Sedan några år tillbaka, sakernas internet (IoT) har varit en verklighet i ständig utveckling. Möjligheten att maskiner (noder) kan kommunicera med varandra har banat väg för applikationer som lovar att ha stor inverkan på våra liv. De inkluderar smart jordbruk, hemautomation och kommunikation mellan fordon.

En av nyckelelementen i IoT är trådlös kommunikation mellan maskiner, känd som maskin-till-maskin (M2M) kommunikation. Till skillnad från mobilnät som 4G, eller WiFi -nätverk, en betydande andel av M2M -kommunikationen kännetecknas av mycket låga överföringshastigheter, mycket små datapaket och ett stort antal enheter. Dessa funktioner utgör en stor utmaning när det gäller att samordna telekommunikationsnät.

Ny forskning ger effektiva, algoritmer med låg komplexitet så att sakernas internet via satellit blir alltmer tillgängligt, tack vare implementeringen av avancerade system för slumpmässig åtkomst via satellit. Forskningen utvecklas i en studie publicerad i International Journal of Satellite Communications and Networking , varav en av dess författare är Giuseppe Cocco, en forskare vid Institutionen för informations- och kommunikationsteknik (DTIC) och vid German Aerospace Center (DLR), tillsammans med forskare från European Space Agency.

Antalet sensorer anslutna till samma satellit kan vara extremt högt

Låt oss anta att en gröda har en fuktsensor ansluten till en satellit som överför information endast när luftfuktigheten faller under ett visst tröskelvärde. Sensorn kanske inte skickar någon information på länge och när den bestämmer sig för att göra det, mängden data är mycket liten (bara några bitar). I detta fall, mängden kontrolldata som behövs för att upprätta en anslutning till satellitnätet kan överstiga mängden användbar data (nyttolast) som överförs av sensorn.

Även om detta kanske inte verkar vara ett problem om det handlar om en enda sensor, för satellitnät kan antalet sensorer anslutna till en enda satellit vara extremt högt. Även om varje sensor överför en liten mängd data mycket ibland, den totala trafikvolymen kan vara mycket stor. Dessutom, att ta bort eller minska kontrollinformation i M2M -trafik kan leda till att signaler från olika sensorer stör varandra, vilket kan orsaka förlust av skickad information och, vid mycket trafik, även till en nätverkskollaps.

I detta sammanhang förstås hur M2M -trafikkontrollinformation är ett betydande men nödvändigt slöseri med resurser för att undvika störningar, vilket kan leda till behovet av att använda en bredare bandbredd, större och dyrare satelliter eller fler av dem, en högre kostnad för M2M -kommunikation och en negativ inverkan på utvecklingen av IoT.

För att lösa det här problemet, under de senaste åren har nya avancerade system med multipel slumpmässig åtkomst utvecklats som tillåter kraftigt begränsande kontrollinformation utan att påverka nätverkets prestanda. Dessa system fungerar så kontraintuitivt, det är, istället för att försöka undvika störningar, de ökar det, lämnar varje nod för att överföra flera kopior av samma meddelande utan att veta om någon annan sänder samtidigt.

"Tricket är hur mottagaren utnyttjar denna störning för att rengöra den mottagna signalen, extrahera användbar information från den, "förklarar Cocco." För att få en uppfattning om hur dessa system fungerar, du kan tänka på hur du äter en kronärtskocka:varje gång du tar bort ett blad äter du det goda, men bladen nedanför släpps också, så det finns minst ett nytt blad som kan tas bort varje gång, "tillägger medförfattaren till artikeln.

Flera artiklar i internationella vetenskapliga tidskrifter har bekräftat att slumpmässig multipelåtkomst baserad på överföring av flera kopior av varje meddelande är mycket lovande. Dock, dessa studier använder förenklingar (behövs för att arbeta enklare med ekvationer och simuleringar) som inte tillåter bedömning av prestanda för dessa system i en verklig miljö, förklarar författarna till studien.

"Vårt bidrag går utöver dessa förenklingar. Vi har studerat effekterna på hela systemet av olika element som finns i verkliga system (såsom brister i lågkostnadselektronik som är typiska för många IoT -noder) och har utvecklat algoritmer som hjälper till att stärka systemet mot dem. Således, vi har gjort ett särskilt försök att utveckla algoritmer som samtidigt är effektiva och med låg komplexitet, så att IoT via satellit blir allt mer effektivt och tillgängligt för alla, "avslutar Cocco.