浅谈窄带物联网的应用

随着大数据时代和智能城市的来临,无线通信亟需实现万物连接。移动通信的概念正在不断地延伸与扩展之中,已由之前的人和人的连接,向人与物以及物与物的连接拓展。从目前移动通信的发展态势看,万物互联是必然趋势。本文从介绍窄带物联网的概述和发展历程入手,从低功耗、网络覆盖面积广、具备海量连接的性能等方面浅析窄带物联网标准特性的基础上,尝试性地探索窄带物联网应用所面临的挑战与机遇,旨在发挥窄带物联网的优势,成为国家核心竞争力。     

窄带物联网在船舶通信系统中的应用

伴随着船舶内部通信系统要求不断提升,对窄带互联网的应用要求也提出更多方案或者措施。文章围绕着船舶的通信系统当中窄带物联网具体应用实施系统化研究。此次的课题研究涉及领域较多,但集中于通信技术及物联网领域,所运用到的基础理论、学科方法和成果较多,全面细致地研究此课题,可保证该课题总体研究严谨性、客观性,可为后期相关专家和学者对此类课题实践研究提供有价值的指导或者参考。     

基于窄带信号抽样的信号高效传输

奈奎斯特抽样定理是对频率宽度有限长的模拟信号进行数字化处理的重要定理之一,而对于这类频宽有限信号中的特殊信号,即窄带信号而言,依据奈奎斯特抽样定理对信号进行抽样时会出现一些新问题。在指出窄带信号存在原因的基础上,以抽样信号的频谱不混叠为根本对窄带信号进行抽样,并使其与按照奈奎斯特定理抽样后的信号进行比较分析。借助通信原理相关知识予以在信道传输中进行分析,得出信号经窄带信号抽样定理处理后的优势所在。     

窄带物联网的无线网络优化方法研究

据汇总统计,到2020年,物联网连接数将达到300亿,市场空间将达到1.7万亿美元,窄带物联网(NBIOT)应运而生.NB-IOT具有支持大规模连接、广覆盖、低功耗、低成本的特点,可以满足各种业务需求,是未来由运营商主导的巨大增长点.本文对窄带物联网优化方法和策略的研究进行了介绍.     

基于窄带物联网的时间估计算法

本文基于窄带物联网的时间估计算法,实现不同信噪比和不同天线环境下的时间估计,具有较高的实际研究意义。为此,重点研究了窄带物联网NPUSCH信道,基站侧对UE进行时间估计的实现方案。针对不同硬件在对基带信号进行采样过程中带来的时间偏差,提出了时间补偿的方案。通过研究不同的信噪比条件下,分天线对时间估计所带来的相位差进行修正处理。通过对原始的基带数据进行处理,在不同信噪比环境下进行仿真实验,与原始的数据进行比较分析。结果表明,该方案能显著改善时间估计精度,并能解决UE频繁移动而带来的影响。     

采用LoRa-Mesh与蓝牙混合技术组建楼宇窄带物联网的研究

针对LoRa信号对楼宇覆盖和组网技术,本文提出了采用LoRa-Mesh与蓝牙混合组网的概念,用于区分广义的LoRa物联网组网方式.采用Mesh组网的LoRa物联网,可以有效解决楼宇复杂环境下的深度覆盖,通过云中心实现各个楼的连接.同时,结合蓝牙技术,将具备蓝牙功能的设备接入网络,大大提高接入设备的通用性,降低组网成本,...     

LoRaWAN技术在城域窄带无线物联网的应用

为了避免城域窄带无线物联网接入误差以及低速率等问题对应用效果的影响,研究LoRaWAN技术在城域窄带无线物联网的应用.明确LoRaWAN线性调频进行物联网执行的实际目标,并加强城域窄带无线冗余比特值的控制.在ADR机制下设计终端覆盖应用模型,采用LoRaWAN多场景循环切换,实现物联网的应用.实验分析结果表明,在不同的城域窄带无线应用范围下,对比于未应用LoRaWAN技术的物联网测试组,应用LoRaWAN技术的物联网测试组覆盖率均在90％以上,应用范围更加广泛,应用效果也更佳,具有潜在的应用意义.     

NB-IoT窄带物联网的现状以及发展前景

随着物联网业务的发展,通信业对形成一个低功耗、广域覆盖的物联网标准达成共识,窄带物联网NB-IoT标准应运而生,其在无线通讯技术及网络架构上的优点,使其在无线通讯市场迅速启动及发展.本文简单的介绍了窄带物联网的技术现状,此外还有其所具有的优势以及系统特性,最后分析了其未来的发展前景,为其在无线通讯上面的应用作参考.     

考虑多路传输的物联网安全通行方法研究

为解决传统单路径传输通信方法在实际应用中存在被篡改数据量较大,无法保证传输过程中安全性的问题,开展考虑多路传输的物联网安全通信方法研究。通过物联网通信双方身份认证、构建多路径通信传输网络模型、基于多路传输的密钥协商、物联网通信数据加密处理,提出一种全新的通信方法,通过实验证明,新的通信方法在实际应用中能够有效降低通信传输过程中被篡改的数据量,提高在物联网环境中数据传输的安全性。     

基于物联网的通信能耗管控系统

能耗的计量、监测、控制与管理,是实现节能减排的重要基础和有效手段。文章从通信运营企业实际应用角度,分析了能耗管控系统的发展现状、存在问题,介绍了一种基于物联网技术的通信能耗管控系统,并对系统的管理模式和能耗分析模型做了初步探讨。     

Performance Tradeoff Between Energy Conservation and User Fairness for D2D Communication Underlaying Cellular Networks

Device-to-Device (D2D) communication is viewed as an emerging technology in the fifth generation systems to fully explore the proximate gain residing in lo-cal communicating pairs. But the interference imposed to the existing Cellular links (C-link) should be addressed in the optimization for underlaid D2D links (D-link). There is a performance tradeoffbetween Energy conservation (EC) and the number of links with satisfied Quality-of-service (QoS) requirement or System capacity (SC). We aim to weight the above tradeofffor D-links by specifying it into optimizing EC on the condition that SC is maximized and QoS requirements of C-links are fully guaranteed. A three-stage joint power control and channel assignment mecha-nism is proposed including feasibility check, SC maximiza-tion and greedy optimization for EC. Thanks to numeri-cal results, we illustrate the necessity to conduct our per-formance tradeoffand observe the gain when multiple re-source variables are in elaborate cooperation.     

基于电磁能量收集的无源WiFi物联网散射通信

为解决传统的物联网(IoT)通信设备功耗大、需要人工定期维护、频繁更换电池等问题,该文提出一种基于电磁波能量收集的无源WiFi物联网散射通信方法。该方法基于低功耗微处理器实现WiFi反向散射通信,同时利用自身收集的电磁波能量实现系统自供电,具有功耗低、无需电池、体积小、成本低、免人工维护、容易大量部署等诸多优势,可广泛用于物联网领域。     

异构网络中基于能效优化的D2D资源分配机制

针对异构网络中D2D通信复用蜂窝用户频谱时存在的频谱分配问题,该文提出一种基于改进离散鸽群优化(PIO)算法的D2D通信资源分配机制。通过设置信干噪比(SINR)门限值来保证用户的通信服务质量(QoS),采用功率控制算法为用户设置发射功率,使用基于运动权值的二进制离散鸽群优化(MWBPIO)算法为D2D用户进行资源分配,并将D2D通信技术与中继技术进行有效结合,为边缘用户建立D2D中继链路,保证边缘用户的通信质量,最大化系统性能目标。仿真结果表明,该方案有效抑制了异构通信系统中引入D2D用户后导致的干扰问题,提高了边缘用户的通信质量和系统的频谱利用率以及系统的能效。

     

基于NOMA的无线携能D2D通信鲁棒能效优化算法

针对频谱短缺、基站负荷过高、通信系统功耗较大等问题,考虑不完美的信道状态信息,该文提出一种基于非正交多址接入的无线携能(SWIPT)D2D网络鲁棒能效(EE)最大化资源分配算法(SREA).考虑用户的服务质量约束以及最大发射功率约束,基于随机信道不确定性建立鲁棒能效最大化资源分配模型.利用Dinkelbach和变量替换方法,将原NP-hard问题转换为确定性的凸优化问题,通过拉格朗日对偶理论求得解析解.仿真结果表明,所提算法在保证蜂窝用户通信质量的同时,能够有效提高D2D用户的能效性和鲁棒性能.     

基于NOMA的无线携能D2D通信鲁棒能效优化算法

针对频谱短缺、基站负荷过高、通信系统功耗较大等问题,考虑不完美的信道状态信息,该文提出一种基于非正交多址接入的无线携能(SWIPT)D2D网络鲁棒能效(EE)最大化资源分配算法(SREA)。考虑用户的服务质量约束以及最大发射功率约束,基于随机信道不确定性建立鲁棒能效最大化资源分配模型。利用Dinkelbach和变量替换...     

D2D协作通信网络中基于社交信息的中继选择和功率分配

D2D通信技术结合社交网络的应用是通信行业发展的热点之一,而协作通信能够满足高数据速率、广覆盖范围的通信需求。为了促进用户间协作通信的有效性和信任度,针对D2D协作通信网络,该文首先提出一种综合社交因素和物理因素的协作D2D中继模型。进而基于中断概率提出一种中继选择方案,降低D2D通信的中断概率,提高系统吞吐量;同时通过最优化理论对源设备和中继设备进行最优功率分配。仿真表明在相同条件下,该算法具有明显优于传统中继选择算法的性能,经过最优功率分配能够进一步降低通信系统的中断概率。     

D2D通信中一种基于非数据辅助误差适量幅度的同信道干扰控制方法及其性能分析

针对D2D通信系统中广泛存在的同信道干扰问题,该文提出一种基于非数据辅助误差矢量幅度(NDA-EVM)进行同信道干扰分析的方法.以NDA-EVM作为信道质量评估参量,推导信号在M-QAM调制下的NDA-EVM统一计算模型,利用信道增益建立NDA-EVM同信道干扰分布模型,并进一步求解该模型的性能上限,从而量化同信道干扰...     

MrFbP: Markov random field-driven spatial entropy-based routing protocol in opportunistic networks

Recently, research towards technologies associated with the 5G communication is in full operation. Amongst these enabling technologies, device-to-device(D2D) communication is one of the critical factors for scaling up the network efficiency in 5G communication. Intermittent connections due to higher mobility lead to frequent path breaks, and hence a mobility-based opportunistic routing is suitable enough to control the forwarding process. Opportunistic networks (OppNet) use the pairwise opportunistic contacts and higher mobility to rely on the store-carry and forward mechanism for routing purpose. In this work, a novel mobility-induced context-based routing process has been designed to support D2D communication. The designed Markov random field-induced protocol (MrFbP) is based on spatial entropy for capturing the coverage span of the forwarding node in the network. The work relies on the monitored historic mobility of a node and is then used to capture the utility metric for taking forwarding decision. MrFbP is compared against the established Direct Delivery (DD), Epidemic (EP), Spray & Wait (SW), and PropHet (PR) on parameters like throughput, delay, hops, overheads, and energy consumption. Simulation has been carried out using ONE simulator to validate an improvement in the design of a designed protocol against the baseline protocols.     

蜂窝物联网中短包域能量效率最大化波束成形优化与设计

为了满足未来蜂窝物联网(IoT)中超高可靠和超低时延的要求,该文提出一种适用于多小区多用户超高可靠极低时延网络短包域公平性能量效率最大化算法。首先,以最小用户传输速率、每个发射机最大功率等约束为限制,构建了一个关于波束成形矢量的非线性分式规划资源配置模型。随后,采用变量代换、连续凸近似等技术,将原始非凸优化问题转化为标准的凸问题,进而提出一种短包域迭代能量效率最优化方法进行求解。最后,数值仿真结果验证了所提算法在短包域具有良好的能量效率性能。