基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用無(wú)線性能優(yōu)化研究論文

Word-8-基于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用無(wú)線性能優(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(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的第三次浪潮.物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)展的核心是應(yīng)用創(chuàng)新，而以用戶體驗(yàn)為核心的創(chuàng)新是物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)展的重中之重.著手于“全球眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)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(yīng)用，以提升物聯(lián)網(wǎng)用戶感知為目標(biāo)，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無(wú)線性能綻開(kāi)分析，并建立多維度的系統(tǒng)模型，同時(shí)通過(guò)優(yōu)化手段提升物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)接入和傳輸環(huán)節(jié)的牢靠性、即時(shí)性和平安性.

0引言

物聯(lián)網(wǎng)(InternetofThings)是通過(guò)光學(xué)識(shí)別、射頻識(shí)別技術(shù)、傳感器、全球定位系統(tǒng)等新一代信息技術(shù)，實(shí)時(shí)采集任何需要監(jiān)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)各類可能的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)物與物、物與人的泛在鏈接，實(shí)現(xiàn)對(duì)物品和過(guò)程的智能化感知、識(shí)別和管理.物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)進(jìn)展的第三次浪潮.

近年來(lái)，中國(guó)電信緊緊把握住物聯(lián)網(wǎng)蓬勃進(jìn)展和行業(yè)信息化需求日趨旺盛的市場(chǎng)機(jī)遇，定位于“智能管道的主導(dǎo)者”，把握著物聯(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(jié).物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)接入和傳輸過(guò)程的機(jī)制和質(zhì)量，直接影響到應(yīng)用的牢靠性、即時(shí)性、平安性.

在上海電信現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)、電力遠(yuǎn)程抄表等一批具有代表性的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用.本文將針對(duì)“全球眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)、車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)這兩項(xiàng)代表性業(yè)務(wù)，進(jìn)行系統(tǒng)模型建立、無(wú)線性能分析、業(yè)務(wù)優(yōu)化、跟蹤保障等方面內(nèi)容的闡述.

1“全球眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)

“全球眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)，是由中國(guó)電信推出的一項(xiàng)完全基于寬帶網(wǎng)的圖像遠(yuǎn)程監(jiān)控、傳輸、存儲(chǔ)、管理的增值業(yè)務(wù).該業(yè)務(wù)系統(tǒng)利用中國(guó)電信無(wú)處不達(dá)的網(wǎng)絡(luò)，將分散、獨(dú)自的圖像采集點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域、全國(guó)范圍內(nèi)的統(tǒng)一監(jiān)控、統(tǒng)一存儲(chǔ)、統(tǒng)一管理、資源共享，為各行業(yè)的管理決策者供應(yīng)一種全新、直觀、擴(kuò)大視覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)范圍的管理工具，提高其工作績(jī)效.同時(shí)，通過(guò)二次應(yīng)用開(kāi)發(fā)，為各行業(yè)的資源再利用供應(yīng)了手段.

全球眼在現(xiàn)有基于寬帶的全球眼應(yīng)用組網(wǎng)方式的基礎(chǔ)上，客戶只需在內(nèi)部成員CDMA的手機(jī)終端上安裝全球眼-無(wú)線視頻監(jiān)控業(yè)務(wù)客戶端，即可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接入全球眼應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)時(shí)掃瞄授權(quán)監(jiān)控的資源圖像.

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

1.1系統(tǒng)模型分析

本文將從這些采樣終端的1X及EV-DO數(shù)據(jù)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，具體分析并建立“全球眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的話務(wù)模型.

這些終端發(fā)起的EV-DO數(shù)據(jù)連接中，約54%的連接時(shí)長(zhǎng)為10～11s，12%連接時(shí)長(zhǎng)大于15s，按每次EV-DO連接的時(shí)長(zhǎng)劃分的連接次數(shù)圖2所示;這些1X數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接中，9%的連接時(shí)長(zhǎng)為0～1s，11%的連接時(shí)長(zhǎng)為4～5s，23%的連接時(shí)長(zhǎng)大于2min，每次1X連接的時(shí)長(zhǎng)劃分的連接次數(shù)圖3所示：

在這些終端發(fā)起的EV-DO數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中，52%的連接間隔為4～5s，故推斷該系統(tǒng)可能存在心跳機(jī)制，而這些用戶的1X數(shù)據(jù)連接及短信間隔均無(wú)明顯規(guī)律，圖4為EVDO連接間隔分布狀況.

依據(jù)EV-DO話單中存在RLP層數(shù)據(jù)流量字段，故在此統(tǒng)計(jì)EV-DO連接的流量狀況，圖5為EV-DO連接前反向流量狀況：

依據(jù)統(tǒng)計(jì)得出，在全球眼終端的EV-DO數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接中，前反向流量均有91%在1～4KB間，可能為系統(tǒng)心跳機(jī)制所產(chǎn)生的流量.同時(shí)依據(jù)24h流量分布，發(fā)覺(jué)反向總流量遠(yuǎn)大于前向流量，且這些上傳數(shù)據(jù)在時(shí)間軸上并非勻稱分布.

“全球眼”系統(tǒng)模型如表1所示：

1.2性能分析

依據(jù)采樣的22個(gè)終端的EV-DO話單分析，這些終端的EV-DO數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)連接的CFC(中斷類型)分布如圖6，性能指標(biāo)見(jiàn)表2.

1.3優(yōu)化及跟蹤

依據(jù)“全球眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的系統(tǒng)模型和性能分析，發(fā)覺(jué)：

1.“全球眼”用戶群體采樣產(chǎn)生的每日EV-DO平均連接次數(shù)達(dá)到27014次，遠(yuǎn)高于每日平均連接次數(shù)為1673次的1X連接;在系統(tǒng)的EV-DO連接中，有91%的連接為以5s為間隔、10s連接時(shí)長(zhǎng)、2～4KB的心跳包連接;

2.連接次數(shù)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(tǒng)EV-DO性能正常，1X性能指標(biāo)則低于全網(wǎng)平均水平，可能為用戶在掩蓋較差地區(qū)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(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入性能，針對(duì)其高EV-DO連接次數(shù)、心跳包頻繁的問(wèn)題，針對(duì)“全球眼”應(yīng)用的EV-DO連接機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化.

1.4取得成果

通過(guò)無(wú)線性能跟蹤，發(fā)覺(jué)“全球眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生在優(yōu)化前的EV-DO連接次數(shù)遠(yuǎn)大于1X連接，并存在以5s為間隔、10s連接時(shí)長(zhǎng)、2～4KB的心跳包.連接次數(shù)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(tǒng)EV-DO性能正常，1X性能指標(biāo)低于全網(wǎng)平均水平，可能為用戶在掩蓋較差地區(qū)下切至1X所產(chǎn)生的的連接.優(yōu)化前的“全球眼”系統(tǒng)存在高連接次數(shù)、心跳包頻繁的問(wèn)題，在影響用戶使用感知的同時(shí)造成了網(wǎng)絡(luò)資源的鋪張.

將該系統(tǒng)的EV-DO連接機(jī)制優(yōu)化之后，通過(guò)跟蹤3個(gè)優(yōu)化后終端號(hào)碼的無(wú)線性能，發(fā)覺(jué)系統(tǒng)連接次數(shù)明顯削減，且不存在心跳機(jī)制，在提升用戶使用感知的同時(shí)，達(dá)到了節(jié)能低耗、節(jié)省網(wǎng)絡(luò)資源的目標(biāo).

通過(guò)連續(xù)深化討論，發(fā)覺(jué)現(xiàn)網(wǎng)在用的其他“全球眼”系統(tǒng)應(yīng)用終端話務(wù)模型和優(yōu)化前的相同，從多方面因素推斷其心跳機(jī)制可能同時(shí)受終端廠商的影響，需與終端廠商協(xié)同優(yōu)化，連續(xù)提升“全球眼”網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接入性能.

2車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)

車聯(lián)網(wǎng)是中國(guó)電信的另一項(xiàng)代表性物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用.車聯(lián)網(wǎng)通過(guò)在車輛上裝載電子標(biāo)簽，經(jīng)由無(wú)線射頻等識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)全部車輛的屬性信息和靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，并依據(jù)不同的功能需求對(duì)全部車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管和供應(yīng)綜合業(yè)務(wù).而這一系統(tǒng)的傳輸載體就是CDMA網(wǎng)絡(luò).

2.1系統(tǒng)模型分析

車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)模型與車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)性能如表3，4所示.

將從這些采樣終端號(hào)碼的EV-DO數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的連接特性、流量特性和地理分布特性具體分析“萬(wàn)周線”車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的話務(wù)模型.

按每連接時(shí)長(zhǎng)劃分的連接次數(shù)如圖8所示，按每連接間隔劃分的'連接次數(shù)如圖9所示：

依據(jù)圖9分析得出，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的EV-DO數(shù)據(jù)連接以AT發(fā)起為主，超過(guò)73%的連接時(shí)長(zhǎng)為3～4s，超過(guò)58%的連接間隔為9～11s，故推斷存在心跳機(jī)制.

按每連接流量劃分的連接次數(shù)如圖10所示：

依據(jù)圖10分析得出，在這些DO數(shù)據(jù)連接中，超過(guò)90%的連接流量小于1KB，推斷為車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的心跳包流量.

2.2性能分析

依據(jù)采樣的27個(gè)終端的DO話單分析，這些終端的DO連接的CFC(中斷類型)分布如圖10所示，性能數(shù)據(jù)見(jiàn)表5：

通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析得出，車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的EV-DO性能正常，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到CDMA網(wǎng)絡(luò)的平均水平.

2.3優(yōu)化及跟蹤

依據(jù)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的系統(tǒng)模型和性能分析，發(fā)覺(jué)：

1.車聯(lián)網(wǎng)用戶群體采樣產(chǎn)生的每日EV-DO平均連接次數(shù)為5713次，并存在以10s為間隔、4s連接時(shí)長(zhǎng)、1KB以下的心跳包;

2.車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的連接主要消失在每日5：00～22：00點(diǎn)的工作時(shí)間，連接次數(shù)在每日7：00～9：00和16：00～18：00上下班時(shí)段達(dá)到最高峰;地理上主要分布在徐匯區(qū)和浦東新區(qū);

3.車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的EV-DO性能正常，達(dá)到CDMA網(wǎng)絡(luò)的平均水平.

綜合考慮車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)接入環(huán)節(jié)，其同樣存在高EV-DO連接次數(shù)、多心跳包機(jī)制的問(wèn)題，然而，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用具有地域性和即時(shí)性特性，需頻繁向服務(wù)器匯報(bào)所在位置來(lái)供應(yīng)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用相關(guān)服務(wù).也就是說(shuō)，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的高EV-DO連接次數(shù)和多心跳包機(jī)制是必要的非冗余的，不能取消或規(guī)避它的這種特性.

因此，針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的業(yè)務(wù)優(yōu)化應(yīng)聚焦在它的網(wǎng)絡(luò)接入性能上，車聯(lián)網(wǎng)的EV-DO性能正常，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到CDMA網(wǎng)絡(luò)的平均水平.

2.4取得成果

針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)這類具有地域性和即時(shí)性、存在必要的頻繁心跳包的特別物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，為提升電信物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)水平，將業(yè)務(wù)優(yōu)化的重心從削減EV-DO連接次數(shù)、降低心跳包頻率轉(zhuǎn)移至提升無(wú)線性能上，并通過(guò)定期建立多維度話務(wù)模型，對(duì)車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的無(wú)線性能進(jìn)行跟蹤保障.

3結(jié)論

現(xiàn)今，物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于交通、物流、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、衛(wèi)生、安防、家居、旅游、事等二十多個(gè)領(lǐng)域，專家估計(jì)在將來(lái)3年內(nèi)中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)將在智能電網(wǎng)、智能家居、數(shù)字城市、智能醫(yī)療、車用傳感器等領(lǐng)域領(lǐng)先普及.

中國(guó)電信作為“智能管道的主導(dǎo)者”，把