背景物联网（IoT）的不断发展在几年前已经成为现实。机器（节点）之间的互通为智能农业、智能家居、车联网等一些应用铺平了道路，这些应用有望对我们的生活产生深远的影响。物联网的关键要素之一是机器之间的无线通信，也称为“机器对机器(M2M)”通信。与4G或WiFi网络等移动网络不同，相当一部分M2M通信的特点是传输速度非常低、数据包非常小、设备数量多。从协调电信网络的角度来看，这些特征提出了重大挑战。创新由于通过卫星实施先进的随机接入方案，以及近期研究提出的高效、低复杂度算法，卫星物联网越来越易于??实施。有关这项研究的论文发表在《国际卫星通信与网络杂志(International Journal of Satellite Communications and Networking)》，包括信息和通信技术部(DTIC)和德国航空航天中心(DLR)的研究员GiuseppeCocco，以及来自欧洲航天局的研究人员。技术连接到同一颗卫星的传感器数量可能非常多。让我们想象一种作物有一个连接到卫星的湿度传感器，它只在湿度低于特定阈值时才传输信息。传感器可能很长时间不发送任何信息，当它决定发送时，数据量非常小（只有几位）。在这种情况下，与卫星网络建立连接所需的控制数据量可能会超过传感器传输的有用数据量（有效载荷）。虽然每个传感器偶尔会传输少量数据，但总体数据流量非常大。M2M流量中的控制信息是一种巨大的资源浪费，但也需要避免干扰。在处理单个传感器时，这似乎不是问题。但在卫星网络的情况下，连接到单个卫星的传感器数量可能非常多。虽然每个传感器只是偶尔传输少量数据，但总体流量很高。另外，删除或减少M2M通信流量中的控制信息，会导致不同传感器的信号相互干扰，导致发送的信息丢失，甚至在流量大的情况下造成网络崩溃。在这种情况下，M2M流量控制信息是一种重要但必要的资源浪费，以避免干扰。这将导致更宽的带宽、更大和更昂贵的卫星或更多的卫星数量，从而导致更高的M2M通信成本和对物联网发展的负面影响。2019年5月24日发射的60颗Starlink卫星为了解决这个问题，近年来开发了一种具有多次随机访问的新型先进系统，这将在不影响网络性能的情况下极大地限制控制信息。这些系统的工作方式非常违反直觉，也就是说，它们不是试图避免干扰，而是增加干扰，以便每个节点传输同一消息的多个副本，而不知道其他节点是否在同时传输。Koko解释说：“诀窍在于接收器利用这种干扰来净化接收到的信息并从中提取有用的信息。要了解这些系统的工作原理，你可以想想你是如何吃朝鲜蓟的，每次你摘下一片叶子，然后好吃的一点点吃，不过下面的叶子也松了，每次至少能摘到一片新叶子。”他们开发的高效、低复杂度的算法可以增强卫星物联网中的通信系统。国际科学期刊上的几篇论文已经证明了基于每条消息的多个副本传输的随机多路访问的前景。然而，该研究的作者解释说，这些研究采用了简化的方案（需要通过方程式和模拟进行更简单的处理），这不允许在现实环境中评估这些系统的性能。Koko总结道：“我们的贡献超出了这些简化。我们研究了实际系统中出现的各种组件对整个系统的影响，例如许多用作物联网节点的低成本电子设备的缺陷，并开发了可以帮助解决的算法增强针对它们的系统。因此我们特别努力开发既高效又低复杂性的算法，因此通过卫星的物联网变得越来越高效，对每个人来说都变得越来越高和更容易获得。”
