面向M2M的移动通信系统优化技术研究[1]

  摘要：传感器网络和移动通信网络相结合已经成为必然的趋势。但现有的3G，LTE移动通信系统的设计目标是人与人（H2H）通信，没有针对机器间（M2M）通信特点进行优化，难以适应M2M业务复杂的应用环境和海量的用户容量。本文对面向M2M业务的移动通信优化技术进行了探讨，同时对3GPP在M2M优化技术方面的研究工作做了简单介绍。

  1 引言

  随着物—物（M2M）通信业务的快速发展，传统传感器网络承载M2M业务面临越来越多的局限性和挑战，急需将传感器网络和移动通信网络相结合，发挥移动通信覆盖广、可靠性高、传输延迟小等特点，形成分层移动M2M网络。对于移动通信网络来说，其终端既可以是传感器网关，也可以是传感器本身。

  但是，传统移动通信技术毕竟是面向人与人（H2H）通信业务设计的，适应H2H的业务需求。而M2M终端无论是从传输特性、QoS要求、移动性，还是从终端的分布密度方面都与H2H终端有很大不同。完全沿用传统移动通信系统设计，系统的效率、成本和适用性都无法达到最优。

  无线传感器网络（WSN）和移动通信的结合，既是无线传感器网络产业发展的需要，也是移动通信产业发展的需要，如图1所示，这种结合可以解决两个产业的诸多发展瓶颈，大大扩展两个产业的业务应用领域，带来很多新的机遇。

  图1 无线传感器网络和移动通信的结合

  本文对面向M2M业务的移动通信优化技术进行了探讨。首先，通过对传感器网络的特性研究，给出了一种M2M业务流量建模方法，在此基础上提出了优化方向，并提出了一些优化技术方案。另外，本文也对3GPP在M2M优化技术方面的研究工作做了简单介绍。

  2 移动M2M通信系统架构

  如图2所示，基于移动通信系统的WSN网络可以灵活支持各种规模的WSN网络。可以由WSN节点通过有限的分层汇聚构成一定规模的WSN网络后，通过具有移动终端功能的WSN网关回传到移动通信系统。也可以由移动基站直接连接具有移动终端能力的传感器，此时这些传感器既是WSN节点，也是WSN网关。这种结构完全不需要WSN节点之间的自组网，可以最大限度地降低传输延迟，支持对实时性要求很高的监控应用。移动终端（如手机、笔记本电脑）本身如果具有传感器功能，也可以作为WSN节点和WSN网关使用，构建个域WSN网络。

  图2 与移动通信网络结合的WSN网络

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