348 浏览CPS覆盖网络通信优化研究
摘要：信息物理融合系统（Cyber-Physical Systems,CPS）通过集成先进的感知、计算、通信、控制等信息技术和自动控制技术,构建了物理空间与信息空间中人、机、物、环境、信息等要素相互映射、适时交互、高效协同的复杂系统,系统之间相互协调,虚拟网络和实体空间是相辅相成,通过网络实现对物理信息的多样采集,数字化集成,然后交由计算系统进行整合与分析,最终实现对实体的优化。万物智能互联时代实现了设备和设备之间的信息共享和传输,网络系统为此提供了基础的网络通信技术,智能时代的到来,必将通过信息物理融合系统为智能信息化服务而且为工业社会生产提供强大的技术支撑。面对物理设备节点庞杂而且拓扑结构错综复杂的网络系统,传统路由算法已很难跟上现代智能时代信息传输的步伐,同时,在现有网络基础上对其底层拓扑结构进行大面积更新是件旷日持久而且收效缓慢的改进,如何能在现有网络通信结构基础上进行简化,满足用户自身特定服务需求,逐渐成为人们研究的热点。信息物理融合系统覆盖网络是构建在底层基础物理网络之上的虚拟网络,在不改变底层网络的同时满足网络通信服务要求,为进一步提高信息物理系统通信质量,本文从覆盖网络构建和覆盖链路优化出发,优化覆盖网络节点选取,降低覆盖链路故障影响,提升信息物理融合系统通信效率。本文主要研究内容如下:（1）根据CPS覆盖网络与底层基础网络特点,建立基于底层网络的覆盖网络模型,分析覆盖网络构建的核心问题在于覆盖节点的选取,根据目标函数的设计,提出使用A*算法获取初始解、递减式概率化邻域结构变换和使用动态禁忌长度的改进禁忌搜索算法,提升覆盖网络节点选取效率,优化覆盖网络结构,降低网络通信延时。（2）针对覆盖网络链路故障和自私路由问题,论文使用结合节点延时和带宽改进加权多路径路由算法中链路权重的设置,同时使用负载均衡策略可以使备用路由更加合理分配流量数据,结合真实网络拓扑结构实验表明网络链路的最大利用率降低,链路费用下降,链路流量分布更均衡,覆盖网络通信负担更小。
关键词：信息物理融合系统;覆盖网络
文章目录
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 信息物理融合系统
1.2.2 覆盖网络
1.2.3 链路故障恢复
1.2.4 启发式算法
1.3 本文研究内容
1.4 论文组织结构
第二章 相关理论与技术概述
2.1 信息物理融合系统
2.2 基础网络和覆盖网络
2.2.1 基础网络
2.2.2 覆盖网络
2.3 涉及算法
2.3.1 A~*算法
2.3.2 遗传算法
2.3.3 模拟退火算法
2.3.4 禁忌搜索算法
2.4 本章小结
第三章 CPS覆盖网络构建
3.1 CPS覆盖网络模型
3.2 改进禁忌搜索算法
3.2.1 初始解的选取
3.2.2 改进邻域结构
3.2.3 设置动态禁忌长度
3.3 仿真实验设计与结果分析
3.3.1 实验设计
3.3.2 实验结果分析
3.3.3 算法对比
3.4 本章小结
第四章 CPS覆盖网络链路优化
4.1 覆盖网络链路问题
4.1.1 自私路由
4.1.2 链路故障
4.2 链路问题解决方案
4.2.1 IP重路由
4.2.2 节点负载均衡
4.3 链路优化设计
4.4 实验设计与结果对比分析
4.4.1 实验设计
4.4.2 链路权重选定实验
4.4.3 备份路由实验
4.4.4 单故障链路实验
4.4.5 对比实验
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
[1]用于求解旅行商问题的深度智慧型蚁群优化算法[J]. 王原,陈名,邢立宁,吴亚辉,马武彬,赵宏. 计算机研究与发展. 2021(08)
[2]基于改进人工鱼群算法的大规模多目标机组组合优化[J]. 张朝炜,柳云祥,朱永利. 电力系统保护与控制. 2021(08)
[3]用于求解多峰函数的并行禁忌搜索算法[J]. 张策,施承尧,宣兆成. 计算机应用研究. 2020(S2)
[4]改进的遗传k-means算法及其应用[J]. 黄松,邱建林. 计算机工程与设计. 2020(06)
[5]结合概率路由的机会网络自私节点检测算法[J]. 任智,陈民华,康健,李秀峰. 小型微型计算机系统. 2020(05)
[6]智能时代的信息物理融合系统[J]. 管晓宏. 网信军民融合. 2020(01)
[7]一种不完全可测环境下的覆盖网络构造方法[J]. 廖怡,盛益强,王劲林. 计算机与现代化. 2020(01)
[8]基于禁忌搜索算法的废弃家具回收车辆路径优化[J]. 庞燕,罗华丽,夏扬坤. 计算机集成制造系统. 2020(05)
[9]面向多链路故障的生存性虚拟网络映射算法[J]. 朱国晖,刘秀霞,张茵. 计算机工程. 2020(10)
[10]混沌烟花算法求解旅行商问题[J]. 蔡延光,陈厚仁,戚远航. 计算机科学. 2019(S1)
