close
当前位置: 物联网在线 > 技术文库 >

面向M2M业务的移动通信优化技术

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。

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

1、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

2、移动M2M系统优化方向

现有的3G,LTE移动通信系统从其最根本的设计需求上讲是解决人与人(H2H)通信,尽管随着技术的发展其自身在不断地完善和演进,但由于没有针对M2M通信特点进行优化,仍难以完全适应M2M业务复杂的应用环境,无法满足海量M2M接入的需要。因此为了适应M2M业务的需求,需要在如下几个方面进行优化。

2.1 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。

2.2 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。
(责任编辑:Ioter)


用户喜欢...

在反馈环路中采用MEMS惯性测量单元(IMU) 的高性能运动控制系统,传感器对准误差常常是其关键考虑之一

对于在反馈环路中采用MEMS惯性测量单元(IMU) 的高性能运动控制系统,传感器对准误差常常是其关键考虑之一。对于IMU中的陀螺仪,传感器对准误差描述各陀螺仪的旋转轴与系统定义的惯性参考...


工程师解决传输接口到传感器数据传输的几大方法

传感器的数量在整个地球表面和人们生活周遭空间激增,提供世界各种数据讯息。这些价格亲民的传感器是物联网(IoT)发展和我们的社会正面临数字化革命,背后的驱动力。 然而,连接和...


利用无线振动传感器实现连续 可靠的过程监控

工厂自动化和总体效率理所当然地受到巨大的关注,原因不仅是生产率提高(哪怕一点点)能带来正面效益,而且同样重要的是,它能降低或消除设备停工造成的严重损失。现在,我们可以不用...


优化图像传感器平台以应对汽车在最具挑战性拍摄场景的要求

在安全和便利性能特点的双重驱动下,对驾驶员辅助系统的需求增长,令车中具备成像功能的系统数量也在迅速攀升。这类先进驾驶员辅助系统可实现自适应巡航控制和自动紧急制动等功能。...


如何开发微型太阳能无线传感器节点

无线传感器节点可通过缩减传感器尺寸、简化维护问题和延长电池续航时间而降低实施成本。事实上,如果把重点集中在无电池的设计上,将能实现更大的成本效益。 设计无电池设备的最好...


stm32如何控制mpu9250九轴传感器源码

MPU9250: 1.hardware mpu mpu9250 同时新增加一个DMP文件夹 2.hallib 无 3.设置 记得要define,同时屏蔽部分代码,不然报错。同时上位机的波特率要设置好,同时关掉数据校验。 4.main #include mpu.h #include...


遇过太多IoT之类的传感器信息导致过多的假警报?

最近,我发现车子的引擎检查(check engine)警示灯亮起,这可能表示引擎出现了一点小问题,它可能会导致车子过热。我用车载诊断程序码扫描仪快速检查后发现,警示灯号亮起在某方面与引擎的...


湿度传感器 - “感测”并“看见”我们环境中的重要参数

设计挑战 传感器在我们的互联世界中的应用越来越广泛,并日益成为日常应用的核心。随着越来越多的传感器集成到各种产品中,以及需求的急速增长,设计工程师如今面临着针对当前新型应...


【原创深度】风力发电机:微型传感器发挥大作用

风力发电器看起来像摩天大楼一样高,但它们中却包含着数十个微小、不是很昂贵的传感器,这些传感器监测着它们的运行状况。 从表面上看,一个现代的风力发电机就是一个21世纪的大风车...


精密光电二极管传感器电路优化设计

光电二极管是很多光学测量中最常用的传感器类型之一。诸如吸收和发射光谱、色彩测量、浑浊度、气体探测等应用均有赖于光电二极管实现精密光学测量。 光电二极管产生与照射到活动区...