金 杰

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對物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動態(tài)通道保障機制的分析

金 杰

廣東省電信規(guī)劃設計院有限公司，廣東 廣州 510000

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

物聯(lián)網(wǎng)；無線通信；傳輸層動態(tài)通道；保障機制

我國目前已經(jīng)利用高帶寬光纖實現(xiàn)了穩(wěn)定通信，但是僅憑借AMI是不能全面延伸網(wǎng)絡系統(tǒng)的，用戶側的復雜性影響了通信的可靠性，而建立物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動態(tài)保障機制可以很好地解決這一問題。通過多代理器協(xié)同技術對動態(tài)附加傳輸通道進行保障，能夠找出代理器作業(yè)最合理的方案，并構建成功附加通道，實施仿真驗證，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)議的應用可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。?jié)點轉移時的速度比較低，如果檢測過程中發(fā)生數(shù)據(jù)丟失問題，能夠將數(shù)據(jù)做備份處理。傳輸時，中間節(jié)點可以緩存所接收的報文，經(jīng)過不斷地重復，可以成功接收到完整的報文，也就是說該協(xié)議的ACK機制具有多重的特點。這就表明了，該協(xié)議可以在節(jié)點相連的情況下應用，實現(xiàn)了智能終端到數(shù)據(jù)融合、戶內(nèi)網(wǎng)關的有效接入。所以，可以根據(jù)自組織結構來設計無線通信網(wǎng)絡，進而提高協(xié)議傳輸?shù)男省?/p>

在SACK報文的基礎上，根據(jù)傳輸路徑回溯給源節(jié)點的重要方法是TCP協(xié)議的應用。該協(xié)議是為無線傳感器網(wǎng)絡專門設計的。TCP協(xié)議的應用可以檢查回溯傳輸路線中的各個節(jié)點，其缺點是數(shù)據(jù)傳輸時間會有所延長，流量也會相應增加，進而導致無線網(wǎng)絡傳輸過度現(xiàn)象，致使網(wǎng)絡堵塞問題的發(fā)生，連接吞吐量會隨之降低。所以，應當建立傳輸層動態(tài)保障機制，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)膶崟r性、有效性[1]。

2 動態(tài)附加傳輸通道保障機制的描述

在物聯(lián)網(wǎng)的無線通信傳輸機制中，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接通道設為S（V0，VDAPi）。其中Vo指的是數(shù)據(jù)源節(jié)點，VDAPi指的是匯聚目的節(jié)點。這樣一來數(shù)據(jù)傳輸通道與AMI系統(tǒng)接通時，便能夠利用任何一個DAP匯聚點。如果t0傳輸過程中發(fā)生堵塞問題，利用自檢方法節(jié)點也能夠找出源數(shù)據(jù)，并漸漸積累，有選擇性地進行丟棄，一直到?jīng)]有拆除范圍內(nèi)，擁堵點之后節(jié)點的同源數(shù)據(jù)消失。這個時候，節(jié)點Vi、Vj能夠對數(shù)據(jù)連接通道的堵塞情況進行獨立的判斷，同時還可以啟動動態(tài)附加輸通道保障機制。

動態(tài)附加輸通道保障機制使用的技術主要為漂白、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）將被著成藍色，DAPs將被永久定義為藍色，不會發(fā)生褪色。在這之后，代理Ag-Red將從節(jié)點Vi處出發(fā)，Ag-Blu將工節(jié)點Vj處出發(fā)，根據(jù)自己的復合量度來研究并構建最佳的附加型通道。為了實現(xiàn)附加通道的最優(yōu)化，也就是使其具有抖動、低延時，在代理器游歷時，復合量度應當由接收節(jié)點隊列空余率、殘余帶寬率這兩種參數(shù)組成。其中接收節(jié)點隊列占用率通過以下公式進行計算。

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

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

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

3 系統(tǒng)結構分析和數(shù)學模型的建立

智能電網(wǎng)實現(xiàn)了可再生能源的合理、高效的利用，是應對能源緊缺的重要措施。和傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)可以利用高級量測體系AMI對用戶的電力需求進行準確的獲取，智能電網(wǎng)系統(tǒng)根據(jù)用戶需求可以進行智能決策，進而對電力供配進行合理的劃分，促進電能的利用率，這是智能電網(wǎng)最明顯的優(yōu)勢。如果把AMI這一體系建設到用戶側，便能夠對本地電能質量、用戶用電量進行測定，還能夠控制細粒度負荷，這樣一來AMI系統(tǒng)對通信能力、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，并且部分數(shù)據(jù)的交換的時效性非常高；（2）為了保證傳輸數(shù)據(jù)的準確性、全面性，事件上報、負荷控制以及數(shù)據(jù)抄收等等要進行可靠的雙向通信；（3）對于大規(guī)模組網(wǎng)而言，AMI體系從頂至下的分層結構會包含智能終端，該終端將在百萬級數(shù)量，此處以110 kV站點為例，一般情況下會有智能終端100萬個、智能電表20萬戶、配電臺區(qū)400個、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)絡可控性與經(jīng)濟性。

應用物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動態(tài)通道保障機制是一個非常復雜的過程，通過能量測系統(tǒng)這一框架的建立，來中斷DAPS、對智能電表進行控制，并實時監(jiān)控加劇電能。這一保障機制的應用實現(xiàn)了智能電網(wǎng)的高級測量，將無線通信延長至最后一公里[3]。

通過上述模型的構建，智能家電在具備了通信功能后，能夠進行抽象化，把它轉變成物聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)源節(jié)點，通過應用多極化結構，可以把用戶需要的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)狡鋵南到y(tǒng)中。與此同時，還可以建立新型的結構模型，對相關數(shù)據(jù)進行周期性的監(jiān)測，進而判別出節(jié)點通信、建筑阻隔兩者之間的差異，最終達到異構型通信模式的目的。

4 結語

綜上所述，用戶側的用電量與用電需求決定了智能電網(wǎng)的運營模式、電能交換系統(tǒng)的運行狀態(tài)。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是在無線通信傳輸多址接入技術的基礎上建立起來的，可以提高接入的效率，并將智能終端接入到AMI體系中。然而，一旦通信量處于負載時，極易引發(fā)中斷問題，重復傳輸率、丟包率均會隨之增加，這是技術難點之一。本文闡述了物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動態(tài)通道保障機制，對這一問題進行了有效的解決。

[1]楊挺，張倩倩，閻彥含，孫雨耕.物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動態(tài)通道保障機制[J].天津大學學報，2012（9）：779-784.

[2]陳家遷.物聯(lián)網(wǎng)無線通信傳輸層動態(tài)通道保障機制[J].電腦知識與技術，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)絡綜述[J].電子與信息學報，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，學歷本科，職稱為助理工程師，研究方向為通信傳輸網(wǎng)絡。