机器到机器通信系统中无线资源管理技术的研究

摘要

机器与机器(Machine-to-Machine，M2M)通信是指利用自动控制及网络通信等技术，在无人为干预的情况下实现机器与机器之间自主数据通信与信息交互的一系列技术或技术组合的总称。关于M2M技术的主要研究点包括系统结构、业务需求和特征、终端规范、资源分配、负荷控制等。现阶段前人工作主要集中在三个方面:第一，针对M2M终端海量存在的特点，3GPP、ETSI等标准化组织以从自配置、安全等角度研究了M2M终端面临的问题及解决方案;第二，由于M2M业务特征不同于传统的H2H业务，3GPP定义了M2M的业务特征和需求。第三，在负荷控制方面，前人提出了随机接入方案用来解决随机接入过程中产生的拥塞问题。
　　虽然前人的研究工作解决了随机接入过程中产生的拥塞问题，但也带来了新的问题:一是如何满足己接入M2M终端的QoS需求，二是如何为海量终端分配无线资源。为了满足海量终端的QoS要求，保障无线资源的利用率，对M2M终端实现有效的接入控制和资源分配成为现阶段M2M技术研究所面临的挑战。本论文针对以上挑战研究面向M2M业务的LTE通信网络无线资源管理方法。
　　针对上述挑战，本文首先归纳总结了M2M通信系统关键技术，包括系统结构、组网技术以及网络优化技术，然后分析了M2M业务特征和模型，尤其是基于组的M2M特征。通过对前人工作分析总结得出将海量M2M终端划分为不同的终端组是实现负荷控制的方法之一，因此为了有效实现终端的接入控制，本文确定了终端组的划分准则，以此为基础提出了一种基于组的终端接入控制方法，并通过仿真验证了该方法的性能。该方法以终端组为单位，将接入控制和资源分配一次性完成，根据无线资源的剩余情况来控制终端接入并分配资源，这样能够在避免拥塞的同时保证终端的QoS需求。为了解决海量终端争用无线资源的问题从而保障无线网络资源的利用率，本论文提出了一种基于业务QoS要求的改进的PF算法用于确定终端的调度优先级，并通过仿真验证了该算法的性能。该算法能够综合考虑包到达速率、时延和丢包率等QoS要求，对时延敏感业务和时延容忍业务实现公平调度。

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摘要

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缩略语

第一章 绪论

1．1 M2M通信简介

1．2 M2M技术所面临的挑战

1．3 本论文研究内容

第二章 M2M通信系统关键技术

2．1 M2M通信系统结构及组网技术

2．1．1 M2M通信系统结构

2．1．2 M2M通信组网技术

2．2 面向M2M的LTE通信网络优化技术

2．2．1 接入网优化技术

2．2．2 核心网优化技术

2．3 本章小结

第三章 M2M业务特征及模型

3．1 M2M业务特征

3．2 基于组的M2M业务特征

3．2．1 基于组的业务特征

3．2．2 M2M终端组划分准则

3．3 M2M业务的通用模型

3．4 M2M业务模型举例

3．4．1 时延容忍突发业务模型

3．4．2 时延敏感突发业务模型

3．5 本章小结

第四章 基于M2M业务特征的终端接入控制方法

4．1 问题描述

4．2 前人的接入方法总结

4．3 基于组的终端接入控制方法

4．3．1 接入控制准则

4．3．2 方法实现流程

4．4 仿真结果和分析

4．4．1 仿真参数

4．4．2 性能评估指标

4．4．3 仿真结果分析

4．5 本章小结

第五章 面向M2M业务的资源调度算法

5．1 问题描述

5．2 前入的调度算法总结

5．3 基于业务QoS要求的改进的PF算法

5．3．1 调度算法描述

5．3．2 算法实现流程

5．4 仿真结果与分析

5．4．1 仿真参数

5．4．2 仿真结果分析

5．5 本章小结

第六章 总结和展望

6．1 本论文总结

6．2 进一步研究的建议

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究工作及成果