评估用于物联网/机器对机器（IoT/M2M）应用的二进制序列化协议在混合地面和非地面网络中的性能 Natesh Kumar, Mariano Falcitelli, Francesco Kotopulos De Angelis, Paolo Pagano, Sandro Noto

《Telecom》：Evaluating Binary Serialization Protocols for IoT/M2M Applications over Hybrid Terrestrial and Non-Terrestrial Networks Natesh Kumar, Mariano Falcitelli, Francesco Kotopulos De Angelis, Paolo Pagano and Sandro Noto

　　

摘要

物联网（IoT）在混合地面/非地面网络（TN/NTN）中的快速部署面临一个主要瓶颈：标准数据格式（如JSON）的冗长性。这对于大规模的机器对机器（M2M）系统来说至关重要，这些系统需要跟踪和监控多模式干货集装箱，而设备必须遵守商业卫星IoT的严格消息大小限制（每条消息约160字节）。我们对比评估了四种适合设备的二进制序列化协议（CBOR、MessagePack、Protocol Buffers以及一种自定义的Struct+Zlib混合方案），这些协议专为电池供电的微控制器设计。通过使用可扩展至2000个并发设备的测试平台以及oneM2M标准框架，我们评估了这些协议的负载效率、吞吐量、延迟和可维护性。只有Protocol Buffers和Struct+Zlib符合NTN的消息大小限制，其中Protocol Buffers在性能和长期可维护性之间提供了最佳平衡。通过Astrocast LEO卫星平台和oneM2M Mobius框架的实际验证，这些结果得到了证实。成本分析表明，对于一个拥有10,000个设备的海运船队来说，每月可节省超过62,000欧元的成本，这证明了该方案的技术可行性和经济可行性。本研究为在混合TN/NTN网络中设计高效、可扩展的IoT系统提供了方法论框架，为全球集装箱跟踪和监控部署提供了实用指导。