羅旭　張偉　卜世俊

摘要：物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺是完整的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的大腦，承擔(dān)著核心的多傳感器數(shù)據(jù)接入、融合、處理、優(yōu)化和控制的功能，它與傳統(tǒng)事務(wù)處理型數(shù)據(jù)中心的區(qū)別和設(shè)計挑戰(zhàn)主要是如何在保持高并發(fā)的同時實現(xiàn)較低延遲的實時數(shù)據(jù)處理。該文針對物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺的設(shè)計需求，提出了實時和非實時數(shù)據(jù)通路分離的設(shè)計方案，并采用發(fā)布/訂閱機(jī)制實現(xiàn)底層的分布式消息傳輸以實現(xiàn)高吞吐、低時延、高靈活性的目標(biāo)，該模式可很好的支持服務(wù)平臺內(nèi)部的多種消息傳輸模式和上層應(yīng)用。原形系統(tǒng)采用Java開發(fā)實現(xiàn)，實驗結(jié)果表明在24GB內(nèi)存的服務(wù)器上達(dá)到9萬個TCP連接，且端到端傳輸時延平均在10-18ms，結(jié)論上該方案可較好的滿足實際物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺的技術(shù)需求。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；通用服務(wù)平臺設(shè)計；實時數(shù)據(jù)傳輸；分布式消息服務(wù)；性能測試

中圖分類號：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）35-8379-04

Real-time Data Transmission Design and Performance Test in General Iot Service Platform

LUO Xu， ZHANG Wei， BU Shi-jun

（Department of Control Science and Engineering， School of Electronics and Information Engineering， Tongji University， Shanghai 201804，China）

Abstract：The Service platform is the central brain of a complete Internet-of-Things applications. It fulfills the tasks of sensor data collection， fusion， processing， control and optimization. The design of such IoT service platform differs greatly from traditional transaction-oriented data center such as the credit processing service in the bank. The designer has to balance the high concurrency and low latency requirements. This paper firstly analyzes the requirements of IoT service platform， and proposes a common design pattern which includes separate real-time and non-real-time data path. Furthermore， a publishing/subscribing based low level distributed message service is included to achieve low latency， high throughput and flexibility to support various upper level tasks. The prototype is developed by Java and has been tested with a small network in lab environment. It can accept 90，000 TCP connections simultaneously on a 24GB memory server. The average end to end transmission delay is between 10 and 18ms. The testing indicates the solution can satisfy the requirements of most typical Iot service platforms.

Key words：Internet-of-things； general service platform design； real-time data transmission； distributed message service； performance test

隨著大規(guī)模集成電路、低功耗無線通信、微型傳感器等支撐技術(shù)的進(jìn)步，物聯(lián)網(wǎng)在繼計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)之后，成為IT領(lǐng)域發(fā)展的重點，它通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)互聯(lián)大量的傳感器、物品標(biāo)識與定位裝置、執(zhí)行器等設(shè)備，實現(xiàn)物與物之間的信息交互[1-2]，并進(jìn)而通過傳感器與執(zhí)行器擴(kuò)展到與環(huán)境和人的交互，實現(xiàn)人、機(jī)、物三元世界的融合[3]，推動整個世界向著自動化、智能化的世界進(jìn)步。

物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺是完整的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的大腦，承擔(dān)著核心的多傳感器數(shù)據(jù)匯聚、融合、處理、優(yōu)化和控制的功能，它與傳統(tǒng)事務(wù)處理型數(shù)據(jù)中心的區(qū)別和設(shè)計挑戰(zhàn)主要是如何在保持高并發(fā)的同時實現(xiàn)較低延遲的實時數(shù)據(jù)處理[3-4]，并有能力面向用戶需求提供豐富的通信模式。從提供數(shù)據(jù)通信的功能角度看，物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺連接了大量外圍設(shè)備，本身可抽象為一個連接了海量設(shè)備的快速消息引擎，因此可充分借鑒傳統(tǒng)分布式消息內(nèi)核設(shè)計中的發(fā)布/訂閱機(jī)制、輪轉(zhuǎn)調(diào)度機(jī)制等實現(xiàn)對各種通信模式和負(fù)載均衡的支持[5]，以及提高整個系統(tǒng)的接入能力以允許海量設(shè)備直接連接。該文據(jù)此思想設(shè)計設(shè)計開發(fā)了一套支持物聯(lián)網(wǎng)端到端雙向?qū)崟r數(shù)據(jù)傳輸?shù)南?nèi)核，實現(xiàn)了一個物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺原形系統(tǒng)，并對其性能進(jìn)行了測試以驗證其在大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用的有效性，可為大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺的實時數(shù)據(jù)傳輸架構(gòu)設(shè)計提供量化參考。endprint

1 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的基本架構(gòu)

1.1 硬件架構(gòu)

完整的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件架構(gòu)如圖1所示，主要包括與物理環(huán)境交互的無線傳感網(wǎng)部分（含無線傳感器、執(zhí)行器等各種現(xiàn)場設(shè)備）、云端的服務(wù)中心部分和與人交互的智能設(shè)備部分，其中，服務(wù)中心可進(jìn)一步分為負(fù)責(zé)設(shè)備接入的服務(wù)網(wǎng)關(guān)（Gateway Service）、負(fù)責(zé)用戶接入的Web應(yīng)用和各種內(nèi)部服務(wù)，且每一個服務(wù)可在負(fù)載過大時引入集群，所有服務(wù)均通過內(nèi)部的消息總線連接，并且通過消息總線實現(xiàn)消息的發(fā)布/訂閱機(jī)制和負(fù)載均衡機(jī)制。

1.2 軟件架構(gòu)

云端的服務(wù)中心[6]是整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的中心，如圖1所示，它由多個服務(wù)組成，且多個服務(wù)之間通過分布式消息總線連接以實現(xiàn)各種模式的消息通信以及負(fù)載均衡。必要時，每個服務(wù)還可以進(jìn)一步借助集群技術(shù)提高處理能力。因此，分布式消息隊列是整個服務(wù)中心底層設(shè)計開發(fā)的關(guān)鍵。

1.2.1 分布式服務(wù)

典型的云端服務(wù)系統(tǒng)包含：

1） 面向設(shè)備接入的服務(wù)網(wǎng)關(guān)（Gateway）：接收來自傳感網(wǎng)絡(luò)的測量數(shù)據(jù)，例如車輛內(nèi)部溫度、濕度等，并且將接收到的數(shù)據(jù)放入消息隊列。

2） 面向用戶接入的交互服務(wù)（UIO）：包括提供應(yīng)用管控的Web應(yīng)用（Web Application）和與移動設(shè)備瀏覽器實現(xiàn)雙向?qū)崟r數(shù)據(jù)通信的（IO）兩部分。

3） 實時處理服務(wù)（Realtime Service）：實時數(shù)據(jù)傳輸處理，主要負(fù)責(zé)實時顯示變量的新數(shù)據(jù)以及用戶界面的繪圖顯示服務(wù)。

4） 非實時處理服務(wù)（Non-Realtime Service）：可持久化存儲，離線分析，主要負(fù)責(zé)變量歷史數(shù)據(jù)的查詢和增刪改。

5） 警報服務(wù)（Alert）：對有異常的情況通過Email或者Short message的方式推送到前端客戶端。

1.2.2 軟件架構(gòu)與模塊分解

服務(wù)端采用JAVA語言，它具有面向?qū)ο?、分布式、平臺無關(guān)性等特點，采用Eclipse開發(fā)工具，利用maven項目管理工具進(jìn)行系統(tǒng)軟件模塊程序編寫。下面是實時信息服務(wù)系統(tǒng)的軟件模塊分解，其中通信機(jī)制主要采用Vert.x框架[7]。

Gateway Service作為網(wǎng)關(guān)服務(wù)程序，在這里的功能相對簡單，主要起接受來自傳感網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，并且直接轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。Real-time Service通信模塊信息數(shù)據(jù)傳輸主要是兩個部分，一部分是負(fù)責(zé)接收和處理與Gateway Service模塊傳輸過來的數(shù)據(jù)，另外部分負(fù)責(zé)處理與Web Application Service交互信息數(shù)據(jù)。當(dāng)Gateway Servie實時數(shù)據(jù)傳輸過來，我們將其持久化存儲在SSDB Nosql，這是一個高性能、面向大數(shù)據(jù)存取的非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，另外我們將實時數(shù)據(jù)傳遞給Web Application網(wǎng)頁程序，同樣，網(wǎng)頁程序給與在Browser實時顯示，實現(xiàn)人機(jī)交互操作。

2 實時數(shù)據(jù)傳輸通路的設(shè)計與開發(fā)

2.1 數(shù)據(jù)通路設(shè)計

如圖2所見，服務(wù)中心包含兩條主要的雙向數(shù)據(jù)通路，實時通路Device-Gateway-Realtime-UIO-Browser和非實時數(shù)據(jù)通Device-Gateway-Non-Realtime-UIO-Browser，分別對傳輸數(shù)據(jù)做持久化和實時顯示處理。

出于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中實時監(jiān)控的需求，這里采用實時和非實時數(shù)據(jù)通路分開設(shè)計的方法，實時數(shù)據(jù)處理僅記錄有限的歷史數(shù)據(jù)，以滿足面向監(jiān)控的報警生成需求和UIO的監(jiān)控需求為目標(biāo)，不求功能的完備，而非實時服務(wù)要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的持久化存儲、檢索、深層次的統(tǒng)計分析、建模與預(yù)測等。同時，為了支持來自UIO的命令下發(fā)和測試需要，實時數(shù)據(jù)通路被設(shè)計為支持雙向數(shù)據(jù)傳輸。

2.2 分布式消息總線的設(shè)計與開發(fā)

面向服務(wù)的構(gòu)架（SOA）被越來越多地應(yīng)用于高性能的實時系統(tǒng)[8-9]，消息總線是實時系統(tǒng)中的動脈，是實現(xiàn)多個服務(wù)之間多種通信模式的技術(shù)關(guān)鍵[10-11]。

分布式消息總線的通訊模式中常見的通信模式有四類[12-13]，傳統(tǒng)的一對一結(jié)對通信，只需要支持傳統(tǒng)的TCP Socket模型，經(jīng)常使用的通信模式只有三類。

1） 請求回應(yīng)模型。由請求端倡議請求，并期待回應(yīng)端回應(yīng)請求。從請求端來看，是一對對收發(fā)配對的；反之，在回應(yīng)端必然是發(fā)收對。這個模型的更底層的端點地址是對上層埋沒的，每一個請求都隱含有回應(yīng)地址，而利用則不關(guān)心它。

2） 發(fā)布訂閱模型[14]。這個模型里，發(fā)布端是單向只發(fā)送數(shù)據(jù)的，且不關(guān)心是否把全部的信息都發(fā)送給訂閱端。如果發(fā)布端開始發(fā)布信息的時候，訂閱端尚未連接上來，這些信息直接丟棄[15]。不過一旦訂閱端連接上來，中間會保證沒有信息丟失。同樣，訂閱端則只負(fù)責(zé)接收，而不能反饋[16]。圖3是一個典型的Pub/Sub模型示意圖。

3） 管道模型。這個模型里，管道是單向的，從 PUSH 端單向的向 PULL 端單向的推送數(shù)據(jù)流。

本文中的消息總線采用基于Java的Vertx技術(shù)開發(fā)，并充分利用了Vertx自帶的分布式部署能力以簡化整個后端服務(wù)的開發(fā)。在此系統(tǒng)設(shè)計過程中，主要有五個模塊部分之間相互實時數(shù)據(jù)信息的傳輸，分別為Gateway Simulator、Gateway Service、Realtime Service、Web Application和瀏覽器Browser，Gateway Simulation與Gateway Service之間采用Tcp通信協(xié)議，Gateway Service、Realtime Service和Web Application之間使用Vert.x的EventBus機(jī)制實現(xiàn)，Web Application和Broswer，則是通過WebSocket相互傳遞數(shù)據(jù)，WebSocket是瀏覽器與服務(wù)器全雙工通信[17] （full-duplex），而Vert.x對WebSocket也提供了很好的API支持。endprint

3 端到端實時數(shù)據(jù)流傳輸?shù)男阅軠y試評價

3.1 實驗測試環(huán)境

測試環(huán)境和設(shè)備說明本設(shè)計實驗需要的設(shè)備，在同一個局域網(wǎng)下的四臺主機(jī)，如表1所示。

在本測試網(wǎng)絡(luò)性能的時候，考慮的是實時數(shù)據(jù)時延和服務(wù)器接入能力兩個性能參數(shù)。我們采用在同一個局域網(wǎng)下不同的主機(jī)運(yùn)行分別測試和服務(wù)程序，實現(xiàn)模擬分布式的運(yùn)行環(huán)境，其中包含同一個網(wǎng)段下四臺主機(jī)，如圖4所示。當(dāng)連接數(shù)不斷增加時，網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)參數(shù)也隨之改變，我們需要考慮在不同的連接數(shù)或者連接數(shù)不斷增大的時候時延的變化曲線。我們主要選擇端對端、接入能力這種情況下測試網(wǎng)絡(luò)性能，獲取指標(biāo)的數(shù)據(jù)，并且加以分析和評價。

3.2 端對端傳輸時延的測試

3.2.1 測試環(huán)境部署

端對端測試環(huán)境系統(tǒng)部署如圖5所示，模擬物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺系統(tǒng)。

3.2.2 測試方法

在端對端時我們考慮使用定時器間隔30ms中發(fā)送一次數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)能在下一次發(fā)送出去，從而不影響下次發(fā)送的狀況，在從Gateway Simulator應(yīng)用程序發(fā)送信息數(shù)據(jù)，經(jīng)過多次傳輸和多個模塊，最后在Browser接收數(shù)據(jù)并且寫回數(shù)據(jù)給Gateway Simulator，形成之前所示的來回通道，如此往返的接收，測試網(wǎng)絡(luò)時延性能。

3.2.3 測試結(jié)果

本實驗設(shè)計總共進(jìn)行11次測試，試驗編號分別為1-11，并且每次試驗記錄10次的往返時間值，求取每次試驗時延的平均值，測試結(jié)果如圖6所示，橫軸表示試驗編號，縱軸表示每次試驗的平均時延。同時記錄每次測試時延的最大最小值，繪制表格，測試結(jié)果如表2所示。

通過上圖我們大致可以知道該設(shè)計系統(tǒng)中時延參數(shù)，數(shù)值平均在10ms-18ms之間波動，最小值出現(xiàn)7ms和最大值29ms，這可能出現(xiàn)某次數(shù)據(jù)傳輸?shù)膿頂D與否有關(guān)。時延作為物聯(lián)網(wǎng)重要參數(shù)指標(biāo)，在此設(shè)計系統(tǒng)中測試得到的數(shù)值對于物聯(lián)網(wǎng)需求而言是滿足要求的，能保證物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)低時延傳輸。

3.3 接入能力測試

3.3.1 測試環(huán)境部署

接入能力測試環(huán)境部署如圖7所示。

3.3.2 測試方法

在物聯(lián)網(wǎng)平臺服務(wù)系統(tǒng)中，另外一個重要參數(shù)指標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)性。該系統(tǒng)基于事件驅(qū)動并發(fā)模型，每次客戶端Gateway Simulator應(yīng)用程序不斷提高連接數(shù)去訪問服務(wù)器，在網(wǎng)關(guān)服務(wù)端Gateway Service應(yīng)用程序定時檢測已連接客戶端的量，繪制曲線圖。測試環(huán)境：在同一個局域網(wǎng)下，系統(tǒng)擁有四臺主機(jī)，其中三臺作為客戶端運(yùn)行客戶端程序去請求連接，一臺作為客戶連接服務(wù)程序。實驗總共進(jìn)行8次測試，編號為1-8。其中圖8表示其中一次試驗的連接曲線圖，橫軸表示服務(wù)器運(yùn)行時間，縱軸表示隨時間變化的已連接數(shù)。圖9描繪這8次試驗在單位時間內(nèi)每ms客戶端的連接數(shù)，其中橫軸表示試驗編號，縱軸表示單位時間內(nèi)每ms服務(wù)器連接數(shù)。表3記錄了8次試驗客戶端最大的可連接數(shù)，表示該系統(tǒng)的可接入能力，可見在最好的情況下能接近9萬的連接數(shù)，其余的也在8萬左右。

從上圖我們得到，最好的測試效果能達(dá)到91812可最大連接數(shù)，基本上保持多數(shù)能在89100左右，測試此設(shè)計系統(tǒng)接入能力滿足物聯(lián)網(wǎng)接入能力的要求，并且可以擴(kuò)展程序的規(guī)模以達(dá)到更高、更好地接入能力以滿足高負(fù)荷的連接。

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3 端到端實時數(shù)據(jù)流傳輸?shù)男阅軠y試評價

3.1 實驗測試環(huán)境

測試環(huán)境和設(shè)備說明本設(shè)計實驗需要的設(shè)備，在同一個局域網(wǎng)下的四臺主機(jī)，如表1所示。

在本測試網(wǎng)絡(luò)性能的時候，考慮的是實時數(shù)據(jù)時延和服務(wù)器接入能力兩個性能參數(shù)。我們采用在同一個局域網(wǎng)下不同的主機(jī)運(yùn)行分別測試和服務(wù)程序，實現(xiàn)模擬分布式的運(yùn)行環(huán)境，其中包含同一個網(wǎng)段下四臺主機(jī)，如圖4所示。當(dāng)連接數(shù)不斷增加時，網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)參數(shù)也隨之改變，我們需要考慮在不同的連接數(shù)或者連接數(shù)不斷增大的時候時延的變化曲線。我們主要選擇端對端、接入能力這種情況下測試網(wǎng)絡(luò)性能，獲取指標(biāo)的數(shù)據(jù)，并且加以分析和評價。

3.2 端對端傳輸時延的測試

3.2.1 測試環(huán)境部署

端對端測試環(huán)境系統(tǒng)部署如圖5所示，模擬物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺系統(tǒng)。

3.2.2 測試方法

在端對端時我們考慮使用定時器間隔30ms中發(fā)送一次數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)能在下一次發(fā)送出去，從而不影響下次發(fā)送的狀況，在從Gateway Simulator應(yīng)用程序發(fā)送信息數(shù)據(jù)，經(jīng)過多次傳輸和多個模塊，最后在Browser接收數(shù)據(jù)并且寫回數(shù)據(jù)給Gateway Simulator，形成之前所示的來回通道，如此往返的接收，測試網(wǎng)絡(luò)時延性能。

3.2.3 測試結(jié)果

本實驗設(shè)計總共進(jìn)行11次測試，試驗編號分別為1-11，并且每次試驗記錄10次的往返時間值，求取每次試驗時延的平均值，測試結(jié)果如圖6所示，橫軸表示試驗編號，縱軸表示每次試驗的平均時延。同時記錄每次測試時延的最大最小值，繪制表格，測試結(jié)果如表2所示。

通過上圖我們大致可以知道該設(shè)計系統(tǒng)中時延參數(shù)，數(shù)值平均在10ms-18ms之間波動，最小值出現(xiàn)7ms和最大值29ms，這可能出現(xiàn)某次數(shù)據(jù)傳輸?shù)膿頂D與否有關(guān)。時延作為物聯(lián)網(wǎng)重要參數(shù)指標(biāo)，在此設(shè)計系統(tǒng)中測試得到的數(shù)值對于物聯(lián)網(wǎng)需求而言是滿足要求的，能保證物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)低時延傳輸。

3.3 接入能力測試

3.3.1 測試環(huán)境部署

接入能力測試環(huán)境部署如圖7所示。

3.3.2 測試方法

在物聯(lián)網(wǎng)平臺服務(wù)系統(tǒng)中，另外一個重要參數(shù)指標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)性。該系統(tǒng)基于事件驅(qū)動并發(fā)模型，每次客戶端Gateway Simulator應(yīng)用程序不斷提高連接數(shù)去訪問服務(wù)器，在網(wǎng)關(guān)服務(wù)端Gateway Service應(yīng)用程序定時檢測已連接客戶端的量，繪制曲線圖。測試環(huán)境：在同一個局域網(wǎng)下，系統(tǒng)擁有四臺主機(jī)，其中三臺作為客戶端運(yùn)行客戶端程序去請求連接，一臺作為客戶連接服務(wù)程序。實驗總共進(jìn)行8次測試，編號為1-8。其中圖8表示其中一次試驗的連接曲線圖，橫軸表示服務(wù)器運(yùn)行時間，縱軸表示隨時間變化的已連接數(shù)。圖9描繪這8次試驗在單位時間內(nèi)每ms客戶端的連接數(shù)，其中橫軸表示試驗編號，縱軸表示單位時間內(nèi)每ms服務(wù)器連接數(shù)。表3記錄了8次試驗客戶端最大的可連接數(shù)，表示該系統(tǒng)的可接入能力，可見在最好的情況下能接近9萬的連接數(shù)，其余的也在8萬左右。

從上圖我們得到，最好的測試效果能達(dá)到91812可最大連接數(shù)，基本上保持多數(shù)能在89100左右，測試此設(shè)計系統(tǒng)接入能力滿足物聯(lián)網(wǎng)接入能力的要求，并且可以擴(kuò)展程序的規(guī)模以達(dá)到更高、更好地接入能力以滿足高負(fù)荷的連接。

參考文獻(xiàn)：

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3 端到端實時數(shù)據(jù)流傳輸?shù)男阅軠y試評價

3.1 實驗測試環(huán)境

測試環(huán)境和設(shè)備說明本設(shè)計實驗需要的設(shè)備，在同一個局域網(wǎng)下的四臺主機(jī)，如表1所示。

在本測試網(wǎng)絡(luò)性能的時候，考慮的是實時數(shù)據(jù)時延和服務(wù)器接入能力兩個性能參數(shù)。我們采用在同一個局域網(wǎng)下不同的主機(jī)運(yùn)行分別測試和服務(wù)程序，實現(xiàn)模擬分布式的運(yùn)行環(huán)境，其中包含同一個網(wǎng)段下四臺主機(jī)，如圖4所示。當(dāng)連接數(shù)不斷增加時，網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)參數(shù)也隨之改變，我們需要考慮在不同的連接數(shù)或者連接數(shù)不斷增大的時候時延的變化曲線。我們主要選擇端對端、接入能力這種情況下測試網(wǎng)絡(luò)性能，獲取指標(biāo)的數(shù)據(jù)，并且加以分析和評價。

3.2 端對端傳輸時延的測試

3.2.1 測試環(huán)境部署

端對端測試環(huán)境系統(tǒng)部署如圖5所示，模擬物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)平臺系統(tǒng)。

3.2.2 測試方法

在端對端時我們考慮使用定時器間隔30ms中發(fā)送一次數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)能在下一次發(fā)送出去，從而不影響下次發(fā)送的狀況，在從Gateway Simulator應(yīng)用程序發(fā)送信息數(shù)據(jù)，經(jīng)過多次傳輸和多個模塊，最后在Browser接收數(shù)據(jù)并且寫回數(shù)據(jù)給Gateway Simulator，形成之前所示的來回通道，如此往返的接收，測試網(wǎng)絡(luò)時延性能。

3.2.3 測試結(jié)果

本實驗設(shè)計總共進(jìn)行11次測試，試驗編號分別為1-11，并且每次試驗記錄10次的往返時間值，求取每次試驗時延的平均值，測試結(jié)果如圖6所示，橫軸表示試驗編號，縱軸表示每次試驗的平均時延。同時記錄每次測試時延的最大最小值，繪制表格，測試結(jié)果如表2所示。

通過上圖我們大致可以知道該設(shè)計系統(tǒng)中時延參數(shù)，數(shù)值平均在10ms-18ms之間波動，最小值出現(xiàn)7ms和最大值29ms，這可能出現(xiàn)某次數(shù)據(jù)傳輸?shù)膿頂D與否有關(guān)。時延作為物聯(lián)網(wǎng)重要參數(shù)指標(biāo)，在此設(shè)計系統(tǒng)中測試得到的數(shù)值對于物聯(lián)網(wǎng)需求而言是滿足要求的，能保證物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)低時延傳輸。

3.3 接入能力測試

3.3.1 測試環(huán)境部署

接入能力測試環(huán)境部署如圖7所示。

3.3.2 測試方法

在物聯(lián)網(wǎng)平臺服務(wù)系統(tǒng)中，另外一個重要參數(shù)指標(biāo)是網(wǎng)絡(luò)的并發(fā)性。該系統(tǒng)基于事件驅(qū)動并發(fā)模型，每次客戶端Gateway Simulator應(yīng)用程序不斷提高連接數(shù)去訪問服務(wù)器，在網(wǎng)關(guān)服務(wù)端Gateway Service應(yīng)用程序定時檢測已連接客戶端的量，繪制曲線圖。測試環(huán)境：在同一個局域網(wǎng)下，系統(tǒng)擁有四臺主機(jī)，其中三臺作為客戶端運(yùn)行客戶端程序去請求連接，一臺作為客戶連接服務(wù)程序。實驗總共進(jìn)行8次測試，編號為1-8。其中圖8表示其中一次試驗的連接曲線圖，橫軸表示服務(wù)器運(yùn)行時間，縱軸表示隨時間變化的已連接數(shù)。圖9描繪這8次試驗在單位時間內(nèi)每ms客戶端的連接數(shù)，其中橫軸表示試驗編號，縱軸表示單位時間內(nèi)每ms服務(wù)器連接數(shù)。表3記錄了8次試驗客戶端最大的可連接數(shù)，表示該系統(tǒng)的可接入能力，可見在最好的情況下能接近9萬的連接數(shù)，其余的也在8萬左右。

從上圖我們得到，最好的測試效果能達(dá)到91812可最大連接數(shù)，基本上保持多數(shù)能在89100左右，測試此設(shè)計系統(tǒng)接入能力滿足物聯(lián)網(wǎng)接入能力的要求，并且可以擴(kuò)展程序的規(guī)模以達(dá)到更高、更好地接入能力以滿足高負(fù)荷的連接。

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