基于物联网的通信信息监测系统优化设计

　　摘要：为提高通信信息监测能力，本文提出基于物联网的通信信息监测系统优化设计方法。构建通信信息监测的物联网组网分布模型，采用自适应轮换调度方法，对通信信息监测的物联网节点进行优化部署和自适应定位，根据通信信息监测的输出统计特征量，进行路由转发控制协议设计，选择无线通信网络作为通信信息监测系统的网络模块，并结合传输链路均衡配置方法，对通信信息监测数据进行收发和通信路由设计。同时，基于ZigBee协议构建通信信息监测的物联网模型，在嵌入式环境下，实现通信信息监测系统的硬件开发设计。为验证本文方法的有效性及可行性，对物联网环境下的通信信息监测系统进行仿真实验。仿真结果表明，本系统总体稳定性较好，通信信息处理效果好，时间开销少，输出结果准确可靠，对信息监测的实时性较好。该研究对通信信息的远程监测具有重要意义。

　　关键词：物联网; 路由优化; 信息监测系统; 自适应定位

　　作者：陈刚

　　随着信息技术的不断发展，物联网信息管理系统和监测技术在通信生产过程中的应用日益广泛。在进行通信信息分析中，需要对通信数据进行实时监测，研究通信信息監测系统的优化设计方法，对促进现代化通信生产建设具有重要意义[1]。目前，国内外对这方面的研究有很多;朱均超等人[2]通过单片机实时采集有效环境参数及通信数据，并利用通用分组无线服务(general packet radio serrice，GPRS)将参数传输到网络层。网络服务层基于云服务器，提供业务逻辑管理功能，建立数据中心，最后利用网页技术，提供响应式布局的可视化交互界面，实现参数通信。杨祯等人[3]以LoRa为无线通信收发设备并进行控制，自定义时分通信协议，采集数据并上报给LoRa网关，网关通过蓝牙把收集的各节点数据转发至智能终端，通过终端实现通信数据的实时存储、展示及提醒。但上述监测系统在设计上存在节点部署定位能力不强和智能性较差的问题。基于此，本文提出基于物联网的通信信息监测系统优化设计方法，在物联网环境下，对通信信息监测系统的设计是通过物联网传感节点的优化部署和路由节点优化控制来实现，采用嵌入式硬件开发技术和射频识别技术(radio frequency identification，RFID)、阅读器(Reader)、电子标签(Tag)等物联网组网设计方法进行通信信息监测，在物联网体系结构下，实现通信信息远程监测，提高通信信息监测的智能性。该研究对促进现代化通信建设具有重要意义。

　　1 通信信息监测的物联网组网模型和节点定位

　　1.1 通信信息监测的物联网组网模型

　　为了实现通信信息监测系统优化设计，需要构建通信信息监测的物联网节点分布式组网拓扑模型，并结合传感节点的优化部署，对通信信息监测网络进行设计。采用分布式路由拓扑结构设计方法，构建通信信息监测的物联网空间有向图分布结构模型[45]。假设物联网拓扑结构的边向量为(u，v)∈E，通信信息监测的温湿度传感器采样的样本集满足cjTc

　　采用环形路由设计方法进行通信信息监测的路由拓扑结构设计，得到基于物联网的通信信息监测的传感节点分布距离为

　　d′I(x1，x2)=12dI(x1，x2)+dI(x2，x1)(1)

　　式中，dI(x1，x2)表示x1为候选簇首时与中继节点x2之间的距离;dI(x2，x1)表示x2为候选簇首时与中继节点x1之间的距离。

　　如果x1(t)和x2(t)表示物联网组网结构中通信信息监测的t时刻离散采样序列，则有

　　x1(t)=-∑p1k=1a1kx1(t-k)+ε1(t)(2)

　　x2(t)=-∑p2k=1a2kx2(t-k)+ε2(t)(3)

　　式中，ε1(t)为方差为σ21的离散信息;ε2(t)为方差为σ22的离散信息;a1k和a2k为常数。采用分布式路由拓扑结构设计方法，对通信信息监测进行模糊决策和判断决策，构建通信信息监测的自适应学习模型，即

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

　　式中，(t)为物联网下通信信息监测的输入层加权向量;Et表示收集所有节点的通信信息检测数据所需要的时间槽;λ=N/2表示节点参数;D表示网络的密度。采用深度学习算法进行隐含层节点的自适应寻优，实现通信信息监测的物联网组网模型的优化设计。

　　1.2 节点定位设计

　　在上述组网模型设计的基础上，用自适应轮换调度方法[67]进行通信信息监测的物联网节点优化部署和自适应定位，根据通信信息监测的输出统计特征量进行路由转发控制协议设计，给出通信信息监测的目标函数为

　　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是通信信息监测的模糊采样序列;Tp是通信信息监测的往返时延;Tdelay是D/A转换时延;data=0和data=1分别表示通信信息监测的不同输出统计特征量。

　　通信信息监测的信息采样时间间隔为Ui，传感器采集的通信信息能量带宽为Nf=(Ts/Tf)，则通信信息监测的输出统计特征量为

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文章名称： 基于物联网的通信信息监测系统优化设计

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