面向M2M業(yè)務的3GLTE移動通信網(wǎng)絡中關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、M2M是“Machine to Machine”的簡稱，意為“機器到機器”。國際著名標準化組織3GPP(3rd Generation Partnership Project)將M2M通信定義為不需要人為參與的機器之間的數(shù)據(jù)通信方式，它與人與人(H2H)之間通信的區(qū)別在于:不同的網(wǎng)絡場景、低成本、海量的網(wǎng)絡終端和小數(shù)據(jù)量傳輸。當前已有3GPP、ETSI(European TelecommunicationsStandards Instit

2、ute)、CCSA(China Communications Standardization Association)等幾大組織全面展開了面向M2M通信的研究以及標準化歷程，相關(guān)技術(shù)報告和標準也陸續(xù)發(fā)布。
　　 當前蜂窩無線網(wǎng)絡是根據(jù)H2H業(yè)務要求進行設(shè)計的，具有完整的信令流程以保證人與人通信過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩砸约翱刂频撵`活性。在很多M2M應用場景中，通常情況下只傳輸很少量的數(shù)據(jù)（幾十比特到幾百比特），但每次信令連接建立流程

3、將會占用幾千比特的信令開銷。由于M2M終端數(shù)量龐大，大的信令開銷不但會造成數(shù)據(jù)傳輸效率的降低，而且會造成信令擁塞而影響H2H通信的性能。因此，蜂窩無線網(wǎng)絡特別是3G(the3rd Generation)、LTE(Long Time Evolution)系統(tǒng)中針對M2M進行信令控制流程和承載控制的優(yōu)化，對于通過3G/LTE無線網(wǎng)絡支持M2M應用具有非常重要的意義。
　　 針對上述問題，本文首先對目前業(yè)界提出的M2M網(wǎng)絡優(yōu)化技術(shù)從信

4、令優(yōu)化、終端業(yè)務建模和調(diào)度與退避算法優(yōu)化等方面進行全面的概述和總結(jié)，并分析其優(yōu)缺點;隨后，對LTE系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸及信令流程進行介紹，并配合M2M業(yè)務的特征分析現(xiàn)有LTE系統(tǒng)的傳輸流程缺陷，然后在此基礎(chǔ)上提出基于資源調(diào)度的自適應幀長度計算方案SMCDS(Send Multiple ofCopies Scheme)，即在M2M終端獲得傳輸資源較大而傳輸數(shù)據(jù)較小的情況下，盡量將傳輸塊復制多份發(fā)送。同時對不同M2M業(yè)務和不同調(diào)度方式的情況進行仿

5、真，驗證SMCDS的吞吐量方面的性能。最后，介紹了傳統(tǒng)的退避算法并通過仿真驗證3G/LTE系統(tǒng)中的退避算法在面對海量接入時的糟糕性能，然后再在引入偽貝葉斯算法的基礎(chǔ)上，提出基于動態(tài)分配前導的隨機接入算法DASP(Dynamic Algorithm of Separating Preambles)。將M2M終端和H2H用戶使用的隨機前導分離，并結(jié)合均勻退避算法和偽貝葉斯算法，實現(xiàn)不同數(shù)量終端接入情況下的資源靈活調(diào)配。仿真結(jié)果顯示該算法能在