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- 1029342
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- 男
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3.1 M2M新型终端类型的优化
目前，无线通信系统的终端类型是按照H2H终端的需求定义的，即“底端手机”和“高端手机”，尤其是新一代宽带无线通信系统，终端能力呈上升趋势。具体参数包括：
(1)射频频带：通常要求支持十几个频点。
(2)多种带宽处理能力：如5MHz，10MHz，20MHz。
(3)多天线处理能力：最大支持4个天线端口的MIMO接收。
(4)数据吞吐量能力：最大支持100Mbit/s以上吞吐量。
(5)缓存大小：通常支持很大的缓存。
(6)异频和异系统切换组合。
M2M终端可能是很低成本、很低耗电、很低移动性的海量终端，因此M2M终端支持更少的射频频带、更小的带宽处理能力、更简单的多天线处理能力、更灵活的吞吐量能力和缓存能力、更简单的移动性、只支持PS域。
3.2 M2M功耗降低优化
目前无线通信系统的终端电池寿命通常在2~3天，其高耗电主要是因为终端在空闲状态下需要周期性接收系统广播信道;在激活状态下需要周期性接收公共控制信道，睡眠时间短;需要支持自适应操作的大量测量、反馈、信令;需要支持切换和移动性管理的大量测量、反馈、信令。而M2M终端可能是数据模型单一、周期性发送接收、不需切换和移动性管理的，主要表现在以下几方面：
(1)设计更长周期的预定义接收。
(2)设计更长周期的DRX周期。
(3)设计更有效的持续调度策略，最大限度简化测量、反馈和信令。
(4)简化移动性管理，最大限度简化测量、反馈和信令。
3.3 M2M覆盖扩展优化
目前无线通信系统主要考虑H2H通信的典型覆盖场景，容量和覆盖的平衡点也依照典型H2H通信场景确定。而M2M终端很可能放置在比H2H终端环境更恶劣的位置，考虑更恶劣的链路预算，因此M2M系统在覆盖方面提出了更高的需求，需要考虑对移动通信系统的覆盖能力进行增强，如：
(1)通过鲁棒性更高的链路传输，获得更好的链路预算。
(2)采用增益更高的射频器件和天线。
(3)采用Relay等新型网络拓扑拉近终端和基站的距离。
3.4 M2M海量容量优化
目前无线通信系统的小区容量是以典型的H2H终端密度来考虑的，如手机、笔记本电脑。传统系统每个带宽大于5MHz的小区支持400个终端，终端ID数量、参考信号数量、控制信道数量较小，资源分配粒度过大，MAC，RLC和RRC层协议的处理能力不足。
从长远看来，M2M终端的数量很可能超过H2H终端，且从成本考虑，应尽可能不挤占H2H终端的容量，因此M2M系统应具备如下能力：
(1)支持更大的用户数量，如200个H2H终端+400个M2M终端。
(2)支持更大的信道容量、终端ID数量、参考信号数量和控制信道数量，采用更精细的资源分配粒度。
(3)扩展的MAC，RLC，RRC处理能力，同时通过简化处理过程限制复杂度。
3.5 M2M低数据率优化
目前无线通信系统的终端最低数据率是考虑典型H2H通信的需求，如电路域话音或VoIP的数据率。但是很多M2M终端的最小数据率比H2H终端低很多，为了保持有吸引力的资费，需要大大降低每线成本，需要降低每线占用的无线资源，在原有单位资源中容纳更多的终端并行传输。
3.6 M2M时间控制优化
无线通信系统对时间延迟的控制，是按照H2H典型业务的用户感受要求来考虑的。话音、实时数据等实时业务的时延要求为秒量级，非实时业务的时延要求为分钟量级。而M2M终端的时间控制和H2H终端可能有很大不同。某些M2M业务对时间延迟的容忍度很大，可以达到小时量级;但某些M2M业务又对延迟要求很高，可能达到毫秒量级。因此，对M2M终端的传输可进行优先级控制，保证时间控制要求较高的终端优先传输，对时间控制要求较低的终端可以等到系统负载较低的时候再传输。
3.7 M2M低移动性优化
移动通信系统按照H2H通信需求，均须支持切换和移动性管理功能，占用了移动通信系统的相当一部分功能。包括小区间、频率间、系统间的测量和切换。而很多M2M终端几乎不需要移动性，可以对移动性管理功能进行大幅简化，以降低成本和耗电。
3.8 M2M防盗/防破坏优化
由于M2M终端经常置于无人值守的环境，因此防盗/防破坏的要求很高。为了满足这些要求，M2M终端应具备自动上报状态和自动位置上报的能力。
4 分层M2M资源分配和接入
针对上述M2M需求，可提出一系列面向M2M的移动通信优化技术，本文重点讨论分层M2M资源分配和接入技术。
M2M系统的一个特点是需要支持海量的小数据率终端的资源分配和接入，直接缩小资源分配粒度并增大终端接入数量，需要对系统的设计做很大改动，而采用分层设计可以只对系统做小幅度修改而取得相似的效果。
这种方法的思想是将终端分成若干组，每个终端组采用一个终端组ID，一个终端组内部的终端再采用终端ID来进一步区分。这种方式可以用较短的ID来实现，可以节省ID，节省寻址复杂度。
M2M终端和H2H终端不同，其行为不是完全随意的，一组M2M终端(如一组相似类型的传感器)行为相似，就可以将多个总是保持相同状态(接入、附着、释放)的M2M终端分为一组，共享1个终端ID。从资源分配的角度，可以将具有相同的业务流量模型(包括相同的数据率、时延要求等)和资源需求量的多个终端分为一组，使终端组内所有终端的资源需求之和相当于一个传统H2H终端的资源需求量。
终端组内有一个终端充当“组长终端”，组长终端负责代表组内所有终端和网络的链路层保持连接，“组员终端”对于系统链路层是“透明的”。通过高层ID(如IP地址)进一步区分这个终端组内的各个终端。同时，“组长终端”代表整个终端组向系统请求无线资源，其他“组员终端”，不直接向系统申请资源。而是在组内所有终端之间形成固定的、预定义的资源分配。这样，系统分配给“组长终端”一个资源块，就相当于将这个资源块分给了这个终端组。系统的资源指示信令相当于在终端组内进行广播，组内的所有终端接收到系统的资源指示信令后，根据终端组的分配组员块和自己在组内的具体资源位置发送信息。基于此分层终端ID结构的终端接入和资源分配流程如图3所示：
图3 基于分层终端ID的接入和资源分配流程
(1)在网络部署过程中，对一个终端组内各终端的资源分配方法进行预定义，即组内各个终端占用分配给该终端组的资源的哪一部分。
(2)终端接收网络侧设备接入层发出的系统同步和广播信息，组长终端和组员终端都接收此信息。
(3)组长终端代表整个终端组向网络侧设备接入层发起接入。
(4)组长终端和各组员终端分别向网络侧设备非接入层进行注册。
(5)组长终端代表整个终端组向网络侧设备接入层发出资源请求。
(6)网络侧设备接入层向组长终端发布分配给该终端组的无线资源。
(7)组内各终端根据第1步中预定义的组内资源分配方法，计算出自己应该使用网络侧设备分配给本组的资源的哪一部分。
(8)各终端在计算出的资源位置开始和网络侧设备进行通信。
由于可以选择RRC状态相似的M2M终端(如相似类型的传感器)形成一组，一个组内的多个终端可以总是保持相同RRC配置，可通过同一个RRC连接来配置整个组的终端。由于M2M终端的信令较少，一个组的多个终端还可以采用时分、码分的方式共享一个控制信道。另外，M2M资源分配需要支持小颗粒的资源分配，可能采用的方式包括：
●码分方案：即将一个资源块分给多个终端，终端之间进一步采用扩频码复用，采用码复用使多个M2M终端共享一个最小资源颗粒。这种情况下，只要将M2M终端采用的扩频码和终端ID绑定就可以。
●时分方案：即将几个M2M终端分为一组，共享一个资源块，在一个资源块内的不同符号协同传输。终端间采用“预定义分配”避免额外信令，但需要考虑如何进行信道估计。
●频分方案：即仍保持频率资源分配，只是将每个用户的频带宽度减小，如将每个信道的带宽缩小到数kHz。这种方案可以直观地实现小数据率M2M传输，将改变标准，无法保持后向兼容性。 |
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