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.pdf

1、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(mǎn)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)

2、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

3、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

4、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