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

1、分類號：UDC：密級：學校代號：11845學號：2111305018廣東工業(yè)大學碩士學位論文(工學碩士)制造物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)匯聚調度策略研究劉建成指導教師姓名、職稱：程基儉熬援學科(專業(yè))或領域名稱：讓篡扭型堂皇堇丕學生所屬學院：讓篡扭堂院論文答辯日期：圣Q!魚生墨旦墨!旦摘要制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡特性復雜多變，體現(xiàn)在制造業(yè)中存在有線、無線網(wǎng)絡，各類傳感器、驅動器、感知節(jié)點以及執(zhí)行節(jié)點并存。其中感知節(jié)點隨著制造業(yè)環(huán)境的不同而動態(tài)變化、信道可用性動

2、態(tài)變化等的特征，使得制造物聯(lián)網(wǎng)具有大尺度、高度異構和動態(tài)拓撲等特點。最終導致端到端延遲難以預測、異構網(wǎng)絡難以協(xié)同、網(wǎng)絡實時狀態(tài)難以認知等問題。形成了大尺度異構動態(tài)網(wǎng)絡環(huán)境下海量數(shù)據(jù)的實時可靠匯聚傳輸問題。具體體現(xiàn)在制造物聯(lián)網(wǎng)中異構節(jié)點負載流量條件下，等長時隙分配會導致節(jié)點狀態(tài)頻繁切換，節(jié)點能耗和匯聚傳輸時延加大。在動態(tài)網(wǎng)絡拓撲環(huán)境中，節(jié)點的加入、失效等導致網(wǎng)絡拓撲結構變化，數(shù)據(jù)的實時可靠傳輸難以得到保障。這就需要研究相關數(shù)據(jù)匯聚調度策略

3、，保障數(shù)據(jù)實時可靠匯聚傳輸。針對以上問題，本文的主要研究內容及創(chuàng)新點如下：(1)針對制造物聯(lián)網(wǎng)中節(jié)點異構負載流量產(chǎn)生的數(shù)據(jù)匯聚問題，本文研究了基于網(wǎng)絡沖突圖的負載流量感知的中心式匯聚調度策略。提出了一種基于節(jié)點負載流量感知的連續(xù)時隙指派算法。該算法首先根據(jù)節(jié)點間沖突圖和干擾建立網(wǎng)絡沖突圖，根據(jù)節(jié)點負載流量大小，在網(wǎng)絡沖突圖的基礎上進行連續(xù)時隙指派。減少了數(shù)據(jù)匯聚過程中節(jié)點的能耗和傳輸時延。(2)針對制造物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)傳輸實時性要求高、網(wǎng)絡

4、拓撲動態(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)匯聚調度算法，提出了一種針對該問題改進的分布式數(shù)據(jù)匯聚調度模型和優(yōu)化算法(MDAS)，優(yōu)化了最小時延上限。同時，針對節(jié)點新加入或節(jié)點失效引起的網(wǎng)絡拓撲變化，提出一種自適應的MDAS調度擴展算法，優(yōu)化了匯聚過程中的時延和通信開銷。最后對上述算法進行了理論仿真和性能評價，結果表明，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