蜂窝系统M2M通信物理资源调度技术研究

发布时间：2017-06-07 14:16

  本文关键词：蜂窝系统M2M通信物理资源调度技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：物联网是信息技术发展第三次产业浪潮的推动者。M2M作为物联网的核心部分,最近几年引起了人们的广泛研究和关注。不同于H2H通信,它是一种新型的通信方式。在M2M中,每一个机器是在没有人工干预的条件下完成通信过程。这样能极大程度地节约生产成本、提高资源利用率。这种通信方式目前已被广泛应用于智能电网、交通、医疗、工业、检测等领域。而本文就是针对蜂窝M2M通信的无线资源分配调度展开研究。首先,本文研究周期性蜂窝M2M通信的无线资源分配调度方案,提出了四种基于资源调度的无线资源分配调度方案。这些方案的核心思想可以概括为“一次接入OA”和“周期使用PU”,与LTE系统中的半静态资源调度类似。具体来说,“一次接入OA”是指M2M用户只需完成一次LTE随机接入过程。之后,基站根据“一次接入OA”过程后所获得的业务配置信息,从而无需询问M2M用户,直接进行数据的发送与接收。这个过程就是“周期使用PU“过程。这四种基于资源调度的无线分配方案的“一次接入OA”过程是一样的,区别在于“周期使用PU”过程。在“一次接入OA”过程中,为了进一步的分析这些方案的性能与开销,本文还对具有回退机制的随机接入过程(ALOHA)进行了讨论,并将这两个方案进行了对比。仿真结果表明,相对于ALOHA算法,OAPR算法较大程度地增大接入成功率和降低平均时延,能有效解决RAN无线接入过载问题,特别是随着时间推移,性能更加明显。接着,在资源调度方面,即“周期使用PU”过程,本文提出了四种不同的周期性蜂窝M2M通信的资源调度方案,分别为PSO资源调度算法、PSCM资源调度算法、MCT资源调度算法和OMS资源调度算法。这些算法都是由信道资源复用条件而提出的。信道资源复用条件是在一条信道资源上,M2M用户所占用的分支子信道资源数大于它们的周期最大公约数。然后在对这些资源调度方案在容量和资源规划做了理论分析。此外,仿真比较PSO、PSCM和MCT资源调度方案的性能。仿真结果表明,PSO算法性能不如其他两种,但是优点是比较简单。PSCM资源调度算法和MCT资源调度算法能有效的减少M2M通信所占用的信道资源数和时频资源浪费率,但是较为复杂。最后,在准入控制方面,如果M2M通信所占用的信道资源数可能大于系统所分配给M2M通信的信道资源总数,那么系统将无法接纳所有的M2M用户。为此,本文针对于四种基于资源调度的无线资源分配调度方案,分别提出了相应的流量整形算法。这些流量整形算法的思想就是调整M2M用户的周期,进而使得所有的M2M用户都能够被系统接纳。然后在对这些流量整形算法进行了讨论与仿真。仿真结果表明,M2M用户在流量整形后所占用的信道资源数都小于M2M通信的信道资源总数,都能被系统所接纳。
【关键词】：M2M通信 无线资源调度 LTE LTE-Advanced 周期性数据
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.53
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 本论文专用术语的注释表13-15
• 第一章 绪论15-23
• 1.1 研究背景15-17
• 1.2 国内外研究现状17-19
• 1.3 论文研究内容及意义19-20
• 1.4 论文组织结构20-23
• 第二章 蜂窝M2M通信23-27
• 2.1 M2M通信23-24
• 2.2 M2M通信特点24-25
• 2.3 蜂窝M2M通信25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 周期性蜂窝M2M通信接入方法27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 系统模型27-28
• 3.3 接入方法28-30
• 3.3.1 一次接入(OA)28-30
• 3.3.2 周期使用(PU)30
• 3.4 仿真分析30-32
• 3.5 本章小结32-35
• 第四章 资源调度与规划35-61
• 4.1 引言35
• 4.2 调度算法35-42
• 4.2.1 基于周期序列无资源复用的无线资源调度算法35-36
• 4.2.2 基于周期序列相连资源复用的无线资源调度算法36-38
• 4.2.3 基于树结构的无线资源分配调度算法38-42
• 4.2.4 基于最优资源复用子集的无线资源分配调度算法42
• 4.3 容量分析42-47
• 4.3.1 基于周期序列无资源复用的资源分配调度算法的容量分析42-43
• 4.3.2 基于周期序列相连资源复用的资源分配调度算法的容量分析43-45
• 4.3.3 基于树结构的资源分配调度算法的容量分析45-47
• 4.3.4 基于最优资源复用子集的资源分配调度算法的容量分析47
• 4.4 资源规划47-50
• 4.4.1 基于周期序列无资源复用的资源分配调度算法的资源规划47-48
• 4.4.2 基于周期序列相连资源复用的资源分配调度算法的资源规划48-50
• 4.4.3 基于树结构的资源分配调度算法的资源规划50
• 4.4.4 基于最优资源复用子集的资源分配调度算法的资源规划50
• 4.5 仿真分析50-58
• 4.6 本章小结58-61
• 第五章 流量整形61-71
• 5.1 引言61
• 5.2 基于周期序列无资源复用的资源分配调度算法的流量整形61-63
• 5.3 基于周期序列相连复用的资源分配调度算法的流量整形63-67
• 5.4 基于树结构的资源分配调度算法的流量整形67-68
• 5.5 基于最优资源复用子集的资源分配调度算法的流量整形68
• 5.6 仿真分析68-69
• 5.7 本章小结69-71
• 第六章 全文总结71-73
• 6.1 总结71-72
• 6.2 展望72-73
• 参考文献73-77
• 攻读硕士学位期间的研究成果77-79
• 致谢79

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本文编号：429307