基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用無(wú)線(xiàn)性能優(yōu)化研究論文
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮.物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的核心是應用創(chuàng )新，而以用戶(hù)體驗為核心的創(chuàng )新是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重中之重.著(zhù)手于“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統、車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用系統這兩大具有代表性的基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用，以提升物聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)感知為目標，針對物聯(lián)網(wǎng)應用的無(wú)線(xiàn)性能展開(kāi)分析，并建立多維度的系統模型，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化手段提升物聯(lián)網(wǎng)應用網(wǎng)絡(luò )接入和傳輸環(huán)節的可靠性、即時(shí)性和安全性.
0 引 言
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)是通過(guò)光學(xué)識別、射頻識別技術(shù)、傳感器、全球定位系統等新一代信息技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監控、連接、互動(dòng)的物體或過(guò)程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，通過(guò)各類(lèi)可能的網(wǎng)絡(luò )接入，實(shí)現物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現對物品和過(guò)程的智能化感知、識別和管理.物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)智能感知、識別技術(shù)與普適計算、泛在網(wǎng)絡(luò )的融合應用，被稱(chēng)為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮.
近年來(lái)，中國電信緊緊把握住物聯(lián)網(wǎng)蓬勃發(fā)展和行業(yè)信息化需求日趨旺盛的市場(chǎng)機遇，定位于“智能管道的主導者”，掌握著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)中至關(guān)重要的網(wǎng)絡(luò )接入和網(wǎng)絡(luò )傳輸環(huán)節.物聯(lián)網(wǎng)應用網(wǎng)絡(luò )接入和傳輸過(guò)程的機制和質(zhì)量，直接影響到應用的可靠性、即時(shí)性、安全性.
在上海電信現網(wǎng)中，已通過(guò)CDMA、EVDO移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)承載了包括“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統、車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用系統、電力遠程抄表等一批具有代表性的物聯(lián)網(wǎng)應用.本文作者將針對“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統、車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用系統這兩項代表性業(yè)務(wù)，進(jìn)行系統模型建立、無(wú)線(xiàn)性能分析、業(yè)務(wù)優(yōu)化、跟蹤保障等方面內容的闡述.
1 “全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統
“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統，是由中國電信推出的一項完全基于寬帶網(wǎng)的圖像遠程監控、傳輸、存儲、管理的增值業(yè)務(wù).該業(yè)務(wù)系統利用中國電信無(wú)處不達的網(wǎng)絡(luò )，將分散、獨立的圖像采集點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現跨區域、全國范圍內的統一監控、統一存儲、統一管理、資源共享，為各行業(yè)的管理決策者提供一種全新、直觀(guān)、擴大視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)范圍的管理工具，提高其工作績(jì)效.同時(shí)，通過(guò)二次應用開(kāi)發(fā)，為各行業(yè)的資源再利用提供了手段.
全球眼在現有基于寬帶的全球眼應用組網(wǎng)方式的基礎上，客戶(hù)只需在內部成員CDMA的手機終端上安裝全球眼-無(wú)線(xiàn)視頻監控業(yè)務(wù)客戶(hù)端，即可通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )接入全球眼應用系統，實(shí)時(shí)瀏覽授權監控的資源圖像.
系統結構圖如圖1所示：
1.1 系統模型分析
本文作者將從這些采樣終端的1X及EV-DO數據業(yè)務(wù)連接特性、流量特性、短信特性和地理分布特性等方面，詳細分析并建立“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的話(huà)務(wù)模型.
這些終端發(fā)起的EV-DO數據連接中，約54%的連接時(shí)長(cháng)為10～11 s，12%連接時(shí)長(cháng)大于15 s，按每次EV-DO連接的時(shí)長(cháng)劃分的連接次數圖2所示;這些1X數據業(yè)務(wù)連接中，9%的連接時(shí)長(cháng)為0～1 s，11%的連接時(shí)長(cháng)為4～5 s，23%的連接時(shí)長(cháng)大于2 min，每次1X連接的時(shí)長(cháng)劃分的連接次數圖3所示：
在這些終端發(fā)起的EV-DO數據業(yè)務(wù)中，52%的連接間隔為4～5 s，故判斷該系統可能存在心跳機制，而這些用戶(hù)的1X數據連接及短信間隔均無(wú)明顯規律，圖4為EVDO連接間隔分布情況.
根據EV-DO話(huà)單中存在RLP層數據流量字段，故在此統計EV-DO連接的流量情況，圖5為EV-DO連接前反向流量情況：
根據統計得出，在全球眼終端的EV-DO數據業(yè)務(wù)連接中，前反向流量均有91%在1～4KB間，可能為系統心跳機制所產(chǎn)生的流量.同時(shí)根據24 h流量分布，發(fā)現反向總流量遠大于前向流量，且這些上傳數據在時(shí)間軸上并非均勻分布.
“全球眼”系統模型如表1所示：
1.2 性能分析
根據采樣的22個(gè)終端的EV-DO話(huà)單分析，這些終端的EV-DO數據業(yè)務(wù)連接的CFC(中斷類(lèi)型)分布如圖6，性能指標見(jiàn)表2.
1.3 優(yōu)化及跟蹤
根據“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的系統模型和性能分析，發(fā)現：
1.“全球眼”用戶(hù)群體采樣產(chǎn)生的每日EV-DO平均連接次數達到27014次，遠高于每日平均連接次數為1673次的1X連接;在系統的EV-DO連接中，有91%的連接為以5 s為間隔、10 s連接時(shí)長(cháng)、2～4 KB的心跳包連接;
2.連接次數在時(shí)間和空間上較為平均，連接流量則在每個(gè)時(shí)段有較大差異;
3.移動(dòng)全球眼系統EV-DO性能正常，1X性能指標則低于全網(wǎng)平均水平，可能為用戶(hù)在覆蓋較差地區下切至1X所產(chǎn)生的的連接.
為改善“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的網(wǎng)絡(luò )接入性能，針對其高EV-DO連接次數、心跳包頻繁的問(wèn)題，針對“全球眼”應用的EV-DO連接機制進(jìn)行了優(yōu)化.
1.4 取得成果
通過(guò)無(wú)線(xiàn)性能跟蹤，發(fā)現“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統產(chǎn)生在優(yōu)化前的EV-DO連接次數遠大于1X連接，并存在以5 s為間隔、10 s連接時(shí)長(cháng)、2～4KB的心跳包.連接次數在時(shí)間和空間上較為平均，連接流量則在每個(gè)時(shí)段有較大差異.移動(dòng)全球眼系統EV-DO性能正常，1X性能指標低于全網(wǎng)平均水平，可能為用戶(hù)在覆蓋較差地區下切至1X所產(chǎn)生的的連接.優(yōu)化前的“全球眼”系統存在高連接次數、心跳包頻繁的問(wèn)題，在影響用戶(hù)使用感知的同時(shí)造成了網(wǎng)絡(luò )資源的浪費.
將該系統的EV-DO連接機制優(yōu)化之后，通過(guò)跟蹤3個(gè)優(yōu)化后終端號碼的無(wú)線(xiàn)性能，發(fā)現系統連接次數明顯減少，且不存在心跳機制，在提升用戶(hù)使用感知的同時(shí)，達到了節能低耗、節約網(wǎng)絡(luò )資源的目標.
通過(guò)繼續深入研究，發(fā)現現網(wǎng)在用的其他“全球眼”系統應用終端話(huà)務(wù)模型和優(yōu)化前的相同，從多方面因素判斷其心跳機制可能同時(shí)受終端廠(chǎng)商的影響，需與終端廠(chǎng)商協(xié)同優(yōu)化，繼續提升“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統的網(wǎng)絡(luò )接入性能.
2 車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用系統
車(chē)聯(lián)網(wǎng)是中國電信的另一項代表性物聯(lián)網(wǎng)應用.車(chē)聯(lián)網(wǎng)通過(guò)在車(chē)輛上裝載電子標簽，經(jīng)由無(wú)線(xiàn)射頻等識別技術(shù)，實(shí)現在信息網(wǎng)絡(luò )平臺上對所有車(chē)輛的屬性信息和靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，并根據不同的.功能需求對所有車(chē)輛的運行狀態(tài)進(jìn)行有效的監管和提供綜合業(yè)務(wù).而這一系統的傳輸載體就是CDMA網(wǎng)絡(luò ).
2.1 系統模型分析
車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用系統模型與車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用系統性能如表3，4所示.
作者將從這些采樣終端號碼的EV-DO數據業(yè)務(wù)的連接特性、流量特性和地理分布特性詳細分析“萬(wàn)周線(xiàn)”車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統的話(huà)務(wù)模型.
按每連接時(shí)長(cháng)劃分的連接次數如圖8所示，按每連接間隔劃分的連接次數如圖9所示：
根據圖9分析得出，車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用的EV-DO數據連接以AT發(fā)起為主，超過(guò)73%的連接時(shí)長(cháng)為3～4 s，超過(guò)58%的連接間隔為9～11 s，故判斷存在心跳機制.
按每連接流量劃分的連接次數如圖10所示：
根據圖10分析得出，在這些DO數據連接中，超過(guò)90%的連接流量小于1KB，判斷為車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統的心跳包流量.
2.2 性能分析
根據采樣的27個(gè)終端的DO話(huà)單分析，這些終端的DO連接的CFC(中斷類(lèi)型)分布如圖10所示，性能數據見(jiàn)表5：
通過(guò)以上數據分析得出，車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統的EV-DO性能正常，各項指標均達到CDMA網(wǎng)絡(luò )的平均水平.
2.3 優(yōu)化及跟蹤
根據車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用的系統模型和性能分析，發(fā)現：
1.車(chē)聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)群體采樣產(chǎn)生的每日EV-DO平均連接次數為5713次，并存在以10 s為間隔、4 s連接時(shí)長(cháng)、1KB以下的心跳包;
2.車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統的連接主要出現在每日5：00～22：00點(diǎn)的工作時(shí)間，連接次數在每日7：00～9：00和16：00～18：00上下班時(shí)段達到最高峰;地理上主要分布在徐匯區和浦東新區;
3.車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用的EV-DO性能正常，達到CDMA網(wǎng)絡(luò )的平均水平.
綜合考慮車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用的網(wǎng)絡(luò )接入環(huán)節，其同樣存在高EV-DO連接次數、多心跳包機制的問(wèn)題，然而，車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用具有地域性和即時(shí)性特性，需頻繁向服務(wù)器匯報所在位置來(lái)提供車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用相關(guān)服務(wù).也就是說(shuō)，車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用的高EV-DO連接次數和多心跳包機制是必要的非冗余的，不能取消或規避它的這種特性.
因此，針對車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用的業(yè)務(wù)優(yōu)化應聚焦在它的網(wǎng)絡(luò )接入性能上，車(chē)聯(lián)網(wǎng)的EV-DO性能正常，各項指標均達到CDMA網(wǎng)絡(luò )的平均水平.
2.4 取得成果
針對車(chē)聯(lián)網(wǎng)這類(lèi)具有地域性和即時(shí)性、存在必要的頻繁心跳包的特殊物聯(lián)網(wǎng)應用，為提升電信物聯(lián)網(wǎng)應用服務(wù)水平，將業(yè)務(wù)優(yōu)化的重心從減少EV-DO連接次數、降低心跳包頻率轉移至提升無(wú)線(xiàn)性能上，并通過(guò)定期建立多維度話(huà)務(wù)模型，對車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用的無(wú)線(xiàn)性能進(jìn)行跟蹤保障.
3 結 論
現今，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于交通、物流、工業(yè)、農業(yè)、醫療、衛生、安防、家居、旅游、軍事等二十多個(gè)領(lǐng)域，專(zhuān)家預計在未來(lái)3年內中國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將在智能電網(wǎng)、智能家居、數字城市、智能醫療、車(chē)用傳感器等領(lǐng)域率先普及.
中國電信作為“智能管道的主導者”，掌握著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)中至關(guān)重要的網(wǎng)絡(luò )接入和網(wǎng)絡(luò )傳輸環(huán)節，在繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后的第三次信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展浪潮中也必將發(fā)揮優(yōu)勢.本文作者著(zhù)手于“全球眼”網(wǎng)絡(luò )視頻監控系統、車(chē)聯(lián)網(wǎng)應用系統這兩大具有代表性的基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用，以提升物聯(lián)網(wǎng)用戶(hù)感知為目標，針對物聯(lián)網(wǎng)應用的無(wú)線(xiàn)性能展開(kāi)分析，并建立多維度的系統模型，并通過(guò)各相關(guān)部門(mén)溝通協(xié)作，提升了物聯(lián)網(wǎng)應用網(wǎng)絡(luò )接入和傳輸環(huán)節的可靠性、即時(shí)性和安全性.
【基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應用無(wú)線(xiàn)性能優(yōu)化研究論文】相關(guān)文章：
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