导　　师： 彭新一

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 随着移动互联网以及物联网技术的迅速发展,一种基于发布/订阅模型的轻量级、可拓展、适用于弱网络环境下的消息遥测传输(MQTT)协议越来越受到人们的重视。然而,随之而来的终端设备接入量的日益倍增,给服务端带来了巨大的压力。如何能够在不增加服务成本且保证服务稳定的前提下优化消息服务质量(QoS)成为了一个重要的研究内容。针对上述研究背景,本文在以MQTT协议为标准传输协议的物联网采集系统中,以李雅普诺夫优化(Lyapunov Optimization)理论为指导,对MQTT消息队列进行建模以及系统稳定性进行建模,设计了一套在较为恶劣的网络环境中可以保证消息服务质量的自动调节方法,可以在服务成本一定的条件下,根据服务系统的实时状态,动态地反馈调整消息服务质量。本文研究的主要工作如下:(1)通过对消息推送协议现状以及MQTT协议消息服务质量选择问题的研究发展现状进行调研分析,提出了消息队列以及虚拟队列的模型;(2)根据李雅普诺夫稳定性理论对提出的消息队列模型进行稳定性建模,构造出能量函数对系统稳定性进行控制;(3)设计一种动态调整消息服务质量的策略,通过李雅普诺夫漂移加惩罚(drift-pluspenalty)函数得出的结论对消息服务质量进行调整;(4)根据现实环境参数搭建仿真实验环境,基于对比实验验证上述消息服务质量优化调整策略的适用场景和优越性。实验结果表明,当在客户端或是消息代理系统状态不佳以及消息有效载荷较大的情况下,对比传统的MQTT消息服务质量调节策略,本文提出的消息服务质量优化模型在保障系统稳定的前提下,有效的提升了消息服务质量。

关 键 词： 消息遥测传输协议 消息服务质量 稳定性理论 李雅普诺夫优化理论

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