近年来,物联网与无线通信技术飞速发展。大量M2M设备的涌入给无线网络带来了巨大压力,尤其是稀有的无线资源遭遇重大挑战。因此在一些M2M应用中,网关和传感器之间需要一种能够令距离较近的设备之间进行高效通信的技术手段。将端到端D2D(Device to Device)通信技术应用于已有的蜂窝网络中,将D2D通信技术融合到大量的本地M2M设备通信中具有重要意义。D2D通信技术是指在系统控制下,距离相对较近的两个或者多个设备终端之间利用单独分配的频谱资源或者重用普通蜂窝通信用户的资源进行直接通信的一种技术手段。它能满足小范围内设备的快速传输,降低发送接收设备的功率,提升整个系统的频谱资源利用率。本文以蜂窝无线网络体系为基础,从多方面对D2D通信的资源利用优化进行研究,设计D2D通信流程,提出D2D通信仿真模型、资源分配和资源重用算法、动态的调整通信的目标SINR等方案的优化,并在此基础上进行了模拟仿真,进一步提高整个蜂窝系统的资源利用率。本论文首先对物联网(M2M)和移动蜂窝网络的背景进行了简单的介绍；然后对D2D通信技术做了较为详细的阐述,包括它的背景、优势和目前存在的问题等；接着结合M2M和D2D对资源优化提出解决方案,主要包括在蜂窝通信系统下的通信流程设计、通信模式、资源分配算法、资源重用算法等多方面的联合优化方案；最后,本文在MATLAB的基础上搭建通信仿真平台,对提出的联合优化方案进行了仿真验证,并且在仿真的结果中可以看出本论文的联合优化方案可以提升整个系统的频谱利用率。