双向中继协作通信系统的迭代接收机设计

针对双向中继协作系统建立了中继节点多用户接收机因子图模型,通过利用高斯参数化对混合高斯分布进行近似,提出了一种联合信道估计、多用户检测与译码的迭代消息传递算法,在合理的复杂度下有效地提高了中继接收机对于多用户混合信号的检测性能.     

面向集能型中继窄带物联网的非正交多址接入和多维网络资源优化

随着窄带物联网技术的蓬勃发展,窄带物联网设备越来越多,但是严重的同频干扰和信号衰减,导致边缘窄带物联网设备的服务质量难以得到保证.针对此问题,提出了集能型中继非正交多址接入窄带物联网.基于该网络模型,建立了以窄带物联网设备数据速率比例公平性为优化目标的传输功率、数据调度以及时隙调度多维资源分配模型,以在优化网络性能的同...     

基于物联网技术的系统设计模式研究与实践——以商城系统营销策略实现为例

近几年共享经济飞速发展,“互联网+”时代开启的共享经济模式正在颠覆传统的商业模式,特别是微信生态圈的不断蚕食,极大冲击了现有商城营销模式。文章以“共享纸巾”营销推广的新视角出发,研究软件设计模式在系统开发中的具体应用。通过运用单例模式解决频繁创建机器对象时过度消耗系统资源减少内存开销问题等,建设一套基于共享经济模式,且有别于其他互联网思维延伸的商城管理系统。     

基于电力载波技术的建筑设备物联网节点研制

为实现建筑物内用电设备的实时信息获取、监控及节能优化等目的,提出了以电力线载波技术和Internet技术为核心的建筑设备物联网系统架构,研制了该系统关键部件——物联节点.实现了以太网通信和电力线载波通信间协议转换、数据转发等功能.其硬件主要采用LPC1768 ARM7作为主控芯片结合DP83843以太网PHY芯片和MI200E电力线载波芯片完成,结合相应软件实现了建筑用电设备与Internet技术的完美融合.该物联节点的实现使得构建建筑设备物联网这一复杂网络成为可能.     

基于FD-NOMA的无人机通信系统容量分析

为了提高无人机与地面用户的通信质量,提出了一种基于全双工和非正交多址接入技术的无人机通信系统模型,并分析了城市和郊区两种场景下该系统模型的遍历容量。首先,推导出两种场景下该系统模型的精确容量表达式;然后,通过引入Q函数和利用截断方法解决了式中指数积分函数的计算问题,得到了容量的近似闭式表达式,并在城市场景下,采用取系数因子的方法得到了更精确的容量近似闭式表达式;最后,仿真和数值结果表明,莱斯因子对系统容量存在一定影响,增加无人机数量或非正交多址接入功率向量都可以获得更好的容量性能。     

基于CR-NOMA网络的功率分配策略及中断性能分析

非正交多址接入技术(Non-orthogonal Multiple Access,NOMA)可以提高频谱效率,降低传输时延。另一种可以提高频谱效率的技术是认知无线电技术(Cognitive Radio,CR)。针对CR-NOMA中继网络,推导得到系统和次级用户的中断概率闭合表达式。为了最小化系统中断概率,研究了功率分配问题,并分析了功率分配因子对系统性能的影响。最后,通过蒙特卡洛仿真验证了理论结果的正确性。     

基于星间协作的低轨卫星物联网鲁棒预编码设计

随着物联网的广泛应用,地面物联网已经难以满足海量广域分布设备的接入需求,亟需研究低地球轨道(low-earth orbit, LEO)卫星物联网(satellite Internet of Things, SIoT). LEO-SIoT网络为了实现全球无缝覆盖,会使用几十颗甚至上千颗低轨卫星组成一个卫星星座,但这也造成了严重的星间干扰.本文提出一种结合非正交多址接入(non-orthogonal multiple acces, NOMA)和多波束预编码技术的LEO-SIoT网络,可以支持海量设备接入并抑制波束间和卫星间干扰.然而,卫星获取的信道状态信息(channel state information, CSI)具有信道误差,导致传统的预编码方法无法起到抑制干扰的作用.因此,本文首先以低轨卫星物联网的总功耗为目标函数,并以物联网设备所需速率阈值的中断概率为约束建立星间联合鲁棒预编码优化问题;其次,利用二阶泰勒展开、伯恩斯坦不等式(Bernstein-type inequality, BTI)和惩罚函数等数学方法将原问题转化为近似等效的二阶锥规划(second-order cone p...     

实时工业物联网的功率域非正交多址接入基站选址算法

针对工业物联网（IoT）中接入延迟较大的问题,提出一种实时工业IoT的功率域非正交多址接入（PDNOMA）基站选址算法。该算法在PD-NOMA技术的基础上,以数据收集基站的位置为优化手段,通过最大限度地实现用户功率分复用来实现接入延迟的最小化。首先,证明对任意两用户若实现它们的并行传输,则合格的基站可解码区域必为圆,因此,所有的两用户组合可得到基站可解码区域的集合,且集合中区域间的每个最小相交区域必为凸区域,从而可知这些最小相交区域必定包含数据收集基站的最优位置。然后,对于每一个最小相交区域,以基站放置在该区域的网络生成图的最小链划分数作为接入延迟的度量标准。最后,通过最小链划分数的比较得出基站的最优位置。实验结果表明,解码阈值为2用户数为30时,所提算法的平均接入延迟降低为经典时分多路方式的36.7%,并且随着解码阈值的降低和信道衰减因子的增加,接入延迟可获得近似线性的降低。所提算法对海量超可靠低延迟通信从接入层角度提供了参考。     

基于NOMA的协作D2D通信方案

在蜂窝网络覆盖下的D2 D通信场景中,D2 D对的距离并不是一个确定的值.为了解决D2 D用户由于距离过大不能建立直接通信链路的问题,提出一种协作传输CRNG方案.使用蜂窝用户作为D2 D对的信息中继,解码并转发D2 D用户的信号.该方案在保证中继蜂窝用户的通信质量基础上提升了D2 D对的吞吐量.仿真结果表明,CRNG传输方案能够提高D2D用户的数据速率及D2D对的接入率,改善蜂窝系统的服务性能.     

基于NOMA的协作D2D通信方案

在蜂窝网络覆盖下的D2 D通信场景中,D2 D对的距离并不是一个确定的值.为了解决D2 D用户由于距离过大不能建立直接通信链路的问题,提出一种协作传输CRNG方案.使用蜂窝用户作为D2 D对的信息中继,解码并转发D2 D用户的信号.该方案在保证中继蜂窝用户的通信质量基础上提升了D2 D对的吞吐量.仿真结果表明,CRNG传输方案能够提高D2D用户的数据速率及D2D对的接入率,改善蜂窝系统的服务性能.     

论Internet与Internet of Things

从Internet发展历史及应用环境变化的角度讨论IoT(Internet of Things)提出背景、内涵、组成结构和体系结构等关键问题。在分析对IoT的典型定义的基础上,笔者认为“ITU把IoT作为Internet平台在应用领域实现人、机、和智能化物理对象(SPO)信息全方位互通和实践普适计算理念的下一代Internet及其应用系统的概括”是对IoT更为合理的广义定义。以该定义为基础,全面地分析了“由多个用户域网(CPN)通过骨干通信子网互联”的基本组成结构,讨论了两类SPO CPN的基本组成结构及其支撑技术;指出SPO的引入主要影响CPN资源网络中的接入部分,属于应用系统的范畴,对Internet基本技术影响甚微。笔者不赞同以欧盟为代表的把IoT定义为联物专用网的狭义定义,指出其IoT模型和体系结构研究混淆了网络平台与应用系统,实质上是网络应用系统模型和体系结构。     

物联网环境下移动节点可信接入认证协议

无线传感器网络（WSN）中的移动节点缺乏可信性验证,提出一种物联网（IoT）环境下移动节点可信接入认证协议。传感器网络中移动汇聚节点（Sink节点）同传感器节点在进行认证时,传感器节点和移动节点之间完成相互身份验证和密钥协商。传感器节点同时完成对移动节点的平台可信性验证。认证机制基于可信计算技术,给出了接入认证的具体步骤,整个过程中无需基站的参与。在认证时利用移动节点的预存的假名和对应公私钥实现移动节点的匿名性,并在CK（Canetti-Krawczyk）模型下给出了安全证明。在计算开销方面与同类移动节点认证接入方案相比,该协议快速认证的特点更适合物联网环境。     

基于区块链的物联网访问控制框架

物联网（IoT）中入网设备的海量性、动态性和设备轻量级是内在联系并同时存在的特征。为了同时满足上述三个特征,提出一种基于区块链的IoT访问控制（BBIAC）框架。首先提出了该框架下的BBIAC模型,在IoT授权过程中引入属性的概念以满足模型对海量性的支持;而区块链自身的分布式结构和身份认证方式为该模型提供了动态性的支持;同时,区块链自身提供的安全性和多机构信任使BBIAC模型可以将需要大规模计算和存储的部分部署在区块链中,使该模型支持轻量级的IoT设备。接着,介绍了BBIAC模型完整的工作流程。然后,通过着色Perti网（CPN）对BBIAC模型进行形式化的安全性评估,证明了BBIAC模型的安全性。实验结果表明,BBIAC适用于具有海量性、动态性和设备轻量级特征的IoT环境。     

物联网环境下具有顺序约束关系的静态任务表调度算法

针对物联网异构调度环境下并行计算的静态任务调度问题,提出了一种基于最早完成时间策略改变调度顺序的表调度算法HDPTS。该算法针对现有表调度算法在调度前不能准确地确定调度顺序的问题,在IHEFT算法的基础上添加了一个动态优先级调度策略,当节点的前驱任务都已经完成调度任务时,就改变该节点的调度优先级。任务优先级的计算在所有前驱任务到达这个任务的最晚完成时间与所有资源上最大可以使用时间之间取最大值的基础上,同时考虑到分配到各个资源上的任务对后继任务的影响和资源上的负载情况,以及上行权重的计算值和对出口任务的影响,使得优先级计算更加合理,能够根据任务分配动态合理改变任务调度顺序。通过随机生成一个算例进行测试,结果表明HDPTS比IHEFT、HEFT在调度长度方面减少14.29%;对大量随机产生的特定结构的有向无环图(DAG)进行测试,测试结果显示HDPTS算法比IHEFT、HEFT和LDCP算法更有效。     

云信任驱动的物联网信息资源寻址模型

为提高物联网底层信息资源寻址效果,基于对云环境下的物联网底层寻址服务的信任度评估准则等方面的研究,改进信任驱动算法,提出一个云信任驱动的物联网信息资源寻址模型。首先,分析寻址的关键特征;然后,设计并采用特定约束条件、信任陡度函数、云信任度评估准则及信任约束系数建立寻址模型;最后,设计了一个物联网系统实例来验证该模型的有效性。实验结果表明,相比传统模型或算法,该模型有良好的底层资源寻址效果。     

基于实体-数据的物联网服务建模

物联网服务作为信息世界软件服务通过物联网向现实世界的延伸,其在物联网系统具有重要的作用.然而,不同于传统Web服务,物联网服务具有现实感知、数据驱动、异构分布、时空相关等新特点,使得现有的服务模型不足以对物联网服务有效刻画,进而也不能满足物联网应用中的后续服务发现、服务卸载、服务组合等需求.在凝练分析物联网服务建模需求和已有物联网服务模型的基础上,提出了一种基于实体-数据的物联网服务建模框架,该框架提出了服务、实体、数据三元信息融合的物联网服务模型概念及概念关系,重点定义了服务、实体、数据的时空属性及时空依赖关系,以支持基于时空相关性的物联网服务关联表示与分析,并通过扩展OWL-S(ontology Web language for services)给出了基于实体-数据的物联网服务描述方式.最后,结合一个高速公路物联网应用案例对模型的使用方式和效果进行了讨论.     

物联网技术在卷烟滤棒使用过程中的应用

对于引入滤棒高架库之后生产流程和生产模式的变化所导致的防差错检查无法进行的问题,提出了一种物联网技术在卷烟滤棒使用过程中的应用方法。通过系统建模,针对不同滤棒规格的不同使用方式,设计实现物料的信息校验,完成物料与生产工单之间的信息交互和验证,每班节约2人时的同时,提供了更为可靠的防差错校验,并可在差错时提供报警。通过实施,提高了生产智能化水平,也为物联网技术在制造行业的应用进行了实践。     

基于物联网的纺织车间环境智能测控系统

为了改善纺织厂车间环境,提高对环境的自动控制水平,提出了一种基于物联网(IoT)的纺织车间环境智能测控系统。给出了该系统的总体设计方案,设计了单跳多汇集节点的无线网络拓扑结构,以降低汇集节点的传输负载,提高网络的数据传输率。详细阐述了该系统感知节点、控制节点等节点硬件设计的具体实施方案和软件工作流程,并利用改进的牛顿插值算法作为拟合函数对检测的数据进行处理,提高了系统检测与控制准确度。应用结果表明,该系统结构简单、稳定可靠、成本低、易于维护和升级,取得了良好的应用效果。     

物联网网关虚拟ID-虚拟IP映射方法实现

由于当前物联网网络中RFID,Zigbee以及Wi-Fi等电子设备编址标准不统一,增加了网络统一管理和寻址的难度,基于此问题,提出了一种在物联网接入网关上为不同技术接入设备分配虚拟ID和虚拟IP的方法,实现了对物联网接入设备的实时通信和便捷管理。     

基于物联网技术的太湖蓝藻水华预警平台

针对以往藻类水华预测系统在数据源方面存在的不足,采用物联网技术,实现基于三层网络传输结构的监测体系,保证了数据的时间连续性;并对遥感水质参数定量反演方法、中程无线传感网络技术和藻类水华预测预警模型方面进行了改进。在此基础上,开发了太湖蓝藻预测预警平台,运行结果表明蓝藻水华未来3天的平均预测精度达到了80%以上。