文摘

本文设计的无线环境地图(REM)和一个实时工具意义上的射频频谱和最佳的地方代理模型和序贯实验设计工具72特别提款权传感器在选定的区域,使用罗拉和/或NB-IoT技术网络。它允许监管机构检查的正确使用分配的频谱和构成通信替代对于灾难性事件,如飓风或地震,广播和电视广播等发挥重要作用在让人们了解气象事件。无线电广播服务使用大型天线和高楼,使他们容易受到此类事件。无论选择技术,物联网监测网络将更加健壮,因为它使用小天线和降低塔,通常一个给定的区域是由多个基站覆盖。该工具可用于nonserved地区部署新服务(例如,4 g 700 MHz频带以更低的成本或使用TVWS技术提供通信和互联网连接)和最优干扰管理。

1。介绍

无线通信和广播中扮演着至关重要的角色连接世界各地的人们。这些系统用于通知,娱乐,教育,和保护公民。然而,在发展中国家,金融资源并不总是可用的有效运作。

许多发达国家引进新的宽带服务,例如,第四代(4 g)网络,在更高的频率(长期进化,LTE)乐队38,2570 MHz - 2620 MHz)。然而,在更高的频率,基站将减少覆盖范围,要求更多的基站服务区。这种致密化的基站在不发达国家是不可行的,因为成本太高。这些服务转移到较低的频率(例如,700 MHz)基站的数量会降低覆盖更多的区域。

一些不发达国家进步的方式部署他们的网络在覆盖区域没有任何规划工具。主要解决问题有效地共享不同服务之间的无线电频谱相关基站的覆盖范围和辐射功率。

频谱感知由认知无线电(CR)似乎足够由于其较低的基础设施需求和广泛的应用领域1,2]。在CR的情况下,这种频谱侦测任务是获取频谱使用的特点。此外,它决定了信号的类型,占用频谱(数字或模拟信号)及其功能,如波形,调制,载波频率和带宽等。然而,这需要更精确的信号分析技术,增加了计算复杂度检测算法(3]。

CRs可以避免干扰主用户。可靠的光谱传感技术识别可能的可用性增加动态认知网络容量的机会。最有价值的参数的CR概念意义的能力,检测,学习,和了解广播的操作环境,通信通道的状态,频谱可用性、用户需求和应用,当地政策,可用网络(基础设施),由监管机构和操作限制。但灵活自主的主要特点是它的容量autoreconfiguration [4]。

软件定义无线电(SDR)是最重要的之一,最新技术的商业化已经和丰富地使用现代无线有关的沟通系统。特别提款权,几乎所有的CR的硬件平台,可以调整不同的频率范围和实施各种(de)调制方案和各种标准在同一设备/硬件使用可重构硬件和软件系统(5]。在特别提款权,更广泛的能力取决于元素基本上是软件可配置(6]。特别提款权的两个主要的优点是灵活性和简单的适应。然而,特别提款权的部署传感器技术与传输信息的能力通常是昂贵的(7]。最近的进步对物联网标准化和工业化(物联网)技术可以有助于解决特别提款权的互连设备。

古巴每年遭受热带风暴(例如,2017年厄玛飓风)电信基础设施造成很大的伤害,破坏人们的房屋,使循环是不可能的。在这种情况下,恢复过程中应该有很好的同步涉及实体。无论选择技术,物联网监测网络(使用特别提款权传感器作为传感装置)将更加健壮,因为它使用小天线,降低塔和经常一个给定的区域是由多个基站覆盖。拥有一个动态监测工具(DMT)能够实时检测射频频谱与可能的解决方案,并建议有助于弥补受损区域的飓风和让人们了解。

本文的新颖的设计工具,感官和实时监控造型代孕的射频频谱和最佳的地方(相扑)和序贯实验设计(SED)工具的特别提款权传感器在选定的区域,使用罗拉和/或NB-IoT技术网络(1]。这个工具将构建一个快速眼动的选择的射频频谱和使用这些信息用于以下目的。首先,它允许监管机构检查正确使用分配的频谱。第二,它构成了另一种复苏过程中对于灾难性事件,如飓风或地震,广播和电视广播在让人们了解起着重要的作用。无线电广播服务使用大型天线和高楼,使他们容易受到此类事件。第三,该工具将有助于决策部门和服务提供者,显示实时可用频率和覆盖干扰nonserved或缺医少药地区,因为造成的损害事件。第四,该工具可用于nonserved地区部署新服务(例如,4 g在700 MHz频带以更低的成本或使用TVWS技术提供通信和互联网连接)。

本文继续如下。部分2介绍了相关工作和物联网平台的解决方案。部分3提出了一种对我们的系统网络的体系结构。被认为是真正的广播场景,包括传感器位置和物联网基站的优化。部分4显示了网络设计的结果,不同的物联网平台的反馈回路,和频谱的使用效率。结论提出了部分5。

2.1。相关工作

代理模型是cheap-to-evaluate昂贵的替代模型,高度精确的计算机模拟(如传感器定位)。因此,代理模型和序贯设计工具替代深入探索设计空间通过评估大量的样本。在[8),作者使用代理模型来模拟射频电路的行为。在[9),同样的作者使用代理模型来发现采用描述函数的最佳逼近。

使用SED,所有数据点选择和造型算法所得,没有评估任何额外的样品。在[10),作者提出一个比较和分析不同的空间序列的设计方法,在传统一次性拉丁超立方设计结果进行了对比。在[11),比较了在不同序贯实验设计方法对全球代理建模一个真实的电子问题。

crn频谱感知,作为一个主要支持功能,需要可靠地检测弱主无线电(PR)信号可能未知的设备类型(4]。光谱遥感还应该监视主要用户的激活腾出为二级用户占用频谱段。然而,CR很难捕捉到这些信息瞬间由于缺乏合作的主要和次要用户。最近的研究工作的重点在频谱感知检测正在进行的主要传输CR设备。一般来说,去除频谱感应技术分为两类:宽带传感和窄带意义。窄带传感分裂相干(12)和非相干检测。相干检测,没有知识的主要信号的参数是必需的,而非相干检测时最合适的一个特别提款权有限信息的主要信号(例如,只有当地的噪声功率是已知的)(13]。能量检测器(14)是一个非相干检测的例子,而波形周期平稳探测器探测器和连贯的(3]。

为构建快速眼动可以通过收集测量特别提款权。因此,开发专用的传感器必须考虑增加快速动眼睡眠的质量。在[16),传感器几何图形的影响主要用户(PU)和环境参数估计进行了研究。分布式频谱感知与认知无线电网络(crn)利用稀疏提出了(17]。

获得知识网络,一个通用的方法来开发CR提出了基于快速眼动(18,19]。REM被设想为一个集成的数据库组成的多畴的信息,支持全球跨层优化通过启用CR通过各层来“看”。认知无线电引擎(CE)等各种认知功能情况感知、推理、学习、规划、决策支持可以利用快速眼动,CR的车辆网络支持。在[18),给出了仿真结果。然而,作者没有考虑不同指标对绩效评估(例如,汽车生产的环境噪声干扰,天气,和相邻的发射机)。

2.2。物联网平台解决方案

近年来,物联网网络迅速增加。LoRaWAN(远程广域网)是世界上最采用物联网标准(20.]。实现远程(罗拉)技术通常是未经授权的433 MHz和868 MHz乐队,通道的带宽125千赫。物理层(体育)实现线性调频扩频调制(CSS),它提供了良好的鲁棒性对干涉(20.]。

窄带物联网(NB-IoT)是一种新的细胞技术中引入第三代合作伙伴计划(3 gpp)发布13为物联网提供广域覆盖。它包括相关的物联网应用的更好的性能改进。Narrowband-IoT (NB-IoT)允许灵活性通过使用传统的LTE网络的一小部分光谱(21)要求180 kHz的下行和上行带宽。最小系统带宽的选择使大量的部署选项(例如,更换一个GSM运营商(200 kHz) NB-IoT)。

NB-IoT的空气界面进行了优化,以确保与LTE和谐共处,因此这样一个“带内部署NB-IoT在LTE载体LTE的性能或NB-IoT不会妥协。选项的LTE运营商也在保护带的LTE部署NB-IoT航母LTE BS的升级软件。

3所示。方法

3.1。网络体系结构

实现一个动态的网络,我们设计了一个网络体系结构能够检索所需的反馈数据通过物联网实时DMT反馈循环。图1显示了该网络体系结构的框图。


图1
动态网络架构。

DMT(块V图1)收集和分析服务质量(QoS) (Block II,图1)数据检索的传感设备(阻止我,图1)建立REM(第六块,图1)覆盖地区的传播条件。QoS数据还允许检测频率的二次干扰服务(例如,相邻发射机)和可用的覆盖率和采取进一步行动(第四块,图1)。将取决于所要采取的操作场景,DMT正在(例如,正常情况下或灾后由飓风引起的)。这样,广播网络之间的一座桥梁和DMT网络(Block III,节点1,节点2和节点N,人物1)实现的。物联网网络必须设计和优化与广播网络覆盖重叠。

构建传感装置,覆盆子π(RPI),一个特别提款权USB设备,一个物联网收发器(阻止我,图相结合1)。零售物价指数都有足够的计算性能驱动设备(22]。检测地面数字多媒体广播(DTMB)信号,测量设备使用特别提款权由硬件实现USB设备必须完成至少以下参数:(i)覆盖了射频UHF波段(470 - 806 MHz),(2)带宽6 MHz,(3)信噪比(信噪比)从14 dB 30 dB。

表1列出所需的参数来实现动态射频地图和提供反馈干扰问题的DMT的人物1。位大小为每个参数是依赖于软件的。正确的当地所需的频率偏移频率参考,实现更高的测量精度。5字节数据包被发送到不同。一个物联网收发器将收集传感装置和后来的数据包传输优化服务器每5分钟。检索到的数据是基于96百分位前5分钟。罗拉包10个字节的时间在空气与科幻小说= 7约40毫秒(23]。因此,物联网网络的延迟不是一个关键约束对于这个应用程序。

表1
检索的参数传感装置在接收机的位置。
3.2。配置和场景

首先,定义适当的预算为每个链接技术,感知广播网络和物联网网络设计和优化。考虑到物联网收发器和特别提款权传感器集成,如图1块i表2列表最相关的链路预算参数DTMB,特别提款权传感器,罗拉,NB-IoT。链路预算占所有收益,损失,和实现利润的发射器,接收器,传播渠道。基于链路预算,可以计算最大允许路径损耗(PLmax)为每个技术在特定的情况下(24]。

表2
链路预算参数。
3.3。广播网络和飓风的影响

射频频谱的动态图,一个现实的场景在哈瓦那郊区,古巴,目前部署DTMB网络(UHF波段)被认为是。三个DTMB发射器(操作575 MHz、677 MHz和689 MHz;最后两个发射器都位于相同的建筑)占地面积50公里2。图2显示了广播发射机的覆盖范围和可用的蜂窝基站(BSs)(虚线)。射频频谱我们部署大量的传感器覆盖面积和物联网的基站(BSs)收集信息的传感器。优化和部署的传感器和物联网BSs部分中描述3.5和3.6,分别。


图2
广播发射机、覆盖区域和细胞BSs(用虚线分隔)。

OFDM参数(包括采样频率因子)和广播发射机的比特率从DTMB标准规范(检索25]。另一个广播网络的规范,如辐射功率、辐射效率、频率、带宽、天线参数,和接收机参数,取决于设置,网络规划和技术使用的服务提供者(目前部署的网络)。注意,发射机效率考虑辐射高功率放大器和系统效率。

检索的阴影标准差是监管的数字电视广播由当地监管当局。

热带气旋在加勒比海的风速可达250公里/小时到400公里/小时(如2017年厄玛飓风)[26]。建筑结构准备支持风速,但风暴会破坏窗户,推倒树木,破坏电气服务在该地区发行量几乎不可能。让我们假设,在飓风后,两三个发射器和大约60%的BSs被破坏(图3)。电视覆盖区和DMT的操作将受到影响,由于缺乏足够的基础设施。DMT将有助于检查频谱可用性。因此,拿回DMT有两种选择:(i)优先的BSs手机网络在经济复苏过程中,使用一个NB-IoT网络部署DMT,或(ii)部署一个罗拉网络不依赖于现有的或遭破坏的基础设施。在这两种情况下,网络冗余的设计会考虑情况下,基站用于DMT被飓风摧毁。


图3
广播发射机,覆盖区域,BSs(虚线分隔)和细胞在一些气象事件。
3.4。物联网基础设施

评估所需的资源(即。,infrastructure and spectrum usage) for the IoT feedback loop, we designed, optimized, and compared the two IoT networking solutions in the proposed scenario: LoRa and NB-IoT. Notice that the SigFox constraint of maximum packets delivered per day does not fit this application.

罗拉设备可以辐射信号电平高于14 dBm(类终端设备),但是由于监管的最大允许辐射功率在868 MHz,最大等效全向辐射功率(附近)仅限于14 dBm (27]。在最大值附近NB-IoT终端设备是23 dBm (28]。

使用不同的配置,罗拉BSs允许模仿了49虚拟通道(27]。这里的最大可用物理渠道只被认为是(8频道)(27]。罗拉PHY层实现更大范围的调制方案,允许比特率从0.25 kbps到5.5 kbps单通道(27]。信噪比在-20分贝的范围从-7.5分贝。扩频调制编码每一个比特的信息为多个啾啾。因此,扩频处理增益允许接收信号接收机噪声楼以下的权力。

对于NB-IoT,我们考虑一个联合部署LTE(乐队b8 - 900 mhz) BS基础设施,考虑n-band模式。罗拉的每通道占用的带宽是125千赫27NB-IoT],是180千赫使用单一LTE复审委员会(21]。NB-IoT功率放大器的辐射效率,辐射系统,采样因子将一样LTE (29日]。

额外的2 dB损失应占NB-IoT细胞干扰边缘。这是因为LTE细胞频率分布需要考虑允许干扰在附近的细胞(24]。

3.5。传感网络的优化

优化传感网络,几个参数需要考虑。首先,我们必须占地50公里2在郊区有三个电视发射机工作在UHF波段(470 - 806 mhz)。因此,目前的传播损耗起着重要的作用,决定我们要使用多少传感器。估计其行为,Okumura-Hata传播损耗模型被认为是在一个郊区的场景,这是充分解释(30.]。

其次,我们必须计算所需数量的传感器适合该地区避免错误试图估计相邻传感器之间的接收功率。实现,接收功率估计使用Okumura-Hata模型在一个郊区不同的接收距离1公里的步骤。图5显示了三个发射器的结果。

我们可以看到,接收功率急剧下降前10公里的发射器。然而,对于575 MHz的频率和发射功率50 dBm, 5公里后电视灵敏度阈值下的接收功率下降在古巴建立监管超高频乐队(-84 dBm) (31日]。因此,命题是使用一个传感器的分辨率每公里2。

使用优化部署相扑(32,33]。相扑是一个MATLAB工具,自动建立准确的代理模型(也称为元模型或响应面模型)给定的数据源(仿真代码、数据集、脚本等)在用户设定的准确性和时间约束。工具最小化数据点的数量(它会自动选择),并试图尽可能地适应和自主,不需要用户输入除了一些初始配置(32,33]。

通常,需要昂贵的计算模拟硬件。因此,相扑工具替代深入探索设计空间通过评估大量的样本。代理模型的目标是找到一个模型,模拟原系统的行为,但可以评估更快。这个函数是由多个样本计算关键点的设计空间,分析结果,选择一个模型,近似的样品和系统行为。

表3显示可用各种各样的模型类型;他们的限制取决于所建模的系统。受欢迎的选择是多项式和理性功能(34),克里格模型(35),神经网络(36)和径向基函数(RBF)模型(37]。这些可以用来执行优化和灵敏度分析一旦模型(38]。

表3
四个不同类别顺序设计和实例(15]。

同时,战略经济对话(11,39)曾试图获得相似的结果,从而比较两种部署。战略经济对话是一个功能强大的工具,序贯实验设计(DoE)。在传统的实验设计中,选择所有的设计点,之前执行任何(计算机或实际)实验中,并没有额外的设计点选择。这种传统的方法是容易过采样和/或欠采样,因为它往往是很难提前评估所需数量的设计点。SED工具解决这个问题,为用户提供最先进的算法,生成一个实验设计顺序,即。一个点,而无需提前提供设计点的总数。SED是非常快速和容易使用,但非常强大的(11,39]。

选择传统的母鹿只基于可用的信息在第一个模拟,如输入变量和测量的结果。这些信息然后在模拟器上添加到实验设计,在代理模型评估的所有信息。这是一个一次性运行,评估所有的点在哪里,以及建模算法所得没有评估任何额外的样品(40]。

序贯实验设计(SED)对这种方法进行了改进将独特的算法转换为一个迭代的过程。SED方法分析数据(样本)和模型从先前的迭代中选择新的样本地区,更难以近似,从而导致一个更有效的样本分布相比,传统的能源部。

图4显示了流图与工具(相扑和SED)。在第一步(初始配置)、坐标(城市轨道交通格式相扑工具和程度格式SED工具)的面积评估需要添加。此外,定义约束,例如,建筑,湖泊或河流,不允许放置传感器领域。在这两种工具,这些被称为“约束。“最后,在每次迭代中样本的数量增加,并且最终部署需要指定数量的样品。其余的过程继续循环,直到找到最优数量的传感器部署定义。相扑的工具,它开始添加已知样品的接收功率(dBm)。如果样品的数量不能满足需求,该工具建议新的地点(样本),接收功率应该测量。有新样品,再次重复整个过程。在对话的情况下,所需的传感器部署数量只需要设计整个部署。


图4
序贯设计的流程图,包括代理的建模。

图5
接收功率变化使用Okumura-Hata模型步骤1公里。输入参数取自表2。

表3列出了一些可用的方法来处理相扑和SED工具。一个模型被认为是足够准确的,当它的根相对平方误差小于0.05 [8]。样品允许的最大数量为每个频率是固定在65年。摘要产出型(LOLA-Voronoi)和基于模型(Kriging-based)使用抽样,因为都使用的输入和输出值从之前的样品来确定下一个样品。通过添加样品每次仿真,快速眼动可以构建正是我们想要的。

3.6。物联网网络优化

的功耗优化物联网网络专用的反馈通道必须最小化。这一目标,一个物联网罗拉和NB-IoT网络(表2)的设计、优化和基准测试。

考虑到所需的最低限度的基础设施和优化网络的能耗,提出的启发式算法(41,42在[]和改善1)被用来减少基站的数量需要在物联网的物理层。图6显示了最小的流程设计和优化基础设施和电力消耗的物联网网络的反馈。设计和优化在两个不同的执行步骤(两个启发式算法的循环)。在原始算法提出了(11,41),只有一个周期存在(没有最佳BS位置选择是实现)。网络设计工具是基于能力的,这意味着交通密度和终端设备密度输入参数。软件也接收输入参数可能的目标区域和BS地理位置包括BS天线高度。四十模拟执行评估整个网络的平均功耗,进步平均所有模拟计算来验证一个适当的估计用户覆盖的百分比。


图6
物联网网络优化的过程。

在第一步(图6),最好的BSs的整个集合的BS位置选择。四十一可用BS位置被认为是部分的场景3.2。软件优化功耗将每个用户连接到活动路径损耗最低的BS如果这BS仍有足够的能力来支持用户。只有在没有其他活跃的废话可以支持目前的终端设备,然后一个新的b被标记为活动。

最好的BS位置的路径损耗后统计选择40模拟(步骤1)。BSs的最大数量选择将取决于交通需求和有效覆盖/ BS保证至少96%的终端设备实际上被网络覆盖。路径损耗(PL)(dB)和终端设备之间的每个基站(BS)计算距离的函数d(公里),频率f(MHz), BS天线高度乙肝[m],终端设备天线高度嗯[m]。在我们的场景中,我们使用Okumura-Hata路径损耗模型(30.),与(即场景拓扑及相关技术参数。、频率、最大射程和有效高度)。

在第二步(图的算法6),功耗进一步优化通过连接用户主动BSs最低的路径损耗和降低附近而PL基站和终端设备之间小于最大PL。

4所示。结果与讨论

本节介绍网络模拟和优化的结果考虑的场景。

4.1。传感网络优化

就像前面提到的3.5,我们计算的最优位置传感器使用相扑和SED工具。这两个工具都是他们的主要约束使用近似算法。结果,我们将获得一个新的部署我们每次运行应用程序(数量和位置的传感器可能不同),直到找到最优位置。

为了提高精度,一个自适应抽样程序驱动新样本的选择和模拟。使用LOLA-Voronoi建模始于30已知样本。后来,Kriging-based模型自适应采样。每个采样迭代后,需要10个样品,接收到的功率(dBm)为每一个新样本估计,重复这个过程,直到下列条件之一(9满意:(i)用户所需的精度已经达到和(2)的最大允许数量的样品。

一旦每个频率的65个样本(每个发射器一个)得到,结果应该获得最终的部署相结合,每个传感器的条件有接收信息从三个可用的发射器在选定的区域。传感器之间的差异是相当小的假设相同的最后一个位置传感器。只有7个多个传感器需要覆盖整个区域。最后,一个最优部署72个传感器的选择区域。图7展示了所选择的传感器的部署区域。


图7
传感网络部署为特高频带使用相扑和SED最佳定位和频谱监测的传感器数量。

图8显示了三个发射器的覆盖区域。图8(一个)代表了发射机的覆盖区在575 MHz。它没有覆盖整个区域(50 dBm的辐射功率和天线高度40米),因为接收功率在选择区域的某些部分是电视特高频带灵敏度阈值(-84 dBm)。然而,另外两个发射器发射677 MHz(图8 (b))和689 MHz(图7c)位于相同的建筑(60 dBm和58.45 dBm,分别辐射功率和天线高度145米)可以覆盖所选区域没有达到电视灵敏度阈值(-84 dBm)在任何区域的一部分。每一个发射机正在以不同的频率和传递不同的信息。因此,他们之间没有干扰。图8 (d)显示了三个发射器在一起;100%的面积是由电视信号接收功率高于-84 dBm。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
(d)
(d)
图8
覆盖地图基于仿真的选择区域,575 MHz (a), (b) 677 MHz, (c) 689 MHz, (d)覆盖地图3发射器(黑色广场)工作在该地区没有干涉其中。
4.2。物联网的反馈网络优化

图9显示了两个解决方案获得物联网反馈认为地区网络覆盖地图,罗拉(图9(一个))和NB-IoT(图9 (b)),使用方法和场景的部分3.2。BSs选择最佳满足连接设备和交通的密度与深点的颜色突出显示。

(一)
(一)
(b)
(b)
图9
物联网反馈网络覆盖地图(黑眼圈):选择b位置(黑色点)和传感器与红色的十字架,(a)罗拉网络解决方案和(b) NB-IoT网络解决方案。

所需数量的BSs罗拉是4和NB-IoT是6。从理论上讲,区域范围要求(50公里2只有1到3)满意BSs(根据科幻小说)。然而,大量的BSs必须满足容量需求最糟糕的交通生成的接收器的监视应用程序。出于这个原因,最好的罗拉网络性能是实现所有设备是否能够连通科幻= 7到最近的BS(根据路径损耗)。原因是科幻= 7达到比特率最高的和最低的时间。NB-IoT更高容量与QPSK调制方案,但每个BS的最大覆盖(即。~ 2公里)低于罗拉科幻= 7(即。~ 3.1公里)。

注意,DMT将使用现有的基础设施部署LTE提供3 g和附近的一个特性。在我们的解决方案(罗拉和NB-IoT)超过70%的可能的BS位置永远不会选择。因此,该算法是一种启发式:获得的解决方案可能不会(尽管如此,它可以是)最优的解决方案,但它是一个次优的接近最优。超过70%的可能的BSs的方法永远不会选择可以用来开发一个背景网络面对气象事件后恢复的过程。删除所选的BSs在前面的设计和运行过程图描述6,一个新的最优部署。

4.3。一个气象事件后恢复过程

节展示的场景3.2,它假定的两三个发射器被飓风摧毁,被认为是。这两个发射器位于同一建筑高度为145米高的概率检索天线破坏由风引起的。过程恢复原来的发射器可以天,在这段时间里,人们在该地区仍然是无知的他们面临的情况。

在这种情况下,提出了DMT扮演着一个重要的角色在帮助政府在灾后恢复过程的事件。保持DMT运行的第一步是为传感设备提供电池(图1块我),覆盆子π是传感器的核心,它使用5 v消费约2。因此,电力银行10000 mAh,传感装置运行5小时左右。

第二步是有所有必要的基站工作收集的信息传感设备。节4.2,我们提供两个解决方案。第一个使用4罗拉BSs和第二个使用6 NB-IoT BSs。这些地方都是用来提供细胞连接和配备有备用电源和冷却系统,使其工作期间和之后的飓风。决定最好的解决方案,需要占以下元素:(i)访问级别的位置在飓风后,BSs的状态,和(2)(3)的部分或全部破坏多少时间恢复服务。物联网技术将选择根据前面提到的元素。

如前所述,我们得到两个物联网网络解决方案:4 BSs罗拉和6 BSs NB-IoT。罗拉的位置BSs一致的位置有4 6的位置NB-IoT BSs。然而,两种技术都使用相同的塔的天线。因此,修复时间一个塔无论技术是一样的。DMT的工作节省时间在复苏过程中,最好使用罗拉解决方案。

节中描述的场景3.3两个发射器被毁,仍然发送没有足够力量覆盖整个区域(图8(一个))。DMT可以检测,在大约30%的面积下的接收功率是-84 dBm。在这种情况下,让人们了解,我们建议使用一个小发射机位于同一座楼的传动功率40 W(约700美元)而不是修复原来的(安装时间会更长,价格会更高,约20000美元)。图10 ()显示了新发射机的覆盖范围(~ 46 dBm,天线高度145米)。图10 (b)显示了两个发射器和90%的面积被电视信号覆盖信号强度高于-84 dBm。只有10%(黑色广场)的区域仍然作为一个无人看管的地方。

(一)
(一)
(b)
(b)
图10
覆盖地图(接收功率)基于仿真的选择区域,(a) 677 MHz的发射功率40 W, (b) 2发射机覆盖地图(黑方块)在它们之间的区域不受干扰。黑色广场是供水区,大约10%的总表面。

节3.3,我们假设60%的41个基站提供我们需要的细胞提供了一个连接(GSM、3 g和4 g)被飓风摧毁了BSs摧毁(25)。在飓风后,很难在短时间内检查所有BSs段。在这种情况下,提出了DMT有助于精确检测的废话是工作和给政府反馈的实际情况。

4.4。网络部署成本考虑

network deployment,我们需要考虑终端设备结构和b的基础设施。单一传感装置是由一个SDRplay传感器(模型RSP1A)、覆盆子π3 (B +模型),和一个物联网收发器(罗拉和NB-IoT)。近似为所有这些设备的价格是215美元。大约72个传感器的总价格是15480美元。一个罗拉BS部署成本高达1000美元,一个NB-IoT 15000美元,考虑到LTE的重复使用的基础设施。基础设施的差异不显著NB-IoT BSs更多(2)。然而,NB-IoT移动运营商的许可成本相当高。BSs基础设施罗拉总成本是4000美元(BSs) 4。对于NB-IoT, BSs部署总成本是90000美元(约22倍6 BSs)。

5。结论

在本文中,我们调查的可行性建立REM部署72特别提款权传感器使用相扑和SED工具选择区域和使用罗拉和/或NB-IoT技术网络。物联网的反馈网络设计和优化的最小功耗和基础设施。

这个DMT允许监管机构检查正确的使用分配的频谱和复苏过程中扮演着重要的角色在灾难性事件之后,如飓风,广播和电视广播在让人们了解是很重要的。此外,该工具可用于nonserved地区部署新服务(例如,4 g在700 MHz)。

未来的研究将包括DMT的模拟真实的场景。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

信息披露

m . Deruyck的博士后FWO-V(研究基金会,弗兰德斯,比利时)。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

y Hervis桑塔纳是支持的LACETEL和博士授予特殊的根特大学研究基金会(转炉),比利时。