機(jī)器類通信隨機(jī)接入的性能分析及優(yōu)化.pdf

1、機(jī)器類通信(Machine type communication,MTC)是指通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)臋C(jī)器與機(jī)器(Machine to Machine,M2M)通信,作為未來泛在網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,具有廣闊的應(yīng)用前景和市場潛力。3GPP LTE是未來移動(dòng)通信的長期演進(jìn)技術(shù),其傳輸速率高、時(shí)延低、覆蓋范圍廣,將成為MTC業(yè)務(wù)理想的承載網(wǎng)絡(luò)。然而,MTC業(yè)務(wù)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(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞,系統(tǒng)接入時(shí)延增大,這將給3GPP LTE網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和管理帶來巨大挑戰(zhàn),如何優(yōu)化3GPP LTE網(wǎng)絡(luò)以適用于快速推廣MTC的應(yīng)用,具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。
　　針對上述問題,本文基于排隊(duì)理論建立了MTC單一業(yè)務(wù)隊(duì)列模型及MTC和H2H混合業(yè)務(wù)隊(duì)列模型,在深入分析優(yōu)先和比例兩種接入優(yōu)化機(jī)制的基礎(chǔ)上,提出了基于優(yōu)先級(jí)的PID控制器選擇性準(zhǔn)入方案,主要研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)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(wù)到達(dá)速率服從Beta分布的假設(shè),建立了兩種隊(duì)列模型以評(píng)估MTC的入網(wǎng)性能:Beta/M/1隊(duì)列模型,用于模擬 MTC單一業(yè)務(wù)場景;Hybrid/M/1隊(duì)列模型,用于模擬 H2H與MTC混合業(yè)務(wù)場景。數(shù)值仿真表明:MTC終端接入網(wǎng)絡(luò)時(shí),H2H通信業(yè)務(wù)接入時(shí)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(luò)擁塞及H2H通信質(zhì)量下降問題,本文首先分析了基于優(yōu)先

4、級(jí)機(jī)制和比例接入機(jī)制的隨機(jī)接入過程優(yōu)化策略,旨在保證H2H通信業(yè)務(wù)性能。優(yōu)先級(jí)機(jī)制將H2H業(yè)務(wù)設(shè)為高優(yōu)先級(jí),比例接入機(jī)制通過調(diào)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(jí)機(jī)制可有效降低H2H通信的平均接入時(shí)延,低比例的MTC接入利于減少H2H接入時(shí)延。為了進(jìn)一步緩解MTC業(yè)務(wù)造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞,提出了基于優(yōu)先級(jí)的PID控制器選擇性準(zhǔn)入方案。該方案采用 PID控制器由系統(tǒng)中排隊(duì)隊(duì)長得到終端拒絕概率以控制