本文關鍵詞：基于CPS的智能建筑無線網絡異構體系結構研究

  更多相關文章： CPS 建筑智能化 Zigbee 異構網絡融合 層次分析 代價函數

【摘要】：本課題主要研究建筑智能化環(huán)境下CPS概念、特點、信息監(jiān)測、異構網絡融合算法及處理方法,從而提高建筑環(huán)境CPS的整體性能分析與決策依據。本文先闡述了CPS的研究目的意義,根據CPS概念和特點為理論基礎,構建建筑環(huán)境下信息物理融合系統(tǒng)的三層結構,在物理節(jié)點層實現建筑智能化的信息監(jiān)測,在信息網絡層優(yōu)化異構網絡的融合。針對建筑環(huán)境下布線復雜混亂的弊端,在CPS物理節(jié)點層中使用Zigbee技術來實現建筑環(huán)境信息的監(jiān)測,通過CC2430射頻芯片和SHT11溫濕度傳感器設備采集建筑環(huán)境下溫濕度信息。為確保系統(tǒng)實時性,對節(jié)點數與延遲的關系進行測試,確定傳感器入網延時與最佳距離關系,證實在建筑環(huán)境下用Zigbee技術通信以滿足建筑智能化日益發(fā)展的需求,實現建筑環(huán)境下的信息監(jiān)測,促進信息世界與物理世界的融合。針對CPS中的異構性特點,研究多種異構網絡的融合是CPS網絡進一步發(fā)展的重要任務。在建筑環(huán)境下CPS中為滿足用戶需求,提高通信服務質量(QoS),需要選擇一個最佳接入網絡,而最佳接入網絡的選擇受幾個因素的影響。面對傳統(tǒng)算法考慮參數單一問題,本文提出一種利用層次分析,計算權重再進行加權平均計算決策的異構無線網絡選擇算法。通過仿真結果證明,利用改進的異構網絡融合算法可以提高通網絡吞吐量,提升服務質量。在CPS的信息網絡層中,異構無線網絡環(huán)境下進行網絡選擇過程中的頻繁切換會有大量切換處理開銷,降低服務質量。為此本文研究了一個改進的垂直切換算法可減少在異構無線網絡環(huán)境下進行的垂直切換次數。首先將帶寬、信號強度等判決參數進行歸一化處理,用層次分析法計算權重,權重系統(tǒng)用于代價函數,再根據最小代價函數選擇最佳網絡。以無線局域網(WLAN)和移動通信系統(tǒng)(UMTS)為例,進行仿真建模。仿真結果表明改進的垂直切換算法,在運行時間和不同移動速度的情況下,均能有效減少切換次數,選擇最佳網絡,提高服務質量。文章最后對工作進行總結,并對下一步管理服務層的研究工作做出展望。
【關鍵詞】：CPS 建筑智能化 Zigbee 異構網絡融合 層次分析 代價函數
【學位授予單位】：沈陽建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU855;TN92
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 研究的目的及意義11-13
• 1.1.1 課題研究的目的11-12
• 1.1.2 課題研究意義12-13
• 1.2 課題的國內外現狀13-15
• 1.2.1 課題的國外現狀13-14
• 1.2.2 課題的國內現狀14-15
• 1.3 本文主要內容及章節(jié)安排15-17
• 第二章 信息物理融合系統(tǒng)及建筑環(huán)境CPS體系結構17-25
• 2.1 CPS及其相關概念17-20
• 2.1.1 CPS的概念17-18
• 2.1.2 CPS的特點18-19
• 2.1.3 CPS與物聯網19-20
• 2.1.4 CPS面臨的挑戰(zhàn)20
• 2.2 智能建筑20-22
• 2.3 建筑環(huán)境CPS的三層體系結構22-23
• 2.4 本章小結23-25
• 第三章 基于Zigbee技術CPS物理節(jié)點層的設計25-35
• 3.1 建筑環(huán)境下CPS可移動節(jié)點25-29
• 3.1.1 建筑環(huán)境下CPS固定節(jié)點26-27
• 3.1.2 移動節(jié)點搭載其他硬件簡介27-29
• 3.2 Zigbee無線通信技術29
• 3.3 Zigbee節(jié)點的硬件設計29-32
• 3.3.1 CC243030-31
• 3.3.2 SHT1131-32
• 3.4 Zigbee節(jié)點的軟件設計32-33
• 3.4.1 控制中心節(jié)點流程圖32
• 3.4.2 傳感器節(jié)點流程圖32-33
• 3.5 系統(tǒng)測試分析33-34
• 3.6 本章小結34-35
• 第四章 在CPS信息網絡層中異構無線網絡的融合35-43
• 4.1 異構無線網絡35-36
• 4.2 服務質量評價36
• 4.3 層次分析36-38
• 4.3.1 層次模型的建立36
• 4.3.2 標準化網絡參數36-37
• 4.3.3 判斷矩陣建立37-38
• 4.3.4 權重計算38
• 4.4 加權平均算法38-39
• 4.5 仿真及結果分析39-41
• 4.5.1 仿真場景及參數選擇39-40
• 4.5.2 仿真結果與分析40-41
• 4.6 本章小結41-43
• 第五章 在異構無線網絡環(huán)境下改進的垂直切換算法43-51
• 5.1 垂直切換43-44
• 5.1.1 切換判決參數44
• 5.1.2 傳統(tǒng)垂直切換判決流程44
• 5.2 改進的垂直切換算法44-45
• 5.2.1 歸一化判決參數44-45
• 5.2.2 帶寬歸一化45
• 5.2.3 信號強度歸一化45
• 5.3 層次分析計算權重45-46
• 5.4 代價函數46-47
• 5.5 仿真分析47-49
• 5.6 本章小結49-51
• 第六章 結論51-53
• 6.1 結論51-52
• 6.2 展望52-53
• 參考文獻53-57
• 作者簡介57
• 作者攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文57-59
• 致謝59-60

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