基于數據交換服務的物聯網系統數據交互誤差修正技術

楊德林

(武漢北大營電子工程技術有限公司， 湖北 武漢 430000)

0 引言

隨著數據交互業務的發展，在物聯網環境下進行物聯網系統數據交互業務控制和設計，建立物聯網系統數據交互系統模型，采用大數據通信系統進行物聯網組網模型構造，提高物聯網系統數據交互的準確性和穩定性。在進行物聯網系統數據交互控制和系統設計過程中，受到物聯網系統數據中心的差異性特征和擾動因素的影響，導致物聯網系統數據交互性能不好，誤差較大。結合誤差修正和反饋控制方法，進行物聯網系統數據交互的誤差修正，構建優化的物聯網系統數據交互模型，通過網絡組網模型設計和交互控制設計[1]，提高數據信息交互和傳輸能力，相關的物聯網系統數據交互系統設計和誤差修正算法研究受到人們的極大關注。

對物聯網系統數據交互誤差修正方法研究是建立在對大數據融合和反饋調節基礎上，分析數據交換服務的自相關特征量。通過優先級調度方法，建立物聯網系統數據交互誤差反饋調節模型，本文提出基于數據交換服務的物聯網系統數據交互誤差修正技術[2]。首先構建物聯網系統數據交互的大數據信息采集模型，然后建立數據交換服務模型，在跨層網絡控制協議中進行物聯網系統數據交互的過程尋優和時延控制，實現包延時補償和鏈路層數據檢測，實現數據交互和誤差修正，最后進行仿真測試分析，展示了本文方法在提高物聯網系統數據交互誤差修正能力方面性能。

1 信息采樣和網絡模型

1.1 大數據信息采集和數據包搶占模型構建

為了實現基于數據交換服務的物聯網系統數據交互誤差修正，需要首先構建物聯網系統數據交互的大數據信息采集模型，采用無線Mesh網絡作為數據交換服務的物聯網系統測試網絡，采用優先級排序方法，進行物聯網系統數據交互的自適應優先級策略控制[3]，結合定位排列過程控制模型，得到物聯網系統數據交互模型,如圖1所示。

圖1 物聯網系統數據交互模型

在圖1所示的物聯網系統數據交互模型中，通過對節點數據鏈路層分析，進行物聯網大數據信息融合，考慮數據包的排列分布概率，設定為P，選擇Qn作為物聯網系統數據的相關特征量，得到{i1,i2,…,in}和{j1,j2,…,jn}分別表示物聯網系統數據概念集和測試集，分布記為X、Y，得到物聯網系統數據交互控制的數學期望,如式(1)、式(2)。

(1)

(2)

若E(X)≠E(Y)，表示物聯網系統數據交互存在系統誤差；若E(X)=E(Y)，則判斷物聯網系統數據的準確概率為D(X)與D(Y)，物聯網系統數據交互的過程函數,如式(3)。

(3)

定義時延閾值來調整交互誤差，進行大數據挖掘和過程采樣[4]，得到系統數據交互的增量特征分布集,如式(4)。

m=1,L≤RP·LTl1,L>R

(4)

式中，L表示優先級自適應調整的間隔距離，R表示數據交互序列的距離程度，通過數據包的自動化調整，建立數據包排隊序列分布融合模型，得到自相關特征量,如式(5)。

(5)

式中，S(x1,x2)表示數據(x1,x2)之間的相似度。

采用無線Mesh網絡作為數據交換服務的物聯網系統測試網絡，采用大數據挖掘方法進行物聯網系統數據交互的特征檢索[5]，物聯網系統數據的權重,如式(6)。

(6)

式中，αi和zj分別表示概念集和測試集中的非零系數；hi和hj表示物聯網系統數據的歸屬類別。

根據物聯網系統數據的權重，在最適合的優先級排序下，得到物聯網系統數據傳輸的優先級屬性,如式(7)。

ζ=t·(x1,x2)·ο

(7)

式中，O表示物聯網系統數據傳輸時間緊迫系數。

利用數據的傳輸優先級屬性的估計結果，得到數據包搶占模型控制函數,如式(8)。

Fw(l)=ζ[w2·C·(1-hj)]

(8)

式中，w2和C兩個參數分別表示數據包的剩余轉發次數和時延[6]。根據上述分析，建立物聯網系統數據交互模型和數據包搶占模型，進行數據交互誤差修正。

1.2 物聯網系統數據交互的網絡模型

建立物聯網系統數據交互網絡模型，結合全網能量均衡控制方法[7]，進行節點數據鏈路層信息轉發，得到數據轉發量,如式(9)。

?=Zf·(x1,x2)

(9)

式中，Zf表示數據(x1,x2)轉發期間并發用戶請求數量。

考慮數據包的剩余轉發量，通過最短路徑尋優方法[8]，得到數據交換服務的負載,如式(10)。

(10)

式中，αl表示當前數據控制所有節點數，通過計算數據包的剩余時延閾值，如式(11)。

Dlast=DELAYreq-DELAYsum

(11)

采用負載均衡和優先級排序方法，得到物聯網系統數據傳輸的效益函數,如式(12)。

Q(h)=r(t)·(D(X)+D(Y))+Dlast

(12)

根據簇首和簇間數據的分布特征[9]，建立物聯網系統數據的約束規劃模型,如式(13)。

(13)

采用大數據挖掘方法進行物聯網系統數據交互的特征檢索[10]，實現物聯網系統數據交互的自適應序列調度，記L1,…,Li和P1,…,Pj為數據包的剩余跳數閾值，根據存儲節點分布特性，進行物聯網系統數據的交互誤差控制。

2 物聯網系統數據交互誤差修正實現

2.1 系統數據交互的誤差反饋跟蹤融合

建立數據交互傳輸的單跳輸出控制模型，通過自適應調整物聯網系統數據的優先等級進行系統數據交互的誤差反饋跟蹤融合物聯網系統數據交互的穩態特征值,如式(14)。

SNKRi=|σ2/αl|Q(h)

(14)

式中，σ2表示計算數據包的剩余時延閾值，結合時延控制的方法，得到關聯分布函數,如式(15)。

(15)

式中，μik表示服從參數。采用資源優化調度的方法，得到物聯網系統數據的模糊關聯規則分布函數為UT=U-1，VT=V-1，D∈Rm×M，且D=[∑ 0]，得通過自相關語義分布式,如式(16)。

xn,G=UTxn,G+VT·D

(16)

2.2 物聯網系統數據交互誤差修正輸出

假設物聯網系統數據的有限數據集Ysj={x1,x2,…,xn}，n是物聯網系統數據集Ysj的聚類中心數目，結合聚類中心的區塊鏈融合的方法，得到轉發數據包的優先級值屬性分布式,如式(17)。

(17)

根據當前數據包的優先級值，得到物聯網系統數據的資源共享度水平,如式(18)。

(18)

式中，pi,j(t)表示系統數據交互的相關性特征分布集;Δp(t)表示模糊增量特征分布值。用(Ei,Ej,d,t)來表示物聯網系統數據的優先級數據包排序集，其中Ei，Ej是統計特征量關聯規則項，通過相似度判決方法，進行誤差修正，得到修正準則,如式(19)。

(19)

結合用戶感知的特征分布進行網絡資源庫融合處理，根據上述分析，在跨層網絡控制協議中進行物聯網系統數據交互的過程尋優和時延控制，實現包延時補償和鏈路層數據檢測，通過數據檢測結果進行誤差修正。

3 仿真實驗

在Matlab仿真場景中進行物聯網系統數據交互誤差修正實驗，實驗的運行環境為配置為Intel(R)Core(TM)i7-2450M CPU，3.5 GHz處理器，8 GB內存，64位Windows2010操作系統的PC機。物聯網系統數據傳輸的跳數為120，平均傳輸時延為0.021 s，時延抖動系數為0.46，物聯網傳輸的通信半徑為120 m，根據上述參數設定，建立物聯網系統數據交互仿真模型，如圖2所示。

圖2 物聯網系統數據交互仿真場景

在圖2的仿真場景中，進行物聯網系統數據交互誤差修正，利用該方法測試600 GB數據，測試遍歷次數和路由個數。在不同便利次數的情況下，路由轉發的成功效率越高，該方法下的數據交互性能越好,如圖3所示。

圖3 數據交互性能測試

分析圖3得知，本文方法進行物聯網系統數據交互的誤差修正，隨著遍歷次數的增大，路由轉發的成功率增大，說明利用該方法進行數據交互的性能較好。主要是因為該方法以無線Mesh網絡為數據交換服務的物聯網系統測試網絡，對物聯網系統中的數據交互特性進行大數據挖掘。

為進一步驗證該方法在數據交互誤差修正的效率，測試在相同實驗環境下，測試相關文獻[4]、文獻[5]和本文方法誤差修正的時間，用時少作為標準。用時皆由仿真平臺計算而來。具體實驗結果,如圖4所示。

圖4 不同方法誤差修正用時對比

根據圖4的實驗結果可知，對比的文獻[4]、文獻[5]方法最高修正的時間分別為48.67 s、39.12 s，而本文方法的最高修正時間為34.53 s，較文獻[4]、文獻[5]方法的修正時間短。這是因為本文方法在跨層網絡控制協議中，通過自適應調節優先級交互的物聯網系統數據誤差，反饋跟蹤融合對物聯網系統數據交互的過程尋優和延遲控制，所以優化了系統數據交互誤差修正的時間。

4 總結

構建優化的物聯網系統數據交互模型，通過網絡組網模型設計和交互控制設計，提高數據信息交互和傳輸能力，本文提出基于數據交換服務的物聯網系統數據交互誤差修正技術。采用無線Mesh網絡作為數據交換服務的物聯網系統測試網絡，采用負載均衡和優先級排序方法，得到物聯網系統數據傳輸的效益函數，結合用戶感知的特征分布進行網絡資源庫融合處理，在跨層網絡控制協議中進行物聯網系統數據交互的過程尋優和時延控制，進行數據交互的誤差修正。分析得知，本文方法下數據交互性能較好，物聯網系統數據交互誤差修正用時少于34.53 s，提高了數據轉發的成功率。