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目前，無線通信系統(tǒng)的終端類型是按照H2H終端的需求定義的，即“底端手機”和“高端手機”，尤其是新一代寬帶無線通信系統(tǒng)，終端能力呈上升趨勢。具體參數(shù)包括：
(1)射頻頻帶：通常要求支持十幾個頻點。
(2)多種帶寬處理能力：如5MHz，10MHz，20MHz。
(4)數(shù)據(jù)吞吐量能力：最大支持100Mbit/s以上吞吐量。
(5)緩存大?。和ǔＶС趾艽蟮木彺?。
(6)異頻和異系統(tǒng)切換組合。
M2M終端可能是很低成本、很低耗電、很低移動性的海量終端，因此M2M終端支持更少的射頻頻帶、更小的帶寬處理能力、更簡單的多天線處理能力、更靈活的吞吐量能力和緩存能力、更簡單的移動性、只支持PS域。
3.2 M2M功耗降低優(yōu)化
目前無線通信系統(tǒng)的終端電池壽命通常在2~3天，其高耗電主要是因為終端在空閑狀態(tài)下需要周期性接收系統(tǒng)廣播信道;在激活狀態(tài)下需要周期性接收公共控制信道，睡眠時間短;需要支持自適應(yīng)操作的大量測量、反饋、信令;需要支持切換和移動性管理的大量測量、反饋、信令。而M2M終端可能是數(shù)據(jù)模型單一、周期性發(fā)送接收、不需切換和移動性管理的，主要表現(xiàn)在以下幾方面：
(1)設(shè)計更長周期的預(yù)定義接收。
(2)設(shè)計更長周期的DRX周期。
(3)設(shè)計更有效的持續(xù)調(diào)度策略，最大限度簡化測量、反饋和信令。
(4)簡化移動性管理，最大限度簡化測量、反饋和信令。
3.3 M2M覆蓋擴展優(yōu)化
目前無線通信系統(tǒng)主要考慮H2H通信的典型覆蓋場景，容量和覆蓋的平衡點也依照典型H2H通信場景確定。而M2M終端很可能放置在比H2H終端環(huán)境更惡劣的位置，考慮更惡劣的鏈路預(yù)算，因此M2M系統(tǒng)在覆蓋方面提出了更高的需求，需要考慮對移動通信系統(tǒng)的覆蓋能力進(jìn)行增強，如：
(1)通過魯棒性更高的鏈路傳輸，獲得更好的鏈路預(yù)算。
(2)采用增益更高的射頻器件和天線。
(3)采用Relay等新型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淅K端和基站的距離。
3.4 M2M海量容量優(yōu)化
目前無線通信系統(tǒng)的小區(qū)容量是以典型的H2H終端密度來考慮的，如手機、筆記本電腦。傳統(tǒng)系統(tǒng)每個帶寬大于5MHz的小區(qū)支持400個終端，終端ID數(shù)量、參考信號數(shù)量、控制信道數(shù)量較小，資源分配粒度過大，MAC，RLC和RRC層協(xié)議的處理能力不足。
從長遠(yuǎn)看來，M2M終端的數(shù)量很可能超過H2H終端，且從成本考慮，應(yīng)盡可能不擠占H2H終端的容量，因此M2M系統(tǒng)應(yīng)具備如下能力：
(1)支持更大的用戶數(shù)量，如200個H2H終端+400個M2M終端。
(2)支持更大的信道容量、終端ID數(shù)量、參考信號數(shù)量和控制信道數(shù)量，采用更精細(xì)的資源分配粒度。
(3)擴展的MAC，RLC，RRC處理能力，同時通過簡化處理過程限制復(fù)雜度。
3.5 M2M低數(shù)據(jù)率優(yōu)化
目前無線通信系統(tǒng)的終端最低數(shù)據(jù)率是考慮典型H2H通信的需求，如電路域話音或VoIP的數(shù)據(jù)率。但是很多M2M終端的最小數(shù)據(jù)率比H2H終端低很多，為了保持有吸引力的資費，需要大大降低每線成本，需要降低每線占用的無線資源，在原有單位資源中容納更多的終端并行傳輸。
3.6 M2M時間控制優(yōu)化
無線通信系統(tǒng)對時間延遲的控制，是按照H2H典型業(yè)務(wù)的用戶感受要求來考慮的。話音、實時數(shù)據(jù)等實時業(yè)務(wù)的時延要求為秒量級，非實時業(yè)務(wù)的時延要求為分鐘量級。而M2M終端的時間控制和H2H終端可能有很大不同。某些M2M業(yè)務(wù)對時間延遲的容忍度很大，可以達(dá)到小時量級;但某些M2M業(yè)務(wù)又對延遲要求很高，可能達(dá)到毫秒量級。因此，對M2M終端的傳輸可進(jìn)行優(yōu)先級控制，保證時間控制要求較高的終端優(yōu)先傳輸，對時間控制要求較低的終端可以等到系統(tǒng)負(fù)載較低的時候再傳輸。
3.7 M2M低移動性優(yōu)化
移動通信系統(tǒng)按照H2H通信需求，均須支持切換和移動性管理功能，占用了移動通信系統(tǒng)的相當(dāng)一部分功能。包括小區(qū)間、頻率間、系統(tǒng)間的測量和切換。而很多M2M終端幾乎不需要移動性，可以對移動性管理功能進(jìn)行大幅簡化，以降低成本和耗電。
3.8 M2M防盜/防破壞優(yōu)化
由于M2M終端經(jīng)常置于無人值守的環(huán)境，因此防盜/防破壞的要求很高。為了滿足這些要求，M2M終端應(yīng)具備自動上報狀態(tài)和自動位置上報的能力。
4 分層M2M資源分配和接入
針對上述M2M需求，可提出一系列面向M2M的移動通信優(yōu)化技術(shù)，本文重點討論分層M2M資源分配和接入技術(shù)。
M2M系統(tǒng)的一個特點是需要支持海量的小數(shù)據(jù)率終端的資源分配和接入，直接縮小資源分配粒度并增大終端接入數(shù)量，需要對系統(tǒng)的設(shè)計做很大改動，而采用分層設(shè)計可以只對系統(tǒng)做小幅度修改而取得相似的效果。
這種方法的思想是將終端分成若干組，每個終端組采用一個終端組ID，一個終端組內(nèi)部的終端再采用終端ID來進(jìn)一步區(qū)分。這種方式可以用較短的ID來實現(xiàn)，可以節(jié)省ID，節(jié)省尋址復(fù)雜度。
M2M終端和H2H終端不同，其行為不是完全隨意的，一組M2M終端(如一組相似類型的傳感器)行為相似，就可以將多個總是保持相同狀態(tài)(接入、附著、釋放)的M2M終端分為一組，共享1個終端ID。從資源分配的角度，可以將具有相同的業(yè)務(wù)流量模型(包括相同的數(shù)據(jù)率、時延要求等)和資源需求量的多個終端分為一組，使終端組內(nèi)所有終端的資源需求之和相當(dāng)于一個傳統(tǒng)H2H終端的資源需求量。
終端組內(nèi)有一個終端充當(dāng)“組長終端”，組長終端負(fù)責(zé)代表組內(nèi)所有終端和網(wǎng)絡(luò)的鏈路層保持連接，“組員終端”對于系統(tǒng)鏈路層是“透明的”。通過高層ID(如IP地址)進(jìn)一步區(qū)分這個終端組內(nèi)的各個終端。同時，“組長終端”代表整個終端組向系統(tǒng)請求無線資源，其他“組員終端”，不直接向系統(tǒng)申請資源。而是在組內(nèi)所有終端之間形成固定的、預(yù)定義的資源分配。這樣，系統(tǒng)分配給“組長終端”一個資源塊，就相當(dāng)于將這個資源塊分給了這個終端組。系統(tǒng)的資源指示信令相當(dāng)于在終端組內(nèi)進(jìn)行廣播，組內(nèi)的所有終端接收到系統(tǒng)的資源指示信令后，根據(jù)終端組的分配組員塊和自己在組內(nèi)的具體資源位置發(fā)送信息?；诖朔謱咏K端ID結(jié)構(gòu)的終端接入和資源分配流程如圖3所示：
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圖3 基于分層終端ID的接入和資源分配流程
(1)在網(wǎng)絡(luò)部署過程中，對一個終端組內(nèi)各終端的資源分配方法進(jìn)行預(yù)定義，即組內(nèi)各個終端占用分配給該終端組的資源的哪一部分。
(2)終端接收網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備接入層發(fā)出的系統(tǒng)同步和廣播信息，組長終端和組員終端都接收此信息。
(3)組長終端代表整個終端組向網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備接入層發(fā)起接入。
(4)組長終端和各組員終端分別向網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備非接入層進(jìn)行注冊。
(5)組長終端代表整個終端組向網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備接入層發(fā)出資源請求。
(6)網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備接入層向組長終端發(fā)布分配給該終端組的無線資源。
(7)組內(nèi)各終端根據(jù)第1步中預(yù)定義的組內(nèi)資源分配方法，計算出自己應(yīng)該使用網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備分配給本組的資源的哪一部分。
(8)各終端在計算出的資源位置開始和網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備進(jìn)行通信。
由于可以選擇RRC狀態(tài)相似的M2M終端(如相似類型的傳感器)形成一組，一個組內(nèi)的多個終端可以總是保持相同RRC配置，可通過同一個RRC連接來配置整個組的終端。由于M2M終端的信令較少，一個組的多個終端還可以采用時分、碼分的方式共享一個控制信道。另外，M2M資源分配需要支持小顆粒的資源分配，可能采用的方式包括：
●碼分方案：即將一個資源塊分給多個終端，終端之間進(jìn)一步采用擴頻碼復(fù)用，采用碼復(fù)用使多個M2M終端共享一個最小資源顆粒。這種情況下，只要將M2M終端采用的擴頻碼和終端ID綁定就可以。
●時分方案：即將幾個M2M終端分為一組，共享一個資源塊，在一個資源塊內(nèi)的不同符號協(xié)同傳輸。終端間采用“預(yù)定義分配”避免額外信令，但需要考慮如何進(jìn)行信道估計。
●頻分方案：即仍保持頻率資源分配，只是將每個用戶的頻帶寬度減小，如將每個信道的帶寬縮小到數(shù)kHz。這種方案可以直觀地實現(xiàn)小數(shù)據(jù)率M2M傳輸，將改變標(biāo)準(zhǔn)，無法保持后向兼容性。
工商網(wǎng)監(jiān)
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