[工程应用]智能制造场景的5G应用展望

为满足智能制造领域物联网当前发展的需求，研究了相应制造场景的5G应用技术。介绍了5G的关键技术，包括5G支持的应用场景、网络切片、网络功能虚拟化（NFV）/软件定义网络（SDN）、多接入边缘计算、设备对设备通信技术等；给出了基于扩展的信息物理系统5层框架，基于该框架分析了多个智能制造场景的5G应用（包括人机界面和生产信息技术、流程自动化、工厂自动化、物流和仓储、设备监控和维护等）；给出了以上应用的5G边缘计算开发框架，以集成上述场景；探讨了5G应用于智能制造场景所面临的多个挑战，以助于5G使能智能制造的落地应用。     

一种基于定向天线的自组网多址接入协议

文中提出一种基于定向天线的自组织网多址接入协议DA-STDMA。该协议利用方向性天线定向波束增益特性,保证在高速可靠传输条件下,提升系统的容量,同时可以防止信息截获,提升系统的抗干扰性能。经过理论计算,DA-STDMA协议在信道利用率上与采用全向天线相比有显著提高。文中建立了DA-STDMA协议仿真模型,通过对比空间复用度、网络吞吐量等系统性能,DA-STDMA协议利用定向天线比全向天线性能有明显提升。同时仿真研究也表明,定向天线的定位算法对整个系统建链的收敛时间产生一定影响。     

载波侦听随机分组码分多址接入协议设计与簇内多址干扰性能分析

在战术应用场景下,面向某型电台的双通道网络组网方案能够有效地减小实际码分组网存在的码分资源浪费问题。为了提高双通道网络控制通道的抗干扰能力,引入随机分组码分多址技术,提出了载波侦听随机分组码分多址接入(CSRP-CDMA)协议。并建立了基于CSRP-CDMA的时隙扩频Ad Hoc网络理论分析模型,推导了分组传输成功概率和吞吐量表达式,分析了扩频增益、分组负荷和分组头长度比值以及接收信号信噪比等因子对吞吐量性能的影响。和适用于RPCDMA的传统MAC协议做了网络性能仿真比较。理论数值和仿真结果显示,CSRP-CDMA协议性能明显优于传统协议,其归一化网络吞吐量理论值达到0.75,能够有效保证控制通道的资源利用率。     

轮询多址通信系统的门限服务分析方法

针对多个用户共享一个统计复用的系统时,在轮询多址通信系统的门限服务中,必须采用适当的服务规则（如预约或轮询）的问题。采用嵌入马尔可夫链理论和概率母函数的方法,对轮询排队系统的门限服务用两种不同的分析方法进行分析,得到了相同的门限服务排队系统的平均排队队长和平均循环周期的解析结果。计算机模拟结果表明了仿真与理论的一致性。     

5G端到端网络切片进展与挑战分析

随着5G端到端网络切片商用部署的逐步推进,在切片实施过程中遇到一些问题和挑战,因此亟需对其当前的研究进展及挑战进一步分析.从对5G端到端网络切片的系统性论述切入,首先介绍了5G网络切片的架构和功能,之后梳理了目前国内外标准组织对网络切片及其增强技术的研究进展,最后识别并深入分析了端到端网络切片面临的挑战,包括SLA保障...     

轮询多址通信系统门限服务策略研究

从两方面对离散时间情况下轮询多址通信门限排队服务系统进行了研究。改进了系统服务策略，运用嵌入式马尔可夫链理论和多维概率母函数的方法，得到了改进后系统查询时间点处的平均排队队长和信息分组平均时延理论解析式，仿真结果表明分析方法有效且系统性能较之原系统得到提高；采用一种简化的近似算法，得到了轮询周期内平均队长的理论解析式，理论计算与仿真结果有较好的一致性。     

基于区块链的D2D辅助的MEC资源共享架构

随着终端设备智能化发展与设备到设备（D2D）通信技术的逐渐应用,终端设备可以通过直连链路进行资源共享.为提升网络边缘整体服务能力,提出了一种基于区块链的D2D辅助的多接入边缘计算资源共享架构（BD-MEC）.在BD-MEC下,综合考虑时延、能耗和支付开销等因素,设计了一种基于博弈论的多用户卸载方案,以满足不同用户的服务需求.其次,针对拒绝服务或付款等恶意行为,提出了一种基于智能合约的资源共享协议与争议事件处理方法,利用区块链来强制共享双方遵守资源共享协议,以实现安全的资源共享.仿真结果表明,BD-MEC能有效地降低计算任务的时延、能耗和支付开销.     

基于维纳滤波器的窄带干扰抑制技术

本文研究了基于修正S-V标准信道模型的超宽带通信系统窄带干扰抑制技术。理论分析和仿真结果表明,在接收机前使用维纳滤波器可以很好地抑制窄带干扰,优化系统性能。     

面向IoT的两级多接入边缘计算节能卸载策略

多接入边缘计算（multi-access edge computing,MEC）技术将计算和存储资源下沉到网络边缘,可大幅提高物联网（Internet of things,IoT）系统的计算能力和实时性。然而,MEC往往面临计算需求增长和能量受限的约束,高效的计算卸载及能耗优化机制是MEC技术中重要的研究领域。为保证计算效率的同时最大程度提升计算过程中的能效,提出了两级边缘节点（edge nodes,ENs）中继网络模型,并设计了一种计算资源及信道资源联合优化的最优能耗卸载策略算法（optimal energy consumption algorithm,OECA）。将MEC中的能效建模为0-1背包问题;以最小化系统总体能耗为目标,系统自适应地选择计算模式和分配无线信道资源;在Python环境下仿真验证了算法性能。仿真结果表明,相比于基于有向无环图的卸载策略算法（directed acyclic graph algorithm,DAGA）,OECA可将网络容量提升18.3%,能耗缩减13.1%。     

In-Cell Frequency Reuse for Broadband Indoor Wireless Systems Using Sectored Antennas

This paper proposes a hybrid Space-Time Division Multiple Access (S-TDMA) for broadband indoor wireless systems using sectored antennas. It is shown that portables which are located in different sectors of the indoor microcell may be able to reuse the same frequency and the same time slot. However this requires careful scheduling of packet transmissions in order to avoid transmitting packets that would jam each other during the same time slot. It is proposed that the scheduling be performed by the base station, i.e., a central control architecture. If the number of channels (simultaneous transmissions) is larger than two, the optimum scheduling algorithm, the one that maximizes the number of packets transmitted per frame, is in the NP-Complete class of problems and so can not be solved in real time. Therefore a sub-optimum algorithm named the First Fit Algorithm (FFA) is proposed for frame scheduling and its performance is investigated through measurement results obtained in some typical indoor environments. Computer simulations based on the measured data showed that the FFA can provide a large capacity gain. For example, for a minimum acceptable signal-to- interference ratio of 10 dB and for a sectorization level ten (using ten sectors in the base station) the FFA can multiply the capacity by 3.6 in a typical open indoor location. This means that on average, 3.6 packets can be transmitted per time slot while using the same radio frequency.