摘要：為提高通信信息監(jiān)測能力，本文提出基于物聯(lián)網(wǎng)的通信信息監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。構(gòu)建通信信息監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)分布模型，采用自適應(yīng)輪換調(diào)度方法，對通信信息監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化部署和自適應(yīng)定位，根據(jù)通信信息監(jiān)測的輸出統(tǒng)計(jì)特征量，進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)控制協(xié)議設(shè)計(jì)，選擇無線通信網(wǎng)絡(luò)作為通信信息監(jiān)測系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模塊，并結(jié)合傳輸鏈路均衡配置方法，對通信信息監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)和通信路由設(shè)計(jì)。同時(shí)，基于ZigBee協(xié)議構(gòu)建通信信息監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)模型，在嵌入式環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)通信信息監(jiān)測系統(tǒng)的硬件開發(fā)設(shè)計(jì)。為驗(yàn)證本文方法的有效性及可行性，對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的通信信息監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，本系統(tǒng)總體穩(wěn)定性較好，通信信息處理效果好，時(shí)間開銷少，輸出結(jié)果準(zhǔn)確可靠，對信息監(jiān)測的實(shí)時(shí)性較好。該研究對通信信息的遠(yuǎn)程監(jiān)測具有重要意義。

　　關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng); 路由優(yōu)化; 信息監(jiān)測系統(tǒng); 自適應(yīng)定位

　　作者：陳剛

　　隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)信息管理系統(tǒng)和監(jiān)測技術(shù)在通信生產(chǎn)過程中的應(yīng)用日益廣泛。在進(jìn)行通信信息分析中，需要對通信數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，研究通信信息監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，對促進(jìn)現(xiàn)代化通信生產(chǎn)建設(shè)具有重要意義[1]。目前，國內(nèi)外對這方面的研究有很多;朱均超等人[2]通過單片機(jī)實(shí)時(shí)采集有效環(huán)境參數(shù)及通信數(shù)據(jù)，并利用通用分組無線服務(wù)(general packet radio serrice，GPRS)將參數(shù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)層基于云服務(wù)器，提供業(yè)務(wù)邏輯管理功能，建立數(shù)據(jù)中心，最后利用網(wǎng)頁技術(shù)，提供響應(yīng)式布局的可視化交互界面，實(shí)現(xiàn)參數(shù)通信。楊禎等人[3]以LoRa為無線通信收發(fā)設(shè)備并進(jìn)行控制，自定義時(shí)分通信協(xié)議，采集數(shù)據(jù)并上報(bào)給LoRa網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)通過藍(lán)牙把收集的各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至智能終端，通過終端實(shí)現(xiàn)通信數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)存儲(chǔ)、展示及提醒。但上述監(jiān)測系統(tǒng)在設(shè)計(jì)上存在節(jié)點(diǎn)部署定位能力不強(qiáng)和智能性較差的問題?；诖?，本文提出基于物聯(lián)網(wǎng)的通信信息監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，對通信信息監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是通過物聯(lián)網(wǎng)傳感節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化部署和路由節(jié)點(diǎn)優(yōu)化控制來實(shí)現(xiàn)，采用嵌入式硬件開發(fā)技術(shù)和射頻識(shí)別技術(shù)(radio frequency identification，RFID)、閱讀器(Reader)、電子標(biāo)簽(Tag)等物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行通信信息監(jiān)測，在物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)下，實(shí)現(xiàn)通信信息遠(yuǎn)程監(jiān)測，提高通信信息監(jiān)測的智能性。該研究對促進(jìn)現(xiàn)代化通信建設(shè)具有重要意義。

　　1 通信信息監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)模型和節(jié)點(diǎn)定位

　　1.1 通信信息監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)模型

　　為了實(shí)現(xiàn)通信信息監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，需要構(gòu)建通信信息監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)分布式組網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ停⒔Y(jié)合傳感節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化部署，對通信信息監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用分布式路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建通信信息監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)空間有向圖分布結(jié)構(gòu)模型[45]。假設(shè)物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的邊向量為(u，v)∈E，通信信息監(jiān)測的溫濕度傳感器采樣的樣本集滿足cjTc

　　采用環(huán)形路由設(shè)計(jì)方法進(jìn)行通信信息監(jiān)測的路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，得到基于物聯(lián)網(wǎng)的通信信息監(jiān)測的傳感節(jié)點(diǎn)分布距離為

　　d′I(x1，x2)=12dI(x1，x2)+dI(x2，x1)(1)

　　式中，dI(x1，x2)表示x1為候選簇首時(shí)與中繼節(jié)點(diǎn)x2之間的距離;dI(x2，x1)表示x2為候選簇首時(shí)與中繼節(jié)點(diǎn)x1之間的距離。

　　如果x1(t)和x2(t)表示物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)中通信信息監(jiān)測的t時(shí)刻離散采樣序列，則有

　　x1(t)=-∑p1k=1a1kx1(t-k)+ε1(t)(2)

　　x2(t)=-∑p2k=1a2kx2(t-k)+ε2(t)(3)

　　式中，ε1(t)為方差為σ21的離散信息;ε2(t)為方差為σ22的離散信息;a1k和a2k為常數(shù)。采用分布式路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，對通信信息監(jiān)測進(jìn)行模糊決策和判斷決策，構(gòu)建通信信息監(jiān)測的自適應(yīng)學(xué)習(xí)模型，即

　　H0：(t)=(t)H1：(t)=Et(t-λ)D(t-λ/2)+(t)， 0≤t≤T(4)

　　式中，(t)為物聯(lián)網(wǎng)下通信信息監(jiān)測的輸入層加權(quán)向量;Et表示收集所有節(jié)點(diǎn)的通信信息檢測數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間槽;λ=N/2表示節(jié)點(diǎn)參數(shù);D表示網(wǎng)絡(luò)的密度。采用深度學(xué)習(xí)算法進(jìn)行隱含層節(jié)點(diǎn)的自適應(yīng)尋優(yōu)，實(shí)現(xiàn)通信信息監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)模型的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

　　1.2 節(jié)點(diǎn)定位設(shè)計(jì)

　　在上述組網(wǎng)模型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，用自適應(yīng)輪換調(diào)度方法[67]進(jìn)行通信信息監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)優(yōu)化部署和自適應(yīng)定位，根據(jù)通信信息監(jiān)測的輸出統(tǒng)計(jì)特征量進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)控制協(xié)議設(shè)計(jì)，給出通信信息監(jiān)測的目標(biāo)函數(shù)為

　　Ts=min{T|tnow+Tp+Tdelay·(1-λ)+T∈W2i+1}， data=0min{T|tnow+Tp+Tdelay·(1-λ)+T∈W2i}， data=1(5)

　　式中，tnow是通信信息監(jiān)測的模糊采樣序列;Tp是通信信息監(jiān)測的往返時(shí)延;Tdelay是D/A轉(zhuǎn)換時(shí)延;data=0和data=1分別表示通信信息監(jiān)測的不同輸出統(tǒng)計(jì)特征量。

　　通信信息監(jiān)測的信息采樣時(shí)間間隔為Ui，傳感器采集的通信信息能量帶寬為Nf=(Ts/Tf)，則通信信息監(jiān)測的輸出統(tǒng)計(jì)特征量為

　　推薦閱讀：《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》雜志是經(jīng)國家新聞出版總署批準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)科技期刊。雜志為月刊，每月20日出版，現(xiàn)已是中國核心期刊(遴選)數(shù)據(jù)庫收錄期刊，中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫收錄期刊，中文科技期刊數(shù)據(jù)庫收錄期刊，龍?jiān)磭H期刊網(wǎng)全文收錄期刊，中國科技論文在線收錄期刊。