金 杰

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對(duì)物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動(dòng)態(tài)通道保障機(jī)制的分析

金 杰

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510000

自組織網(wǎng)絡(luò)理論、無線通信多址接入技術(shù)是確保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行的有效手段。但是，用戶側(cè)環(huán)境非常復(fù)雜，阻礙了無線信道。為解決這一問題，專家們提出了動(dòng)態(tài)附加傳輸通道保障機(jī)制?；诖?，分析了物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動(dòng)態(tài)通道保障機(jī)制，以供參考。

物聯(lián)網(wǎng)；無線通信；傳輸層動(dòng)態(tài)通道；保障機(jī)制

我國(guó)目前已經(jīng)利用高帶寬光纖實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定通信，但是僅憑借AMI是不能全面延伸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的，用戶側(cè)的復(fù)雜性影響了通信的可靠性，而建立物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動(dòng)態(tài)保障機(jī)制可以很好地解決這一問題。通過多代理器協(xié)同技術(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)附加傳輸通道進(jìn)行保障，能夠找出代理器作業(yè)最合理的方案，并構(gòu)建成功附加通道，實(shí)施仿真驗(yàn)證，在傳輸方面上確保物聯(lián)網(wǎng)無線通信信息完整性。

1 無線通信傳輸層協(xié)議研究的現(xiàn)實(shí)情況

在便捷接入、快速部署方面，無線通信比傳統(tǒng)通信的優(yōu)勢(shì)更大，然而無線通信信道的可靠程度比較低，在一些特別的場(chǎng)景中，丟包率、延遲率比較高，而通過無線通信傳輸協(xié)議的應(yīng)用可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。?jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移時(shí)的速度比較低，如果檢測(cè)過程中發(fā)生數(shù)據(jù)丟失問題，能夠?qū)?shù)據(jù)做備份處理。傳輸時(shí)，中間節(jié)點(diǎn)可以緩存所接收的報(bào)文，經(jīng)過不斷地重復(fù)，可以成功接收到完整的報(bào)文，也就是說該協(xié)議的ACK機(jī)制具有多重的特點(diǎn)。這就表明了，該協(xié)議可以在節(jié)點(diǎn)相連的情況下應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了智能終端到數(shù)據(jù)融合、戶內(nèi)網(wǎng)關(guān)的有效接入。所以，可以根據(jù)自組織結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)無線通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而提高協(xié)議傳輸?shù)男省?/p>

在SACK報(bào)文的基礎(chǔ)上，根據(jù)傳輸路徑回溯給源節(jié)點(diǎn)的重要方法是TCP協(xié)議的應(yīng)用。該協(xié)議是為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)專門設(shè)計(jì)的。TCP協(xié)議的應(yīng)用可以檢查回溯傳輸路線中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間會(huì)有所延長(zhǎng)，流量也會(huì)相應(yīng)增加，進(jìn)而導(dǎo)致無線網(wǎng)絡(luò)傳輸過度現(xiàn)象，致使網(wǎng)絡(luò)堵塞問題的發(fā)生，連接吞吐量會(huì)隨之降低。所以，應(yīng)當(dāng)建立傳輸層動(dòng)態(tài)保障機(jī)制，以確保傳輸數(shù)據(jù)的全面性，增加物聯(lián)網(wǎng)傳輸系統(tǒng)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、有效性[1]。

2 動(dòng)態(tài)附加傳輸通道保障機(jī)制的描述

在物聯(lián)網(wǎng)的無線通信傳輸機(jī)制中，常常發(fā)生數(shù)據(jù)堵塞的問題，致使丟包率大幅增加。但是，倘若將現(xiàn)在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B接通道設(shè)為S（V0，VDAPi）。其中Vo指的是數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)，VDAPi指的是匯聚目的節(jié)點(diǎn)。這樣一來數(shù)據(jù)傳輸通道與AMI系統(tǒng)接通時(shí)，便能夠利用任何一個(gè)DAP匯聚點(diǎn)。如果t0傳輸過程中發(fā)生堵塞問題，利用自檢方法節(jié)點(diǎn)也能夠找出源數(shù)據(jù)，并漸漸積累，有選擇性地進(jìn)行丟棄，一直到?jīng)]有拆除范圍內(nèi)，擁堵點(diǎn)之后節(jié)點(diǎn)的同源數(shù)據(jù)消失。這個(gè)時(shí)候，節(jié)點(diǎn)Vi、Vj能夠?qū)?shù)據(jù)連接通道的堵塞情況進(jìn)行獨(dú)立的判斷，同時(shí)還可以啟動(dòng)動(dòng)態(tài)附加輸通道保障機(jī)制。

動(dòng)態(tài)附加輸通道保障機(jī)制使用的技術(shù)主要為漂白、著色這兩種，沿著原來的數(shù)據(jù)傳輸通道，節(jié)點(diǎn)Vi、Vj將回溯到源、目的，S（Vo，Vj）被著成紅色，S（V0，VDAPi）將被著成藍(lán)色，DAPs將被永久定義為藍(lán)色，不會(huì)發(fā)生褪色。在這之后，代理Ag-Red將從節(jié)點(diǎn)Vi處出發(fā)，Ag-Blu將工節(jié)點(diǎn)Vj處出發(fā)，根據(jù)自己的復(fù)合量度來研究并構(gòu)建最佳的附加型通道。為了實(shí)現(xiàn)附加通道的最優(yōu)化，也就是使其具有抖動(dòng)、低延時(shí)，在代理器游歷時(shí)，復(fù)合量度應(yīng)當(dāng)由接收節(jié)點(diǎn)隊(duì)列空余率、殘余帶寬率這兩種參數(shù)組成。其中接收節(jié)點(diǎn)隊(duì)列占用率通過以下公式進(jìn)行計(jì)算。

如果根據(jù)局部搜索優(yōu)化對(duì)象明確了代理器，并且代理器已經(jīng)游歷到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)Vk之后，Vk節(jié)點(diǎn)將被著上和代理器一樣的顏色，節(jié)點(diǎn)漂白計(jì)時(shí)器所剩時(shí)間的設(shè)置為Vk.TTL=Ag.TTL。之后，節(jié)點(diǎn)便開始進(jìn)行漂白，一直到褪成白色或者未著色的節(jié)點(diǎn)。

附加通道建立成功后，搜索過程便會(huì)停止。而附加通道建立成功的條件為：在同一節(jié)點(diǎn)處，兩個(gè)代理器相遇；或者有一個(gè)代理器游歷到了異類顏色的某一節(jié)點(diǎn)處。

在修復(fù)鏈路過程中，建立了兩種通道，并且有兩類代理器進(jìn)行了獨(dú)立的游歷，這就為DSTC算法的成功率提供了有力的保障。對(duì)該算法的時(shí)間復(fù)雜度進(jìn)行深入的分析：在原來的數(shù)據(jù)傳輸通道發(fā)生堵塞的節(jié)點(diǎn)，該算法啟動(dòng)生成了兩種代理器，這兩種代理器可以獨(dú)立游歷，進(jìn)而建立最佳的附加通道。建立附加通道的過程實(shí)行的兩級(jí)嵌套，防止節(jié)點(diǎn)發(fā)生重復(fù)訪問的問題。其中在選擇一下個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，內(nèi)層要經(jīng)過一些的檢索、計(jì)算M（ehk），對(duì)于復(fù)合量度而言，其時(shí)間復(fù)雜度可以表示為O（1），進(jìn)行檢索的次數(shù)一般為鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，通常不會(huì)超過網(wǎng)絡(luò)度數(shù)D，檢索的時(shí)間復(fù)雜度可以表示為O（D），所以算法的時(shí)間復(fù)雜度即為O（DN/2）。外層指的是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中代理器的游歷，2個(gè)同構(gòu)代理器進(jìn)行分布式的游歷，并且利用著色的方法來預(yù)防節(jié)點(diǎn)的重復(fù)訪問，所以對(duì)于單一代理而言，其游歷時(shí)間的復(fù)雜度可以表示為O（N/2），此處的N代表的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目。

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和數(shù)學(xué)模型的建立

智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了可再生能源的合理、高效的利用，是應(yīng)對(duì)能源緊缺的重要措施。和傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)可以利用高級(jí)量測(cè)體系A(chǔ)MI對(duì)用戶的電力需求進(jìn)行準(zhǔn)確的獲取，智能電網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)用戶需求可以進(jìn)行智能決策，進(jìn)而對(duì)電力供配進(jìn)行合理的劃分，促進(jìn)電能的利用率，這是智能電網(wǎng)最明顯的優(yōu)勢(shì)。如果把AMI這一體系建設(shè)到用戶側(cè)，便能夠?qū)Ρ镜仉娔苜|(zhì)量、用戶用電量進(jìn)行測(cè)定，還能夠控制細(xì)粒度負(fù)荷，這樣一來AMI系統(tǒng)對(duì)通信能力、組網(wǎng)的要求就更高了：（1）該系統(tǒng)中數(shù)據(jù)交換的數(shù)量、頻率非常大，并且部分?jǐn)?shù)據(jù)的交換的時(shí)效性非常高；（2）為了保證傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、全面性，事件上報(bào)、負(fù)荷控制以及數(shù)據(jù)抄收等等要進(jìn)行可靠的雙向通信；（3）對(duì)于大規(guī)模組網(wǎng)而言，AMI體系從頂至下的分層結(jié)構(gòu)會(huì)包含智能終端，該終端將在百萬級(jí)數(shù)量，此處以110 kV站點(diǎn)為例，一般情況下會(huì)有智能終端100萬個(gè)、智能電表20萬戶、配電臺(tái)區(qū)400個(gè)、10 kV的出現(xiàn)20條，終端接入過程中一定要綜合考慮到網(wǎng)絡(luò)可控性與經(jīng)濟(jì)性。

應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動(dòng)態(tài)通道保障機(jī)制是一個(gè)非常復(fù)雜的過程，通過能量測(cè)系統(tǒng)這一框架的建立，來中斷DAPS、對(duì)智能電表進(jìn)行控制，并實(shí)時(shí)監(jiān)控加劇電能。這一保障機(jī)制的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了智能電網(wǎng)的高級(jí)測(cè)量，將無線通信延長(zhǎng)至最后一公里[3]。

通過上述模型的構(gòu)建，智能家電在具備了通信功能后，能夠進(jìn)行抽象化，把它轉(zhuǎn)變成物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)源節(jié)點(diǎn)，通過應(yīng)用多極化結(jié)構(gòu)，可以把用戶需要的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)狡鋵?duì)應(yīng)的系統(tǒng)中。與此同時(shí)，還可以建立新型的結(jié)構(gòu)模型，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性的監(jiān)測(cè)，進(jìn)而判別出節(jié)點(diǎn)通信、建筑阻隔兩者之間的差異，最終達(dá)到異構(gòu)型通信模式的目的。

4 結(jié)語

綜上所述，用戶側(cè)的用電量與用電需求決定了智能電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)模式、電能交換系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是在無線通信傳輸多址接入技術(shù)的基礎(chǔ)上建立起來的，可以提高接入的效率，并將智能終端接入到AMI體系中。然而，一旦通信量處于負(fù)載時(shí)，極易引發(fā)中斷問題，重復(fù)傳輸率、丟包率均會(huì)隨之增加，這是技術(shù)難點(diǎn)之一。本文闡述了物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動(dòng)態(tài)通道保障機(jī)制，對(duì)這一問題進(jìn)行了有效的解決。

[1]楊挺，張倩倩，閻彥含，孫雨耕.物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動(dòng)態(tài)通道保障機(jī)制[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（9）：779-784.

[2]陳家遷.物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動(dòng)態(tài)通道保障機(jī)制[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2014（36）：8841-8842.

[3]錢志鴻，王義君.面向物聯(lián)網(wǎng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)綜述[J].電子與信息學(xué)報(bào)，2013（1）：215-227.

Analysis of the mechanism of the dynamic channel support for the wireless communication transmission layer of the Internet of things

Ginger

Guangdong Telecom Planning & Design Institute Co., Ltd.,Guangdong Guangzhou 510000

Since the organization of network theory，wireless multiple access technology is effective means to ensure normal operation of the Internet system. However，the user side environment is very complex，hindered the wireless channel. In order to solve the problem，experts puts forward the dynamic additional transport channel security mechanism. This paper analyzes the dynamic channel iot wireless transport layer security mechanism，for your reference.

the Internet of things；Wireless communication；The transport layer dynamic channel；Safeguard mechanism

TP391.44；TN929.5

A

1009-6434（2016）11-0003-02

金杰，男，籍貫為江蘇省南通市，學(xué)歷本科，職稱為助理工程師，研究方向?yàn)橥ㄐ艂鬏斁W(wǎng)絡(luò)。