低轨卫星物联网下NB-IoT时延功耗研究

【目的】在低轨（LEO）卫星物联网（IoT）场景下,广域覆盖范围内窄带物联网（NB-IoT）体制终端因为业务场景不同造成时延功耗需求也不相同。然而,地面NB-IoT体制终端业务场景单一,采用固定式工作状态定时器参数配置方法,无法满足LEO卫星IoT大尺度地理范围内多场景终端时延功耗的不同需求。【方法】针对LEO卫星IoT广覆盖特性,文章基于简化后随机接入交互流程终端工作状态切换的马尔科夫链模型,提出了以系统下行延迟和终端功耗作为非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）的目标函数得到多场景帕累托前沿最优解集的方法,进一步从帕累托前沿中选择满足不同场景时延功耗需求的工作状态定时器参数在线配置终端。【结果】仿真结果表明,文章提出的多目标优化方法对工作状态定时器参数进行全局寻优,克服了穷举法等传统方法可能陷入局部最优的不足,并验证了简化随机接入交互流程可以有效降低终端时延功耗。【结论】文章所提多目标优化方法可以得到终端在LEO卫星IoT多场景下的工作状态定时器参数。     

物联网场景下算力网络终端安全接入研究

物联网算力网络中终端节点泛在分布，大规模泛在异构终端面临多种安全威胁。为解决泛在异构终端的安全接入问题并构建物联网算力网络终端安全保障体系，本文基于IPK轻量级标识公钥体系和零信任动态访问控制，提出了一种物联网算力网络终端安全接入方案，实现终端轻量级标识身份认证，通过最小化业务权限动态访问控制，确保只有通过严格认证和授权的终端接入物联网算力网络，保证终端业务安全访问。该方案满足了物联网算力网络终端的安全可信接入需求，可应对海量终端节点泛在分布和业务场景复杂等挑战。     

5G波束调整优先策略的网络侧干预方案研究

5G随机接入中,第一次波束失败后UE终端可以选择再次发起随机接入。再次随机接入时可以选择更换新的波束进行接入,也可以选择对原波束进行功率攀升调整后随机接入。但是优先采用哪一种策略,5G标准协议并没有进行规定,所以其优先策略完全由UE自主决定,网络侧无法参与。不同的场景下因地制宜地采用不同的策略其效果是完全不同的,因此再次随机接入的优先策略必须依场景的不同而不同。本文正是基于该目的,通过对随机接入过程和原理的分析,结合空口信息的内容,提出网络侧利用MIB消息中的闲置的比特对UE的随机接入波束调整策略进行事先干预,指示UE终端调整波束调整优先策略,从而使得UE终端能更快更好地接入网络,同时提高随机接入成功率。     

5G终端业务发展趋势及技术挑战

2020年,5G通信将实现人与人、人与物、物与物之间的真正无缝连接,其网络技术发展趋势集中于高频段毫米波通信、超密集小区覆盖、终端直连D2D、同时同频全双工、大规模天线阵列、多天线接入方式协作、新型异构网络等方面。未来5G终端将主要应用于广阔的移动互联网和物联网领域。同时,5G终端将面临高速率、高可靠性、高密度通信、高移动性、低时延、低功耗、低成本、多元化终端形态和多种无线接入方式融合等技术的挑战。     

无源光接入网对多业务接入的支持

文章介绍基子ATM的无源光接入网APON和SuperPON的多业务接入能力,并提出采用区分服务等级,把光线路终端中的许可调度逻辑与光网络单元中的缓存管理机制和信元调度算法结合起来,可提高突发业务的吞吐率,有效公平地分配带宽;重点介绍APON对GFR业务的支持,分析SuperPON的时延特性,提出采用捎带MAC信道,以缩短时延敏感业务的端到端时延。     

基于IMS技术的物联网网络

物联网时代,需要通过不同的接入方式接入不同网络的通信终端之间的通信互联。本文通过分析物联网中的通信业务的特点,结合IMS技术的优点,提出了一种基于IMS技术的物联网网络架构,并介绍了一种基于IMS技术的视频通信系统的应用示例。     

面向配电网业务的5G切片部署策略研究

以高比例风光发电为特征的新型电力系统建设使得5G通信技术在配电网中的规模化应用成为必然,但配电网业务多样性对5G切片部署策略提出了挑战。针对配电网多业务场景下5G切片部署问题,构建了切片部署成本模型和时延模型;提出了基于成本惩罚函数和时延惩罚函数的成本时延联合优化算法,该算法通过惩罚函数,将切片部署成本和业务无线接入时延对部署策略选择的影响进行量化,通过自适应系数融合两种影响;根据配电网业务终端的接入情况制定切片部署策略。仿真结果表明,该文算法在满足配电网业务传输时延要求的情况下,切片部署效益较时延最优算法平均提升了48.7%,能够为5G通信技术在配电网中的规模化应用和建设提供有价值的理论依据。     

面向电网业务质量保障的5G高可靠低时延通信资源调度方法

该文研究面向电网业务质量保障的5G 高可靠低时延通信(URLLC)的资源调度机制,以高效利用低频段蜂窝通信系统内有限的频谱和功率资源来兼顾电力终端传输速率和调度时延、调度公平性,保障不同电力业务的通信质量（QoS）。首先,基于URLLC的高可靠低时延传输特性,建立电力终端多小区下行传输模型。然后,提出面向系统下行吞吐量最大化的资源分配问题模型并对其进行分步求解,分别提出基于定价机制与非合作博弈的功率分配算法和基于调度时延要求的改进比例公平算法（DPF）动态调度信道资源。仿真结果表明,提出的资源调度方法能在保证一定传输可靠性和公平性的条件下降低电力终端调度时延,满足不同业务等级的QoS需求,与已知算法对比有一定的优越性。     

电信运营商的物联网安全业务研究

随着各类智能技术的发展,信息服务的快速推进,万物互联已从概念走向现实,物联网正步入快速发展期。随着业务的发展,更多物联终端的接入,物联网链接数增长迅速。由于物联网终端数量大,体积小、低功耗的特殊性,安全问题将成为物联网业务健康发展的关键。电信运营商作为业务网络的承载着和业务提供者,在保证物联网安全方面责无旁贷。文章从安全业务范围、网络安全机制和业务数据隐私保护3方面分析了运营商能够提供的物联网业务安全保障。     

面向行业应用的物联网终端接入技术研究

文章介绍了中国移动M2M业务平台,分析了在行业应用中面临的物联网终端接入问题,并针对行业应用对物联网的需求提出了数据采集终端的接入技术解决方案,该方案可应用于电力、智能家居等行业。     

基于中间人的物联网终端探测和识别

物联网的开放性和多样性导致其容易受到各种恶意的攻击。为了有效维护特定区域物联网网络空间安全,针对物联网中典型的窄带物联网（Narrow Band Internet of Things,NB-IOT）,提出了一种基于中间人的物联网终端探测和识别技术。通过参数优化配置以及网络伪装,建立物联网终端伪接入点,同时更新跟踪区识别码,使得物联网终端进行位置更新,最终提取出物联网终端的数量以及身份信息,为后续物联网空间大数据采集和非法终端的识别奠定基础。通过实验验证,该技术探测和识别概率较高,具有一定的应用前景。     

Performance Analysis for a Terminal-Priority Contentionless Access Algorithm for Multiple-Access Communications

We consider a multiple-access broadcast communication channel which serves a network of terminals, each characterized by a distinct priority level. Higher priority terminals require, on the average, faster access across the communication channel than lower priority ones. We present a terminal priority contentionless access (TPCA) control scheme for sharing such a channel on a conflict-free basis. A ready terminal wishing to access the channel will wait for the channel to become idle, and then defer its access untill after higher priority terminals are given the opportunity to transmit. The model accounts for acquisition delays (including propagation and timearound delay components), idle detection times, multipacket message structures and different arrival intensities at different terminals, Analytical results are derived for the moments and transform of the message waiting-time distribution at each network terminal by relating the waiting times in our model to those in an appropriateM/G/1queue with HOL (head of the line) priorities. Performance curves are presented under varirous system parameter conditions which correspond to applications involving digital radio local distribution systems and metropolitan-area, packet radio, and local-area communicatiton networks.     

Throughput of inhibit sense multiple access with propagation delays

A large number of terminals transmitting data packets over a common radio channel to a central base station is studied. In inhibit sense multiple access (ISMA), the base station broadcasts a busy signal when an incoming packet is being received, to inhibit other terminals from colliding transmissions. This busy signal arrives at each terminal with a propagation delay, proportional to the distance between the base station and the terminal. This leads to unfairness in the probability of successfully transmitting a data packet, since nearby terminals have more up-to-date information on the actual channel status than remote terminals. This unfairness is additional to the advantage that nearby terminals have because of the capture effect, which is also considered. The paper applies nonstationary Poisson processes to describe the random arrivals of data packets at the central receiver. It is shown that the probability of a successful attempt to transmit a packet decreases, approximately linearly with the distance between the transmitter and the central receiver. The total throughput is also assessed, and it is found that the assumption of a fixed propagation delay adopted in CSMA studies by others gives too optimistic results for ISMA. Moreover, the analysis suggests a subtle change of the fixed delay approximation that enhances its accuracy, without adding complexity. The effect of propagation delays in random access radio networks are of increasing importance, since newly developed systems are designed to transmit with increasingly high bit rates     

基于跨层网络演算模型的无线网络移动性能分析

为了研究终端移动对无线网络服务质量(QoS)的影响,该文建立了跨层网络演算模型来计算通信终端处于不同移动速度下无线网络的延时积压性能参数。该模型的建立结合了跨层分析思想和网络演算理论,将无线网络中网络层、链路层及物理层等层次的特性映射为一系列网络演算模块的串联。基于构造的模型应用网络演算能够方便地推导出终端处于不同移动速度下无线网络的服务曲线,进而计算出网络的延时积压性能。仿真结果表明,构造的跨层网络演算模型可以准确地分析终端在不同移动速度下无线网络的延时积压性能。     

D2D网络中基于牺牲节点的网络编码协作重传策略

针对D2D无线网络中多终端并发协作重传过程中平均解码时延较高的问题,提出了一种牺牲节点的协作重传策略.在重传阶段,发送终端在立即可解网络编码(Instantly Decodable Network Coding,IDNC)图上根据接收终端与发送终端的链路质量、终端数据包权重和接收终端的连通度选择出发送终端的最优编码包,以降低系统的平均解码时延.同时,利用部分接收终端对最优编码包的无效解码和不可解码的特性,扩展了备选协作终端,使更多的终端参与到协作传输过程.仿真结果表明,所提策略有效降低了系统的平均解码时延和重传次数.     

支持终端晃动的多光源可见光通信系统有效容量研究

作为下一代网络的重点候选技术，可见光通信(VLC)以其超高的传输速率有望提供严格的时延服务质量(QoS)保障。现有VLC研究大多假设终端在接收信号过程中始终保持垂直向上。然而，在实际VLC系统中，终端晃动将对接收端入射角产生较大的影响，从而对VLC的信道增益与传输速率产生影响。该文针对统计时延QoS约束下多光源VLC系统晃动终端的可达传输速率展开研究。首先，基于3维离散时间马尔可夫链，提出VLC终端3自由度晃动模型，从时间相关性的角度刻画了VLC终端的随机晃动过程；其次，将终端晃动下多光源VLC系统的矢量传输过程映射为马尔可夫式服务过程，基于有效容量理论，研究支持终端晃动的VLC系统在统计时延QoS约束下的可达传输速率；最后，通过仿真实验说明了终端晃动对VLC系统容量的影响并验证了所推导有效容量的准确性。     

多终端协同接入网络选择算法研究

针对"虚拟终端"中多个终端设备协同工作时的接入网络选择问题,介绍了提供虚拟终端功能的网络结构;研究了多终端协同工作时业务的提供方法;分析了多终端同时接入时网络选择参数的变化情况;通过对已有多属性决策算法的改进,提出了多终端协同的接入网络选择(CANS)算法,实现了接入网络选择结果具有整体最优化。仿真结果表明,协同接入网络选择算法与随机接入网络选择法相比,业务吞吐量得到显著提高。     

VSAT communications networks-an overview

The very-small-aperture-terminal (VSAT) fixed satellite communication network is a star network in which many dispersed micro terminals attempt to send data in a packet form through a random access/time-division multiple-access (RA/TDMA) satellite channel with transmission delay. The basic concept of the VSAT and its service potential are discussed. Two classes of traffic are addressed, namely business-oriented low-rate-data traffic and bulk data traffic of corporate networks. Satellite access, throughput, and delay are considered. The size of the network population that can be served in an RA/TDMA environment is calculated. User protocols are examined. A typical VSAT business scenario is described     

异构网络环境下多径并行传输若干关键技术解析

伴随高新科技的进步与发展,互联网逐渐进入协同发展的新时代。异构网络会使终端在网络重叠过程中使用多种方式接入,为多途径的并行传输奠定了坚实基础。当一个单独的网络终端难以实现相关功能要求时,要借助周边终端构建大型虚拟终端。文中基于异构网络环境中的多径并行传输相关技术进行了深入探析。