基于NB-IoT的低轨卫星物联网业务流程的研究与设计

发布时间：2020-04-07 17:15

【摘要】：物联网作为信息革命的成果已经越来越贴近每个人的生活,面对位置特殊、基础设施不完善的偏远地区,特别是大型工厂对物联网终端部署的强烈需求。低轨卫星作为实现全球覆盖的唯一手段与物联网的结合为该需求提供了新的解决方案。“低轨卫星物联网”作为一个新颖的概念,从体系架构的提出到商业化落地都将面临着巨大的考验。一个网络架构的部署运营往往需要依靠业务支持。论文首先描述低轨卫星物联网的背景及发展状况,深入了解窄带物联网体系架构及卫星通信基本知识,为低轨卫星物联网业务流程的设计提供理论基础。目前并没有低轨卫星物联网业务流程的相关研究,因此本文结合窄带物联网的总体流程提出针对于低轨卫星物联网架构的业务流程,为以后网络架构的部署实施提供参考价值。主要研究的业务流程有数据业务传输流程以及安全认证流程。针对窄带物联网数据传输业务流程在卫星环境下的不适应性进行流程的改进。本文提出了分段式数据业务传输流程,将终端与卫星之间的传输与信号下发至信关站再进入核心网分为两段。第一段进行简单传输,减少因连接断开造成上下文存储过大的问题,第二段在信关站中建立数据处理网关模拟终端与基站之间交互,为了与地面核心网进行融合。通过仿真验证了在卫星环境下改进后的流程比窄带物联网流程在吞吐量、丢包率及传输时延上性能的提高。针对传统认证方式在海量物联网连接时卫星面临的巨大压力,结合卫星数字电视条件接收系统的原理,本文提出适用于低轨卫星物联网认证策略。根据不同用户群采用不同的认证策略,海量普通群终端采用以组为单位广播认证的方式,部分对安全性有要求但实时性要求不高的中级用户群采用一对一认证方式,面对军工等保密性特别强的高级用户群终端采用卫星直接认证的方式。轻量级的认证策略既可保证安全性又提高了认证效率。通过广播授权带宽估算以及容量分析评估广播认证的可行性。
【图文】：

表 3.2 NB-IoT 仿真参数仿真参数 UE eNodeB发射功率 23dbm 43dbm天线增益 0dBi 15dBi天线波束角度 360° 37°发送数据包大小 1024bytes 1024bytes发送数据包间隔 50ms 50ms数量 50 1UE 与 eNodeB 距离 780km-2000km仿真时间 3s考虑到在物联网终端发送功率在 23dBm 时，并不能进行远距离传输，所以首先在距离 1km到 100km 之间做了仿真研究，得到吞吐量、误码率以及系统传输时延的仿真曲线，如图 3.2所示。

表 3.2 NB-IoT 仿真参数仿真参数 UE eNodeB发射功率 23dbm 43dbm天线增益 0dBi 15dBi天线波束角度 360° 37°发送数据包大小 1024bytes 1024bytes发送数据包间隔 50ms 50ms数量 50 1UE 与 eNodeB 距离 780km-2000km仿真时间 3s考虑到在物联网终端发送功率在 23dBm 时，并不能进行远距离传输，所以首先在距离 1km到 100km 之间做了仿真研究，得到吞吐量、误码率以及系统传输时延的仿真曲线，，如图 3.2所示。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.44;TN929.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 朝暮;;将物联网植入城市生活[J];科学之友;2019年09期

2 侯远达;王敏;焦明;胡建军;;外军物联网建设对我军军交运输领域的启示[J];军事交通学院学报;2013年11期

3 郑昱;赵建萍;;物联网统一编码:立足顶层 兼容并蓄[J];中国自动识别技术;2014年01期

4 刘铭;柳青;董丙瑞;;论物联网技术在现代农业中的应用[J];南方农机;2017年03期

5 ;国家物联网产业示范基地——物联网特色小镇[J];杭州(我们);2015年12期

6 郑昱;;物联网:一个充满活力的市场[J];中国自动识别技术;2014年05期

7 胡震;;物联网技术在现代农业中的应用研究[J];滨州职业学院学报;2016年Z1期

8 蒋贤维;;物联网技术在特殊教育中的应用研究[J];南京特教学院学报;2012年04期

9 靳玉虎;;锡盟物联网发展的构想(一)[J];锡林郭勒职业学院学报;2016年01期

10 赵冠南;曹冰;;我国物联网商业模式初探[J];四川工程职业技术学院学报;2013年03期

相关会议论文 前10条

1 范玉波;;产业融合理论与物联网的发展[A];加快转型发展 促进富民强省——山东省社会科学界2010年学术年会文集（上）[C];2010年

2 王星昌;;物联网技术革命与移动“大连接”战略发展研究[A];物联网与无线通信-2017年全国物联网技术与应用大会和2017年全国无线电应用与管理学术会议论文集[C];2017年

3 寇立冬;周晶;孙喜民;张宾;;基于泛在物联网的智慧城市应用[A];生态互联 数字电力——2019电力行业信息化年会论文集[C];2019年

4 李媛红;;物联网团体标准探索与实践[A];第十六届中国标准化论坛论文集[C];2019年

5 张大鹏;张刘华;;建筑消防物联网技术应用研究初探[A];2016中国消防协会科学技术年会论文集[C];2016年

6 朱飞勇;;基于物联网的消防安全工作实践与思考[A];2016中国消防协会科学技术年会论文集[C];2016年

7 刘建国;毕晓华;;基于物联网的灾害现场内部环境监测及预警关键技术[A];2016中国消防协会科学技术年会论文集[C];2016年

8 贾俊涛;;关于“智慧消防”建设的几点思考[A];2016中国消防协会科学技术年会论文集[C];2016年

9 刘志勇;杨小华;李佩河;;门址数据应如何迎接物联网时代的到来[A];卫星导航产业机遇与挑战2010[C];2010年

10 杨婷婷;李晶晶;李丹;;探究“互联网+”时代物联网技术在沈阳智慧城市中的应用[A];第十五届沈阳科学学术年会论文集（理工农医）[C];2018年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报见习记者 赵利利;“连接”驱动物联网创新[N];中国科学报;2018年

2 本报记者 赵广立;扫除物联网发展障碍[N];中国科学报;2018年

3 本报记者 刘杨;力合微 聚焦物联网“最后1公里”[N];中国证券报;2019年

4 本报记者 周熙檀;物联网产业应加强顶层设计[N];中国科学报;2012年

5 本报记者 孙翔峰;移为通信董事长廖荣华：物联网应用处于初级阶段 5G将推动行业爆发[N];中国证券报;2019年

6 本报实习生 于思奇;物联网投资“外热内冷”[N];中国科学报;2012年

7 邱美辉;物联网技术带来危废监管革命[N];中国化工报;2015年

8 闫妍;物联网让城市中的车辆智慧行走[N];科学时报;2011年

9 本报记者 张昊;联想搭建创业平台 卡位物联网之战[N];经济观察报;2014年

10 本报记者 张林;中关村物联网产业应用与创新并举[N];科学时报;2011年

相关博士学位论文 前10条

1 陈俊晓;应用于自供电物联网节点的超低功耗片上电源管理关键技术研究与实现[D];浙江大学;2019年

2 张小红;物联网环境下露天文物健康风险评估方法研究[D];西安建筑科技大学;2016年

3 谢明山;物联网传感器的受限部署与数据采集关键技术研究[D];海南大学;2019年

4 郭龙华;新型物联网安全防护及服务优化关键技术研究[D];上海交通大学;2018年

5 乔冠华;基于移动边缘计算的物联网资源管理策略研究[D];电子科技大学;2019年

6 易灵芝;基于物联网的铀尾矿库周边环境放射性污染智能监测方法与理论[D];南华大学;2018年

7 余昌盛;窄带物联网和双连接中资源管理关键技术研究[D];浙江工业大学;2017年

8 王平泉;基于行为特征的物联网服务生成与推荐关键技术研究[D];北京邮电大学;2018年

9 冯亮;基于物联网的再制造物流系统协同管理研究[D];西北工业大学;2017年

10 叶周景;基于路面振动物联网监测的车路综合信息获取技术[D];北京科技大学;2019年

相关硕士学位论文 前10条

1 张悦文;《物联网安全的挑战与对策》选译报告[D];重庆邮电大学;2019年

2 肖易俗;《效果经济中的物联网制胜策略》（第五至七章）翻译实践报告[D];四川外国语大学;2019年

3 刘垠;《物联网—从炒作到现实：数据化之路》（第八章）翻译实践报告[D];重庆邮电大学;2019年

4 刘桐;物联网环境下可保护隐私的认证机制研究[D];重庆邮电大学;2019年

5 李涛;基于语义的oneM2M跨平台互操作性研究[D];重庆邮电大学;2019年

6 许晓丹;基于数据虚拟化的物联网脆弱性信息资源池的设计与实现[D];重庆邮电大学;2019年

7 张祥坤;基于物联网的人防工程管理维护系统的研究与设计[D];南京航空航天大学;2019年

8 张园园;基于RISC-V架构的物联网节点SoC研究与设计[D];南京航空航天大学;2019年

9 张博凡;农业物联网精准灌溉系统策略及协议的设计与研究[D];宁夏大学;2019年

10 钟翠明;鹰潭NB-IoT窄带物联网的无线网规划设计[D];南昌大学;2019年

本文编号：2618170