多年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)一直在不斷發(fā)展。機(jī)器(節(jié)點(diǎn))可以相互通信的可能性為有望對(duì)我們的生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的應(yīng)用程序鋪平了道路。它們包括智能農(nóng)業(yè)，家庭自動(dòng)化和車(chē)輛之間的通信。

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素之一是機(jī)器之間的無(wú)線(xiàn)通信，稱(chēng)為機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)通信。與諸如4G或WiFi網(wǎng)絡(luò)之類(lèi)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不同，M2M通信的很大一部分都具有非常低的傳輸速度，非常小的數(shù)據(jù)包和大量的設(shè)備。這些特征代表了協(xié)調(diào)電信網(wǎng)絡(luò)方面的主要挑戰(zhàn)。

最近的研究提出了一種高效，低復(fù)雜度的算法，由于借助衛(wèi)星實(shí)施了先進(jìn)的隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)方案，使得通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行的物聯(lián)網(wǎng)變得越來(lái)越可訪(fǎng)問(wèn)。該研究是在《國(guó)際衛(wèi)星通信與網(wǎng)絡(luò)雜志》上發(fā)表的一項(xiàng)研究中進(jìn)行的，該研究的作者之一是朱塞佩·科科(Giuseppe Cocco)，他是信息與通信技術(shù)部(DTIC)和德國(guó)航空航天中心(DLR)的研究員，以及來(lái)自歐洲航天局的研究人員。

連接到同一顆衛(wèi)星的傳感器數(shù)量可能非常多

讓我們假設(shè)農(nóng)作物的濕度傳感器連接到衛(wèi)星，僅當(dāng)濕度低于特定閾值時(shí)才發(fā)送信息。傳感器可能長(zhǎng)時(shí)間不發(fā)送任何信息，并且當(dāng)它決定這樣做時(shí)，數(shù)據(jù)量很小(只有幾位)。在這種情況下，與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建立連接所需的控制數(shù)據(jù)量可能超過(guò)傳感器傳輸?shù)挠杏脭?shù)據(jù)量(有效載荷)。

盡管如果處理單個(gè)傳感器，這似乎不是問(wèn)題，但在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的情況下，連接到單個(gè)衛(wèi)星的傳感器數(shù)量可能會(huì)非常高。即使每個(gè)傳感器偶爾發(fā)送少量數(shù)據(jù)，總流量也可能很大。另外，在M2M流量中刪除或減少控制信息可能會(huì)導(dǎo)致來(lái)自不同傳感器的信號(hào)相互干擾，這可能會(huì)導(dǎo)致丟失已發(fā)送的信息，并且在流量很大的情況下，甚至?xí)?dǎo)致網(wǎng)絡(luò)崩潰。

在這種情況下，可以理解，M2M流量控制信息如何是顯著但必要的資源浪費(fèi)，以避免干擾，這可能導(dǎo)致需要使用更寬的帶寬，更大，更昂貴的衛(wèi)星或其中的更多衛(wèi)星，從而產(chǎn)生更高的M2M溝通以及對(duì)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的負(fù)面影響。

為了解決該問(wèn)題，近年來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的新的高級(jí)系統(tǒng)，其允許在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的情況下極大地限制控制信息。這些系統(tǒng)以違反直覺(jué)的方式工作，也就是說(shuō)，它們沒(méi)有嘗試避免干擾，而是增加了干擾，使每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以傳輸同一消息的多個(gè)副本，而無(wú)需知道是否有人在同一時(shí)間進(jìn)行傳輸。

Cocco解釋說(shuō)：“訣竅在于接收機(jī)如何利用這種干擾來(lái)清理接收到的信號(hào)，并從中提取有用的信息。”“要了解這些系統(tǒng)的工作原理，您可以考慮如何食用朝鮮薊：每次取出一片葉子，您都會(huì)吃掉其中的大部分，但是下面的葉子也被釋放了，因此至少一張可以每次刪除的新葉子。”文章的共同作者補(bǔ)充道。

國(guó)際科學(xué)期刊上的幾篇文章已經(jīng)證實(shí)，基于每個(gè)消息的多個(gè)副本的傳輸?shù)碾S機(jī)多址訪(fǎng)問(wèn)非常有希望。但是，這些研究的作者解釋說(shuō)，這些研究使用的是簡(jiǎn)化(需要更簡(jiǎn)單地使用方程式和仿真方法)，因此無(wú)法評(píng)估這些系統(tǒng)在真實(shí)環(huán)境中的性能。

“我們的貢獻(xiàn)超出了這些簡(jiǎn)化。我們已經(jīng)研究了真實(shí)系統(tǒng)中各種元素對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響(例如，許多物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)所特有的低成本電子設(shè)備的缺陷)，并開(kāi)發(fā)了有助于增強(qiáng)系統(tǒng)抵抗力的算法。因此，我們付出了特別的努力，開(kāi)發(fā)了同時(shí)高效且低復(fù)雜度的算法，從而使通過(guò)衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)變得越來(lái)越有效，每個(gè)人都可以訪(fǎng)問(wèn)。”