制造物联网基于负载均衡的实时可靠传输策略研究

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1、ｎ‘自广东工业大学硕±学位论文（工学硕±）制造物联网基于负载均衡的实时可靠传输策略研究王全刚二〇—六年五月分类号：学校代号：１１８４５１ＵＤＣ：密级：学号：２１１１３０４０７６广东工业大学硕±学位论文（工学硕±）制造物联网基于负载均衡的实时可靠传输策略研究王全刚指导教师姓名、职称：程良伦教授学科：控制科学与工程（专业）或领域名称学生所属学院：自动化学院论文答辩日期；２０１６年５月３１日ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎＳｕｂｍｉｔｔｅｄｔｏＧｕａｎｇｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏ

2、ｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＦｏｒｔｈｅＤｅｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｇ（ＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ）Ｒｅｓｅａｈ－ｒｃｏｎＲｅａｌｔｉｍｅａｎｄＲｅｌｉａｂｌｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｔｒａｔｅｇｙｂａｓｅｄｏｎＬｏａｄＢａｌａｎｃｅｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｏｆＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｓｇｇＣａｎｄｉｄａｔｅ：ＷａｎｇＱｕａｎｇａｎｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒＰｒｏｆ．ＣｈｅｎＬｉａｎｇｌｕｎｐｇＭａ２０化ｙＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＧｕａｎｄｏｎＵ

3、ｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｇｙｇｙＧｕａｎｚｈｏｕ．ｎａ０００６ｇ，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，ＲＲＣｈｉ，５１＾摘要一作为种面向制造全流程的大规模集成网络，制造物联网包含数据采集、传输、处理、控制与服务等过程，实现了复杂工业制造全流程的优化调度控制与动态信息服务，。在数据实时传输层制造物联网存在着网络结构高度异构、无线网络大尺度多跳、网络拓扑动态变化，现有的网络传输策略很难满足大规模、传输数据类型繁多等特征异构混杂网络内不同业务特定的ＱｏＳ需求。针对制造物联网数据传输过程中存在的负载不均衡、实时性可靠性难Ｗ保障等问

4、题，本文在分析制造物联网网络架构的基础上，结合当前国内外研究现状，根据制造业特殊环境特征和需求，对制造物联网基于负载均衡的实时可靠传输策略进行了深入，具体工作如下研究：１通过分析制造物联传输网络结构和特征，构建制造物联传输网网络架构，并分（）一分簇路由策略及多路径路由策略别介绍了两种常见的网络数据传输策略。２）设计基于负载均衡和能量有效的动态自适应分簇策略。通过对制造物联网终端（接入层进行分簇管理，屏蔽了终端层的异构性。分簇方式综合考虑负载均衡和能量有，ＰＰ民离散效两个因素利用粒子群算法捜索最佳分配方案，从而合理划分出各个无线Ｍｅｓｈ路由器负责

5、的簇范围。对于制造物联网中因数据流流量大小动态变化导致的负载不均衡和网络拥塞有很好的抑制作用，同时各类终端的动态泛在接入对负载均衡度影响较小，网络延展性强，利于大规模网络部署。３。（）设计基于遗传算法的实时可靠多路径路由策略针对离散制造物联网中动态大业务数据流传输的多维度ＱＳ一ｏ需求，提出种制造物联网实时可靠的多路径路由策略－ＧＡ。算法ＤＳＲＭＰＣＲＡ首先通过改进的协议获得遗传操作的初始种群，多次遗传操作迭代操作后输出最优路径合集，源节点在构造的多路径中，按照基于路径代价的轮盘赌概率选择方式分配并发送数据，在保证时延、可靠性等ＱｏＳ要求的同时也均衡

6、了负载，对于。遗传算法较好的全局搜索能力和非定向性路径寻优有较突出的表现。最后对两种算法进行仿真实验，仿真结果符合算法预期：基于负载均衡和能量有效的动态自适应分簇策略屏蔽了底层终端的异构性，并且实现了较低的通信代价下各簇负载的均衡；基于遗传算法的实时可靠多路径路由策略提高了数据传输的实时性和可靠性，并均衡了多《传输路径的通信负载。Ｉ广东工业大学硕去学位论文关键词：制造物联网；负载均衡：高散粒子群；实时可靠：多路径路由ＩＩＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴ＇Ａ－化ｄｓａｌａｒｅｓｃａｌｅｉｒｒｔｅｔｆｔｈｌｆｍａｎｕ杞

7、ｃｔｕｉｈｅｉａｎｅｗｏｒｋｂｒｅｗｈｏｅｒｏｃｅｓｓｏｒｎｔｇｇｐｇ，ｍａｎｕ枯ｃｔｕｉｉｉｉｉｉｒｉｎｏｆｎｋｍｅｔｏｆＴｈｉｎｓｎｃｌｕｄｅｓｄａｔａａｃｕｓｔｏｎｔｒａｎｓｍｓｓｉｏｒｏｃｅｓｓｉｇｇｑ，ｎｎｇ，，ｐｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｓｅｒｖｉｃｅｈｉｏｒｄｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅｏｔｉｍａｌｓｃｈｅｄｕｌｉｎｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｄｎａｍｉｃｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｐｇｙｓｅｒｖｉｃｅｆｂｒｃｏｍｐｌｅｘｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｍ