基于学习的能量采集认知M2M通信资源分配算法

本文针对能量采集认知机器到机器(Machine-to-Machine,M2M)通信的能量效率问题,在保证服务质量(Quality of Service,QoS)的条件下,提出了一种能效优化算法.以最大化网络中用户能效为目标,综合考虑传输功率控制、时隙分配、传输模式选择、中继选择以及每个设备的能量状态为约束,将优化问题建模为一个混合整数非线性规划问题.将该能效优化问题转化为离散时间有限状态马尔科夫决策过程(Discrete-time and Finite-state Markov Decision Process,DFMDP)进行求解.提出一种基于深度强化学习的算法寻找最优策略.仿真结果表明,所提算法在平均能效方面优于其他方案,且收敛速度在可接受范围内.

基于设备能耗分簇的M2M通信随机接入方法

针对机器对机器(Machine to Machine, M2M)通信设备数量的持续增大导致M2M通信在当前蜂窝网络架构下会产生网络拥塞和接入成功率下降的问题,提出了一种基于设备能耗率分簇的M2M通信随机接入方法。该方法中M2M通信设备根据自身能量消耗率划分优等簇,即能耗率越大其优等级越高,优等级高的簇内设备享有随机接入资源的优先分配权,其随机接入资源由每簇的簇头代表簇接收,并在簇内设备之间通过随机接入竞争过程实现分配。仿真结果表明,相对于接入级限制(Access Class Barring, ACB)方法,该方法在接入成功率方面提升约5%,在延迟方面降低约10 s,能够有效降低设备能耗,提高设备接入的成功率。

Potential Benefits and Obstacles of the Use of Internet of Things in Saudi Universities: Empirical Study

Internet of Things (IoT) among of all the technology revolutions has been considered the next evolution of the internet. IoT has become a far more popular area in the computing world. IoT combined a huge number of things (devices) that can be connected through the internet. The purpose: this paper aims to explore the concept of the Internet of Things (IoT) generally and outline the main definitions of IoT. The paper also aims to examine and discuss the obstacles and potential benefits of IoT in Saudi universities. Methodology: the researchers reviewed the previous literature and focused on several databases to use the recent studies and research related to the IoT. Then, the researchers also used quantitative methodology to examine the factors affecting the obstacles and potential benefits of IoT. The data were collected by using a questionnaire distributed online among academic staff and a total of 150 participants completed the survey. Finding: the result of this study reveals there are twelve factors that affect the potential benefits of using IoT such as reducing human errors, increasing business income and worker’s productivity. It also shows the eighteen factors which affect obstacles the IoT use, for example sensors’ cost, data privacy, and data security. These factors have the most influence on using IoT in Saudi universities.

基于RS-GBSM M2M信道模型的Wigner-Ville功率谱仿真与分析

为了充分研究通信系统中收发两端移动性对信道时变功率谱的影响,本文对RS-GBSM M2M信道模型的时变功率谱进行了仿真分析。由于Wigner-Ville谱的性能在时变功率谱当中相对较优,故仿真结果主要围绕RS-GBSMM2M信道模型的Wigner-Ville谱而展开。本文充分研究并仿真了RS-GBSMM2M信道模型,并对其Wigner-Ville谱进行了分析。首先作出了收发两端移动速度和移动方位角不同变化情况下,RS-GBSM M2M信道模型的自相关函数图像,然后利用傅里叶变换作出了在这些不同的变化情况下,RS-GBSMM2M信道模型的Wigner-Ville谱密度图像,并针对这些变化情况进行了对比分析,得出了当收发两端散射体的俯仰角和方位角均服从均匀分布时,信道模型的Wigner-Ville谱密度图像的带宽只与移动速度有关而与移动方位角无关的结论。最后将Wigner-Ville谱与传统傅里叶功率谱进行了对比,得出了相较于传统傅里叶功率谱,Wigner-Ville谱的性能更优的结论。

物联网M2M中基于社区的能耗感知路由策略

物联网M2M实现了机器(Machine)、人(Man)及移动(Mobile)网络之间的信息全面共享与互通.很多M2M网络节点布置后需自动运行,以及移动网络也常常遭受能耗问题.因此,M2M网络节点间有效的能耗感知路由策略及能耗优化是M2M网络通信中面临的主要挑战之一.考虑到M2M网络能自组织地完成数据的传输和共享,并且节点行为具有聚集和规律的社会特征.因此,提出物联网M2M中基于社区的能耗感知路由策略,把某些具有相同特性的节点聚集在一起形成社区,再把整个M2M网络动态划分为若干个不同的社区,在社区内和社区间传递和共享数据.同时综合考虑节点的能耗速率和节点之间的相遇概率来进行路由决策,避免部分节点能量消耗过快的问题,从而实现节点间的负载均衡.在仿真实验中,通过与现有路由策略的进行对比,本文提出的策略在数据传输成功率和平均传输能耗等方面均获得了较好的性能.

基于负载均衡的M2M网络多径路由算法

针对现有多径路由算法中存在的路径间干扰问题,通过屏蔽干扰节点,建立非干扰路径。同时,为了均衡网络能量消耗,根据每条路径当前的性能指标值,对源节点流量负载进行合理分配,从而延长网络生存周期。仿真结果表明,基于负载均衡的多径路由(Z-LBMR)算法相对同类型的路由算法在分组投递率、平均端到端时延和网络生存周期方面都有明显改善。

基于M2M平台的智能车载终端通信研究

为了加强对终端进行集中专业的管理及保证数据通信的可靠性,提出并实现了智能车载终端与中国移动M2M平台的通信方法,完成了终端与监控中心通过M2M平台透传数据功能及终端支持M2M平台管理功能.根据终端需求,硬件上采用STM32作为终端微控制器,SIM900A作为GPRS通讯模块;软件上区别于直接与监控中心通信,终端要与M2M平台的IP进行连接,实现与M2M平台GPRS数据收发,在此基础上与M2M平台通过WMMP报文数据交互实现通信功能.采用上述方式时,终端与M2M平台信息交互较频繁、信息量较大,因此采用阻塞与非阻塞结合方式进行处理,以减少对终端其他功能执行速度的影响.经测试,终端能够实现所要求的功能,且稳定性好、工作效率高.

M2M小数据业务的IEEE802.11WLAN分析模型

机器对机器(M2M,machine to machine)通信有着巨大的市场潜力,无线局域网(WLAN)作为3G网络的主要补充必将承载大量M2M业务。针对具有时延容忍、耐性重试等特点的典型的M2M小数据业务,提出了一种大时间尺度退避的IEEE 802.11 DCF网络分析模型,推导了MAC层服务时间的概率分布;建立IPP/G/1/K离散时间排队系统模型,研究了非饱和负载下M2M业务在WLAN非理想信道中传输的QoS性能。算法仿真结果表明,大时间尺度退避机制有效提高了系统的吞吐量,降低了系统阻塞率。

一种面向物联网的M2M通信解决方案

在分析了M2M系统体系结构和工作原理的基础上,利用NAT穿越技术在物联网中的应用优势,提出了一种基于STUN和STUNT协议的、具有用户身份认证功能的M2M通信方案.经过实验测试,该方案不需要改变原有网络结构,只需要在M2M设备中嵌入STUN Client和STUNT Client模块,就能够实现物联网中不同M2M节点之间的通信与管理.

M2M网络上的改进直接匿名认证方案

针对现有可信计算平台中的直接匿名认证(DAA)方案存在计算过于复杂的问题,在已有的DAA协议基础上,结合M2M网络特点,提出了一种适用于M2M网络的I-DAA方案.该方案建立在椭圆曲线上的离散对数困难性问题的基础上,利用零知识证明和双线性映射理论,在证书申请阶段将部分DAA证书中原来由TPM计算的参数改为用系统公开参数替代,极大降低了资源相对较宝贵的TPM模块的计算量.同时,该方案中TPM的秘密信息改由TPM自己选取,从而减少不必要的计算开销.另外,TPM只需要申请一次DAA证书,以后即可直接向验证方提交验证信息,避免了一些现有协议的通信瓶颈.分析结果表明,I-DAA方案在保证安全的前提下降低了总体系统中尤其是TPM侧的计算复杂度,更适合于M2M系统及其他嵌入式系统应用环境.

M2M应用浅析

在"两化"融合的大背景下,M2M面临前所未有的发展机遇。本文从M2M定义出发,着重介绍了全球及国内M2M业务发展的最新情况、趋势以及其主要应用领域,分析了影响M2M快速大规模推广的主要因素,在此基础上对国内发展M2M业务提出了建议。

LTE-A网络下M2M通信上行链路资源分配算法研究

针对加强的长期演进LTE-A(Long Term Evolution-Advanced)网络下机器对机器M2M(Machine-to-Machine)通信上行链路的能量效率问题,提出一种基于LTE-A网络中M2M通信上行链路调度的资源分配算法。构建系统模型与定义最大能量效率目标函数;通过对原系统模型重构将具有非线性约束条件能量效率最优问题化解为二维背包问题;采用Charnes-Cooper变换和Glover的线性化方案,使该NP-Hard问题转化为混合整数线性规划MILP(Mixed-integer linear programming)问题。仿真结果表明,该方法相比与轮询算法和比例公平算法,能较大幅度地提高能量效率,降低丢包率。

从M2M业务走向泛在网

泛在网包括三大实体:无所不在的终端单元、网络应用和基础网络的有效路径。通信运营商作为国内通信基础设施建设的主力军,必然在其中发挥主体作用。运营商要发挥更大的作用,可采取广域网建设、行业公网建设、私域网通信网关建设和通用服务体系建设等多种途径。从目前国内通信运营商的实践来看,M2M业务的开展,对上述路径都有很好的促进作用。通信运营商可以M2M业务的开发为切入点,积累相关经验,探索各种应用模式,逐渐形成有效的泛在网网络基础设施建设方案。

基于M2M/SSM的智慧园区运营管理平台的研究与设计

针对传统园区存在智能化管理水平低、资源浪费以及运营成本高等问题,研究基于M2M的智慧园区运营管理平台架构,设计出基于SSM框架的园区运营管理平台,并提出了园区智能化系统的集成方案,实现了园区全面智能联动与融合,从而提升园区的智能化管理与服务水平。

分层M2M网络中分簇节点MAC优化研究

在高密度节点分布的分层结构M2M(Machine-to-Machine)网络中,同层簇头间和终端节点一般采用随机机制竞争信道,簇头或终端节点竞争信道机会相近,特别是簇头数据量较大就可能存在延时较大或丢包.为了减小簇头的延时和丢包率,提出了一种BT-MAC算法,在终端节点和簇头间竞争信道时,根据节点需发送数据量反比设定节点退避时间,因此簇头传输的数据量越大,算法设定的平均退避时间就越小,相当于簇头发送的优先级越高,从而减少碰撞,提高簇头接入信道的概率.仿真结果表明,对比常见的DMAC协议和SMAC协议,BT-MAC算法能提高簇头接入信道概率达到较小的平均延迟,同时也能减少节点的平均能量消耗.

H2H、M2M混合业务串联排队网络模型

基于串联排队网络理论,将同时承载M2M(Machine to machine)业务和H2H(Hu-man to human)业务的通信网络建模为离散时间会话级串联排队网络,研究了海量M2M小数据业务对H2H业务的影响。在生成函数域提出了服务等效方法,把网络对M2M业务的服务映射到网络对H2H业务的服务时间分布中,得到了实际服务过程的等效表达式,解决了混合业务到达、异构服务给串联排队网络的离去过程分析带来的求解困难的问题。求解了串联排队系统,得到了M2M业务到达率、服务速率与H2H业务端到端性能指标的关系,讨论了M2M业务准入控制方法。

基于LTE系统M2M业务传输的资源调度研究

M2M业务的传输技术是目前物联网领域的研究热点之一.随着M2M通信的广泛应用,传统的资源调度算法无法满足新业务传输的需要.通过分析M2M通信特征,建立M2M业务模型,在传统资源调度算法中引入了α因子和β因子,提出了一种基于传统比例公平算法的改进方法.仿真结果表明,改进算法在提高H2H业务服务质量的同时也提高了通信系统的吞吐量.

基于M2M模型的出行路径规划算法

提出了一种源自于人类认知思维模式的普遍适用的算法设计模型——M2M模型(Macro to Micro model)。M2M模型的数据结构用O(n)时间建成,并具备高度的并行性。针对交通网络的最优路径规划问题,提出了基于M2M模型的交通网络出行路径规划算法,将交通路网运用M2M模型分层分块,减少搜索区域,优化路径搜索速度。实验证明,相对于当前使用较多的Dijkstra及A*等经典算法,本算法在求解速度上有明显提高。

基于GPRS和IEC61850的智能变电站遥控M2M通信机制

变电站自动化系统的安全日益受到关注。包括IEC61850在内的通信协议现已广泛应用到智能变电站中,同时该通信协议的安全性也因IEC62351的引入而大大提高。在分析了IEC61850标准的基本情况和其面临的安全问题之后,本文提出了一种智能变电站与控制中心间的机器对机器通信机制。该方案基于两方面安全机制,一是通过在通用分组无线服务(GPRS)的通信支持下的安全的虚拟专用网络,二是使用了IEC61850协议的安全标准。最后本文在实体设备上验证了本文所提方法的有效性。

面向M2M通信的传输控制机制与方法

M2M通信是物联网的重要组成部分,其中基于IP的M2M通信方式实现了网络节点的统一编址、统一协调和统一管理,成为当前的研究重点和热点。传统TCP差错控制机制把数据丢失原因简单地归结为网络拥塞,并采用拥塞控制机制来解决,而忽略了无线连接存在的链路高比特误码率、拓扑频繁变化、信道非对称性、MAC协议的不公平性等缺陷,使得传统TCP不适合在高可靠性M2M通信中使用。分析了影响M2M通信的TCP因素和改进方法,以端对端连接、拆连接和混合连接3种方式分别讨论了相应的解决方案,提出了TCP在M2M通信中的改进思路和研究方向。