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《武汉理工大学》 2010年
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面向制造的网络服务质量相关理论和关键技术研究

徐文君  
【摘要】:当前,网络技术已经被广泛地应用于多个工业领域,尤其在制造领域中,网络技术的应用和推广取得了令人瞩目的成绩。制造网络可以被认为是通过先进制造模式(如制造网格和云企业等)实现的网络化资源共享管理机制和由Internet实现的计算机通信网络基础架构的集成,因此服务质量(Quality of Service, QoS)保障和优化的观念对于制造网络尤其重要,一方面需要保证用于数据传输和交互的通信网络基础架构的良好运行性能,另一方面还需要对各类网络化的制造资源进行有效管理;以提升相关制造企业的运行效率以及协同和资源共享能力。在制造网络中,如果没有QoS机制的支持,整个网络企业系统的性能都将降低,各类制造资源也无法得到有效利用。针对上述问题,按照“相关理论——关键技术——应用系统”的研究路线,本文对面向制造的网络服务质量相关理论和关键技术进行了深入研究,开展的主要工作如下: (1)讨论了制造网络QoS的概念,建立了制造网络整体QoS保证模型,提出了QoS导向的制造网络服务体系框架。该体系框架集成了网络化资源服务管理和通信网络基础架构两部分的QoS策略,一方面采用蜜蜂优化算法实现对制造资源服务的QoS管理,另一方面在网络基础架构中利用网络QoS策略以满足资源服务管理对于网络传输能力的需求。此外,基于系统自上而下的QoS参数映射机制使整体QoS性能优化的目标得以实现。 制造网络中底层网络基础架构是整个系统信息数据传输和交互的前提和支撑,在后续的内容中,主要面向制造中底层网络基础架构的QoS性能优化展开相关关键技术的研究。 (2)网络控制系统(Networked:Control System,NCS)是制造网络的典型应用系统之一。NCS中分组传递时延的随机性和动态性对系统控制性能有着较大影响,因此网络分组传递的单向时延估计对于NCS控制性能的优化设计十分重要。分析了当前单向时延估计算法存在的不足,提出了一种适用于NCS、结合在线式测量和端到端估计的混合式单向时延估计算法——HOWDE。该算法针对NCS的运行方式和特点而设计,权对系统中控制启动初始帧的单向时延采用在线式测量方法进行估计,并将其作为端系统运算的参考标量,而对于后续前向和反向通道中的单向时延,则采用端到端的估计方法,基于前期获得的控制启动初始帧参考标量,结合系统两端统计所得的RTT值,通过端系统的运算得出分组传递的单向时延估计值。从而在准确获取NCS中前向和反向通道的单向时延值的同时,不会给系统造成过多的计算开销和网络负担。 (3)高速网络是Future Internet的发展方向之一,制造网络中采用高速网络实现底层网络基础架构,可以有效满足日益复杂的制造协同和信息共享对数据传输和交互的高性能需求。在底层通信网络中,用于传输实时数据的UDP协议由于不具有任何控制机制而十分容易引起网络的拥塞,造成共存的TCP数据流性能降低,使整个网络运行的QoS性能下降。针对这个问题,提出了面向高速网络、具有拥塞控制机制的不可靠传输协议——FAST DCCP和EEFAST DCCP。基于DCCP协议并采用FAST控制机制而实现的FAST DCCP协议,通过多Options策略克服了DCCP协议无法在大拥塞窗口下正常运行的缺陷,利用FAST机制实现了对不可靠数据传输的拥塞控制,并且能够区别的对待数据包丢失事件,对丢失的数据包不再重传,以满足数据传递的实时性需求。在FAST DCCP的基础上,提出了加强型端到端协议EEFAST DCCP。该协议基于所测量的单向时延对拥塞窗口大小进行动态控制,从而消除反向流所造成的不良影响。 (4)在高速网络基础架构中,现有的高速传输协议在RTT公平性、TCP友好性等网络QoS性能等方面仍存在着缺陷和不足。基于此,提出了采用混合式拥塞控制机制的高速传输协议——HCC TCP。该协议将队列时延作为首要的拥塞度量指标,而将分组丢包作为次要的拥塞度量指标。协议中基于时延的控制机制通过对前向单向时延的统计测量,准确的估计出前向路径中的拥塞状态,从而根据时延信息动态调整拥塞窗口的大小,使其稳定在可以完全利用可用带宽资源的窗口值上。当基于时延的拥塞控制机制由于设置参数的制约而无法在网络中有效运行时,协议则采用基于分组丢包的控制机制对窗口大小进行调整,使窗口的增长呈线性到曲线的变化,从而将窗口能够尽可能长时间的维持在分组丢包事件窗口值附近,降低分组丢包的发生概率,取得良好的带宽利用率。 (5)针对制造产业中中小型企业(Small and Medium Size Enterprises, SMEs)所面临的挑战,基于Future Internet提出了能够使SMEs运行于未来企业系统的创新网络环境,同时对该环境的体系结构和相关方法论进行了描述和分析,从而使SMEs能够在快速变化和充满竞争的市场环境中生存并取得成功。最后,以欧盟第七框架计划ICT和NMP中的相关项目为应用实例对本领域的研究进展进行了分析,指出了所提出的创新网络环境较现有研究成果所具有的先进性,以期能够帮助制造企业成功应对未来市场的挑战。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP393.09

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 沈序建;周焱;;工业现场级无线技术综述[J];电子科技大学学报;2010年S1期
2 林宇,程时端,邬海涛,金跃辉,王文东;IP网端到端性能测量技术研究的进展[J];电子学报;2003年08期
3 赵天奇,陈禹六;企业资源需求建模及其资源规划分析[J];高技术通讯;2001年05期
4 李方敏,叶澄清,李仁发;支持最少速率保证的UDP拥塞控制机制[J];计算机研究与发展;2001年08期
5 范玉顺;网络化制造的内涵与关键技术问题[J];计算机集成制造系统-CIMS;2003年07期
6 李伯虎;张霖;王时龙;陶飞;曹军威;姜晓丹;宋晓;柴旭东;;云制造——面向服务的网络化制造新模式[J];计算机集成制造系统;2010年01期
7 李荣彬,林发荣,马永军;分散网络化制造——香港制造业再发展的模式[J];机械工程学报;1998年06期
8 邵奇可;俞立;张贵军;;网络时延在线估计技术与控制器的协同设计[J];自动化学报;2007年07期
9 马华东;陶丹;;多媒体传感器网络及其研究进展[J];软件学报;2006年09期
10 古炜旋;余顺争;;非时钟同步的单向排队时延测量估计方法[J];通信学报;2007年09期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 林建波;基于嵌入式数控平台的网络化制造技术的研究[D];天津大学;2003年
2 方小生;随机网络控制系统的性能分析与鲁棒控制[D];上海交通大学;2009年
3 王正成;网络化制造资源集成平台若干关键技术研究与应用[D];浙江大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 邓亮波,查建中;XML在网络化制造产品信息集成中的应用[J];北方交通大学学报;2002年04期
2 孙延涛;杨芳南;王迎春;;端到端的通信网综合网络管理系统[J];北京交通大学学报;2010年02期
3 许礼刚;;网络化制造与企业竞争力[J];办公自动化;2007年02期
4 白晓勇;张可;;无线传感器网络仿真中的目标定位问题[J];兵工自动化;2009年07期
5 贾民政;;Internet带宽测量技术研究[J];北京工业职业技术学院学报;2007年01期
6 林楠,孟飚,范玉青,陈鲲;面向网络化制造的数控车间组织模式[J];北京航空航天大学学报;2005年09期
7 张蕾;张堃;宋军;;基于Diffserv机制的智能建筑环境监测技术[J];北京建筑工程学院学报;2012年01期
8 邓达;周激流;林锋;;基于蚁群算法的无线多媒体传感器网络路由研究[J];北京理工大学学报;2011年04期
9 梁岚珍;南新元;;计算机控制与自动化网络综合实验系统构建与应用[J];北京联合大学学报(自然科学版);2008年01期
10 孙其博;刘杰;黎羴;范春晓;孙娟娟;;物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J];北京邮电大学学报;2010年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王翔;沈连婠;周自强;;光成型技术在网络化制造中的应用[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 刘文斌;赖旭芝;吴敏;;基于时延在线检测的工业无线网络控制系统状态模糊估计[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
3 张益军;;网络化神经网络系统的同步控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 汪云凤;李心科;;云服务环境下的服务聚合方法研究[A];2011中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2011年
5 何博;田宁;;云计算技术专利初步分析及建议——基于专利统计分析的申请策略建议和基于实例评析的撰写注意事项[A];发展知识产权服务业,支撑创新型国家建设-2012年中华全国专利代理人协会年会第三届知识产权论坛论文选编(第二部分)[C];2011年
6 张留洋;;基于Agent的制造网格资源调度系统研究[A];2007北京地区高校研究生学术交流会通信与信息技术会议论文集(下册)[C];2008年
7 黄双喜;徐立宏;范玉顺;;基于体系结构的制造网格系统适应性研究[A];企业应用集成系统与技术学术研究会论文集[C];2006年
8 王怀明;王太勇;郭晓军;;工程机械制造企业集成化工艺系统的研究与开发[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年
9 周祖德;;基于光纤光栅传感的大型机械装备监测系统研究[A];湖北省装备制造业自主创新与发展研讨会论文集[C];2007年
10 邓彬伟;;无线多媒体传感器网络互层技术研究[A];第三届全国嵌入式技术和信息处理联合学术会议论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何满辉;基于网络集市的虚拟企业模式研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 胡沙;面向服务的模具企业信息系统集成平台关键技术研究[D];华中科技大学;2010年
3 吴磊;无线自组织网络中的路由技术相关问题研究[D];电子科技大学;2010年
4 潘巨龙;无线传感器网络安全机制中若干问题研究[D];浙江大学;2011年
5 孙卫红;基于知识的网络化制造工艺设计技术及其在机床装备制造中的应用[D];浙江大学;2010年
6 肖伟;无线传感器网络自适应数据容错关键技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 董德尊;无线传感器网络拓扑识别与构建技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
8 焦竹青;变换域中的多源图像融合方法研究[D];江南大学;2011年
9 杨春丽;网络化协作条件下R&D动态联盟管理机制研究[D];吉林大学;2011年
10 李玉梅;面向产业链的协同产品开发理论及其关键技术研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王欢;基于网格制造的焊接车间信息集成系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 浮德海;基于ORACLE的数字化车间资源管理平台研究[D];长春理工大学;2010年
3 孙宏敏;基于OPC技术的柴油机网络化测控系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 贺平照;船舶传动系统网络化设计平台研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 李欢;语音WSN中QoS路由的准入控制研究[D];长沙理工大学;2010年
6 郭双乐;多媒体传感器网络洞路由优化算法研究[D];中国海洋大学;2010年
7 姜雪;分组全局信任模型研究[D];华东师范大学;2011年
8 周业林;基于ZigBee技术的高校校园机动车辆通行自动识别用户终端设备设计[D];昆明理工大学;2010年
9 李富春;基于无线网络的TFRC拥塞控制的研究[D];中南林业科技大学;2009年
10 庞洋;饮料瓶模具专用设计系统的研究与开发[D];浙江大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘伟,费仁元;智能监控中改进BP神经网络模型的应用研究[J];北京工业大学学报;1996年02期
2 柳立峰,邹仕洪,张雷,程时端;基于概率覆盖模型的无线传感器网络密度控制算法[J];北京邮电大学学报;2005年04期
3 巩亚东,赵志宏,王宛山;网络联盟企业组建中的合作伙伴选择策略[J];东北大学学报;2003年02期
4 董文辉,巩亚东,王宛山;基于遗传算法的网络化制造伙伴选择与优化[J];东北大学学报;2005年05期
5 赵金,陈鸣;网络非对称链路带宽的测量[J];电子科技大学学报;2002年04期
6 朱其新,胡寿松,侯霞;长时滞网络控制系统的随机稳定性研究[J];东南大学学报(自然科学版);2003年03期
7 赵永瑞;MC68300系列微控制器的特点和应用[J];电子产品世界;2000年04期
8 林宇,程时端,邬海涛,金跃辉,王文东;IP网端到端性能测量技术研究的进展[J];电子学报;2003年08期
9 王洪波,林宇,金跃辉,程时端;一个消除单向时延测量中时钟频差和时钟重置的新方法[J];电子学报;2005年04期
10 宋豫川,苗剑,刘飞;网络化制造平台的多模式运行体系结构及集成技术[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年05期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 陶丹;马华东;;一种支持多节点协同实现图像融合的视频传感器网络体系结构[A];第一届建立和谐人机环境联合学术会议(HHME2005)论文集[C];2005年
2 刘飞;刘军;雷琦;;网络化制造的内涵及研究发展趋势[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 仲智刚;敏捷供应链中若干关键技术问题研究[D];浙江大学;2001年
2 贺文锐;面向网络协同制造的资源优化配置技术研究[D];西北工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 田建锋;支持ASP服务的制造资源描述与评价技术研究及实现[D];西安理工大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐雅嫣,张冰;因特网多播拥塞控制机制研究[J];西安邮电学院学报;2005年01期
2 侯玮,窦睿彧,兰巨龙;FAST TCP拥塞控制机制研究[J];微计算机信息;2005年08期
3 高政伟;李之棠;梁国臣;;一种基于周期的公平队列拥塞控制机制[J];计算机应用;2005年S1期
4 石杰,吴辰文;主动式拥塞控制机制浅析[J];铁路计算机应用;2005年01期
5 赖成瑜;;综合式拥塞控制机制的研究[J];工矿自动化;2012年09期
6 任立勇;卢显良;;一种基于方程的多媒体实时流拥塞控制机制[J];计算机科学;2001年06期
7 宋健;王伟;;大数据量实时视频流单播传输拥塞控制机制研究[J];计算机应用;2006年11期
8 孙国栋;廖明宏;邱硕;;一种无线传感器网络拥塞控制机制[J];电子与信息学报;2008年10期
9 邬叶舟;邢卫;鲁东明;;一种自适应的基于时延的拥塞控制机制[J];计算机应用研究;2010年06期
10 孟宪晴;;多径并行数据传送的拥塞控制机制研究[J];计算机技术与发展;2011年10期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 刘梦娟;洪佩琳;李津生;廖小飞;;分层组播拥塞控制机制研究[A];中国通信学会信息通信网络技术委员会2005年年会论文集[C];2005年
2 杨晓萍;陈虹;肖萍萍;;UDP流量对网络性能影响及对策[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
3 安娜;蒋国平;;网络TCP/RED算法稳定性研究[A];2006全国复杂网络学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 岳鹏;因特网拥塞控制机制若干问题研究[D];西安电子科技大学;2006年
2 安莹;面向延迟容忍网络的拥塞控制机制研究[D];中南大学;2013年
3 刘彦;带宽共享公平性保证的关键技术研究[D];华中科技大学;2005年
4 徐文君;面向制造的网络服务质量相关理论和关键技术研究[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邬叶舟;基于时延的端系统拥塞控制机制研究[D];浙江大学;2010年
2 兰红梅;基于生物数学模型的拥塞控制机制[D];电子科技大学;2011年
3 陈旭;背景传送网络中的拥塞控制机制研究[D];北京邮电大学;2013年
4 张新;无线多模网关中视频传输拥塞控制机制的设计与实现[D];北京邮电大学;2015年
5 李娜娜;实时媒体流自适应拥塞控制机制研究[D];北京邮电大学;2006年
6 边浩;面向适应流与非适应流的网络层拥塞控制机制研究[D];杭州电子科技大学;2009年
7 韦晓露;车载自组织网络保证安全信息传输的拥塞控制机制[D];西安电子科技大学;2014年
8 李振;因特网拥塞控制机制的研究[D];西安电子科技大学;2003年
9 周唯;不同接入链路中带宽公平共享拥塞控制机制研究[D];浙江大学;2013年
10 侯玮;Fast TCP拥塞控制机制研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
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