Hybrid Low-Power Wide-Area Mesh Network for IoT Applications
物联网（IoT）的最新进展使得能够使用IoT设备从不同环境收集数据汇集。然而，尽管低功耗通信技术的快速发展，物联网网络的部署仍然面临着许多挑战。在本文中，我们提出了一种混合，低功耗，广域网（LPWAN）结构，可以通过利用sub-GHz远程无线电和2.4 GHz短程无线电在物联网设备上实现广域通信覆盖和低功耗。具体来说，我们使用LoRa构建了一个低功耗网状网络，LoRa是一种物理层标准，可以使用自定义时分多址（TDMA）提供长距离（公里）点对点通信。此外，我们通过启用ANT（一种超低功耗、短距离通信协议）来扩展网状网络的功能，以满足密集设备部署中的数据汇集。第三，我们展示了混合网络的性能与两个现实世界的部署在普渡大学校园和大学拥有的农场。结果表明，这两种网络在成本、覆盖范围和功耗方面都比LoRaWAN等其他物联网解决方案具有更大的优势。
2020-06-22 cs.NI
On the enhancement of non-functional requirements for cloud-assisted middleware-based IoT and other applications
物联网（IoT）必须满足非功能性需求（QoS，安全性等）。云计算支持的新业务应用程序。为此，底层应用软件和通信对象之间的交互将依赖于具有可配置、可编程和可动态部署能力的网络和通信中间件。这些功能既可以在现有实体上使用，也可以在虚拟实体上使用，即根据需要在云中动态创建。在这个新的生态系统中，满足这些未来应用的端到端QoS需求是一项重大挑战。这个挑战特别需要在中间件中介实体的级别和互连这些实体的网络的级别上解决。在这种情况下，本文提出了我们的方法，在物联网应用程序的中间件级的自适应QoS管理。这一做法旨在：1）利用云提供的技术机会，处理功能的动态部署和自主计算范式，2）考虑将在此环境中共存的解决方案的异构性，以及3）由于适当的理论工具，确保（重新）配置选择的一致性。
2020-10-30 cs.NI
Coverage and Deployment Analysis of Narrowband Internet of Things in the Wild
窄带物联网（NB-IoT）作为大规模机器类型通信（mMTC）的有前途的技术正在获得动力。鉴于其部署正在全球范围内迅速发展，需要进行测量活动和性能分析，以更好地了解系统并朝着增强的方向发展。为此，本文介绍了NB-IoT在运营网络上的大规模测量活动和实证分析，并在部署策略和无线覆盖性能方面提供了有价值的见解。报告的结果还可以作为示例，展示所收集数据集的潜在用途，我们将其与轻量级数据可视化平台一起开源。
2020-07-07 cs.NI
Joint Energy and SINR Coverage in Spatially Clustered RF-powered IoT Network
由于射频（RF）信号无处不在，RF能量收集正在成为为物联网设备供电的一种有吸引力的解决方案。在本文中，我们对一个物联网网络进行了建模和分析，该网络从同一个无线网络中收集RF能量并接收信息。为了实现该操作，每个时隙被划分为计费和信息接收阶段。对于这种设置，我们表征两个性能指标：（i）能量覆盖和（ii）联合信号干扰加噪声（SINR）和能量覆盖。分析是使用一个现实的空间模型来执行的，该模型捕获了物联网设备的位置与无线网络的节点（以下称为物联网网关）之间的空间耦合，这在文献中经常被忽略。特别是，我们使用泊松集群过程（PCP）对物联网设备的位置进行建模，并假设其中一些集群在其中心部署了物联网网关（GW），而其他GW独立于物联网设备部署。耦合水平可以通过调整部署在集群中心的总GW的比例来控制。由于固有的棘手性计算散粒噪声过程的分布，这种设置，我们提出了两个准确的近似，使用上述指标的特点。从我们的结果中得出了多个系统设计见解。例如，我们证明了最佳时隙划分，最大限度地提高系统吞吐量的存在。此外，我们探讨了物联网设备和GW的位置之间的耦合水平对这种最佳时隙划分的影响。特别是，我们的研究结果表明，充电阶段的持续时间的最佳值增加耦合的水平降低。
2018-12-24 cs.IT cs.NI math.IT
NarrowBand IoT Data Transmission Procedures for Massive Machine Type Communications
大规模机器类型通信（mMTC）的大规模部署涉及蜂窝网络上的若干挑战。为了解决mMTC或更一般地物联网（IoT）的挑战，第三代合作伙伴计划已经开发了窄带IoT（NB-IoT）作为版本13的一部分。NB-IoT旨在提供更好的室内覆盖，支持大量低吞吐量设备，具有宽松的延迟要求和更低的能耗。NB-IoT通过简化和优化重用长期演进功能。特别是对于小数据传输，NB-IoT指定了两个过程来减少所需的信令：其中一个基于控制平面（CP），另一个基于用户平面（UP）。在这项工作中，我们提供了这些程序的概述，以及他们的性能评估。能量消耗的结果表明，在所考虑的情况下，这两种优化在大范围内实现了超过2年的电池寿命延长，并且对于具有良好覆盖的CP，最长可达8年。在相对于SR的小区容量方面，CP实现了从26%到224%的增益，并且UP的范围从36%到165%。CP和UP优化的比较产生类似的结果，除了一些特定的配置。
2018-03-13 cs.NI
Satellite Based IoT Networks for Emerging Applications
物联网（IoT）已被证明是多种现有和新应用的无处不在的技术。它可以在新兴服务和应用中提供准确性和可持续性。物联网有几个优点，它可以在不同的地理位置和环境中提供不同程度的覆盖。存在其中通信的宽覆盖、低功率和可靠性具有非常高的优先级的若干应用。物联网和卫星网络的聚合可以使其对这些应用非常有吸引力。在本文中，我们介绍了基于卫星的物联网网络的一般特征、动机和部署问题。我们介绍了这些基于卫星的物联网网络可以发挥重要作用的应用。我们还介绍了窄带物联网和卫星网络的混合，可以为多种应用提供长期可持续的网络解决方案。
2019-03-29 cs.NI eess.SP
Extreme coverage in 5G Narrowband IoT: a LUT-based strategy to optimize shared channels
物联网的主要挑战之一是为越来越多的连接设备提供通信支持。近年来，出现了窄带无线电技术来解决这种情况：窄带物联网（NB-IoT），现在是5G的一部分。支持大规模连接在极端覆盖场景中变得特别苛刻，例如地下或建筑物内部深处。我们针对这些情况提出了一种新的策略，重点是通过选择链路参数来优化NB-IoT共享信道：调制和编码方案以及重复次数。这些参数由基站（BS）为每个传输的块建立，直到达到目标块出错率（BLER_t）。这些幅度的错误选择导致无线电资源浪费和可能的并发连接的数量的减少。具体来说，我们的策略是基于一个查找表（LUT）计划，用于快速提供最佳的链路参数给定的目标QoS。为了验证我们的建议，我们使用开源NB-IoT上行链路模拟器与替代策略进行了比较。实验基于在NPUSCH上使用AWGN信道发送256比特的块。结果表明，特别是在极端条件下，只有几个选项的链路参数是可用的，有利于对测量不确定性的鲁棒性。我们的策略最大限度地减少资源使用在所有情况下的确认模式，并显着减少损失，在未确认的模式，也提出了显着的性能收益。我们希望影响未来的BS软件设计和实现，支持极端环境下的连接支持。
2019-12-24 cs.NI eess.SP
Stochastic Geometry Modeling and Analysis for THz-mmWave Hybrid IoT Networks
太赫兹（THz）频段拥有丰富的频谱资源，可以提供超高的数据率。然而，由于太赫兹波段的固有特性，即，由于太赫兹通信的穿透性低、路径损耗大、分子吸收效应不可忽视等原因，其覆盖范围有限。为了克服这些基本障碍并充分利用THz频段，我们考虑由THz和毫米波（mmWave）单元组成的混合物联网（IoT）网络。混合物联网网络可以在mmWave和THz链路之间动态切换，以确保可靠和超快的数据连接。我们使用随机几何框架来评估所提出的混合物联网网络的覆盖概率和频谱效率，并通过数值模拟验证分析。在本文中，我们推导出一个封闭形式的表达的拉普拉斯变换的干扰，同时考虑一个准确的多级平顶（MLFT）天线方向图。我们观察到，一个大的天线阵列与太赫兹基站（TBS）的强偏差，提高了端到端的网络性能，通过数值计算结果。此外，我们认识到TBS的节点密度与对毫米波/太赫兹的偏置之间的基本权衡关系;例如，具有对TBS的强偏置的高TBS密度可能降低网络性能。
2021-03-24 cs.NI
A Primer on 3GPP Narrowband Internet of Things (NB-IoT)
窄带物联网（NB-IoT）是3GPP Release 13中引入的新蜂窝技术，用于为物联网（IoT）提供广域覆盖。本文概述了NB-IoT的空中接口。我们描述了NB-IoT如何满足关键的物联网需求，例如部署灵活性，低设备复杂性，长电池寿命，支持小区中的大量设备，以及超越现有蜂窝技术的显著覆盖范围扩展。我们还分享了第13版中NB-IoT标准化过程中的各种设计原理，并指出了NB-IoT未来发展的几个开放领域。
2016-06-13 cs.IT cs.NI math.IT
Low Power Wide Area Networks (LPWANs) for Internet of Things (IoT) Applications: Research Challenges and Future Trends
物联网（IoT）显著改变了对连接的要求，主要是关于长电池寿命，低设备成本，低部署成本，扩展覆盖范围和支持大量设备。在这些需求的推动下，几种不同的蜂窝和非蜂窝低功耗广域网（LPWAN）解决方案正在涌现，并在物联网业务和整体连接市场上展开竞争。受此启发，在本文中，我们回顾和比较了不同LPWAN解决方案的设计规范，并讨论了它们对不同物联网应用的适用性。最后，我们提出的挑战，未来的趋势，和潜在的研究方向LPWAN。
2016-11-02 cs.NI
5G NB-IoT via low density LEO Constellations
5G NB-IoT被视为为物联网中的机器类型通信提供真正无处不在的全球5G覆盖（1.000.000设备/平方公里）的关键技术。NB-IoT的非地面网络（NTN）变体正在3GPP中标准化，它与廉价且不复杂的芯片组一起，能够生产具有真正全球覆盖的价格竞争力的物联网设备。NB-IoT允许在上行链路中进行窄带单载波传输，这将上行链路链路预算比180 [kHz]下行链路提高了16.8 dB。这允许足够长的距离用于地面到低地球轨道（LEO）通信，而无需在物联网设备中使用复杂且昂贵的天线。本文分析了5G NB-IoT在LEO中携带基站的小卫星低密度星座背景下的可行性，并讨论了NB-IoT所需的适配。
2021-08-13 cs.NI eess.SP
Source-Code Analysis of iFogSim for Simulating Distributed IoT Architectures: Coverage, Challenges, and Enhancements
University of Dschang（贾昂大学）
本文通过分析iFogSim源代码，探讨其在模拟非标准物联网架构中的覆盖性、挑战及改进方法，提出七个开发建议以提升工具性能。
2026-04-25 cs.NI cs.SE
Multi-RAT for IoT: The Potential in Combining LoRaWAN and NB-IoT
物联网应用的广泛需求导致了几种专用通信技术的发展，每种技术都是为了满足特定的功能集而定制的。在一个设备中结合不同无线技术的解决方案可以克服任何单独技术的缺点。基于技术的不同特性的这种多无线电接入技术解决方案的设计提供了有趣的机会。在这项工作中，我们分析了在物联网的多RAT解决方案中结合LoRaWAN和NB-IoT的潜力。为此，我们根据有效载荷大小和链路质量评估关键物联网节点要求：（1）能效，（2）覆盖范围，（3）有效载荷大小，（4）延迟性能，（5）服务质量，以及（6）成本效率。我们对这些物联网功能的理论评估和实验验证显示了Multi-RAT解决方案的优点。值得注意的是，在只有零星的大有效载荷需求的用例中，相对于任一种单模技术，能耗可以提高至少4倍。此外，延迟关键的消息可以按时交付，并且可以在需要时优雅地扩展覆盖范围。
2021-10-28 cs.NI cs.SY eess.SY
Robust Base Station Placement in Agricultural IoT via Bayesian Optimization
National Institute of Technology Kurukshetra（库鲁克谢特拉国家理工学院）；Thapar Institute of Engineering & Technology（塔帕尔工程与技术学院）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）
针对农业物联网中植被生长导致的信道变化，提出基于高斯过程贝叶斯优化的基站部署方法，最大化最差季节覆盖率，在50次射线追踪内实现72.8%最差覆盖率。
2026-07-02 cs.NI eess.SP
Performance Evaluation of RF-powered IoT in Rural Areas: The Wireless Power Digital Divide
King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；Maynooth University（梅努斯大学）
研究农村地区射频供电物联网下行链路性能，将农村建模为有限区域，考虑基站和接入点信号源，分析物联网设备能量采集与信号接收情况，通过最小能量需求和信号干扰加噪声比研究总体覆盖概率，得出地区内部设备性能优于边缘及接入点数量与支持设备比例关系等结论。
2026-07-29 cs.NI
System Design Considerations For Internet Of Things (IoT) With Category-M Devices In LTE Networks
物联网（IoT）的成功网络部署需要许多关键的系统设计考虑因素。本文重点介绍了如何设计支持Cat-M设备的LTE系统，以应对3GPP标准对这种新设备类型施加的众多限制。对控制信道、控制和数据定时关系的根本改变、对支持半重复的需要以及可变重复长度提出了重大挑战，特别是当试图满足Cat-M设备的关键覆盖KPI而同时保留传统LTE设备的容量KPI时。此外，物联网流量的性质与传统LTE数据有着根本的不同，需要改变现有的系统参数和MAC算法。最后，我们将讨论在Cat-M设备上支持IP语音流量的主题以及其中的挑战。
2019-02-01 cs.NI
MDC Enhanced IoT Networks: Network Modeling and Performance Analysis
本研究提出结合排队论与随机几何的分析框架，建模MDC增强物联网网络，推导覆盖概率、端到端延迟和能耗的闭式表达式，并给出优化参数以最小化延迟的指导方针。
2022-11-01 cs.NI
On the Performance Optimization of Two-way Hybrid VLC/RF based IoT System over Cellular Spectrum
研究了一种基于重叠模式的双向混合可见光通信/射频（VLC/RF）协作认知无线电网络（CCRN）的系统中断性能。VLC链路可以满足高数据率应用的要求，而RF链路可以实现高可靠性的大覆盖范围通信。在所提出的架构中，两个授权用户（LU）节点之间的合作通信是通过聚合代理（AA）完成的。AA可以像中继节点一样执行，并且作为回报，它可以访问LU频谱以与物联网（IoT）设备进行双向通信。首先，建立LU和IoT通信的中断概率的封闭形式表达式。在这些表达式的基础上，制定优化问题，以实现LU和IoT网络的最小中断概率。仿真结果表明了VLC和RF系统参数对系统中断概率和吞吐量的影响。
2022-05-30 cs.NI
5G satellite networks for IoT: offloading and backhauling
5G蜂窝网络的主要驱动力之一是为各种物联网（IoT）设备提供连接服务。考虑到全球范围内物联网设备的潜在数量，下一个飞跃是将非地面网络（NTN）集成到5G地面系统中，从而扩大覆盖范围并补充地面服务。本文重点介绍了低地球轨道（LEO）卫星星座的使用为两个特定的目的：卸载和回程。前者允许从拥塞的地面网络卸载物联网流量，通常在非常密集的区域。在后一种应用中，星座提供将远程地面gNB连接到5G核心网络的多跳回程。在概述了3GPP标准化过程的现状之后，我们对用户数据性能进行了建模和分析，特别是在上行链路接入和卫星多跳星座路径中。地面和卫星接入网络的比较为理解LEO星座的卸载潜力提供了有用的见解，物联网流量的回程。
2020-11-10 cs.NI
Modeling and Performance Analysis of IoT-over-LEO Satellite Systems under Realistic Operational Constraints: A Stochastic Geometry Approach
针对现有低轨卫星物联网理论研究假设脱离现实的问题，提出基于二项点过程的随机几何模型，结合真实信道与干扰分析，经仿真验证可准确评估系统覆盖概率等关键性能。
2025-05-18 cs.IT cs.NI math.IT
Mobile Base Station Optimal Tour in Wide Area IoT Sensor Networks
Motilal Nehru National Institute of Technology (MNNIT)（莫蒂拉尔·尼赫鲁国立理工学院）
针对广域物联网传感器网络，提出移动基站最优巡回（MOT）问题，通过形式化建模为组合优化问题，因计算难设计多项式时间贪婪启发式算法，模拟结果显示算法能低成本、全覆盖且快速执行。
2026-07-07 cs.NI eess.SP
NOMA Aided Narrowband IoT for Machine Type Communications with User Clustering
为了支持下一代移动网络中的机器类型通信（MTC），第三代合作伙伴计划（3GPP）已经发布了窄带物联网（NB-IoT），作为一种有前景的解决方案，用于为低成本MTC设备提供扩展的覆盖和低能耗。然而，NB-IoT中现有的正交多址（OMA）方案无法为大量MTC设备提供连接。与NB-IoT的发展并行，为第五代无线网络引入的非正交多址（NOMA）被认为通过共享相同频谱资源提供大规模连接来显著提高网络容量。为了在NB-IoT环境中充分利用NOMA，我们提出了一种用于NB-IoT系统的带用户聚类的功率域NOMA方案。具体地，MTC设备被分配给NOMA簇内的不同等级，其中，它们在相同的频率资源上进行发送。然后，通过优化MTC设备的资源分配和NOMA分簇，在满足传输功率和服务质量要求的前提下，提出了一个最大化网络总吞吐量的优化问题。我们证明了所提出的优化问题是NP-难的。进一步设计了一种有效的启发式算法，通过对MTC设备的NOMA分簇和资源分配进行联合优化来求解该优化问题.此外，我们证明了功率控制的约化优化问题是一个凸优化问题。 数值仿真验证了本文所提方法案的有效性.
2018-12-20 cs.NI
Secrets Best Not Shared: DNS Privacy Enhancements for the Constrained IoT
TU Dresden（德累斯顿工业大学）；HAW Hamburg（汉堡应用科学大学）；Barkhausen Institut（巴克拉乌森研究所）
针对受限物联网设备，研究在加密基础上混淆DNS流量以提升隐私，通过实验评估DNS over CoAP等协议，发现均衡包长、分块传输和头部压缩可将DNS帧识别准确率降至86%，结合负载压缩进一步降至77%。
2026-06-08 cs.CR cs.NI
LPWAN based IoT Architecture for Distributed Energy Monitoring in Deep Indoor Environments
本文提出了一种基于 LPWAN 的分布式物联网架构，通过结合多种 LPWAN 技术优化成本和覆盖范围，用于深室内环境的能源监控。
2025-11-30 cs.NI cs.SY eess.SY
SmartCon: Deep Probabilistic Learning Based Intelligent Link-Configuration in Narrowband-IoT Towards 5G and B5G
为了增强覆盖范围和传输可靠性，窄带物联网（NB-IoT）采用的重复允许重复传输多次。然而，当信号强度高时，这导致无线电资源的浪费。此外，在低信号质量下，选择更高的调制和编码方案（MCS）级别导致网络中的巨大分组丢失。此外，需要动态地选择每个用户的物理资源块（PRB）的数量，使得可以在每个用户的基础上提高无线电资源的利用率。因此，在NB-IoT系统中，重复、MCS和无线电资源的动态自适应（称为自动链路配置）至关重要。因此，在本文中，我们提出了SmartCon，这是一种基于生成对抗网络（GAN）的深度学习方法，用于在上行链路或下行链路调度期间自动配置链路，从而显著降低NB-IoT网络中的丢包率。对于GAN的训练目的，我们使用基于多臂强盗（MAB）的强化学习机制，该机制根据当前网络条件智能地调整其输出。SmartCon的性能通过模拟进行了全面评估，与基线方案相比，它显着提高了NB-IoT系统的性能。
2021-12-10 cs.NI
TRUAV: Distributed Multi-Agent Reinforcement Learning for Trajectory Planning and Routing Enhancement in UAV-Aided IoT-Enabled VANETs
Hangzhou International Innovation Institute of Beihang University（北京航空航天大学杭州国际创新研究院）；School of Automation Science and Electrical Engineering at Beihang University（北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院）；State Key Laboratory of Intelligent Manufacturing Systems Technology（智能制造系统技术国家重点实验室）；School of Transportation, Southeast University（东南大学交通学院）；Digital Health Research Center, Haihe Lab of ITAI（海河信息技术与人工智能实验室数字健康研究中心）；School of Cyber Science, Nankai University（南开大学网络空间科学学院）；China-SCO Digital Intelligence Applications (DIA) Joint Laboratory（中国-上海合作组织数字智能应用联合实验室）；College of Engineering, Abu Dhabi University（阿布扎比大学工程学院）；Faculty of Engineering and Architecture, Nisantasi University（尼桑塔西大学工程与建筑学院）；School of Information Engineering, Guangdong University of Technology（广东工业大学信息工程学院）
研究无人机辅助车联网中轨迹规划与路由增强问题，提出基于独立表格Q学习的分布式多智能体强化学习框架TRUAV，其智能体依局部信息运行，奖励设计兼顾多种因素，模拟显示该框架在多方面表现良好，还讨论了相关挑战与方向。
2026-07-28 cs.LG cs.NI
Integrating Low-Power Wide-Area Networks for Enhanced Scalability and Extended Coverage
低功耗广域网（LPWAN）正在发展成为物联网（IoT）的支持技术，因为它们能够以非常低的传输功率进行长距离通信。然而，现有的LPWAN技术在满足可扩展性和覆盖非常广泛的区域方面面临限制，这使得它们的采用对于未来的物联网应用具有挑战性，特别是在基础设施有限的农村地区。为了解决这一限制，在本文中，我们考虑通过集成多个LPWAN来实现可扩展性和扩展覆盖。SNOW（Sensor Network Over White Spaces）是最近提出的一种基于电视白空间的LPWAN架构，它在性能和能效方面都优于现有的LPWAN。在本文中，我们建议通过多个SNOW的无缝集成来扩展LPWAN，从而实现并发的SNOW间和SNOW内通信。然后，我们制定了可扩展性和雪间干扰之间的权衡作为一个约束优化问题，其目标是通过管理多个雪共享的空白频段频谱，以最大限度地提高可扩展性。我们还证明了这个问题的NP-困难。为此，我们提出了一种直观的多项式时间启发式算法来解决可扩展性优化问题，该算法在实践中具有很高的效率。为了理论上的约束，我们还提出了一个简单的多项式时间1/2-近似算法的可扩展性优化问题。通过在（25 x15）平方米的区域内部署进行硬件实验。km以及大规模的模拟证明了我们的算法的有效性和通过无缝集成的SNOW实现可扩展性的可行性，具有高可靠性，低延迟，和能源效率。
2020-01-01 cs.NI
Performance Evaluation of HAPS-enabled Coverage Enhancement in Hard-to-Reach Areas
King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；Maynooth University（梅努斯大学）
本文针对仅边缘有蜂窝地面设施的偏远地区，用随机几何建模，提出部署HAPS星座增强覆盖，推导了UE的上下行覆盖性能，分析了HAPS数量等参数对覆盖概率的影响，为HAPS部署提供指南。
2026-09-07 cs.NI
Narrowband Internet of Things for Non-terrestrial Networks
窄带物联网（NB-IoT）是由第三代合作伙伴计划（3GPP）开发的蜂窝接入技术，用于为物联网提供广域连接。自3GPP Release 13推出以来，NB-IoT在几年内取得了令人瞩目的市场地位，目前已覆盖近100个国家。为了进一步扩展NB-IoT的覆盖范围并连接未连接的网络，3GPP Release 17将研究调整NB-IoT以支持非地面网络（NTN）的可行性。在本文中，我们回顾了NB-IoT和NTN的基本原理，并解释了NB-IoT如何通过最小的修改来支持卫星通信。
2021-04-19 cs.NI eess.SP
SINR-Aware Base Station Deployment in Wide Area IoT Sensor Networks
Motilal Nehru National Institute of Technology (MNNIT) Allahabad（莫蒂拉尔·尼赫鲁国家技术学院）
针对广域物联网传感器网络，提出一种SINR感知的基站部署问题，利用单调子模覆盖函数设计贪心算法，在多项式时间内达到(1-1/e)近似最优解，实验表明部署成本接近元启发式算法且耗时降低190倍。
2026-06-16 cs.NI cs.SY eess.SY
Distributed approach for the indoor deployment of wireless connected objects by the hybridization of the Voronoi diagram and the Genetic Algorithm
物联网数据汇集网络由于其在许多领域的基础性作用和广泛应用，近年来已成为重要的研究领域之一。对象网络的建立基本上是基于部署连接的对象来处理收集的数据并将其传输到各个位置。随后，必须充分部署大量节点以实现完全覆盖。本文介绍了一种分布式的方法，它结合了沃罗诺伊图和遗传算法（VD-GA），以最大限度地提高感兴趣区域的覆盖率。沃罗诺伊图用于将区域划分为单元并生成呈现所部署的IoT对象的位置的初始解决方案。然后，在多个节点上并行执行遗传算法以改进这些位置。开发的VD-GA方法进行了评估的实验环境中的原型在一个真正的测试平台上，利用M5 StickC节点配备ESP 32处理器。实验结果表明，分布式算法在覆盖度、RSSI、生存时间和相邻目标数等方面均优于传统算法，表明分布式遗传-Voronoi算法在计算速度上优于集中式算法。.
2022-02-28 cs.NI
Integrating IoT-Sensing and Crowdsensing with Privacy: Privacy-Preserving Hybrid Sensing for Smart Cities
数据感知和收集是智慧城市中各种信息驱动服务的基本任务。一方面，物联网（IoT）传感器可以部署在某些固定位置以可靠地捕获数据，但传感覆盖范围有限。另一方面，也可以通过自愿用户提供的众测动态收集数据，但存在不可靠和缺乏对用户贡献的激励的问题。在本文中，我们探索了一种称为“混合感知”的集成范式，该范式以互补的方式利用物联网感知和人群感知。在混合传感中，用户被激励提供物联网传感器未覆盖的传感数据，并提供众包反馈以帮助校准物联网传感。他们的贡献将得到积分的奖励，积分可以用来从混合系统中检索合成信息。在本文中，我们开发了一种混合传感系统，支持明确的用户隐私-物联网传感器被物理掩盖，以防止捕获私人用户数据，用户通过隐私保护协议与人群感知服务器进行交互，以保护他们的匿名性。我们的系统的一个关键应用是智能停车，通过它，用户可以查询和找到室外停车场的可用停车位。我们实施了智能停车的混合传感系统，并进行了广泛的实证评估。最后，我们的混合传感系统可以潜在地应用于智慧城市中的其他信息驱动服务。
2022-06-29 cs.NI
End-to-End Uplink Performance Analysis of Satellite-Based IoT Networks: A Stochastic Geometry Approach
本文采用随机几何方法建模LEO卫星星座，分析物联网设备经LEO至GEO链路的端到端上行性能，并揭示星座配置、功率和相对位置的影响。
2024-06-28 cs.NI eess.SP
HAPS-enabled Downlink Coverage Enhancement in Islands and Maritime Areas
King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；Maynooth University（梅努斯大学）
研究大规模HAPS部署连接岛屿和海域用户的可行性，考虑阴影效应，分析不同用户覆盖性能，引入评估方法并提近似方法降复杂度，基于仿真结果讨论距离对覆盖的影响，强调选合适HAPS密度或部署方案的重要性。
2026-07-28 cs.NI
Efficient Fog Node Placement using Nature-Inspired Metaheuristic for IoT Applications
针对物联网场景下雾节点部署需兼顾连通性与覆盖度的多目标优化难题，提出基于海洋捕食者算法（MPA）的部署方案，在多基准测试中性能优于现有前沿方法。
2023-02-12 cs.DC cs.NI
Sensing and Storing Less: A MARL-based Solution for Energy Saving in Edge Internet of Things
针对边缘物联网数据冗余导致能耗高的问题，提出基于多智能体强化学习的Senses方案，通过动态调整传感器覆盖和控制器级数据去重实现节能，实验节省11.37%能耗并延长20%运行时长。
2025-10-24 cs.DC cs.NI
FiFo: Fishbone Forwarding in Massive IoT Networks
University of Science and Technology (UST)（科学技术大学）；Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST)（蔚山国立科学技术院）；Yonsei University（延世大学）；Pohang University of Science and Technology（浦项科技大学）；Hankyong National University（韩京国立大学）
大规模物联网（IoT）网络具有广泛的应用，包括但不限于紧急和灾难消息的快速传递。尽管迄今为止已经开发了各种基准算法用于此类应用中的消息传递，但它们带来了几个实际挑战，例如网络覆盖不足和/或高度冗余传输以扩展覆盖区域，从而导致每个IoT设备的大量能耗。为了克服这个问题，我们首先描述了一个新的性能指标，转发效率，它被定义为覆盖概率的比率，每个设备的平均传输次数，以更适当地评估数据传播性能。在此基础上，提出了一种新颖有效的转发方法--鱼骨转发（FiFo），其目标是在保证计算复杂性的前提下提高转发效率。我们的FiFo方法完成了两个任务：1）基于未加权对组方法和算术平均值对设备进行聚类; 2）使用高斯混合模型的期望最大化算法和主成分分析创建每个聚类的主轴和子轴。我们通过使用真实世界的数据集证明了FiFo的优越性。通过密集和全面的模拟，我们表明，所提出的FiFo方法优于基准算法的转发效率。
2022-11-02 cs.DC cs.IT cs.LG
Cellular Network Capacity and Coverage Enhancement with MDT Data and Deep Reinforcement Learning
University of Bologna（博洛尼亚大学）；TIM Telecom Italia（意大利电信）
近年来，通信网络中的数据和计算资源的可用性显著增加。这促成了数据驱动算法在网络自动化中的崛起。本文研究了一种最小化路测（MDT）驱动的深度强化学习（DRL）算法，通过调整TIM蜂窝网络中一组小区的天线倾斜度来优化覆盖范围和容量。我们共同利用MDT数据，电磁仿真和网络关键性能指标（KPI）来定义用于训练深度Q网络（DQN）代理的模拟网络环境。对经典的DQN配方进行了一些调整，以提高试剂的样本效率、稳定性和性能。特别是，自定义的探索政策的目的是在训练时引入软约束。实验结果表明，该算法在长期回报和样本效率方面优于DQN和最佳优先搜索等基线方法。我们的研究结果表明，MDT驱动的方法构成了一个有价值的工具，自主覆盖和容量优化的移动无线电网络。
2022-02-22 cs.LG cs.NI
Queuing Analysis of Opportunistic Cognitive Radio IoT Network with Imperfect Sensing
在本文中，我们分析了一个基于认知无线电的物联网（CR-IoT）网络，包括一个主网络提供商（PNP）和一个物联网运营商。PNP使用其许可频谱为其用户提供服务。物联网运营商定期识别授权频段中的空白频段，并伺机利用它们为其覆盖范围内的物联网节点提供服务。物联网节点是电池供电的设备，需要定期补充能量。我们采用微波功率传输（MPT）技术，其优越的能量传输效率在长距离。白空间检测过程并不总是完美的，物联网运营商可能会由于误检测而危及PNP的传输。为了减少这种干扰的可能性，即使物联网节点有数据要传输，一些频谱漏洞也必须保持未利用状态。物联网运营商需要决定保留未利用的空白空间的百分比，以及如何明智地使用剩余的数据传输和能量补充，以保持PNP用户受到的平均干扰与物联网节点体验的服务质量（QoS）之间的最佳平衡。由于频谱感知过程的周期性，离散时间马尔可夫链（DTMC）方法可以真实地模拟这种框架。在文献中，PNP和物联网运营商的活动被假设为相互排斥，以便于分析。我们的模型包含了这些活动之间可能的重叠，使分析更加现实。使用我们的模型，可以获得CR-IoT网络的可持续性区域。我们的分析的准确性证明通过广泛的模拟。
2021-03-16 cs.NI cs.PF
Coverage Enhancement for mmWave Communications using Passive Reflectors
预计毫米波（mmWave）技术将主导未来的5G网络，主要是由于这些频率下可用的频谱很大。然而，由于更高的路径损耗，在毫米波频率下覆盖显著恶化，特别是对于非视线（NLOS）场景。在这项工作中，我们探讨了使用无源反射器，以提高毫米波信号覆盖NLOS室内区域。测量进行了使用PXI的毫米波收发器平台从国家仪器公司在28 GHz的工作，并在类似的环境中的射线跟踪（RT）模拟的结果进行比较。对于测量和RT模拟，使用不同形状的金属无源反射器来观察NLOS区域中接收器网格上的覆盖（信号强度）统计。对于尺寸为24 × 24英寸和33 × 33英寸的方形金属片反射器，我们观察到NLOS区域中的接收功率显著增加，与无反射器的情况相比，中值增益为20 dB。圆柱形反射器在接收器网格上显示出比方向性更强的平面反射器更均匀的覆盖。
2018-05-25 cs.NI eess.SP physics.app-ph
Summarization in Semantic Based Service Discovery in Dynamic IoT-Edge Networks
在过去的十年中，许多基于语义的路由协议被设计用于对等网络。然而，它们不适合物联网系统，主要是因为它们对内存和计算能力的要求很高，而这在许多物联网设备中是不可用的。在本文中，我们开发了一个基于语义的路由协议的动态物联网系统，以促进动态物联网能力的发现和组合。我们的协议是一个完全分散的路由协议。为了减少路由所需的空间，每个节点都维护一个汇总路由表。我们设计了一个基于本体的总结算法，巧妙地组在路由表中的相似功能，并支持自适应路由表压缩。我们还设计了一个本体编码方案，用于编码路由表和查询消息中使用的关键字。为了完成总结方案，我们考虑在溢出路由表中选择总结候选者的度量。其中一些指标是新的，难以衡量，如覆盖率和稳定性。我们的解决方案显著减少了路由表的大小，确保路由表的大小可以由物联网设备的可用内存限制，同时支持高效的物联网功能查找。实验结果表明，与现有的基于语义的路由算法（包括集中式解决方案、基于DHT的方法、受控洪泛方案和基于缓存的解决方案）相比，我们的方法可以显著降低物联网能力查找的网络流量和内存需求。
2020-09-07 cs.DC cs.NI
Promises and Caveats of Uplink IoT Ultra-Dense Networks
在本文中，通过模拟，我们评估了物联网（IoT）的超密集网络（UDN）的覆盖概率和可靠工作的用户设备（UE）的密度方面的上行链路（UL）性能。通过我们的研究，我们展示了UL IoT UDN在未来将带来的好处和挑战。更详细地，对于低可靠性标准，例如实现高于OdB的UL信号与干扰加噪声比（SINR），可靠工作的UE的密度随着网络致密化而快速增长，显示出UL IoT UDN的潜力。相比之下，对于高可靠性标准，诸如实现高于10 dB的UL SINR，由于过度的小区间干扰，可靠工作的UE的密度在UDN中保持为低，这在操作UL IoT UDN时应当被考虑。此外，考虑到基站（BS）和UE之间存在非零天线高度差，可靠工作的UE的密度甚至可以随着我们部署更多BS而降低。这要求在UL IoT UDN中使用复杂的干扰管理方案和/或波束转向/整形技术。
2018-01-20 cs.IT cs.NI math.IT
Toward Performance Optimization in IoT-based Next-Gen Wireless Sensor Networks
Pukyong National University (PKNU)（釜庆国立大学）；COMSATS University Islamabad (CUI)（COMSATS伊斯兰堡大学）；King Abdulaziz University (KAU)（阿卜杜勒阿齐兹国王大学）；The Chinese University of Hong Kong (CUHK)（香港中文大学）
在本文中，我们提出了一种新的框架，在物联网（IoT）为基础的下一代无线传感器网络的性能优化。特别是，一个计算方便的系统，以打击传感器网络中的两个主要研究问题。首先是传统解决的资源优化问题，它会在网络中以更快的速度触发电池的消耗。这种排水促进了资源的低效使用，从而导致网络的突然死亡。这种网络的第二个主要瓶颈是数据退化。这是因为这种网络中的节点通过无线信道进行通信，其中不可避免的噪声的存在破坏了数据，使其不适合实际应用。因此，我们提出了一个层自适应的方法，通过3层通信机制，以确保资源的有效利用。这是支持的数学覆盖模型，处理覆盖漏洞的形成。我们还提出了一个基于变换域的鲁棒算法，以有效地从数据中删除不需要的组件。我们提出的框架提供了一个方便的算法，享有理想的复杂性，实时应用程序所示的广泛的模拟结果。
2018-06-23 cs.CV cs.NI eess.IV
Multi-cell Edge Coverage Enhancement Using Mobile UAV-Relay
无人机辅助通信是未来无线通信网络中的一项重要技术。UAV不仅可以帮助从地面基站（GBS）卸载数据业务，还可以提高小区边缘用户（CEU）的服务质量。在本文中，我们考虑通过移动中继增强小区边缘通信，即，无人机，在多小区网络中。在每个传输周期中，GBS首先向UAV发送数据，然后UAV根据一定的关联策略将其接收到的数据转发给CEU。为了最大化所有CEU的总速率，在满足CEU最小速率要求、无人机机动性约束和因果缓冲约束的前提下，联合优化无人机机动性管理，包括轨迹、速度、加速度以及CEU与无人机的关联策略。为了解决混合整数非凸问题，我们将其转化为两个凸子问题，通过应用紧界和松弛。提出了一种迭代算法交替求解这两个子问题。数值结果表明，该算法实现了更高的CEU率相比，现有的基准计划。
2020-05-03 cs.NI eess.SP
Enhancement and Evaluation of MOXcatter
本文提出解决MOXcatter相位模糊问题的方法，通过将调制方式从BPSK改为DBPSK，在BER上获得高达10dB增益，并评估其性能及潜在应用。
2023-05-17 cs.DC cs.NI
Satellite Based IoT for MC Applications
近年来，世界见证了物联网（IoT）在许多不同场景中的无处不在的应用。有几个关键的应用程序，其中的结果是必不可少的，任务必须不惜任何代价取得成功。这样的应用被公知为关键任务应用。这些应用程序非常关键，处理非常严重的情况，如灾害管理，救援行动和军事应用。物联网可以在这些应用中提供准确性和可持续性。事实上，物联网适用于几个关键应用，因为它可以部署在由于对人类生命的危险而不可能有人在场的地方。在这种情况下，信息收集可以通过物联网传感器完成，并可以直接发送到处理中心。如今，我们发现一些关键任务应用程序，其中增加可靠性和覆盖范围具有非常高的优先级。物联网和卫星网络的混合可以改变这些应用的游戏规则。在本文中，我们介绍了关键任务物联网的一般特征以及将其与卫星网络连接的动机。然后，我们提出了这些混合网络的主要部署相关的问题。我们专注于窄带物联网（NBIoT）与卫星网络的混合方面。因为NBIoT具有能源效率，可以使基于卫星的物联网网络长期可持续发展。
2019-03-12 cs.CY cs.NI eess.SP
Aerial IRS with Robotic Anchoring Capabilities: A Novel Way for Adaptive Coverage Enhancement
本文提出机器人空中智能反射面（RA-IRS）概念，通过锚定机制消除飞行能耗，并利用整数线性规划优化锚定位置，在异构交通需求区域实现显著信噪比增益和超过2倍的流量服务能力，有效增强城市覆盖。
2023-11-15 cs.NI eess.SP
An Energy Efficient Routing Protocol for Wireless Internet-of-Things Sensor Networks
物联网（IoT）越来越多地被应用于实际应用，如安全系统，智能基础设施，交通管理，天气系统等。虽然这些应用的规模巨大，但设备的能力，特别是在电池寿命和能源效率方面是有限的。尽管正在进行研究以改善这些缺点，但无线物联网网络仍然无法保证令人满意的网络寿命和延长的感知覆盖范围。此外，在文献中提出的方案是错综复杂的，不能很容易地实现在现实世界的情况下。这就需要为无线物联网传感器网络开发一种简单而节能的路由方案。本文将物联网应用中设备的能量约束问题建模为优化问题。为了节省设备节点的能量，路由协议首先基于多个不同的特征将设备聚集到集群中，所述多个不同的特征诸如距基站的距离、数据/消息长度以及在当前时期中从环境感测到的数据。然后，为每个簇选举簇头，并以所有簇头为节点生成有向无环图（DAG）。边缘表示从发射机到接收机的通信意图，并且使用公式化的等式来计算边缘权重。计算到基站的最小成本路径以允许有效的实时路由。休眠调度还可选地用于进一步提高网络能量效率。建议的路由协议已被模拟，并优于现有的路由协议的度量，如活跃节点的数量，能量动态和网络覆盖。
2019-03-08 cs.NI eess.SP
System-Level Simulation Framework for NB-IoT: Key Features and Performance Evaluation
本文提出了一种包含四大模块、三项核心特性的NB-IoT系统级仿真框架，经仿真验证其符合工业标准，揭示了NB-IoT以速率换海量连接的特性，为网络发展提供支撑。
2024-08-14 cs.NI cs.SY eess.SY
A Systematic Mapping Study on SDN Controllers for Enhancing Security in IoT Networks
本文通过系统映射研究综述了33项利用SDN控制器增强物联网网络安全的研究，发现集中式控制器架构和机器学习分别是主流架构与主要风险缓解技术，并指出了现有研究空白。
2024-08-02 cs.CR cs.NI cs.SE
Automating Internet of Things Network Traffic Collection with Robotic Arm Interactions
Colgate University（科尔盖特大学）；University of Chicago（芝加哥大学）
消费者物联网研究通常涉及收集物联网设备发送或接收的网络流量。这些数据通常通过众包收集，或者研究人员在实验室环境中手动与物联网设备交互时收集。然而，手动交互和众包通常繁琐、昂贵、不准确，或者不能全面覆盖可能的物联网设备行为。我们提出了一种使用机器人手臂自动化用户与设备交互来生成物联网网络流量的新方法。这消除了手动按钮按下，并启用基于排列的交互序列，严格探索可能的设备行为的范围。我们使用Arduino控制的机器人手臂，智能扬声器和智能恒温器测试这种方法，使用机器学习来证明收集的网络流量包含有关设备交互的信息，这些信息可能对网络，安全或隐私分析有用。我们还提供源代码和文档，使研究人员能够在未来的研究中轻松自动化物联网设备交互和网络流量收集。
2022-10-12 cs.CR cs.NI cs.RO
Synergizing Airborne Non-Terrestrial Networks and Reconfigurable Intelligent Surfaces-Aided 6G IoT
本文探讨了将可重构智能表面（RIS）与非地面网络（NTN）平台集成以解决信号延迟、干扰等挑战，并通过实验验证了RIS辅助的NTN能显著提升6G物联网通信系统的整体性能。
2023-10-25 cs.IT cs.NI math.IT
Reliable and Efficient Data Collection in UAV-based IoT Networks
National University of Singapore（新加坡国立大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本综述聚焦无人机辅助物联网网络的可靠高效数据收集，梳理相关通信组网、收集方法、性能指标与可靠/高效策略，介绍用例并展望未来挑战。
2023-11-09 cs.LG cs.NI cs.SY
Enhancement of High-definition Map Update Service Through Coverage-aware and Reinforcement Learning
本文提出Q学习覆盖时间感知算法，通过优化车载网络服务质量与高精地图更新，在动态车辆场景中显著降低高精地图数据传输时延。
2024-02-08 cs.AI cs.LG cs.NI
