本文關(guān)鍵詞：基于CPS的智能建筑無(wú)線網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)研究

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【摘要】：本課題主要研究建筑智能化環(huán)境下CPS概念、特點(diǎn)、信息監(jiān)測(cè)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合算法及處理方法,從而提高建筑環(huán)境CPS的整體性能分析與決策依據(jù)。本文先闡述了CPS的研究目的意義,根據(jù)CPS概念和特點(diǎn)為理論基礎(chǔ),構(gòu)建建筑環(huán)境下信息物理融合系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu),在物理節(jié)點(diǎn)層實(shí)現(xiàn)建筑智能化的信息監(jiān)測(cè),在信息網(wǎng)絡(luò)層優(yōu)化異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合。針對(duì)建筑環(huán)境下布線復(fù)雜混亂的弊端,在CPS物理節(jié)點(diǎn)層中使用Zigbee技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)建筑環(huán)境信息的監(jiān)測(cè),通過(guò)CC2430射頻芯片和SHT11溫濕度傳感器設(shè)備采集建筑環(huán)境下溫濕度信息。為確保系統(tǒng)實(shí)時(shí)性,對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)與延遲的關(guān)系進(jìn)行測(cè)試,確定傳感器入網(wǎng)延時(shí)與最佳距離關(guān)系,證實(shí)在建筑環(huán)境下用Zigbee技術(shù)通信以滿足建筑智能化日益發(fā)展的需求,實(shí)現(xiàn)建筑環(huán)境下的信息監(jiān)測(cè),促進(jìn)信息世界與物理世界的融合。針對(duì)CPS中的異構(gòu)性特點(diǎn),研究多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合是CPS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步發(fā)展的重要任務(wù)。在建筑環(huán)境下CPS中為滿足用戶需求,提高通信服務(wù)質(zhì)量(QoS),需要選擇一個(gè)最佳接入網(wǎng)絡(luò),而最佳接入網(wǎng)絡(luò)的選擇受幾個(gè)因素的影響。面對(duì)傳統(tǒng)算法考慮參數(shù)單一問(wèn)題,本文提出一種利用層次分析,計(jì)算權(quán)重再進(jìn)行加權(quán)平均計(jì)算決策的異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)選擇算法。通過(guò)仿真結(jié)果證明,利用改進(jìn)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合算法可以提高通網(wǎng)絡(luò)吞吐量,提升服務(wù)質(zhì)量。在CPS的信息網(wǎng)絡(luò)層中,異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)選擇過(guò)程中的頻繁切換會(huì)有大量切換處理開(kāi)銷,降低服務(wù)質(zhì)量。為此本文研究了一個(gè)改進(jìn)的垂直切換算法可減少在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行的垂直切換次數(shù)。首先將帶寬、信號(hào)強(qiáng)度等判決參數(shù)進(jìn)行歸一化處理,用層次分析法計(jì)算權(quán)重,權(quán)重系統(tǒng)用于代價(jià)函數(shù),再根據(jù)最小代價(jià)函數(shù)選擇最佳網(wǎng)絡(luò)。以無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)和移動(dòng)通信系統(tǒng)(UMTS)為例,進(jìn)行仿真建模。仿真結(jié)果表明改進(jìn)的垂直切換算法,在運(yùn)行時(shí)間和不同移動(dòng)速度的情況下,均能有效減少切換次數(shù),選擇最佳網(wǎng)絡(luò),提高服務(wù)質(zhì)量。文章最后對(duì)工作進(jìn)行總結(jié),并對(duì)下一步管理服務(wù)層的研究工作做出展望。
【關(guān)鍵詞】：CPS 建筑智能化 Zigbee 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合 層次分析 代價(jià)函數(shù)
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU855;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究的目的及意義11-13
• 1.1.1 課題研究的目的11-12
• 1.1.2 課題研究意義12-13
• 1.2 課題的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀13-15
• 1.2.1 課題的國(guó)外現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 課題的國(guó)內(nèi)現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文主要內(nèi)容及章節(jié)安排15-17
• 第二章 信息物理融合系統(tǒng)及建筑環(huán)境CPS體系結(jié)構(gòu)17-25
• 2.1 CPS及其相關(guān)概念17-20
• 2.1.1 CPS的概念17-18
• 2.1.2 CPS的特點(diǎn)18-19
• 2.1.3 CPS與物聯(lián)網(wǎng)19-20
• 2.1.4 CPS面臨的挑戰(zhàn)20
• 2.2 智能建筑20-22
• 2.3 建筑環(huán)境CPS的三層體系結(jié)構(gòu)22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-25
• 第三章 基于Zigbee技術(shù)CPS物理節(jié)點(diǎn)層的設(shè)計(jì)25-35
• 3.1 建筑環(huán)境下CPS可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)25-29
• 3.1.1 建筑環(huán)境下CPS固定節(jié)點(diǎn)26-27
• 3.1.2 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)搭載其他硬件簡(jiǎn)介27-29
• 3.2 Zigbee無(wú)線通信技術(shù)29
• 3.3 Zigbee節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)29-32
• 3.3.1 CC243030-31
• 3.3.2 SHT1131-32
• 3.4 Zigbee節(jié)點(diǎn)的軟件設(shè)計(jì)32-33
• 3.4.1 控制中心節(jié)點(diǎn)流程圖32
• 3.4.2 傳感器節(jié)點(diǎn)流程圖32-33
• 3.5 系統(tǒng)測(cè)試分析33-34
• 3.6 本章小結(jié)34-35
• 第四章 在CPS信息網(wǎng)絡(luò)層中異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的融合35-43
• 4.1 異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)35-36
• 4.2 服務(wù)質(zhì)量評(píng)價(jià)36
• 4.3 層次分析36-38
• 4.3.1 層次模型的建立36
• 4.3.2 標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)36-37
• 4.3.3 判斷矩陣建立37-38
• 4.3.4 權(quán)重計(jì)算38
• 4.4 加權(quán)平均算法38-39
• 4.5 仿真及結(jié)果分析39-41
• 4.5.1 仿真場(chǎng)景及參數(shù)選擇39-40
• 4.5.2 仿真結(jié)果與分析40-41
• 4.6 本章小結(jié)41-43
• 第五章 在異構(gòu)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下改進(jìn)的垂直切換算法43-51
• 5.1 垂直切換43-44
• 5.1.1 切換判決參數(shù)44
• 5.1.2 傳統(tǒng)垂直切換判決流程44
• 5.2 改進(jìn)的垂直切換算法44-45
• 5.2.1 歸一化判決參數(shù)44-45
• 5.2.2 帶寬歸一化45
• 5.2.3 信號(hào)強(qiáng)度歸一化45
• 5.3 層次分析計(jì)算權(quán)重45-46
• 5.4 代價(jià)函數(shù)46-47
• 5.5 仿真分析47-49
• 5.6 本章小結(jié)49-51
• 第六章 結(jié)論51-53
• 6.1 結(jié)論51-52
• 6.2 展望52-53
• 參考文獻(xiàn)53-57
• 作者簡(jiǎn)介57
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文57-59
• 致謝59-60

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