多年來，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）一直在不斷發(fā)展。機(jī)器（節(jié)點）可以相互通信的可能性為有望對我們的生活產(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)，家庭自動化和車輛之間的通信。

物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素之一是機(jī)器之間的無線通信，稱為機(jī)器對機(jī)器（M2M）通信。與諸如4G或WiFi網(wǎng)絡(luò)之類的移動網(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)星實施了先進(jìn)的隨機(jī)訪問方案，使得通過衛(wèi)星進(jìn)行的物聯(lián)網(wǎng)變得越來越可訪問。該研究是在《國際衛(wèi)星通信與網(wǎng)絡(luò)雜志》上發(fā)表的一項研究中進(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）和德國航空航天中心（DLR）的研究員，以及來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才發(fā)送信息。傳感器可能長時間不發(fā)送任何信息，并且當(dāng)它決定這樣做時，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）。

盡管如果處理單個傳感器，這似乎不是問題，但在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的情況下，連接到單個衛(wèi)星的傳感器數(shù)量可能會非常高。即使每個傳感器偶爾發(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導(dǎo)致來自不同傳感器的信號相互干擾，這可能會導(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，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溝通以及對物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的負(fù)面影響。

為了解決該問題，近年來，已經(jīng)開發(fā)了多隨機(jī)訪問的新的高級系統(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)以違反直覺的方式工作，也就是說，它們沒有嘗試避免干擾，而是增加了干擾，使每個節(jié)點都可以傳輸同一消息的多個副本，而無需知道是否有人在同一時間進(jìn)行傳輸。

Cocco解釋說：“訣竅在于接收機(jī)如何利用這種干擾來清理接收到的信號，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。

國際科學(xué)期刊上的幾篇文章已經(jīng)證實，基于每個消息的多個副本的傳輸?shù)碾S機(jī)多址訪問非常有希望。但是，這些研究的作者解釋說，這些研究使用的是簡化（需要更簡單地使用方程式和仿真方法），因此無法評估這些系統(tǒng)在真實環(huán)境中的性能。

“我們的貢獻(xiàn)超出了這些簡化。我們已經(jīng)研究了真實系統(tǒng)中各種元素對整個系統(tǒng)的影響（例如，許多物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點所特有的低成本電子設(shè)備的缺陷），并開發(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，開發(fā)了同時高效且低復(fù)雜度的算法，從而使通過衛(wèi)星的物聯(lián)網(wǎng)變得越來越有效，每個人都可以訪問。”