一種基于馬爾可夫模型的物聯(lián)網(wǎng)設備依賴度評價方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息技術領域，具體涉及一種基于馬爾可夫模型的物聯(lián)網(wǎng)設備依賴度 評價方法。
【背景技術】
[0002] 隨著信息技術的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)逐漸興起，并引領了一場新的技術革命。它在互 聯(lián)網(wǎng)基礎上產生和發(fā)展，將用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，實現(xiàn)信息交換和 通信。物聯(lián)網(wǎng)將人類的經(jīng)濟生活與社會生活、生產活動與個人活動都放在一個智慧的網(wǎng)絡 環(huán)境中進行，提供了智能感知、智能決策等能力，并為技術創(chuàng)新和產業(yè)發(fā)展提供了前所未有 的機遇。
[0003] 物聯(lián)網(wǎng)中，往往包含眾多感知設備，其數(shù)目甚至可達成千上萬。這些設備之間根據(jù) 業(yè)務需求，可以相互聯(lián)結和通信；某些設備上可能進行復雜的信息處理，需要依賴于其他設 備的感知或運算得到的信息，結合自身的數(shù)據(jù)進行信息融合和計算，甚至進一步需要進行 傳感設備的綜合控制和聯(lián)動，因而設備之間構成了復雜的相互依賴的關系。對設備間依賴 關系的評價分析，有助于設備管理員、網(wǎng)絡管理員和用戶深入理解物聯(lián)網(wǎng)的構成、了解設備 的重要性，可以為物聯(lián)網(wǎng)內部的資源分配和任務調度、以及有針對性地進行設備改進和優(yōu) 化等活動提供理論依據(jù)。
[0004] 目前，物聯(lián)網(wǎng)設備之間的相互依賴關系往往通過人為規(guī)定的方式進行描述和評 價，不但效率低下，而且難以應對龐大數(shù)目的傳感器信息，信息的實時性和有效性亦會受到 影響。
【發(fā)明內容】
[0005] 針對現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)設備之間的相互依賴關系評價方法存在的效率低下、難以應對龐 大數(shù)目的傳感器信息、并且實時性和有效性差的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于馬爾可夫模 型的物聯(lián)網(wǎng)設備依賴度評價方法。
[0006] 一方面，本發(fā)明提供的一種基于馬爾可夫模型的物聯(lián)網(wǎng)設備依賴度評價方法，包 括：
[0007] S1，獲取物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息、物聯(lián)網(wǎng)設備之間的流量信息以及物聯(lián)網(wǎng)之外的設 備與物聯(lián)網(wǎng)設備的流量信息；
[0008] S2,根據(jù)所述物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息和所述物聯(lián)網(wǎng)設備之間的流量信息建立包括狀 態(tài)集合和轉移概率矩陣的馬爾可夫模型；
[0009] S3,根據(jù)所述物聯(lián)網(wǎng)之外的設備與物聯(lián)網(wǎng)設備的流量信息對所述馬爾可夫模型進 行修正補償，使所述馬爾可夫模型滿足可約性；
[0010] S4,根據(jù)修正補償后的馬爾可夫模型進行求解，得到用于對每個物聯(lián)網(wǎng)設備依賴 度評價的物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)穩(wěn)態(tài)概率。
[0011] 進一步地，所述物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息采用以下集合S表示：
[0012] S = {s" s2,…sN}
[0013]其中N表示該集合中物聯(lián)網(wǎng)設備的總數(shù)目，Si代表集合中第i個物聯(lián)網(wǎng)設備，滿足 1 ^ i ^ N；
[0014] 所述物聯(lián)網(wǎng)設備之間的流量信息采用以下矩陣T表示：
[0015] T =
[0016] 其中元素代表由設備i流向設備j的數(shù)據(jù)總量；
[0017] 所述物聯(lián)網(wǎng)之外的設備與物聯(lián)網(wǎng)設備的流量信息采用以下向量A表示：
[0018] A = [a" a2,…aN]
[0019] 其中元素％代表由集合S以外的物聯(lián)網(wǎng)設備或服務器發(fā)出流向設備i的數(shù)據(jù)總 量。
[0020] 進一步地，所述S2具體包括：
[0021] 所述狀態(tài)集合為所述物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息集合S ;
[0022] 所述轉移概率矩陣采用以下矩陣P表示：
[0023] P= [Pij]NxN
[0024] 其中，矩陣元素
【主權項】
1. 一種基于馬爾可夫模型的物聯(lián)網(wǎng)設備依賴度評價方法，其特征在于，所述方法包 括： S1，獲取物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息、物聯(lián)網(wǎng)設備之間的流量信息以及物聯(lián)網(wǎng)之外的設備與 物聯(lián)網(wǎng)設備的流量信息； 52, 根據(jù)所述物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息和所述物聯(lián)網(wǎng)設備之間的流量信息建立包括狀態(tài)集 合和轉移概率矩陣的馬爾可夫模型； 53, 根據(jù)所述物聯(lián)網(wǎng)之外的設備與物聯(lián)網(wǎng)設備的流量信息對所述馬爾可夫模型進行修 正補償，使所述馬爾可夫模型滿足可約性； 54, 根據(jù)修正補償后的馬爾可夫模型進行求解，得到用于對每個物聯(lián)網(wǎng)設備依賴度評 價的物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)穩(wěn)態(tài)概率。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息采用以下集合S 表不： S = {s" s2，... sN} 其中N表示該集合中物聯(lián)網(wǎng)設備的總數(shù)目，Si代表集合中第i個物聯(lián)網(wǎng)設備，滿足 I ^ i ^ N ； 所述物聯(lián)網(wǎng)設備之間的流量信息采用以下矩陣T表示： T - [tij] NXN 其中元素^代表由設備i流向設備j的數(shù)據(jù)總量； 所述物聯(lián)網(wǎng)之外的設備與物聯(lián)網(wǎng)設備的流量信息采用以下向量A表示： A = [a" a2，... aN] 其中元素％代表由集合S以外的物聯(lián)網(wǎng)設備或服務器發(fā)出流向設備i的數(shù)據(jù)總量。
3. 根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，所述S2具體包括： 所述狀態(tài)集合為所述物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息集合S ; 所述轉移概率矩陣采用以下矩陣P表示： P - [Pi j] NXN 其中，矩陣元f
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其特征在于，所述S3具體包括： 修正補償后的馬爾可夫模型的轉移概率矩陣采用以下矩陣P表示： P - [P ij]NXN 其中，矩陣元素
5. 根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，所述S4中采用以下公式進行求解：
其中，Π Τ= [ J1 p Jl2，…J1n]為穩(wěn)態(tài)概率向量，Jli代表狀態(tài)集合S中第i個物聯(lián)網(wǎng) 設備的狀態(tài)穩(wěn)態(tài)概率，滿足K i < N，e為元素全為1的N維列向量。
6. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述Π τ的求解步驟包括： S41，選取一個滿足nTe = 1的向量Π (，令變量h = O ; 542, 計算得到
543, 判斷.......是否不大于預設誤差值，若是，則為穩(wěn)態(tài)概率向量，否
貝1J，令h = h+Ι，返回執(zhí)行S42。
7. 根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述Π τ的求解步驟包括： S41，采用數(shù)值分析方法計算矩陣P'對應的特征為1的特征向量V1; S42,對所述特征向量V1進行歸一化，得到穩(wěn)態(tài)概率向量
8. 根據(jù)權利要求7所述的方法，其特征在于，所述數(shù)值分析方法包括冪法或反冪法。
9. 一種基于馬爾可夫模型的物聯(lián)網(wǎng)設備依賴度評價裝置，其特征在于，所述裝置包 括： 獲取模塊，用于獲取物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息、物聯(lián)網(wǎng)設備之間的流量信息以及物聯(lián)網(wǎng)之 外的設備與物聯(lián)網(wǎng)設備的流量信息； 建立模塊，用于根據(jù)所述物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)信息和所述物聯(lián)網(wǎng)設備之間的流量信息建立 包括狀態(tài)集合和轉移概率矩陣的馬爾可夫模型； 修正模塊，用于根據(jù)所述物聯(lián)網(wǎng)之外的設備與物聯(lián)網(wǎng)設備的流量信息對所述馬爾可夫 模型進行修正補償，使所述馬爾可夫模型滿足可約性； 求解模塊，用于根據(jù)修正補償后的馬爾可夫模型進行求解，得到用于對每個物聯(lián)網(wǎng)設 備依賴度評價的物聯(lián)網(wǎng)設備狀態(tài)穩(wěn)態(tài)概率。
10. 根據(jù)權利要求9所述的裝置，其特征在于，所述獲取模塊獲取的所述物聯(lián)網(wǎng)設備狀 態(tài)信息采用以下集合S表示： S = {s" s2，... sN} 其中N表示該集合中物聯(lián)網(wǎng)設備的總數(shù)目，Si代表集合中第i個物聯(lián)網(wǎng)設備，滿足 I ^ i ^ N ； 所述物聯(lián)網(wǎng)設備之間的流量信息采用以下矩陣T表示： T - [tij] NXN 其中元素^代表由設備i流向設備j的數(shù)據(jù)總量； 所述物聯(lián)網(wǎng)之外的設備與物聯(lián)網(wǎng)設備的流量信息采用以下向量A表示： A = [a" a2，... aN] 其中元素％代表由集合S以外的物聯(lián)網(wǎng)設備或服務器發(fā)出流向設備i的數(shù)據(jù)總量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及信息技術領域，具體涉及一種基于馬爾可夫模型的物聯(lián)網(wǎng)設備依賴度評價方法。本發(fā)明提供的一種基于馬爾可夫模型的物聯(lián)網(wǎng)設備依賴度評價方法，針對網(wǎng)絡測量中存在的實時性和隨機性，通過對得到的物聯(lián)網(wǎng)中流量信息自動分析，建立設備依賴關系馬爾可夫模型，對物聯(lián)網(wǎng)設備依賴關系進行實時分析，能夠提高物聯(lián)網(wǎng)設備管理的效率，降低物聯(lián)網(wǎng)設備管理中的人力要求，為深入理解物聯(lián)網(wǎng)特性、優(yōu)化物聯(lián)網(wǎng)資源配置、提高物聯(lián)網(wǎng)設備的現(xiàn)代管理水平等提供理論保障和技術支撐。本方法自動化程度高，易于部署和實施，實時性好，更適于大規(guī)模動態(tài)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下使用。
【IPC分類】H04L12-26, H04L12-24
【公開號】CN104683144
【申請?zhí)枴緾N201410725233
【發(fā)明人】黃霽崴, 程渤, 陳俊亮
【申請人】北京郵電大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月3日