本文關(guān)鍵詞：制造物聯(lián)網(wǎng)基于負(fù)載均衡的實(shí)時(shí)可靠傳輸策略研究

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【摘要】：作為一種面向制造全流程的大規(guī)模集成網(wǎng)絡(luò),制造物聯(lián)網(wǎng)包含數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、控制與服務(wù)等過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜工業(yè)制造全流程的優(yōu)化調(diào)度控制與動(dòng)態(tài)信息服務(wù)。在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸層,制造物聯(lián)網(wǎng)存在著網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)高度異構(gòu)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)大尺度多跳、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化、傳輸數(shù)據(jù)類(lèi)型繁多等特征,現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳輸策略很難滿足大規(guī)模異構(gòu)混雜網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同業(yè)務(wù)特定的QoS需求。針對(duì)制造物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中存在的負(fù)載不均衡、實(shí)時(shí)性可靠性難以保障等問(wèn)題,本文在分析制造物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀,根據(jù)制造業(yè)特殊環(huán)境特征和需求,對(duì)制造物聯(lián)網(wǎng)基于負(fù)載均衡的實(shí)時(shí)可靠傳輸策略進(jìn)行了深入研究,具體工作如下：(1)通過(guò)分析制造物聯(lián)傳輸網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和特征,構(gòu)建制造物聯(lián)傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并分別介紹了兩種常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸策略—分簇路由策略及多路徑路由策略。(2)設(shè)計(jì)基于負(fù)載均衡和能量有效的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)分簇策略。通過(guò)對(duì)制造物聯(lián)網(wǎng)終端接入層進(jìn)行分簇管理,屏蔽了終端層的異構(gòu)性。分簇方式綜合考慮負(fù)載均衡和能量有效兩個(gè)因素,利用PPR離散粒子群算法搜索最佳分配方案,從而合理劃分出各個(gè)無(wú)線Mesh路由器負(fù)責(zé)的簇范圍。對(duì)于制造物聯(lián)網(wǎng)中因數(shù)據(jù)流流量大小動(dòng)態(tài)變化導(dǎo)致的負(fù)載不均衡和網(wǎng)絡(luò)擁塞有很好的抑制作用,同時(shí)各類(lèi)終端的動(dòng)態(tài)泛在接入對(duì)負(fù)載均衡度影響較小,網(wǎng)絡(luò)延展性強(qiáng),利于大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)部署。(3)設(shè)計(jì)基于遺傳算法的實(shí)時(shí)可靠多路徑路由策略。針對(duì)離散制造物聯(lián)網(wǎng)中動(dòng)態(tài)大業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流傳輸?shù)亩嗑S度QoS需求,提出一種制造物聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)可靠的多路徑路由策略MPCRA-GA。算法首先通過(guò)改進(jìn)的DSR協(xié)議獲得遺傳操作的初始種群,多次遺傳操作迭代操作后輸出最優(yōu)路徑合集,源節(jié)點(diǎn)在構(gòu)造的多路徑中,按照基于路徑代價(jià)的輪盤(pán)賭概率選擇方式分配并發(fā)送數(shù)據(jù),在保證時(shí)延、可靠性等QoS要求的同時(shí)也均衡了負(fù)載。遺傳算法較好的全局搜索能力和非定向性,對(duì)于路徑尋優(yōu)有較突出的表現(xiàn)。最后對(duì)兩種算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果符合算法預(yù)期：基于負(fù)載均衡和能量有效的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)分簇策略屏蔽了底層終端的異構(gòu)性,并且實(shí)現(xiàn)了較低的通信代價(jià)下各簇負(fù)載的均衡；基于遺傳算法的實(shí)時(shí)可靠多路徑路由策略提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性,并均衡了多條傳輸路徑的通信負(fù)載。
【關(guān)鍵詞】：制造物聯(lián)網(wǎng) 負(fù)載均衡 離散粒子群 實(shí)時(shí)可靠 多路徑路由
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.44;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 課題的研究背景及意義14-16
• 1.1.1 研究背景14-15
• 1.1.2 研究意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-21
• 1.2.1 制造物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及傳輸可靠性相關(guān)研究16-19
• 1.2.2 基于能耗負(fù)載均衡路由策略相關(guān)研究19-20
• 1.2.3 多路徑實(shí)時(shí)路由相關(guān)研究20-21
• 1.3 課題來(lái)源及本文研究?jī)?nèi)容21
• 1.3.1 課題來(lái)源21
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容21
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)21-23
• 第二章 制造物聯(lián)傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及路由技術(shù)概述23-32
• 2.1 制造物聯(lián)傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)23-27
• 2.1.1 無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)23-25
• 2.1.2 制造物聯(lián)傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)25-27
• 2.2 路由技術(shù)概述27-31
• 2.2.1 分簇路由策略27-28
• 2.2.2 多路徑路由策略28-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第三章 基于負(fù)載均衡和能量有效的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)分簇策略32-44
• 3.1 問(wèn)題的提出32
• 3.2 LEACH路由算法32-34
• 3.2.1 LEACH算法工作流程32-34
• 3.2.2 LEACH協(xié)議在制造物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的局限性34
• 3.3 模型的建立與分析34-36
• 3.3.1 網(wǎng)絡(luò)模型34-35
• 3.3.2 通信能耗模型35-36
• 3.4 基于PPR離散粒子群的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)分簇算法36-42
• 3.4.1 數(shù)學(xué)規(guī)劃模型及適應(yīng)度函數(shù)的確定37-40
• 3.4.2 DAC-DPSO算法流程40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-44
• 第四章 基于遺傳算法的實(shí)時(shí)可靠多路徑路由策略44-58
• 4.1 遺傳算法介紹44-45
• 4.1.1 遺傳算法概述44
• 4.1.2 遺傳算法的步驟44-45
• 4.2 基本概念和現(xiàn)有方法45-50
• 4.2.1 節(jié)點(diǎn)不相交多路徑路由可靠性判定45-47
• 4.2.2 最佳路徑個(gè)數(shù)47
• 4.2.3 DSR協(xié)議介紹47-49
• 4.2.4 傳統(tǒng)的路由判據(jù)介紹49-50
• 4.3 網(wǎng)絡(luò)模型及QoS目標(biāo)函數(shù)模型50-52
• 4.3.1 網(wǎng)絡(luò)模型50-51
• 4.3.2 QoS口標(biāo)函數(shù)模型51-52
• 4.4 MPCRA-GA路由算法52-54
• 4.4.1 路由發(fā)現(xiàn)52-53
• 4.4.2 路由維護(hù)53
• 4.4.3 節(jié)點(diǎn)不相關(guān)多路徑選擇方法53-54
• 4.5 遺傳算法54-57
• 4.5.1 初始種群的確定及編碼54
• 4.5.2 適應(yīng)度函數(shù)54-55
• 4.5.3 遺傳操作55-57
• 4.6 本章小結(jié)57-58
• 第五章 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析58-66
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方案58
• 5.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境58
• 5.3 基于負(fù)載均衡和能量有效的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)分簇算法仿真58-61
• 5.3.1 仿真參數(shù)58-60
• 5.3.2 仿真結(jié)果分析60-61
• 5.4 基于遺傳算法的實(shí)時(shí)可靠多路徑路由算法仿真61-65
• 5.4.1 仿真參數(shù)61-62
• 5.4.2 仿真結(jié)果分析62-65
• 5.5 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-74
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目74-76
• 致謝76

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本文編號(hào)：800601