無線網(wǎng)絡(luò)中M2M通信大容量接入研究.pdf

1、近年來物聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)電子的發(fā)展普及使得M2M通信作為一項(xiàng)新興的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，M2M通信能夠?yàn)楹Ａ縈2M設(shè)備提供全自動的信息傳輸和無處不在的網(wǎng)絡(luò)連接，為了實(shí)現(xiàn)這一目的，就需要將M2M通信整合進(jìn)當(dāng)前的蜂窩無線通信系統(tǒng)。當(dāng)前的蜂窩無線通信系統(tǒng)是專門針對H2H通信設(shè)計(jì)和優(yōu)化的，而M2M與H2H通信在特性上有很大不同，包括業(yè)務(wù)方向，數(shù)據(jù)量大小，連接和接入時(shí)延，傳輸周期，移動性，信息優(yōu)先級，設(shè)備數(shù)目，壽命和能量效率等。這些不同使得M2M通信向蜂窩無線

2、通信系統(tǒng)中的整合面臨很大的困難，如何優(yōu)化空中接口已經(jīng)成為了大范圍部署M2M網(wǎng)絡(luò)的首要問題，其中最重要也是最棘手的問題就是海量M2M設(shè)備的大容量接入問題。本文主要針對海量M2M設(shè)備在無線通信系統(tǒng)中的隨機(jī)接入問題進(jìn)行了研究，包括以下兩個(gè)方面：
　　1.提出了針對LTE系統(tǒng)中M2M通信大容量隨機(jī)接入的優(yōu)化算法。首先，根據(jù)LTE隨機(jī)接入流程，建立假設(shè)模型，對LTE系統(tǒng)中的隨機(jī)接入進(jìn)行理論分析，推導(dǎo)出這些重要性能參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。再通過計(jì)算

3、機(jī)仿真驗(yàn)證理論分析的正確性，并分析現(xiàn)有的LTE隨機(jī)接入?yún)f(xié)議的性能。最后根據(jù)理論分析的結(jié)果，提出了大容量隨機(jī)接入優(yōu)化算法。算法為每一種M2M應(yīng)用配置隨機(jī)接入?yún)?shù)并分配隨機(jī)接入時(shí)隙，在保證各個(gè)應(yīng)用的接入成功概率和接入時(shí)延滿足其服務(wù)質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，優(yōu)化頻譜效率和能量效率。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果體現(xiàn)了算法的有效性。
　　2.基于IEEE802.11協(xié)議，對無線局域網(wǎng)內(nèi)的M2M通信大容量接入進(jìn)行了研究。首先介紹了IEEE802.11中的幾種媒介接

4、入?yún)f(xié)議，包括DCF，EDCA，以及專門針對M2M通信提出的無線媒介接入標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11ah。隨后我們對這三種無線局域網(wǎng)接入?yún)f(xié)議從吞吐率，接入成功概率，碰撞概率，平均重傳次數(shù)，能量消耗和時(shí)延方面進(jìn)行了仿真比較，發(fā)現(xiàn)IEEE802.11ah的確比DCF和EDCA協(xié)議更適合大量設(shè)備接入的情況，但它所提供的性能依然不能夠滿足每個(gè)接入點(diǎn)服務(wù)6000個(gè)設(shè)備的要求。因此我們對IEEE802.11ah協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化，通過減少RAW時(shí)隙的數(shù)目，增加