异构无线网络环境下的M2M通信理论与方法研究

This research proposal is dedicated on the study of M2M communications theory and its implementation methods under the environment of heterogenous wireless networks（HWNs）. To pursue a more uniform standard of M2M communications and to improve its technical compatibility, we will try to solve the following scientific problems. The first is intelligentized networking for non-IT machine-to-machine communications; The second is collaborative convergence and resource share of HWNs; and the third is how to achieve a flexible load bearing and tenacious connection to diverse M2M service. The main tasks will cover: system architecture of HWNs for ubiquitous M2M communications; flexible M2M transmission methods under the environment of HWNs; tenacious connection strategies for the diverse requirement of M2M applications; advanced M2M communication demo platform under HWNs. The creative contribution of this project may be: presenting a multi-domain, multi-plane and multi-layer defined network architecture of ubiquitous M2M communications based on various entitative network with sufficient share of resource and service; proposing adaptive schemes between different service requirement and networking capability for flexible M2M communications; the methods of delay tolerance M2M communications with user experience improvement; the methods of M2M tenacious connection under HWNs.

本课题拟开展异构无线网络环境下的M2M通信理论与方法研究。针对M2M通信发展中存在标准不统一、技术开放性和兼容性不强等不足，重点解决：非IT智能终端的机器通信的智能组网、异构无线网络协同融合与资源共享、多样性M2M业务柔性承载与韧性连通等关键科学问题。研究内容包括：面向泛在M2M通信的异构无线网络体系结构；异构无线环境下M2M通信的柔性传输方法；满足M2M多样性业务需求的韧性连通策略；异构无线环境下的M2M通信原理验证平台。主要创新点是：提出以实体网络为支撑、资源与服务共享为目标的M2M泛在网多域、多平面、多层次体系结构；提出异构无线环境下，M2M通信中业务需求与网络能力柔性适配机制；提出可改善用户体验的M2M通信容延迟传输方法；提出M2M通信的异构网韧性联通方法。

本项目围绕M2M通信网络架构、柔性传输和韧性联通等理论和方法开展研究，具体研究内容包括以下几个方面：1、提出了一种基于身份位置分离的虚拟重构泛在网络架构和泛在网用户的身份标识体系，解决异构网络环境下M2M设备组网、标识、寻址以及交换等问题；2、面向M2M柔性传输的网络选择、用户分配问题研究。指出了在混合场景下存在的问题，从负载均衡和网络接入效率等问题出发，重点研究了H2H和M2M共存下的网络选择和用户选择方法和策略；3、大规模M2M设备接入场景下接入控制问题研究。分别从适用于大规模M2M设备接入的混合MAC协议、前导码分配、分层接入、基于组群呼的负载均衡等方面出发，探索适用于大规模M2M设备接入的接入控制机理和方法；4、基于机会网络编码的M2M柔性传输方法研究。探索利用机会网络编码、反馈重传、单中继、多中继等方法进一步提高网络传输效率、可靠性以及适应性的途径和方法；5、大规模MIMO与CCFD增强的柔性M2M传输方法研究。从全双工中继选择、大规模MIMO增强全双工中继性能优化等方面出发，探索大规模MIMO和CCFD技术在M2M通信中的应用途径和方法；6、满足M2M多样性业务需求的韧性连通策略研究。从有业务优先级区分的资源分配、DTN网络中路由算法以及多网协同等方面出发，探索提高M2M网络可靠性、保障M2M业务QoS的途径和方法。最后在理论分析的基础上，项目搭建了基于异构融合的M2M无线通信的原理验证平台，验证了所提理论方法的有效性。