煤矿蜂窝物联网灾后残存物联网设备自主发现机制

作     者：徐媛媛 杨维 胡青松 XU Yuanyuan;YANG Wei;HU Qingsong

作者机构：北京交通大学电子信息工程学院北京100044 中国矿业大学信息与控制工程学院江苏徐州221008 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2019年第44卷第S02期

页      面：800-807页

核心收录：

学科分类：1305[艺术学-设计学（可授艺术学、工学学位）] 080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 13[艺术学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 081104[工学-模式识别与智能系统] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(51874299) 

主　　题：煤矿 物联网 灾后 重构 设备到设备 随机退避 

摘      要：煤矿物联网是实现煤矿信息感知、传输和应用的信息基础架构,在煤矿生产监测和灾害预测预警中发挥了重要的作用。残存物联网设备的发现是实现煤矿物联网灾后重构的基础和前提。针对基于LTE-A的煤矿蜂窝物联网,提出了1种灾后残存物联网设备自主发现机制。首先,煤矿发生灾害事故后不断苏醒的残存物联网设备从灾后专用发现资源周期中随机选择一个发现资源单元向物联网网关发送信标广播自己的存在。然后,资源选择失败的残存物联网设备选择一个随机退避间隔进行退避。当退避时间结束时,判断本身在即将到来的专用发现资源周期中是否已经达到了资源最大选择次数。如果是,则残存物联网设备退出当前专用发现资源周期;如果否,则残存物联网设备在当前专用发现资源周期中继续进行资源重选。物联网网关对接收到的信标的信干噪比值进行解码分析,判断残存物联网设备信标的信干噪比值是否大于等于物联网网关的信标解码阈值。仿真结果表明,采用所提出的基于LTE-A的煤矿蜂窝物联网灾后残存物联网设备自主发现机制,可显著提高残存物联网设备的平均发现性能。随着退避间隔的增大,可进一步降低灾后专用发现资源周期中残存物联网设备之间的资源选择冲突,增加残存物联网设备的平均发现数。在一定的随机退避间隔和专用发现资源周期下,残存物联网设备的资源最大选择次数取值合理可在较短的时间内发现尽可能多的残存物联网设备,更好地满足煤矿蜂窝物联网灾后应急救援的QoS需求。