Optimización Distribuida de Dominio Cruzado para Internet Industrial de las Cosas Definido por Software
Autores: Huang, Yunjing; Luo, Shuyun; Xu, Weiqiang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización Distribuida de Dominio Cruzado para Internet Industrial de las Cosas Definido por Software
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión de la tecnología y la inovación
Palabras clave
Internet industrial de las cosas
Estrategia de control de flujo
Controladores de redes definidas por software
Entrega en tiempo real
Asignación de recursos
Método de multiplicadores alternantes simétricos proximales.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Como un paradigma prometedor, el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) proporciona una amplia gama de servicios inteligentes a través de la interconexión e interacción de redes heterogéneas. La calidad de estos servicios depende de cómo se comparte el ancho de banda entre diferentes flujos. Por lo tanto, es fundamental diseñar una estrategia de control de flujo flexible en escenarios de gestión de múltiples regiones. En este artículo, establecemos un modelo de optimización de flujo basado en las redes IIoT gestionadas por múltiples controladores de Redes Definidas por Software (SDN). Específicamente, optimiza conjuntamente la entrega en tiempo real, la selección de rutas y la asignación de recursos restringidos para maximizar las utilidades totales de los dominios. Dado que la topología y los recursos dentro de cada dominio se mantienen en secreto, el modelo del problema pertenece a un problema de múltiples bloques con restricciones de acoplamiento, lo que dificulta su resolución directa. Con este fin, primero descomponemos el problema en varios subproblemas intra-dominio, que pueden resolverse en paralelo. Al considerar el problema de comunicación inter-dominio, luego introducimos las variables de holgura para implementar la interacción entre dominios. Finalmente, diseñamos un algoritmo distribuido de Método de Multiplicadores de Dirección Alternante Simétrica Proximal (Prox-SADMM) para resolver el problema de optimización conjunta mencionado. A través de simulaciones numéricas, investigamos el impacto de la puntualidad de los datos, el enrutamiento de múltiples caminos y las restricciones de recursos en la utilidad de la tasa. El análisis de rendimiento confirma que el algoritmo Prox-SADMM se puede aplicar bien a redes a gran escala y proporciona orientación para establecer valores de parámetros apropiados de acuerdo con los requisitos realistas de las redes IIoT.
Descripción
Como un paradigma prometedor, el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) proporciona una amplia gama de servicios inteligentes a través de la interconexión e interacción de redes heterogéneas. La calidad de estos servicios depende de cómo se comparte el ancho de banda entre diferentes flujos. Por lo tanto, es fundamental diseñar una estrategia de control de flujo flexible en escenarios de gestión de múltiples regiones. En este artículo, establecemos un modelo de optimización de flujo basado en las redes IIoT gestionadas por múltiples controladores de Redes Definidas por Software (SDN). Específicamente, optimiza conjuntamente la entrega en tiempo real, la selección de rutas y la asignación de recursos restringidos para maximizar las utilidades totales de los dominios. Dado que la topología y los recursos dentro de cada dominio se mantienen en secreto, el modelo del problema pertenece a un problema de múltiples bloques con restricciones de acoplamiento, lo que dificulta su resolución directa. Con este fin, primero descomponemos el problema en varios subproblemas intra-dominio, que pueden resolverse en paralelo. Al considerar el problema de comunicación inter-dominio, luego introducimos las variables de holgura para implementar la interacción entre dominios. Finalmente, diseñamos un algoritmo distribuido de Método de Multiplicadores de Dirección Alternante Simétrica Proximal (Prox-SADMM) para resolver el problema de optimización conjunta mencionado. A través de simulaciones numéricas, investigamos el impacto de la puntualidad de los datos, el enrutamiento de múltiples caminos y las restricciones de recursos en la utilidad de la tasa. El análisis de rendimiento confirma que el algoritmo Prox-SADMM se puede aplicar bien a redes a gran escala y proporciona orientación para establecer valores de parámetros apropiados de acuerdo con los requisitos realistas de las redes IIoT.