Sinds enkele jaren, het Internet of Things (IoT) is een voortdurend evoluerende realiteit. De mogelijkheid dat machines (nodes) met elkaar kunnen communiceren, heeft de weg vrijgemaakt voor toepassingen die een diepgaande impact op ons leven beloven. Ze omvatten slimme landbouw, domotica en communicatie tussen voertuigen.

Een van de belangrijkste elementen van het IoT is draadloze communicatie tussen machines, bekend als Machine-to-Machine (M2M) communicatie. In tegenstelling tot mobiele netwerken zoals 4G, of wifi-netwerken, een aanzienlijk deel van de M2M-communicatie wordt gekenmerkt door zeer lage transmissiesnelheden, zeer kleine datapakketten en een groot aantal apparaten. Deze kenmerken vormen een grote uitdaging bij de coördinatie van telecommunicatienetwerken.

Recent onderzoek presenteert efficiënte, algoritmen met een lage complexiteit zodat het internet der dingen via satelliet steeds toegankelijker wordt, dankzij de implementatie van geavanceerde random access-schema's per satelliet. Het onderzoek is ontwikkeld in een studie gepubliceerd in International Journal of Satellite Communications and Networking , waarvan een van de auteurs Giuseppe Cocco is, een onderzoeker bij de afdeling Informatie- en Communicatietechnologie (DTIC) en bij het Duitse Lucht- en Ruimtevaartcentrum (DLR), samen met onderzoekers van de European Space Agency.

Het aantal sensoren dat op dezelfde satelliet is aangesloten, kan extreem hoog zijn

Stel dat een gewas een vochtsensor heeft die is aangesloten op een satelliet die alleen informatie uitzendt als de luchtvochtigheid onder een bepaalde drempel zakt. Het kan zijn dat de sensor lange tijd geen informatie verzendt en wanneer hij besluit dit wel te doen, de hoeveelheid gegevens is erg klein (slechts een paar bits). In dit geval, het volume aan controlegegevens dat nodig is om een ​​verbinding met het satellietnetwerk tot stand te brengen, kan groter zijn dan de hoeveelheid nuttige gegevens (payload) die door de sensor wordt verzonden.

Hoewel dit misschien geen probleem lijkt als het om een ​​enkele sensor gaat, in het geval van satellietnetwerken kan het aantal sensoren dat op een enkele satelliet is aangesloten extreem hoog zijn. Hoewel elke sensor heel af en toe een kleine hoeveelheid gegevens doorgeeft, het totale verkeersvolume kan erg groot zijn. In aanvulling, het verwijderen of verminderen van besturingsinformatie in M2M-verkeer kan ertoe leiden dat signalen van verschillende sensoren met elkaar interfereren, wat kan leiden tot verlies van verzonden informatie en, bij druk verkeer, zelfs tot een instorting van het netwerk.

In deze context wordt begrepen hoe M2M-verkeersleidingsinformatie een aanzienlijke maar noodzakelijke verspilling van middelen is om interferentie te voorkomen, wat kan leiden tot de noodzaak om een ​​bredere bandbreedte te gebruiken, grotere en duurdere satellieten of meer, hogere kosten van M2M-communicatie en een negatieve impact op de ontwikkeling van het IoT.

Om dit probleem op te lossen, in de afgelopen jaren zijn nieuwe geavanceerde systemen voor meervoudige willekeurige toegang ontwikkeld die het mogelijk maken de besturingsinformatie sterk te beperken zonder de prestaties van het netwerk te beïnvloeden. Deze systemen werken zo contra-intuïtief, dat is, in plaats van te proberen interferentie te vermijden, ze verhogen het, elk knooppunt verlaten om meerdere exemplaren van hetzelfde bericht te verzenden zonder te weten of iemand anders tegelijkertijd verzendt.

"De truc is hoe de ontvanger deze interferentie misbruikt om het ontvangen signaal te zuiveren, er nuttige informatie uit halen, " legt Cocco uit. "Om een ​​idee te krijgen hoe deze systemen werken, je kunt nadenken over hoe je een artisjok eet:elke keer dat je een blad verwijdert, eet je het goede deel ervan, maar de bladeren die eronder zitten komen ook vrij, er is dus minstens één nieuw blad dat elke keer kan worden verwijderd, " voegt de co-auteur van het artikel toe.

Verschillende artikelen in internationale wetenschappelijke tijdschriften hebben bevestigd dat random multiple access op basis van de verzending van meerdere exemplaren van elk bericht veelbelovend is. Echter, deze studies maken gebruik van vereenvoudigingen (die nodig zijn om eenvoudiger te werken met vergelijkingen en simulaties) die het niet mogelijk maken om de prestaties van deze systemen in een echte omgeving te beoordelen, leggen de auteurs van de studie uit.

"Onze bijdrage gaat verder dan deze vereenvoudigingen. We hebben de impact op het hele systeem bestudeerd van verschillende elementen die aanwezig zijn in echte systemen (zoals onvolkomenheden in goedkope elektronica die typerend zijn voor veel IoT-knooppunten) en hebben algoritmen ontwikkeld die het systeem helpen versterken tegen dus, we hebben een bijzondere inspanning geleverd om algoritmen te ontwikkelen die tegelijkertijd efficiënt en van lage complexiteit zijn, zodat IoT via satelliet steeds efficiënter en voor iedereen toegankelijk wordt, ’ besluit Coco.