量控制，使得大量状态数据在时间上均匀上报，避免了高并发的瞬时压力，实现了精准的流量控制。精准的流量控制。精准的流量控制。

【技术实现步骤摘要】
一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法


[0001]本专利技术属于流量控制
，具体涉及一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法。

技术介绍

[0002]随着工业智能技术的不断发展，制造业广泛使用机器人作为生产工具，随着机器人的广泛使用，对机器人管理平台的要求也愈来愈高。由于机器人需要与机器人管理平台进行交互，当机器人管理平台接入较多数量机器人时，会并发产生大量机器人需上报给机器人管理平台的并发消息，由此导致网络拥塞等问题，因此，现有技术亟需一种适用于机器人场景的流量控制方法，以解决网络拥塞问题。
[0003]目前，主要通过计数器或缓存方案进行流量控制：
[0004](一)通过计数器进行流量控制
[0005]通过计数器进行流量控制是一种比较简单的限流算法，使用非常广泛，其主要实现方式为：选择一个时间周期，根据经验设置在该时间周期内系统可承受的最大消息数量阈值。在该时间周期内，对消息进行计数，并与最大消息数量阈值进行比较，当计数到达最大消息阈值时，则将计数器清零，并不再进行消息的传送。直到进入新一轮的时间周期，再重新开始计数，如此循环，以达到流量控制的效果。
[0006]通过计数器进行流量控制具有以下问题：使用计数器进行流量控制的技术方案，存在一个时间零界点的问题。当到达时间周期的时间零界点时，如果此时瞬间产生大量消息，系统在这个时间零界点有可能会承受恶意用户的大量请求，有时超过系统预期的承受能力。
[0007](二)通过缓存进行流量控制
[0008]通过缓存进行流量控制的技术方案为：首先建立一个消息缓冲区，一般占用内存空间或硬盘空间。当系统收到消息时，首先将消息缓存到消息缓冲区，然后，首先从消息缓冲区取出消息，再进行消息发送，通过这种方式实现流量控制的目的。
[0009]通过缓存进行流量控制的方案，具有以下问题：由于发送时的速率可控，当系统收到大量消息时，会使得消息在消息缓冲区大量堆积，对系统而言，产生成较大的存储压力。

技术实现思路

[0010]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法，可有效解决上述问题。
[0011]本专利技术采用的技术方案如下：
[0012]本专利技术提供一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法，包括以下步骤：
[0013]步骤1，上位机设置物联网设备状态采样定时器和上报消息延时计时器；其中，设置所述物联网设备状态采样定时器的定时时间间隔为T，T为采样时间周期，即：每隔时间T，触发进行物联网设备状态获取；
[0014]步骤2，上位机检索其管理范围内接入的物联网设备的数量n；
[0015]步骤3，上位机基于物联网设备数量n和采样时间周期T，采用随机数生成算法，生成与物联网设备数量n相同数量的随机数，表示为随机数x1,x2,...,x
n
；
[0016]步骤4，计算n个随机数x1,x2,...,x
n
的均值μ和标准差σ；
[0017]步骤5，上位机开启物联网设备状态采样定时器；每当达到物联网设备状态采样定时器的定时时间间隔T时，代表定时时间被触发，假设本次触发的定时时间点为t1，则同时执行操作1和操作2：
[0018]操作1，在定时时间点t1，开启上报消息延时计时器，上报消息延时计时器开始从0计时；
[0019]操作2：在定时时间点t1，上位机采集当前连接的每个物联网设备的物联网设备状态数据，由于当前上位机连接n个物联网设备，因此，上位机采集到n条物联网设备状态数据，表示为：物联网设备状态数据data1,data2,...,data
n
；
[0020]步骤6，对于采集到的每个物联网设备状态数据data
i
，i＝1,2,...,n，上位机计算该条物联网设备状态数据data
i
的延时发送时间Δt
i
，当消息延时计时器计时到延时发送时间Δt
i
时，上位机将该条物联网设备状态数据data
i
通过网络发送给管理平台；
[0021]本步骤具体为：
[0022]步骤6.1，在随机数生成区间[0，T]，生成随机数x；
[0023]步骤6.2，采用下式将随机数x按照正态分布特点进行标准化，得到随机数x在标准正态分布中偏离均值的标准差倍数，作为距离z：
[0024]z＝(x
‑
μ)/σ
[0025]步骤6.3，判断z的绝对值|z|是否大于0.5，如果大于，使用随机数x作为物联网设备状态数据data
i
的延时发送时间Δt
i
；如果不大于，执行步骤6.4；
[0026]步骤6.4，判断距离z是否大于0，如果z>0，则将距离z平滑到均值右侧时间段，得到平滑后的距离如果z<0，则将距离z平滑到均值左侧时间段，得到平滑后的距离
[0027]步骤6.5，采用下式，使用平滑后的距离反推延时发送时间随机数
[0028][0029]步骤6.6，使用延时发送时间随机数作为物联网设备状态数据data
i
的延时发送时间Δt
i
。
[0030]优选的，步骤3具体为：
[0031]步骤3.1，根据采样时间周期T，确定随机数生成区间为[0，T]；
[0032]步骤3.2，在随机数生成区间[0，T]内，随机采样n次，得到n个属于随机数生成区间[0，T]的随机数，表示为：x1,x2,...,x
n
。
[0033]优选的，步骤6.4中，如果z>0，采用公式得到平滑后的距离
[0034]如果z<0，采用公式得到平滑后的距离
[0035]优选的，物联网设备为工业机器人。
[0036]本专利技术提供的一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法具有以下优点：
[0037]本专利技术结合局域网内工业机器人定时并发上报状态数据的场景，利用随机算法及
中心极限定理、正态分布的数学原理，实现高并发下机器人上传数据的流量控制，使得大量状态数据在时间上均匀上报，避免了高并发的瞬时压力，实现了精准的流量控制。
附图说明
[0038]图1为本专利技术提供的一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法的架构图；
[0039]图2为本专利技术提供的一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法的流程示意图；
[0040]图3为本专利技术提供的未进行平滑时随机数概率分布图；
[0041]图4为本专利技术提供的进行平滑后随机数概率分布图。
具体实施方式
[0042]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0043]本专利技术结合局域网内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种窄带宽网络下物联网设备的流量控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，上位机设置物联网设备状态采样定时器和上报消息延时计时器；其中，设置所述物联网设备状态采样定时器的定时时间间隔为T，T为采样时间周期，即：每隔时间T，触发进行物联网设备状态获取；步骤2，上位机检索其管理范围内接入的物联网设备的数量n；步骤3，上位机基于物联网设备数量n和采样时间周期T，采用随机数生成算法，生成与物联网设备数量n相同数量的随机数，表示为随机数x1,x2,...,x
n
；步骤4，计算n个随机数x1,x2,...,x
n
的均值μ和标准差σ；步骤5，上位机开启物联网设备状态采样定时器；每当达到物联网设备状态采样定时器的定时时间间隔T时，代表定时时间被触发，假设本次触发的定时时间点为t1，则同时执行操作1和操作2：操作1，在定时时间点t1，开启上报消息延时计时器，上报消息延时计时器开始从0计时；操作2：在定时时间点t1，上位机采集当前连接的每个物联网设备的物联网设备状态数据，由于当前上位机连接n个物联网设备，因此，上位机采集到n条物联网设备状态数据，表示为：物联网设备状态数据data1,data2,...,data
n
；步骤6，对于采集到的每个物联网设备状态数据data
i
，i＝1,2,...,n，上位机计算该条物联网设备状态数据data
i
的延时发送时间Δt
i
，当消息延时计时器计时到延时发送时间Δt
i
时，上位机将该条物联网设备状态数据data
i
通过网络发送给管理平...

【专利技术属性】
技术研发人员：马龙飞，琚午阳，罗鑫，
申请(专利权)人：北京睿芯高通量科技有限公司，
类型：发明
国别省市：