基于改進遺傳算法的物聯網鏈路負載均衡控制方法

摘要： 針對鏈路負載控制受物聯網搜索空間的影響， 搜索空間過小會降低負載均衡度的問題， 提出一種基于改進遺傳算法的物聯網鏈路負載均衡控制方法. 首先， 構建物聯網鏈路的頻帶傳輸模型， 利用抽頭間隔采樣控制物聯網鏈路傳輸， 建立物聯網鏈路頻帶模型獲得均衡調度函數， 整合頻帶完成負載均衡配置; 其次， 加入分數間隔均衡設計鏈路， 用頻帶分配原則得到頻帶匹配概率， 調節均衡器的抽頭數值， 設置鏈路碼間干擾項約束; 再次， 給出遺傳算法的參數編碼， 把所有請求都按一維順序排列， 對適應度函數進行線性尺度轉換， 完成遺傳算法的改進; 最后， 組合基因進化染色體， 擴展物聯網搜索空間， 令迭代數量小于最大系數， 實現鏈路傳輸負載的均衡控制. 實驗結果表明， 該方法能較好控制物聯網鏈路負載均衡， 鏈路負載均衡度可達92%， 并且能減少能量消耗.

關鍵詞： 改進遺傳算法； 物聯網鏈路； 負載均衡控制； 頻帶分配； 適應度函數

中圖分類號： TP391; TN919 文獻標志碼： A 文章編號： 1671-5489（2023）04-0922-07

Load Balancing Control Method of IoT Link Based on Improved Genetic Algorithm

JING Wen1， ZHANG Jie1， FU Wenbo1， CHEN Fu2

（1. School of Computer and Network Engineering， Shanxi Datong University， Datong 037009， Shanxi Province， China;

2. School of Mathematics and Statistics， Shanxi Datong University， Datong 037009， Shanxi Province， China）

Abstract： Aiming at the problem that the control of link load was affected by the search space of the Internet of Things， a small" search space could reduce the load balancing degree， we proposed a load balancing control method of the Internet of Things" link based on" improved genetic algorithm. Firstly， the frequency band transmission model of the Internet of Things link was constructed， and tap interval sampling was used to control the transmission of the Internet of Things link， the frequency band model of the Internet of Things link was established" to obtain the balanced scheduling function， and the frequency band was integrated to complete the load balancing configuration. Secondly， we added" fractional interval equalization to design the link， used the frequency band allocation principle to obtain the frequency band matching probability， adjusted the tap value of the equalizer， and set the inter symbol interference term constraint of the link. Thirdly， we gave the parameter code of genetic algorithm， arranged all requests" in one-dimensional order， and" transformed" linear scale on the fitness function to complete the improvement of genetic algorithm. Finally， we combined" gene evolution chromosomes to expand the search space of the Internet of Things， made the number of iterations less than the maximum coefficient， and realized the balancing control of link transmission load. The experimental results show that the proposed method can effectively" control the load balancing of the Internet of Things link， the link load balancing degree can reach 92%， and can reduce energy consumption.

Keywords： improved genetic algorithm; Internet of Things link; load balancing control; frequency band allocation; fitness function

近年來， 隨著科技的發展， 一種全新的互聯網——物聯網（IoT）應運而生， 其具有很大的發展空間［1-2］. 物聯網的目的是把物理與信息世界連接起來， 其本質是由大量傳感器節點［3］構成的大型復雜網絡， 但節點能量有限， 因此， 如何降低能耗是該領域的研究重點. 目前有兩種方式： 一是通過不斷使用新的硬件［4］技術， 使節點能及時獲得更多的能量； 二是分析網絡本身的結構裝……