کنترل بازخورد بی سیم با طول بسته متغیر برای اینترنت اشیا صنعتی

Wireless Feedback Control with Variable Packet Length for Industrial IoT

چکیده
1- معرفی
2- مدل سیستم
A. عملیات طرف کنترل کننده
B. عملیات طرف محرک
3- کنترل بسته های دارای طول متغیر
A. فرمول بندی مسئله
B. راه حل نیمه مارکوف (semi-MDP)
C. مسائل اجرای عملی سیاست طول متغیر
4- شرایط پایداری و ثبات سیستم کنترل
A. سیاست انتقال بسته با طول ثابت
B. سیاست انتقال بسته با طول متغیر
5- نتایج عددی
6- نتیجه گیری

چکیده

این مقاله یک سیستم کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS) را در نظر می گیرد، که یک کنترل کننده بسته های حامل اطلاعات کنترل را از طریق یک کانال بی سیم به یک فعال کننده (محرک) می فرستد تا فرایند فیزیکی را برای کاربردها و برنامه های کنترل صنعتی کنترل کند. در اکثر کارهای موجود در زمینه سیستم کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS)، طول بسته برای انتقال ثابت است. با این حال، باتوجه به نظریه کدگذاری کانال، اگر یک پیام به صورت یک رمز طولانی تر کدگذاری شود، قابلیت اطمینان آن به ازای تاخیر طولانی تر بهبود خواهد یافت. تاخیر و قابلیت اطمینان بر عملکرد کنترل خیلی تاثیر دارند. این طور مبادله اساسی تاخیر- قابلیت اطمینان به ندرت در سیستم کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS) درنظر گرفته می شود. در این مقاله، ما یک سیستم کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS)را پیشنهاد می دهیم، که در آن کنترل کننده به طور تطبیقی طول بسته را برای کنترل براساس وضعیت فعلی فرایند فیزیکی تغییر می دهد. ما یک مسئله تصمیم گیری را فرمول بندی کرده و سیاست بهینه انتقال بسته با طول متغیر را برای حداقل کردن میانگین هزینه طولانی مدت سیستم های کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS) پیدا می کنیم. ما برحسب قابلیت های اطمینان انتقال با طول های بسته متفاوت و پارامتر سیستم کنترل، یک شرط لازم و کافی برای وجود سیاست بهینه به دست می آوریم.

1- معرفی

اینترنت اشیا صنعتی (IIOT) به عنوان گسترش اینترنت اشیا مصرف کننده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از مهمترین کاربردهای اینترنت اشیا صنعتی (IIOT) کنترل صنعتی [1] با سناریوهای کاربر می باشد که از خودکار سازی فرایند تا کاربردهای عامل حیاتی تر رده بندی می شوند، مانند اتوماسیون کارخانه و کنترل سیستم قدرت [2]. سیستم های کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS) از کنترل کننده های توزیع شده فضایی، سنسورها و محرک ها تشکیل می شوند که از طریق کانالهای بی سیم، و فرایندهای فیزیکی کنترل شده ارتباط برقرار می کنند. به خاطر افزایش انعطاف پذیری و کاهش هزینه های گسترش و نگهداری، سیستم کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS) تبدیل به یک تکنولوژی زیرساختی اساسی و مهم برای کاربردهای کنترل عامل حیاتی شده است [3]. در [4]، سیاست کنترل بهینه و حالت پایداری و ثبات سیستم کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS) بررسی شدند. در [5]، زمان بندی انتقال بهینه چندین سیستم کنترل برای منابع ارتباطی مشترک مورد مطالعه قرار گرفت. در [6]، مشکل زمان بندی انتقال فروسو و فراسو یک سیستم کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS) با یک کنترل کننده یک طرفه درنظر گرفته شدند. در [7]، یک سیستم کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS) پیشامد محور برای کاهش هزینه ارتباطات پیشنهاد شد. در [8] و [9]، سیستم های کنترل شبکه ای بی سیم (WNCS) با شبکه های بی سیم کم مصرف و چند مرحله ای با عملکرد بالا به ترتیب بررسی شدند.

6- نتیجه گیری

در این مقاله، ما سیاست انتقال بسته با طول متغیر را پیشنهاد داده و بهینه کرده ایم. ما شرایط ثبات و پایداری سیستم کنترل را برای سیاست های طول ثابت و متغیر به دست آورده ایم. نتایج عددی ما برتری روش پیشنهادی انتقال بسته با طول متغیر را در سیستم های کنترل بی سیم نشان می دهند.

Abstract

This letter considers a wireless networked control system (WNCS), where a controller sends packets carrying control information to an actuator through a wireless channel to control a physical process for industrial-control applications. In most of the existing work on WNCSs, the packet length for transmission is fixed. However, from the channel-encoding theory, if a message is encoded into a longer codeword, its reliability is improved at the expense of longer delay. Both delay and reliability have great impact on the control performance. Such a fundamental delay-reliability tradeoff has rarely been considered in WNCSs. In this letter, we propose a novel WNCS, where the controller adaptively changes the packet length for control based on the current status of the physical process. We formulate a decision-making problem and find the optimal variable-length packet-transmission policy for minimizing the long-term average cost of the WNCSs. We derive a necessary and sufficient condition on the existence of the optimal policy in terms of the transmission reliabilities with different packet lengths and the control system parameter.

I- INTRODUCTION

The Industrial Internet of Things (IIoT) can be treated as an extension of the consumer IoT in industrial applications. One of the most important applications for IIoT is industrial control [1] with user scenarios ranging from building and process automation to more mission-critical applications, such as factory automation and power system control [2]. Wireless networked control systems (WNCSs) are composed of spatially distributed controllers, sensors and actuators communicating through wireless channels, and physical processes to be controlled. Due to the enhanced flexibility and the reduced deployment and maintenance costs, WNCS is becoming a fundamental infrastructure technology for mission-critical control applications [3]. In [4], the optimal control policy and the stability condition of a WNCS were investigated. In [5], the optimal transmission scheduling of multiple control systems over shared communication resources were studied. In [6], the uplink and downlink transmission scheduling problem of a WNCS with a half-duplex controller were considered. In [7], an event-triggered WNCS was proposed to reduce the communication cost. In [8] and [9], WNCSs with low-power and high-performance multi-hop wireless networks were investigated, respectively.

VI- CONCLUSIONS

In this paper, we have proposed and optimized the variablelength packet transmission policy. We have also derived the control-system stability conditions for both the fixedlength and variable-length policies. Our numerical results have demonstrated the superior of the proposed variable-length packet transmission method in wireless control systems.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کنترل بازخورد بی سیم با طول بسته متغیر برای اینترنت اشیا صنعتی

Wireless Feedback Control with Variable Packet Length for Industrial IoT

ارتباطات بر اساس اعتماد برای اینترنت اشیا صنعتی

Trust-Based Communication for the Industrial Internet of Things

چکیده

مقدمه

تحقیقات مرتبط با ارتباطات مبتنی بر اعتماد

سه نوع مکانیزم ارتباطات مبتنی بر اعتماد برای سنسور-ابر

سنسور-ابر

سنسور-ابری مستقل

سنسور- ابر مبتنی بر همکاری

سنسور- ابر دوجانبه

جزییات گام ها MSC به صورت زیر ارائه شده اند.

ارزیابی ارتباطات مبتنی بر اعتماد برای سنسور-ابر

آماده سازی ارزیابی

نتایج ارزیابی

مسائل تحقیقات آزاد در ارتباطات مبتنی بر اعتماد برای حسگر و سنسور-ابر

نتیجه گیری

تقدیر و تشکر

چکیده

اخیرا؛ اینترنت اشیا صنعتی (IIOT) توجه بالایی را هم از جامعه آکادمیک و هم صنعت، به خود اختصاص داده است. در عین حال، ارتباطات مبتنی بر اعتمادtrust-based communication ، به صورتی گسترده در سیستم های مختلف، مورد بهره برداری قرار گرفته است. ما در این مقاله، با مطالعه عملکرد IIOT، ارتباطات مبتنی بر اعتماد برای IIOT را مورد بررسی قرار می دهیم. به ویژه، ما با توجه به سنسور-ابر، که یک پارادایم برای IIOT است؛ سه نوع ارتباطات را برای سنسور- ابر، فرض می نماییم. به علاوه، ما با نتایج عددی، نشان می دهیم که ارتباطات مبتنی بر اعتماد، می تواند تا حد زیادی، عملکرد سنسور-ابری را ارتقا بخشد. در نهایت، مسائل تحقیقات آزاد با توجه به ارتباطات مبتنی بر اعتماد برای سنسور-ابری، مورد بحث قرار گرفتند.

مسائل تحقیقات آزاد در ارتباطات مبتنی بر اعتماد

برای حسگر و سنسور-ابر ارتباطات مبتنی بر اعتماد برای حسگر- ابر متحرک: در مورد سنسور-ابر متحرک [13] که سنسور-ابر، قابلیت حرکت و تحرک سنسورها و حسگرها را دارد؛ فرایندی که تعیین می نماید به کدام ماهیت ها می توان اعتماد کرد؛ تحت تاثیر سنسورها و حسگرهای متحرک، قرار دارد. به ویژه چگونگی محاسبه ارزش اعتماد ماهیت ها با ملاحظه تحرک حسگرها، ارزش مطالعه بیشتر را دارد. ارتباطات مبتنی بر اعتماد برای سنسور-ابر زیرآب: در ارتباط با سنسور-ابر زیرآب [14]، گردآوری شواهد در ارتباط با قابلیت اطمینان ماهیت ها، در زیر آب، اجرا شده است. در چنین موردی، عوامل (برای مثال انتشار صوت) امکان دارد بر فرایند گرآوری تاثیر بگذارند. به علاوه، ارزیابی ارزش های اعتماد ماهیت ها باید محیط زیر آب را مد نظر قرار دهد.

Abstract

Recently, the Industrial Internet of Things (IIoT) is attracting growing attention from both academia and industry. Meanwhile, trust-based communication is widely utilized in various systems. In this article, studying the performance of IIoT, we investigate trust-based communication for IIoT. In particular, devoting attention to sensor-cloud, which is a paradigm of IIoT, we propose three types of trust-based communication mechanisms for sensor-cloud. Furthermore, with numerical results, we show that trust-based communication can greatly enhance the performance of sensor-cloud. Eventually, open research issues with respect to trust-based communication for sensor-cloud are discussed.

Open Research Issues on Trust-Based

Communication for Sensor-Cloud Trust-Based Communication for Mobile Sensor-Cloud: For mobile sensor-cloud [13] in which sensor-cloud has mobility of sensors, the process that determines which entity can be trusted will be impacted by the mobile sensors. Particularly, how to compute the trust value of entities considering the mobility of sensors is worth studying. Trust-Based Communication for Underwater Sensor-Cloud: Regarding underwater sensor-cloud [14], the collection of evidence regarding the trustworthiness of entities is performed underwater. In such a case, factors (e.g., acoustic propagation) might affect the gathering process. In addition, the evaluation of the trust values of entities should consider the underwater environment.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ارتباطات بر اساس اعتماد برای اینترنت اشیا صنعتی

Trust-Based Communication for the Industrial Internet of Things

چارچوب مدل کسب و کار در زمینه اینترنت اشیا صنعتی

The Framework of Business Model in the Context of Industrial Internet of Things

چکیده
1- مقدمه
2- اینترنت اشیاء صنعتی
3- مراحل تکامل اینترنت صنعتی
4- مفهوم مدل کسب و کار مبتنی بر نتیجه
5- نتیجه گیری

چکیده

هدف این مقاله تلاش برای توسعه مفهوم مدل کسب و کار مختص کمپانی هایی است که از فناوری های اینترنت اشیاء صنعتی استفاده می کنند. این مفهوم پیشنهادی برای حمایت از کمپانی های سنتی برای تبدیل شدن به بازار دیجیتالی، توسعه یافته است. این مطالعه براساس ادبیات موجود در مورد اثر اینترنت اشیاء صنعتی بر روی مدل-های کسب و کار و اقتصادی انجام شده است.

1- مقدمه

 انقلاب دیجیتالی باعث ایجاد تغییر در مفهوم تجارت و اقتصاد می شود. نرخ توسعه فناوری اخیر نشان می دهد که سیستم های کسب و کار IT (فناوری اطلاعات) استاندارد رضایت بخش عمل نکرده اند. امروزه، هدف اکثر ارائه دهندگان فناوری اطلاعات این است که سیستم های تحویل را تا میزان ممکن هوشمندتر کنند. استفاده روز افزون از فناوری های موبایل و محاسبات کلاد (ابری) باعث ایجاد تغییراتی در طراحی و روش های استفاده از برنامه ها شده است. امکان ایجاد ارتباط بین دستگاه هایی که دخالت بشر در آن ها وجود ندارد و تحلیل اطلاعات به دست آمده به این روش (با استفاده از این دستگاه ها) امکان نظارت روی بسیاری از فرآیندها و اتوماسیون سازی کردن آن ها را فراهم کرده است. این امر نشان دهنده اهمیت رو به رشد اینترنت اشیاء می باشد. این امر منجر به این شده است که کمپانی ها مجبور به طراحی کردن مجدد محصولات خود و سازماندی کردن مجدد فعالیت های خود شوند تا مزایای مشخصی را برای مشتریان فراهم کرده و در این بازار جان سالم به در ببرند.

5- نتیجه گیری

ساختن کارخانجات هوشمند با استفاده از اینترنت اشیاء صنعتی روندی است که بدون شک در سال های آینده رشد خواهد کرد. تغییرات ناشی از این پدیده نه تنها منجر به رشد اتوماسیون سازی تولید می شوند، بلکه یک پیش بینی جدید از جهت توسعه اقتصادی به نام نتیجه اقتصادی را نشان خواهند داد. این امر از تبدیل کمپانی های سنتی در بازار دیجیتالی نشأت گرفته است. به منظور فراهم کردن بالاترین ارزش گذاری، کارخانجات تولید کننده مجبور به طراحی کردن مجدد محصولات خود و تغییر دادن مدل های کسب و کار قبلی خود خواهند بود. تحلیل این ادبیات نشان داده است که هیچ مفهومی از یک مدل کسب و کار وجود ندارد که از کمپانی هایی که به بازار دیجیتالی وارد نشده اند حمایت کند. محققان پیشنهاد می کننده که چندین مفهوم مختلف را با هم ترکیب کنیم. مفهوم ارائه شده از مدل کسب و کار مبتنی بر نتیجه نقطه شروعی برای بحث در مورد تکنیک ها و ابزارهایی برای حمایت از یک کمپانی در تغییرات مربوط به ورود آن به بازار دیجیتالی است.

Abstract

The purpose of this article is an attempt to develop the concept of a business model dedicated to companies implementing technologies of the Industrial Internet of Things. The proposed concept has been developed to support traditional companies in the transition to the digital market. The study was based on the available literature on the impact the Industrial Internet of Things has on the economy and business models.

1- Introduction

The digital revolution changes the perception of the economy and business. The current rate of technological development makes the standard IT business systems considered unsatisfactory. Nowadays, the goal of most IT providers is delivering systems as much as possible intelligent. Increased use of mobile technologies and cloud computing initiates changes in the design and ways of using applications. The possibility of communication between machines without human intervention and analysis of the acquired data in this way allows monitoring and automating many processes. It drives to the growing importance of the Internet of Things [1, 2]. It causes, that companies are somehow forced to redesign their products and to reorganization activities, aimed at provide the client specific benefits and survive in the market [3].

5- Conclusion

Create smart factories using IIoT is a trend that will undoubtedly grow in the coming years. Changes resulting from this phenomenon will contribute not only to the growth of manufacturing automation, but also will evolve a new forecast of direction of economic development, called the outcome economy. This will be the result of the transition of traditional companies on the digital market. In order to provide the highest value proposition, manufacturers will be forced to redesign their products and changing existing business models. Analysis of the literature showed that there is no concept of a business model that comprehensively supportive of the company passing on the digital market. The researchers suggest combining different concepts. Presented the concept of outcome-based business model has a starting point for discussion on techniques and tools to support the company in the changes on their entry into the digital market.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

چارچوب مدل کسب و کار در زمینه اینترنت اشیا صنعتی

The Framework of Business Model in the Context of Industrial Internet of Things

اینترنت اشیا صنعتی با کمک ابر- توانمندی طرح نظارت سلامت

Cloud-assisted Industrial Internet of Things (IIoT) – Enabled framework for health monitoring

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

اینترنت اشیا صنعتی با کمک ابر- توانمندی طرح نظارت سلامت

Cloud-assisted Industrial Internet of Things (IIoT) – Enabled framework for health monitoring

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.