機器類通信隨機接入的性能分析及優(yōu)化.pdf

1、機器類通信(Machine type communication,MTC)是指通過蜂窩網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C器與機器(Machine to Machine,M2M)通信,作為未來泛在網(wǎng)絡的重要組成部分,具有廣闊的應用前景和市場潛力。3GPP LTE是未來移動通信的長期演進技術,其傳輸速率高、時延低、覆蓋范圍廣,將成為MTC業(yè)務理想的承載網(wǎng)絡。然而,MTC業(yè)務特性與人和人(Human to Human,H2H)通信差異較大,現(xiàn)有泊松分布流量

2、模型已經(jīng)不再適合。海量MTC終端接入將導致網(wǎng)絡擁塞,系統(tǒng)接入時延增大,這將給3GPP LTE網(wǎng)絡設計和管理帶來巨大挑戰(zhàn),如何優(yōu)化3GPP LTE網(wǎng)絡以適用于快速推廣MTC的應用,具有重要的理論意義和實用價值。
　　針對上述問題,本文基于排隊理論建立了MTC單一業(yè)務隊列模型及MTC和H2H混合業(yè)務隊列模型,在深入分析優(yōu)先和比例兩種接入優(yōu)化機制的基礎上,提出了基于優(yōu)先級的PID控制器選擇性準入方案,主要研究內容與創(chuàng)新點如下:
　

3、?、籴槍ΜF(xiàn)有泊松分布不適合MTC建模,基于3GPP提出的MTC業(yè)務到達速率服從Beta分布的假設,建立了兩種隊列模型以評估MTC的入網(wǎng)性能:Beta/M/1隊列模型,用于模擬 MTC單一業(yè)務場景;Hybrid/M/1隊列模型,用于模擬 H2H與MTC混合業(yè)務場景。數(shù)值仿真表明:MTC終端接入網(wǎng)絡時,H2H通信業(yè)務接入時延大大增加,系統(tǒng)性能顯著下降。
　?、卺槍Ａ縈TC帶來的網(wǎng)絡擁塞及H2H通信質量下降問題,本文首先分析了基于優(yōu)先

4、級機制和比例接入機制的隨機接入過程優(yōu)化策略,旨在保證H2H通信業(yè)務性能。優(yōu)先級機制將H2H業(yè)務設為高優(yōu)先級,比例接入機制通過調節(jié) MTC終端的接入配比,比較分析不同配比對H2H通信性能影響。數(shù)值仿真表明:優(yōu)先級機制可有效降低H2H通信的平均接入時延,低比例的MTC接入利于減少H2H接入時延。為了進一步緩解MTC業(yè)務造成的網(wǎng)絡擁塞,提出了基于優(yōu)先級的PID控制器選擇性準入方案。該方案采用 PID控制器由系統(tǒng)中排隊隊長得到終端拒絕概率以控制