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申请/专利权人：东华大学

摘要：本发明公开了一种时延敏感工业物联网基于动态分组的大规模流调度方法，根据任意两个流之间的路径相似度为权值，建立一个关于流的无向图，根据提出的动态分组的大规模流调度方法，利用整数线性规划ILP将传入的时间触发流TT流分成多个组进行调度，为了应对网络的动态变化，我们在每个时间窗口内对流量分组进行动态跟踪。然后建立了一个ILP模型，对分组后的时间敏感流按组的优先级顺序进行调度，对生成的组按优先级顺序进行编号。同时进行拓扑剪枝以进一步减少运行时间。从而保证了大规模工业物联网流程的有序调度，具有高并发、低冲突的特点。

主权项：1.一种时延敏感工业物联网基于动态分组的大规模流调度方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、初始化和设置的值，i＝0，初始化其中，表示调度后路径r和时隙t的对应关系，表示调度后链路l和时隙t的对应关系，表示当前第i个时隙；步骤2、使用初始分组算法对当前时隙到来的时间触发流进行分组，进一步包括以下步骤：步骤201、获得当前时隙到来的时间触发流集合F，F≡{f1,f2,…,fi,…}，fi表示时间触发流集合F中的第i条时间触发流；步骤202、计算时间触发流集合F中任意两个时间触发流之间的冲突指数CI，其中，对于给定两条时间触发流fi、fj之间的冲突指数表示为CIfi,fj，用下式进行计算 式中，rα、rγ分别表示时间触发流fi和时间触发流fj候选路径集合和候选路径集合中的其中一条路径；ti、tj分别表示时间触发流fi和时间触发流fj在网络中的流量持续时间；pi、pj分别表示时间触发流fi和时间触发流fj在网络中的流量周期；步骤203、基于时间触发流集合F中任意两个时间触发流之间的冲突指数建立无向带权图其中，每个属于时间触发流集合F的时间触发流fi都代表无向带权图中的一个节点；集合W＝F×F为无向带权图中边的权重，大小为fi,fj＝CIfi,fj；步骤204、按降序对无向带权图的边权重排序；步骤205、从带权边fi,fj∈E开始寻找加权密度胚，其中：E表示任意两条流组成的边的集合；给定时刻的一条边fi,fj，无向带权图中所有节点都属于的导出子图被称为fi,fj在时刻生成的加权密度胚，记为表示流fi表示的节点的所有邻结点在时刻的集合，表示流fj表示的节点的所有邻结点在时刻的集合；步骤206、对于所找到的每一个加权密度胚，基于其加权密度及边的集合来判断是否是一个分组，对于加权密度胚有：基于以下公式来计算加权密度胚的加权密度 式中：和分别表示的节点集合和边集合；分别表示的节点集合和边集合的模；如果加权密度满足且表示加权密度胚为一个分组，则：将无向带权图更新为后，再将无向带权图更新为其中，无向带权图的初始值设为空，的阈值是一个递增函数；步骤207、遍历无向带权图中的每个分组，对于当前获得的无向带权图中时刻的第k个分组进行如下操作：步骤2071、计算分组的节点数后，将所有已遍历的分组按照节点数进行排序；步骤2072、找到找到节点数最多的分组后进行如下操作： 其中，分别表示在时刻更新的第u和第v个组，表示组的节点数，对于节点数最多的分组我们对其数量进行对半砍也就是从该分组中去除减半的节点，重新更新分组，这时分组中的节点数目相对均衡；将无向带权图更新为式中，gu、gv分别表示第u个组和第v个组；步骤2073、计算分组成本GC，GC为传输空间损失TSL和时间复杂度TC，表示为下式：GC＝TSL×TC式中：TSL为传输空间损失，TC为时间复杂度；步骤2074、若分组成本GC不再减少或增加，则输出无向带权图后继续遍历下一个分组，否则直接遍历下一个分组；步骤3、根据各个分组的排序度量对步骤2获得的所有分组进行排序，具体包括以下步骤：给定每个时间触发流的最后期限值fi.dl，定义每个分组中所有时间触发流的平均截止时间值作为排序指标，即为排序度量，则分组gk的排序度量为Pri，表示为下式： 步骤4、确定优先级最高的分组作为待调度组并命名为g1；步骤5、对待调度组g1调度时的网络拓扑进行修剪；步骤6、根据给定的产生约束条件并使用时间触发流集合F和网络拓扑G作为输入对建立的ILP模型进行求解；步骤7、判断dti和时间窗口Δt大小，释放掉无效解，其中，dti表示流fi在网络中的持续时间，包括以下步骤：如果dtiΔt，则：释放被流fi占用的时隙合路径资源后，更新和否则：直接更新和更新和时有：步骤8、将更新为i更新为i+1；步骤9、从现有分组中删除已调度组g1后，基于现有的时间触发流分组集合使用跟踪新到来流算法对当前时隙新到来时间触发流和剩余的时间触发流进行重新分组；在跟踪新到来流算法中，若传入的新时间触发流与网络中的时间触发流不冲突，则将新时间触发流添加到当前分组集；若新的时间触发流与网络中的时间触发流冲突，则将新的时间触发流加入相邻的分组，其他的新时间触发流与相邻的时间触发流结合形成一个新的分组；步骤10、重复步骤3对各个分组进行排序；步骤11、重复步骤4至步骤7，直到不能找到可行解，返回一个可行的调度结果。

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