蜂窩系統(tǒng)M2M通信物理資源調(diào)度技術(shù)研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)是信息技術(shù)發(fā)展第三次產(chǎn)業(yè)浪潮的推動(dòng)者。M2M作為物聯(lián)網(wǎng)的核心部分，最近幾年引起了人們的廣泛研究和關(guān)注。不同于H2H通信，它是一種新型的通信方式。在M2M中，每一個(gè)機(jī)器是在沒(méi)有人工干預(yù)的條件下完成通信過(guò)程。這樣能極大程度地節(jié)約生產(chǎn)成本、提高資源利用率。這種通信方式目前已被廣泛應(yīng)用于智能電網(wǎng)、交通、醫(yī)療、工業(yè)、檢測(cè)等領(lǐng)域。而本文就是針對(duì)蜂窩M2M通信的無(wú)線資源分配調(diào)度展開(kāi)研究。
　　首先，本文研究周期性蜂窩M2M通信的無(wú)線資源分

2、配調(diào)度方案，提出了四種基于資源調(diào)度的無(wú)線資源分配調(diào)度方案。這些方案的核心思想可以概括為“一次接入OA”和“周期使用PU”，與LTE系統(tǒng)中的半靜態(tài)資源調(diào)度類(lèi)似。具體來(lái)說(shuō)，“一次接入OA”是指M2M用戶只需完成一次LTE隨機(jī)接入過(guò)程。之后，基站根據(jù)“一次接入OA”過(guò)程后所獲得的業(yè)務(wù)配置信息，從而無(wú)需詢問(wèn)M2M用戶，直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。這個(gè)過(guò)程就是“周期使用PU“過(guò)程。這四種基于資源調(diào)度的無(wú)線分配方案的“一次接入OA”過(guò)程是一樣的，區(qū)別

3、在于“周期使用PU”過(guò)程。在“一次接入OA”過(guò)程中，為了進(jìn)一步的分析這些方案的性能與開(kāi)銷(xiāo)，本文還對(duì)具有回退機(jī)制的隨機(jī)接入過(guò)程(ALOHA)進(jìn)行了討論，并將這兩個(gè)方案進(jìn)行了對(duì)比。仿真結(jié)果表明，相對(duì)于ALOHA算法，OAPR算法較大程度地增大接入成功率和降低平均時(shí)延，能有效解決RAN無(wú)線接入過(guò)載問(wèn)題，特別是隨著時(shí)間推移，性能更加明顯。
　　接著，在資源調(diào)度方面，即“周期使用PU”過(guò)程，本文提出了四種不同的周期性蜂窩M2M通信的資源調(diào)度

4、方案，分別為PSO資源調(diào)度算法、PSCM資源調(diào)度算法、MCT資源調(diào)度算法和OMS資源調(diào)度算法。這些算法都是由信道資源復(fù)用條件而提出的。信道資源復(fù)用條件是在一條信道資源上，M2M用戶所占用的分支子信道資源數(shù)大于它們的周期最大公約數(shù)。然后在對(duì)這些資源調(diào)度方案在容量和資源規(guī)劃做了理論分析。此外，仿真比較PSO、PSCM和MCT資源調(diào)度方案的性能。仿真結(jié)果表明，PSO算法性能不如其他兩種，但是優(yōu)點(diǎn)是比較簡(jiǎn)單。PSCM資源調(diào)度算法和MCT資源調(diào)度

5、算法能有效的減少M(fèi)2M通信所占用的信道資源數(shù)和時(shí)頻資源浪費(fèi)率，但是較為復(fù)雜。
　　最后，在準(zhǔn)入控制方面，如果M2M通信所占用的信道資源數(shù)可能大于系統(tǒng)所分配給M2M通信的信道資源總數(shù)，那么系統(tǒng)將無(wú)法接納所有的M2M用戶。為此，本文針對(duì)于四種基于資源調(diào)度的無(wú)線資源分配調(diào)度方案，分別提出了相應(yīng)的流量整形算法。這些流量整形算法的思想就是調(diào)整M2M用戶的周期，進(jìn)而使得所有的M2M用戶都能夠被系統(tǒng)接納。然后在對(duì)這些流量整形算法進(jìn)行了討論與仿真