基于分层多域监控体系结构的移动代理迁移策略研究

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先进制造系统是综合运用先进制造模式和先进制造技术,由多个工厂和车间组成的多网络、多设备的综合系统。如果出现故障会带来不可估量的损失,因此需要监控系统对先进制造系统中各种网络和设备的工作状态及环境进行监控,达到保证先进制造系统安全无故障运行的目的。在现有先进制造监控系统中,采用分层多域体系结构虽能适应节点的动态变化及协作性,但先进制造监控系统各异构网络和不同设备中节点间传输的数据量非常大,且存在多条具有优化可能的通路,仅仅采用分层多域体系结构不能满足其数据采集高效实时性的要求。而移动代理可以自主地运行在异构的网络中,寻找合适的资源实时高效地完成监控数据采集任务,运用其迁移策略能够为移动代理规划出最优的迁移路径,提高监控系统中数据采集的可靠性和实时反应能力。因此,本文以先进制造系统为背景,结合分层多域监控体系结构和移动代理技术,研究移动代理迁移策略问题,主要内容包括:(1)在分析先进制造监控系统体系结构及移动代理在其中的运行机制的基础上,对移动代理迁移策略进行研究。针对先进制造监控系统中数据采集实时高效性的需求,提出了动静态结合的混合迁移策略,即通过基于路由代理泛滥机制的动态迁移策略实时采集网络节点和链路状态信息,并通过静态迁移策略中的路径优化算法对迁移路径进行高效的最优化选择。该混合迁移策略既能提高迁移路径规划的效率、减小迁移代价,又能为迁移路径的选择提供实时信息,减小因信息过时而导致的迁移失效问题发生的概率,进而提高移动代理迁移采集数据的实时响应性和可靠性。(2)对静态迁移策略中的路径优化算法进行了重点深入研究。根据分层多域监控体系结构中迁移节点的特点,提出了基于混合蚁群算法的域内路径优化算法,它是针对基本蚁群算法在求解大规模移动代理迁移路径时收敛速度慢且容易出现早熟停滞现象的问题,将改进交叉变异操作的遗传算法和蚁群算法相结合,并且改进节点选择策略和信息素更新规则;该算法充分利用蚁群算法的并行搜索、信息正反馈等优点,同时利用改进节点选择策略和遗传算法的改进交叉变异操作来跳出局部最优解,避免早熟停滞现象的出现,使其具有更好的全局搜索能力,并且改进的节点选择策略和信息素更新规则也提高了算法的收敛速度;同时提出了基于最近邻算法的域间路径优化算法;并对移动代理迁移失效问题进行了研究。(3)最后,设计并实现移动代理迁移策略仿真系统,利用aglets2.0.2移动代理平台对本文提出的迁移策略的有效性和可行性进行仿真验证。
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