矿山物联网多QoS属性融合机制研究

发布时间：2018-06-28 20:33

  本文选题：多QoS + 业务感知　； 参考：《安徽理工大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着网络技术的快速发展和应用不断扩大,在矿山安全生产领域,探索煤矿安全开采的新方法成为了当前的热门课题。矿山物联网技术的出现,将矿山基础设施整合为一个有机整体,实施有效的协同管理与控制,为深入研究煤矿安全生产和预警救援新体系提供了新的思路。在动态复杂的矿山环境下,矿山物联网终端节点服务质量(QoS)是必须要考虑的一个重要因素。随着矿山物联网网络的不断扩大,所承载的业务也越来越多,在已有的以QoS为目标的网络体系中,大都只选取一维的QoS参数,无法保障业务的服务质量。基于此,矿山物联网多QoS属性融合机制的研究是本文的研究核心。本文先是从系统框架这一全局角度出发,融入业务感知技术,提出矿山物联网自适应QoS系统结构,为开展后续的工作打下基础;然后针对矿山物联网环境中的网络延时、资源负荷等不确定性及QoS参数的模糊性,结合D-S证据理论和Vague集的方法对矿山物联网QoS的参数进行测量和评估,为下一步业务QoS优先级动态自适应调整提供数据支持;最后根据仿真结果分析,得出本文所提出方法的优越性,以满足矿山物联网终端业务QoS的需求。主要的研究内容组织如下:首先,本文参考区分网络Diffserv模型提出了矿山物联网自适应QoS原型网络结构,结合业务感知技术,感知业务类型和相关参数。文中详细阐述了业务感知模块的设计,以及业务感知技术的实现流程。本文设计的网络框架能够体现矿山物联网智能感知、动态感知等方面的需求,对业务QoS保障具有很重要的意义。其次,考虑到矿山物联网环境网络的延时和负荷不确定问题,以及QoS属性的不确定性,基于业务感知技术,结合D-S理论和Vague集理论,描述QoS不确定参数的分层评价系统,提出了基于证据推理的Vague集多QoS属性融合方法。该方法将具有不确定性的QoS请求映射到评估级别,然后使用ER算法来获得用于参数融合的综合效用值,并获得服务QoS优先级。最后,本文研究业务QoS优先级动态自适应调整方法。基于上述提出的综合效用值,本文使用效用函数对业务QoS优先级进行判定并封装形成认知分组,并引入中断思想,对业务QoS优先级进行动态修正,能够让用户在已有的网络状态下,获得最优的服务质量。仿真实验结果表明,该方法即使是在网络链路拥塞的情况下,也能够优先通过高优先级的业务包,并且该方法相比较传统的方法具有更低的丢包率,改善QoS优先级动态调整问题,能够有效地提高服务质量。
[Abstract]:With the rapid development and application of network technology, in the field of mine safety production, exploring new methods of coal mine safe mining has become a hot topic. The emergence of mine Internet of things technology integrates mine infrastructure into an organic whole and implements effective collaborative management and control. It provides a new idea for further study on new system of coal mine safety production and early warning and rescue. In the dynamic and complex mine environment, the quality of service (QoS) of mine terminal nodes in the mine Internet of things is an important factor to be considered. With the continuous expansion of the mine Internet of things network, more and more services are carried. In the existing QoS network architecture, most of them only select one-dimensional QoS parameters, which can not guarantee the service quality of service. Based on this, the research of multi-QoS attribute fusion mechanism in mine Internet of things is the core of this paper. In this paper, we first put forward the adaptive QoS system structure of mine Internet of things from the global perspective of system framework, and put forward the architecture of adaptive QoS system for mine Internet of things, and then aim at the network delay in the environment of mine Internet of things. The uncertainty of resource load and the fuzziness of QoS parameters, combined with D-S evidence theory and vague set method, are used to measure and evaluate QoS parameters of mine Internet of things, which provides data support for dynamic adaptive adjustment of QoS priority in the next step. Finally, according to the analysis of simulation results, the superiority of the proposed method is obtained to meet the QoS requirements of mine Internet of things terminal services. The main research contents are as follows: firstly, this paper proposes an adaptive QoS prototype network structure for mine Internet of things (IOT) based on DiffServ model, combining with traffic perception technology, perceptual service types and related parameters. In this paper, the design of business awareness module and the realization process of service awareness technology are described in detail. The network framework designed in this paper can meet the needs of intelligent perception and dynamic perception of the mine Internet of things. It is of great significance to guarantee the QoS of services. Secondly, considering the uncertainty of delay and load and the uncertainty of QoS attributes, the hierarchical evaluation system with uncertain QoS parameters is described based on the theory of D-S and vague set. A method of multi-QoS attribute fusion in vague sets based on evidential reasoning is proposed. This method maps the uncertain QoS request to the evaluation level and then uses ER algorithm to obtain the comprehensive utility value for parameter fusion and obtain the QoS priority of the service. Finally, the dynamic adaptive adjustment method of QoS priority is studied in this paper. Based on the comprehensive utility value proposed above, the utility function is used to determine the QoS priority of the service and encapsulate the cognitive packet, and the interrupt idea is introduced to dynamically modify the QoS priority of the service. Users can get the best quality of service under the existing network state. The simulation results show that the proposed method can pass through high priority traffic packets first even in the case of network link congestion, and this method has lower packet loss rate than traditional methods. Improving the QoS priority dynamic adjustment problem can effectively improve the quality of service.
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD65;TP391.44;TN929.5

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