面向m2m业务的3glte移动通信网络中关键技术研究

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1、面向M2M业务的3GLTE移动通信网络中关键技术研究学号：100622姓名：贺鸣导师：赵新胜教授专业：信息与通信工程隶南大·璺移动通信国家重点实验室2013年3月／71℃必>a育＼／／1代>o<孙—＼STUDYONKEYTECHNOLOTRAFFICS玳3GLTEⅥRELESSNETWORKSADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYHEMingSupervisedSupervised‘byProf．ZHAOXill-shengSchoolofInformat

2、ionScienceandEngineeringSoutheastUniversityMarch2013M东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生躲盟魄冱姐生东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、

3、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。摘要M2M是“MachinetoMachine"的简称，意为“机器到机器”。国际著名标准化组织3GPP(3mGenerationPartnershipProject)将M2M通信定义为不需要人为参与的机器之间的数据通信方式，它与人与人(HumantoHuman，H2H)之间通信的区别在于：不同的网络场景、低成本、海量的网络终端和小数据量传

4、输。当前已有3GPP、ETSI(EuropeanTelecommunic撕onsStandardsInstitute)、CCSA(ChinaCommunicationsStandardizationAssociation)等几大组织全面展开了面向M2M通信的研究以及标准化历程，相关技术报告和标准也陆续发布。当前蜂窝无线网络是根据H2H业务要求进行设计的，具有完整的信令流程以保证人与人通信过程中数据传输的安全性以及控制的灵活性。在很多M2M应用场景中，通常情况下只传输很少量的数据(几十比特到几百比特)，但每次信令连接建立流程将会占用几千比特的信令开销。由于M2M终端数量庞大，大的信令开销不

5、但会造成数据传输效率的降低，而且会造成信令拥塞而影响H2H通信的性能。因此，蜂窝无线网络特别是3G(the3阿Generation)、LTE(LongTuneEvolution)系统中针对M2M进行信令控制流程和承载控制的优化，对于通过3G／LTE无线网络支持M2M应用具有非常重要的意义。针对上述问题，本文首先对目前业界提出的M2M网络优化技术从信令优化、终端业务建模和调度与退避算法优化等方面进行全面的概述和总结，并分析其优缺点；随后，对LTE系统的数据传输及信令流程进行介绍，并配合M2M业务的特征分析现有LTE系统的传输流程缺陷，然后在此基础上提出基于资源调度的自适应帧长度计算方案SM

6、CDS(SendMunipleofCopiesScheme)，即在M2M终端获得传输资源较大而传输数据较小的情况下，尽量将传输块复制多份发送。同时对不同M2M业务和不同调度方式的情况进行仿真，验证SMCDS的吞吐量方面的性能。最后，介绍了传统的退避算法并通过仿真验证3G／LTE系统中的退避算法在面对海量接入时的糟糕性能，然后再在引入伪贝叶斯算法的基础上，提出基于动态分配前导的随机接入算法DASP(DynamicAlgorithmofSeparatingPreambles)。将M2M终端和H2H用户使用的随机前导分离，并结合均匀退避算法和伪贝叶斯算法，实现不同数量终端接入情况下的资源灵活调

7、配。仿真结果显示该算法能在保证H2H业务需求的同时，尽力保持M2M终端的接入性能。关键词：M2M，LTE，3G，信令优化，随机接入摘要IIABSTRACTM2M，whichiSshortfor‘'Machine-to-Machine”，meansthecommunicationdirectlybetweenmachines．Oneofthefamousstandardizationinstitutes3GPPdefinesM2M嬲o