發(fā)布時(shí)間：2018-06-11 10:22

  本文選題：M2M + 隨機(jī)接入��； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：近年來(lái)物聯(lián)網(wǎng)和消費(fèi)電子的發(fā)展普及使得M2M通信作為一項(xiàng)新興的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,M2M通信能夠?yàn)楹Ａ縈2M設(shè)備提供全自動(dòng)的信息傳輸和無(wú)處不在的網(wǎng)絡(luò)連接,為了實(shí)現(xiàn)這一目的,就需要將M2M通信整合進(jìn)當(dāng)前的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)。當(dāng)前的蜂窩無(wú)線通信系統(tǒng)是專門針對(duì)H2H通信設(shè)計(jì)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(wù)方向,數(shù)據(jù)量大小,連接和接入時(shí)延,傳輸周期,移動(dòng)性,信息優(yōu)先級(jí),設(shè)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(wú)線通信系統(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(luò)的首要問(wèn)題,其中最重要也是最棘手的問(wèn)題就是海量M2M設(shè)備的大容量接入問(wèn)題。本文主要針對(duì)海量M2M設(shè)備在無(wú)線通信系統(tǒng)中的隨機(jī)接入問(wèn)題進(jìn)行了研究,包括以下兩個(gè)方面：1.提出了針對(duì)LTE系統(tǒng)中M2M通信大容量隨機(jī)接入的優(yōu)化算法。首先,根據(jù)LTE隨機(jī)接入流程,建立假設(shè)模型,對(duì)LTE系統(tǒng)中的隨機(jī)接入進(jìn)行理論分析,推導(dǎo)出這些重要性能參數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式。再通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證理論分析的正確性,并分析現(xiàn)有的LTE隨機(jī)接入?yún)f(xié)議的性能。最后根據(jù)理論分析的結(jié)果,提出了大容量隨機(jī)接入優(yōu)化算法。算法為每一種M2M應(yīng)用配置隨機(jī)接入?yún)?shù)并分配隨機(jī)接入時(shí)隙,在保證各個(gè)應(yīng)用的接入成功概率和接入時(shí)延滿足其服務(wù)質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上,優(yōu)化頻譜效率和能量效率。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果體現(xiàn)了算法的有效性。2.基于IEEE 802.11協(xié)議,對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)內(nèi)的M2M通信大容量接入進(jìn)行了研究。首先介紹了IEEE802.11中的幾種媒介接入?yún)f(xié)議,包括DCF, EDCA,以及專門針對(duì)M2M通信提出的無(wú)線媒介接入標(biāo)準(zhǔn)IEEE 802.11ah。隨后我們對(duì)這三種無(wú)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(shí)延方面進(jìn)行了仿真比較,發(fā)現(xiàn)IEEE 802.11ah的確比DCF和EDCA協(xié)議更適合大量設(shè)備接入的情況,但它所提供的性能依然不能夠滿足每個(gè)接入點(diǎn)服務(wù)6000個(gè)設(shè)備的要求。因此我們對(duì)IEEE 802.11ah協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化,通過(guò)減少RAW時(shí)隙的數(shù)目,增加RAW時(shí)隙的長(zhǎng)度,來(lái)減少信道浪費(fèi),提升吞吐率。仿真結(jié)果顯示在設(shè)備數(shù)目較多的情況下這種信道分配方式可以獲得更優(yōu)的性能。最后基于對(duì)仿真結(jié)果的觀察分析,還給出了幾種可行的提高IEEE 802. llah媒介接入性能的方案。
[Abstract]:In recent years, with the development of the Internet of things and consumer electronics, M2m communication has emerged as a new technology. M2m communication can provide automatic information transmission and ubiquitous network connection for mass M2m devices. It is necessary to integrate M 2m communication into the current cellular wireless communication system. The current cellular wireless communication system is specially designed and optimized for H2H communication, and M2M and H2H communication have very different characteristics, including service direction, data size, connection and access delay, transmission cycle, mobility. Information priority, number of devices, lifetime and energy efficiency, etc. These differences make it very difficult to integrate M2m communication into cellular wireless communication system. How to optimize the air interface has become the most important problem in the large-scale deployment of M2m network. One of the most important and most difficult problem is the mass M 2m equipment access problem. In this paper, the random access problem of mass M2M devices in wireless communication systems is studied, including the following two aspects: 1. This paper presents an optimization algorithm for mass random access to M 2m communication in LTE systems. Firstly, according to the LTE random access flow, a hypothetical model is established, and the theoretical analysis of random access in LTE system is carried out, and the mathematical expressions of these important performance parameters are derived. The correctness of the theoretical analysis is verified by computer simulation, and the performance of the existing LTE random access protocol is analyzed. Finally, according to the results of theoretical analysis, a large capacity random access optimization algorithm is proposed. The algorithm allocates random access parameters and random access slots for each M2m application, and optimizes the spectrum efficiency and energy efficiency on the basis of ensuring that the successful access probability and access delay of each application meet the requirements of quality of service (QoS). Computer simulation results show the effectiveness of the algorithm. 2. 2. Based on IEEE 802.11 protocol, the mass access of M 2m communication in WLAN is studied. Firstly, several media access protocols in IEEE 802.11 are introduced, including DCF, EDCA, and IEEE 802.11ah, a wireless media access standard for M2m communication. Then we compare the three protocols in terms of throughput, probability of success, probability of collision, average number of retransmissions, energy consumption and time delay. It is found that IEEE-based 802.11ah is better than DCF and EDCA protocols for a large number of devices, but its performance is still not able to meet the requirements of 6000 devices per access point. Therefore, we optimize the 802.11ah protocol to reduce channel waste and increase throughput by reducing the number of raw slots and increasing the length of raw slots. Simulation results show that this channel allocation method can achieve better performance when the number of devices is large. Finally, based on the observation and analysis of the simulation results, several feasible schemes to improve the performance of IEEE802. Llah media access are presented.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.5

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本文編號(hào)：2004909