Gruppenbasiertes Signalisierungs- und Zugangsmanagement für zellulare Maschinen-zu-Maschinen-Kommunikation

Die globale Konnektivität und umfassende Abdeckung der zellularen Netze stellen eine Plattform für die allgegenwärtige Bereitstellung von Maschinen-zu-Maschinen (M2M) Diensten im großen Maßstab dar. Der Zugangsversuch des Funksystems von einer großen Anzahl von Geräten erfordert jedoch neue zellulare Zugangsmechanismen und Signalisierungsdesigns, um eine Überlastung der Steuerkanäle zu vermeiden. Wir schlagen gruppenbasierte Zugangs- und Signalisierungsrichtlinien durch eine zweistufige Gerätestrukturierung vor, nämlich Paging-Gruppen und Zugangsgruppen. Grupp Paging ermöglicht es der Basisstation, den Zugang zum Netzwerk zu koordinieren und somit die Überlastung des Random Access Channels (RACH) zu steuern. Im Gegensatz zum herkömmlichen Verfahren, bei dem jedes einzelne Gerät versucht, auf das Netzwerk zuzugreifen, delegiert unser vorgeschlagenes gruppenbasiertes Zugangsmechanismus das Zufallszugangsverfahren der Geräte in einer Zugangsgruppe an ein bestimmtes Gerät, das als Gruppendelegierter bezeichnet wird. Darüber hinaus entwickeln wir Signalisierungsschemata, die eine Ressourcenverteilung auf der Ebene der Zugangsgruppen für direkte Datenberichte sowie eine gruppenbasierte Verbindung über den Gruppendelegierten ermöglichen. Numerische Ergebnisse zeigen, dass das Gruppen-Zugangsverfahren signifikant kleinere Zugangsverzögerungen als das herkömmliche Zugangsverfahren erreicht. Es wird auch gezeigt, dass die gruppenbasierten Signalisierungsrichtlinien einen Signalisierungsaufwand erfordern, der proportional zur Anzahl der Gruppendelegierten anstelle der Anzahl der Geräte ist. Die vorgeschlagenen gruppenbasierten Schemata ermöglichen es, die Anzahl der gleichzeitig gepagten Geräte zu skalieren und gleichzeitig die Zugangs-Signalisierungsüberlastung, Zugangsverzögerung und den Aufwand zu steuern. Darüber hinaus ermöglicht die gruppenbasierte Verbindung eine höhere Ressourcennutzung und damit eine effizientere Ressourcennutzung für die Datenübertragung.