無線網(wǎng)絡中M2M通信大容量接入研究.pdf

1、近年來物聯(lián)網(wǎng)和消費電子的發(fā)展普及使得M2M通信作為一項新興的技術應運而生，M2M通信能夠為海量M2M設備提供全自動的信息傳輸和無處不在的網(wǎng)絡連接，為了實現(xiàn)這一目的，就需要將M2M通信整合進當前的蜂窩無線通信系統(tǒng)。當前的蜂窩無線通信系統(tǒng)是專門針對H2H通信設計和優(yōu)化的，而M2M與H2H通信在特性上有很大不同，包括業(yè)務方向，數(shù)據(jù)量大小，連接和接入時延，傳輸周期，移動性，信息優(yōu)先級，設備數(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)絡的首要問題，其中最重要也是最棘手的問題就是海量M2M設備的大容量接入問題。本文主要針對海量M2M設備在無線通信系統(tǒng)中的隨機接入問題進行了研究，包括以下兩個方面：
　　1.提出了針對LTE系統(tǒng)中M2M通信大容量隨機接入的優(yōu)化算法。首先，根據(jù)LTE隨機接入流程，建立假設模型，對LTE系統(tǒng)中的隨機接入進行理論分析，推導出這些重要性能參數(shù)的數(shù)學表達式。再通過計算

3、機仿真驗證理論分析的正確性，并分析現(xiàn)有的LTE隨機接入?yún)f(xié)議的性能。最后根據(jù)理論分析的結果，提出了大容量隨機接入優(yōu)化算法。算法為每一種M2M應用配置隨機接入?yún)?shù)并分配隨機接入時隙，在保證各個應用的接入成功概率和接入時延滿足其服務質量要求的基礎上，優(yōu)化頻譜效率和能量效率。計算機仿真結果體現(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準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)，能量消耗和時延方面進行了仿真比較，發(fā)現(xiàn)IEEE802.11ah的確比DCF和EDCA協(xié)議更適合大量設備接入的情況，但它所提供的性能依然不能夠滿足每個接入點服務6000個設備的要求。因此我們對IEEE802.11ah協(xié)議進行優(yōu)化，通過減少RAW時隙的數(shù)目，增加