物联网关键技术与标准

目 录

第1章 移动通信技术概述 1

1.1 移动通信发展的内在规律 1

1.1.1 基本矛盾是移动通信技术发展的内在动力 1

1.1.2 信号质量是移动通信业务发展和流量增长的关键 1

1.1.3 解决移动通信发展基本矛盾的途径 2

1.2 移动网络演进历史 3

1.3 3G系统 5

1.3.1 WCDMA系统 5

1.3.2 CDMA2000系统 16

1.3.3 TD-SCDMA系统 29

1.4 LTE系统 31

1.4.1 LTE需求和演进目标 31

1.4.2 LTE帧结构与基本物理资源 32

1.4.3 LTE网络架构 34

1.4.4 LTE标准进展及其不同版本主要功能 37

1.4.5 LTE的关键技术 39

1.5 LTE-Advanced系统 46

1.5.1 LTE-Advanced的标准化进展 46

1.5.2 LTE-Advanced关键技术 46

1.6 小结 54

参考文献 55

第2章 M2M技术发展现状与前景 56

2.1 M2M定义与分类 57

2.2 M2M业务需求与市场前景 57

2.3 M2M业务发展现状 59

2.3.1 全球各地区M2M业务发展概况 59

2.3.2 全球运营商M2M业务发展现状 60

2.4 M2M市场展望 64

2.4.1 M2M市场前景预测 64

2.4.2 M2M产业将进入快速发展期 65

2.5 M2M标准化进展 68

2.5.1 M2M标准化的原因 68

2.5.2 标准化概述 69

2.6 小结 85

参考文献 86

第3章 M2M典型应用场景与解决方案 87

3.1 概述 87

3.2 解决方案介绍 88

3.2.1 医疗监护 88

3.2.2 自动抄表 93

3.2.3 智能家居 97

3.2.4 智慧城市 102

3.2.5 车联网 105

3.3 小结 112

参考文献 113

第4章 M2M业务特征与流量模型 115

4.1 M2M业务特性 115

4.1.1 通用业务特性 116

4.1.2 特定业务特性 118

4.2 M2M业务模型 123

4.2.1 业务模型 123

4.2.2 H2H业务模型 125

4.2.3 M2M业务建模 136

4.3 小结 155

参考文献 156

第5章 LTE网络针对M2M 通信的优化方向与需求 157

5.1 概述 157

5.2 M2M用户签约和计费管理 158

5.3 终端标识与寻址机制优化 159

5.4 核心网络拥塞与过载控制机制优化 160

5.5 无线网络拥塞控制机制优化 161

5.6 M2M特定业务优化 163

5.6.1 时间受控特性优化 163

5.6.2 M2M监控特性优化 163

5.6.3 M2M终端设备低移动性特性优化 164

5.6.4 M2M服务器触发特性优化 164

5.6.5 小数据传输机制优化 164

5.6.6 基于群组的优化机制 166

5.7 M2M终端设备优化和管理技术 167

5.8 小结 168

参考文献 168

第6章 支持M2M的通信网络架构增强 169

6.1 概述 169

6.2 ETSI M2M网络架构模型 170

6.2.1 网络架构简介 170

6.2.2 业务能力介绍 171

6.3 3GPP M2M网络架构增强 173

6.3.1 M2M业务流传输模型 173

6.3.2 LTE网络架构增强 175

6.3.3 LTE增强功能实体和接口 176

6.4 CCSA M2M网络架构模型 177

6.4.1 网络总体框架 177

6.4.2 感知延伸层 178

6.4.3 网络/业务层 180

6.4.4 应用层 181

6.5 M2M无线接入网关 181

6.5.1 M2M无线接入网关概述 181

6.5.2 M2M无线接入网关分类 182

6.5.3 M2M网关功能要求 183

6.6 M2M应用支撑管理平台 187

6.6.1 支撑平台的需求分析 187

6.6.2 平台参考架构和功能 188

6.7 小结 191

参考文献 192

第7章 面向M2M的LTE蜂窝 网络接入拥塞控制技术 193

7.1 LTE系统随机接入机制 193

7.11 机接入的目的 193

7.12 机接入的要求 194

7.1.3 LTE随机接入过程 194

7.1.4 LTE系统随机接入关键技术 197

3．随机接入的前导码 199

7.2 LTE网络对M2M设备接入拥塞评估 201

7.2.1 评估流量模型 201

7.2.2 仿真评估假设 202

7.2.3 评估结果 204

7.3 LTE接入拥塞控制技术标准化进展 205

7.4 面向M2M的LTE蜂窝网络接入拥塞控制方案 206

7.4.1 接入网优化方案 206

7.4.2 RRC层拥塞控制机制 234

7.4.3 NAS层拥塞控制机制 242

7.4.4 对终端模组的要求 244

7.5 小结 245

参考文献 246

第8章 支持M2M通信的LTE 网络承载控制和移动性管理优化技术 247

8.1 网络承载控制优化技术 247

8.1.1 信令优化方案 247

8.1.2 小数据传输优化方案 251

8.2 移动性管理优化技术 261

8.2.1 LTE移动性管理方案 261

8.2.2 移动性管理优化技术 268

8.3 小结 277

参考文献 277

第9章 支持M2M的LTE终端技术 278

9.1 支持M2M的终端定义及组成模块介绍 278

9.1.1 M2M终端定义 278

9.1.2 M2M终端组成模块介绍 279

9.2 支持M2M的LTE终端发展现状和存在问题 286

9.2.1 技术和标准 286

9.2.2 产业链与运营 291

9.3 LTE低成本M2M终端技术 295

9.3.1 减少最大带宽的成本降低方法 297

9.3.2 采用射频单接收机模式的成本降低方法 299

9.3.3 减少峰值速率的成本降低方法 301

9.3.4 减少发射功率的成本降低方法 303

9.3.5 采用半双工模式的成本降低方法 305

9.3.6 减少支持的下行传输模式的成本降低方法 306

9.4 支持M2M通信的LTE蜂窝网络终端成本降低方案 307

9.4.1 M2M终端成本组成与成本降低方案概述 307

9.4.2 通信模块协议优化方案 308

9.4.3 大流量业务模型下终端低成本技术方案 311

9.4.4 小流量业务模型下终端低成本技术方案 312

9.5 小结 314

参考文献 314

缩略语 315

本书中首次介绍了这种新型通信技术具体的技术规范和国际通信组织制定的通信标准，同时针对M2M通信技术的引入在目前现有的cdma2000/LTE蜂窝通信网络中的所需要进行的技术改进以实现两者的完美融合。此外，本书给出了这些创新技术在实际网络中的验证结果，只有很高的指导意义。著作者简介朱雪田2004.7－2010.9，中国电信 北京研究院；2010.10－至今，中国电信 技术创新中心。承担多项国家级科研课题。