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。