制造物聯(lián)網(wǎng)基于負載均衡的實時可靠傳輸策略研究.pdf

1、作為一種面向制造全流程的大規(guī)模集成網(wǎng)絡，制造物聯(lián)網(wǎng)包含數(shù)據(jù)采集、傳輸、處理、控制與服務等過程，實現(xiàn)了復雜工業(yè)制造全流程的優(yōu)化調(diào)度控制與動態(tài)信息服務。在數(shù)據(jù)實時傳輸層，制造物聯(lián)網(wǎng)存在著網(wǎng)絡結構高度異構、無線網(wǎng)絡大尺度多跳、網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化、傳輸數(shù)據(jù)類型繁多等特征，現(xiàn)有的網(wǎng)絡傳輸策略很難滿足大規(guī)模異構混雜網(wǎng)絡內(nèi)不同業(yè)務特定的QoS需求。
　　針對制造物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸過程中存在的負載不均衡、實時性可靠性難以保障等問題，本文在分析制造物聯(lián)網(wǎng)

2、網(wǎng)絡架構的基礎上，結合當前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，根據(jù)制造業(yè)特殊環(huán)境特征和需求，對制造物聯(lián)網(wǎng)基于負載均衡的實時可靠傳輸策略進行了深入研究，具體工作如下:
　　(1)通過分析制造物聯(lián)傳輸網(wǎng)絡結構和特征，構建制造物聯(lián)傳輸網(wǎng)網(wǎng)絡架構，并分別介紹了兩種常見的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸策略—分簇路由策略及多路徑路由策略。
　　(2)設計基于負載均衡和能量有效的動態(tài)自適應分簇策略。通過對制造物聯(lián)網(wǎng)終端接入層進行分簇管理，屏蔽了終端層的異構性。分簇方式綜合考慮

3、負載均衡和能量有效兩個因素，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無線Mesh路由器負責的簇范圍。對于制造物聯(lián)網(wǎng)中因數(shù)據(jù)流流量大小動態(tài)變化導致的負載不均衡和網(wǎng)絡擁塞有很好的抑制作用，同時各類終端的動態(tài)泛在接入對負載均衡度影響較小，網(wǎng)絡延展性強，利于大規(guī)模網(wǎng)絡部署。
　　(3)設計基于遺傳算法的實時可靠多路徑路由策略。針對離散制造物聯(lián)網(wǎng)中動態(tài)大業(yè)務數(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)實時可靠的多路徑

4、路由策略MPCRA-GA。算法首先通過改進的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)點在構造的多路徑中，按照基于路徑代價的輪盤賭概率選擇方式分配并發(fā)送數(shù)據(jù)，在保證時延、可靠性等QoS要求的同時也均衡了負載。遺傳算法較好的全局搜索能力和非定向性，對于路徑尋優(yōu)有較突出的表現(xiàn)。
　　最后對兩種算法進行仿真實驗，仿真結果符合算法預期:基于負載均衡和能量有效的動態(tài)自適應分簇策略屏蔽了底層終端的異構性，并