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制造物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯聚調(diào)度策略研究

發(fā)布時間:2017-05-15 00:09

  本文關(guān)鍵詞:制造物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯聚調(diào)度策略研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


【摘要】:制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)特性復(fù)雜多變,體現(xiàn)在制造業(yè)中存在有線、無線網(wǎng)絡(luò),各類傳感器、驅(qū)動器、感知節(jié)點(diǎn)以及執(zhí)行節(jié)點(diǎn)并存。其中感知節(jié)點(diǎn)隨著制造業(yè)環(huán)境的不同而動態(tài)變化、信道可用性動態(tài)變化等的特征,使得制造物聯(lián)網(wǎng)具有大尺度、高度異構(gòu)和動態(tài)拓?fù)涞忍攸c(diǎn)。最終導(dǎo)致端到端延遲難以預(yù)測、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)難以協(xié)同、網(wǎng)絡(luò)實(shí)時狀態(tài)難以認(rèn)知等問題。形成了大尺度異構(gòu)動態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下海量數(shù)據(jù)的實(shí)時可靠匯聚傳輸問題。具體體現(xiàn)在制造物聯(lián)網(wǎng)中異構(gòu)節(jié)點(diǎn)負(fù)載流量條件下,等長時隙分配會導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)狀態(tài)頻繁切換,節(jié)點(diǎn)能耗和匯聚傳輸時延加大。在動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洵h(huán)境中,節(jié)點(diǎn)的加入、失效等導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化,數(shù)據(jù)的實(shí)時可靠傳輸難以得到保障。這就需要研究相關(guān)數(shù)據(jù)匯聚調(diào)度策略,保障數(shù)據(jù)實(shí)時可靠匯聚傳輸。針對以上問題,本文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)針對制造物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)異構(gòu)負(fù)載流量產(chǎn)生的數(shù)據(jù)匯聚問題,本文研究了基于網(wǎng)絡(luò)沖突圖的負(fù)載流量感知的中心式匯聚調(diào)度策略。提出了一種基于節(jié)點(diǎn)負(fù)載流量感知的連續(xù)時隙指派算法。該算法首先根據(jù)節(jié)點(diǎn)間沖突圖和干擾建立網(wǎng)絡(luò)沖突圖,根據(jù)節(jié)點(diǎn)負(fù)載流量大小,在網(wǎng)絡(luò)沖突圖的基礎(chǔ)上進(jìn)行連續(xù)時隙指派。減少了數(shù)據(jù)匯聚過程中節(jié)點(diǎn)的能耗和傳輸時延。(2)針對制造物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時性要求高、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)變化而產(chǎn)生的最小時延數(shù)據(jù)匯聚問題(MDAS)。本文通過研究現(xiàn)有的數(shù)據(jù)匯聚調(diào)度算法,提出了一種針對該問題改進(jìn)的分布式數(shù)據(jù)匯聚調(diào)度模型和優(yōu)化算法(MDAS),優(yōu)化了最小時延上限。同時,針對節(jié)點(diǎn)新加入或節(jié)點(diǎn)失效引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?提出一種自適應(yīng)的MDAS調(diào)度擴(kuò)展算法,優(yōu)化了匯聚過程中的時延和通信開銷。最后對上述算法進(jìn)行了理論仿真和性能評價,結(jié)果表明,本文時所提出的算法與現(xiàn)有算法相比,在降低數(shù)據(jù)匯聚時延和能耗方面具有更好的性能。同時,提出的自適應(yīng)擴(kuò)展調(diào)度算法,對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)變化的情況具有更低時延和通信開銷。
【關(guān)鍵詞】:制造物聯(lián)網(wǎng) 匯聚調(diào)度 負(fù)載感知 最小時延 動態(tài)拓?fù)?/strong>
【學(xué)位授予單位】:廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:TP391.44;TN929.5
【目錄】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-13
  • 第一章 緒論13-22
  • 1.1 課題的研究背景和意義13-15
  • 1.1.1 研究背景13-14
  • 1.1.2 研究意義14-15
  • 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
  • 1.2.1 數(shù)據(jù)匯聚中鏈路調(diào)度相關(guān)研究15-19
  • 1.2.2 數(shù)據(jù)匯聚調(diào)度相關(guān)研究19-20
  • 1.3 課題來源及本文研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)20-21
  • 1.3.1 課題來源20
  • 1.3.2 本文研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)20-21
  • 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)21-22
  • 第二章 制造物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯聚調(diào)度相關(guān)工作22-32
  • 2.1 圖論相關(guān)理論22-23
  • 2.1.1 圖的基本術(shù)語22-23
  • 2.1.2 最大獨(dú)立集和支配集23
  • 2.2 網(wǎng)絡(luò)干擾模型23-26
  • 2.2.1 圖干擾模型24-25
  • 2.2.2 協(xié)議干擾模型25
  • 2.2.3 物理干擾模型25-26
  • 2.3 TDMA匯聚調(diào)度技術(shù)26-27
  • 2.4 數(shù)據(jù)匯聚調(diào)度相關(guān)技術(shù)27-31
  • 2.4.1 匯聚調(diào)度鏈路通信沖突27-29
  • 2.4.2 時隙空間重用29-30
  • 2.4.3 數(shù)據(jù)匯聚中鏈路調(diào)度數(shù)學(xué)模型30-31
  • 2.5 本章小結(jié)31-32
  • 第三章 基于數(shù)據(jù)匯聚的中心式鏈路調(diào)度算法32-42
  • 3.1 問題的描述32-33
  • 3.2 流量感知的鏈路調(diào)度模型的分析33-35
  • 3.2.1 網(wǎng)絡(luò)模型33-34
  • 3.2.2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包接收條件34-35
  • 3.2.3 可行的鏈路調(diào)度條件35
  • 3.3 WAN-LS算法的相關(guān)描述35-41
  • 3.3.1 異構(gòu)流量負(fù)載分析36
  • 3.3.2 節(jié)點(diǎn)狀態(tài)切換能耗分析36-37
  • 3.3.3 WAN-LS算法流程37-41
  • 3.4 算法的性能分析與評價指標(biāo)41
  • 3.5 本章小結(jié)41-42
  • 第四章 制造物聯(lián)中數(shù)據(jù)匯聚分布式調(diào)度算法42-53
  • 4.1 問題描述42-43
  • 4.2 網(wǎng)絡(luò)模型43
  • 4.3 MDAS算法流程43-48
  • 4.3.1 最大獨(dú)立集的構(gòu)造44
  • 4.3.2 匯聚樹的層次構(gòu)造44-46
  • 4.3.3 分布式節(jié)點(diǎn)的時隙分配46-48
  • 4.4 MDAS算法的性能分析與評價指標(biāo)48-49
  • 4.4.1 數(shù)據(jù)匯聚最小時延分析48-49
  • 4.4.2 算法時間和消息傳輸時間復(fù)雜度分析49
  • 4.5 一種自適應(yīng)調(diào)度擴(kuò)展算法49-52
  • 4.5.1 匯聚樹的維護(hù)策略49-51
  • 4.5.2 自適應(yīng)調(diào)度形成策略51-52
  • 4.6 本章小結(jié)52-53
  • 第五章 性能分析與仿真實(shí)驗(yàn)53-65
  • 5.1 基于數(shù)據(jù)匯聚的中心式鏈路調(diào)度算法53-57
  • 5.1.1 仿真場景53-54
  • 5.1.2 仿真模擬參數(shù)54
  • 5.1.3 WAN-LS算法仿真結(jié)果與性能評價54-57
  • 5.2 數(shù)據(jù)匯聚分布式調(diào)度算法仿真與分析57-63
  • 5.2.1 仿真場景58
  • 5.2.2 仿真模擬參數(shù)58
  • 5.2.3 MDAS算法仿真結(jié)果與性能評價58-60
  • 5.2.4 自適應(yīng)調(diào)度擴(kuò)展算法仿真結(jié)果與性能評價60-63
  • 5.3 本章小結(jié)63-65
  • 總結(jié)與展望65-67
  • 參考文獻(xiàn)67-72
  • 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72-73
  • 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目73-75
  • 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞:制造物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯聚調(diào)度策略研究,,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。



本文編號:366508


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