机器类型通信中随机接入信道的拥塞控制研究

【摘要】随着3GPP-LTE的快速发展,网络服务商提供无处不在的无线网络覆盖已成为可能,这样,一种新的通信类型即机器类型通信应运而生,它为人类的各种电子自动化应用提供了一个广阔的前景。目前,机器类型通信的应用已几乎深入到人类生活的每一个角落,如智能电网中的智能电表、桥梁安全监测中的传感器和各种智能家用电器等等。这样,如何保证网络的服务质量,提供良好的用户体验,成为业界一致关注的问题。其中,一个关键问题是,当数量巨大的MTC器件同时向基站发起随机接入时,便会造成严重的随机接入信道拥塞,降低网络的服务质量。因此,本文就将针对机器类型通信中随机接入信道的拥塞控制问题进行探讨和研究。虽然当前国内外已经对这一问题作了若干研究,但它们忽略掉了有可能进一步提升网络性能的随机接入前导检测所提供的信息。本文首先介绍了一种基于随机接入前导功率检测的MTC器件自适应拥塞控制策略,然后又介绍了两种随机接入信道拥塞的退避控制算法。在基于随机接入前导功率检测的基础上,我们提出了一种自适应拥塞控制策略,它让基站可以对随机接入的MTC器件的数量作出更精准的估计,进而让MTC器件可以利用基站的广播信息去自适应地调整各自的接入时间,实现基站的负载均衡,从而大大地缓解随机接入信道拥塞,保证网络的服务质量；并且,我们从信息论的角度利用最大熵原理证明了方案选择的合理性。接着,本文介绍了最优接入控制算法,就它的各项性能进行了理论上的分析；同样,我们介绍了基于准入门限的拥塞控制策略的基本流程,并将它和接入类别限制(ACB)策略进行了对比仿真和分析。本文通过仿真实验从三个性能指标分别对比了ACB策略和自适应策略的优劣性。结果表明,我们提出的自适应拥塞控制策略可以对严重的随机接入信道拥塞问题表现出更好的网络性能,即更高的随机接入成功概率,和更低的随机接入平均时延,从而提高了网络的服务质量,优化了机器类型通信的应用。
【作者】周伟；
【导师】季海波；谭小彬；
【作者基本信息】中国科学技术大学，控制理论与控制工程，2014，硕士
【关键词】机器类型通信；随机接入信道；拥塞控制；前导检测；网络服务质量；

【参考文献】
[1]张兴.WLAN室内定位信号特征提取算法研究[D].哈尔滨工业大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[2]张乐华.FAIMS微弱信号处理与离子迁移率非线性函数系数误差分析[D].中国科学技术大学,检测技术与自动化装置,2014,硕士.
[3]费钰.中国电信PHS发展研究[D].西南财经大学,2005.
[4]谢田朋,杜国祯,张格非,赵志刚.黄帚橐吾种子生产的花序位置效应及其对幼苗建植的影响[J].植物生态学报,2010,04:418-426.
[5]刘国珍.突围与自困：《围城》中的两位女性知识分子[D].吉林大学,中国现当代文学,2012,硕士.
[6]李芳.日常生活的诗意建构[D].山西师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[7]刘永鑫.边疆民族地区和谐政治文化建设研究[D].内蒙古大学,政治学理论,2014,硕士.
[8]雍铁.ZF建设公司法律风险防控体系构建研究[D].大连理工大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[9]杨明.PEG-NOx体系催化氧化废电路板提铜、锡及其机理研究[D].东华大学,2013.
[10]边海燕.浙江省绍兴市流动人口犯罪问题及防控对策[D].南京农业大学,公共管理,2013,硕士.
[11]吴喜元.乳胶涂料用聚丙烯酸酯乳液的合成及性能研究[D].陕西科技大学,轻工技术与工程,2013,硕士.
[12]张娇娇,辛子华,张计划,颜笑,邓密海.α-碳锗炔稳定性及性质模拟[J].物理学报,2014,20:304-309.
[13]王和斌.基于风云静止卫星的气温反演研究[D].辽宁工程技术大学,摄影测量与遥感,2012,硕士.
[14]王杰.新生儿听力筛查系统的建立与实施[D].第四军医大学,耳鼻咽喉科学,2004,硕士.
[15]胡馨.不同黏土矿物质对超声处理含油污泥影响的机理研究[D].中国矿业大学,环境工程,2014,硕士.
[16]李智超.利用学科教师博客促进独立学院教师专业发展的策略研究[D].东北师范大学,教育技术学,2012,硕士.
[17]刘淑清.TLR2介导TB10.4激活RAW264.7通路及细胞因子表达的研究[D].中国农业科学院,预防兽医学,2014,博士.
[18]邢军强,王凤翔,张殿海,孔晓光.高速永磁电机转子空气摩擦损耗研究[J].中国电机工程学报,2010,27:14-19.
[19]王兰.从心理学角度看文学翻译中的误解[D].湖南师范大学,英语语言文学,2004,硕士.
[20]徐婧婧.创业失败经历对再创业意向的影响机制研究[D].浙江大学,创业管理,2012,硕士.
[21]胡誉耀.企业图书、情报、档案一体化的知识管理[D].湘潭大学,2004.
[22]郑锋,程勉,高为炳.一类时滞线性系统的变结构控制[J].自动化学报,1995,02:221-226.
[23]代贤忠,沈沉,陈颖,汤蕾,林韩,黄道姗.自律分散的多维度电网薄弱环节跟踪及分析系统设计与实现[J].电力系统自动化,2015,04:82-88.
[24]伦志明.花脸香蘑（Lepista sordida）人工栽培及多糖结构分析[D].东北林业大学,森林保护,2014,博士.
[25]叶朝阳.大视场图像拼接：原理和应用[D].浙江大学,计算机应用,2004,硕士.
[26]李友森.小学教师创造性教学行为的特点及其与自我效能的关系[D].山东师范大学,教育,2012,硕士.
[27]王姣.库岸顺层岩质岸坡上高大重力式码头稳定性研究[D].重庆交通大学,港口、海岸及近海工程,2012,硕士.
[28]陈强.胃癌患者血清、胃液及组织IL-6、IL-8水平变化与幽门螺杆菌感染相关关系的研究[D].山东大学,内科学,2013,硕士.
[29]李熙.碳纳米管纤维及其复合材料界面力学性能的实验与数值研究[D].北京工业大学,2014.
[30]刘海梅.地塞米松改善足细胞细胞骨架损伤的分子机制研究[D].复旦大学,儿科学,2010,博士.
[31]吴杰洲,王军学.一新型分析仪在株冶投运[J].冶金自动化,2007,02:69.
[32]黄欢.美国田纳西州“捷足先登”计划研究[D].华中师范大学,比较教育学,2014,硕士.
[33]周长建.基于多示例学习的视频字幕提取算法研究[D].哈尔滨工程大学,计算机软件与理论,2012,硕士.
[34]孙亚慧,谢兴伟,常春.高校教职工健康素养与饮食、运动习惯研究[J].中国健康教育,2015,05:452-455.
[35]罗冰.工作搜寻视角下的劳动力供给研究[D].北京交通大学,2013.
[36]唐珍珍.论约翰·厄普代克《夫妇们》中的享乐主义思想[D].湖南科技大学,英语语言文学,2013,硕士.
[37]任悠悠.网络事件传播模式研究[D].上海外国语大学,新闻学,2012,硕士.
[38]周孟姣.五种长臂虾遗传多样性和亲缘关系的RAPD分析[D].湖南农业大学,水产养殖,2004,硕士.
[39]彭建刚.基于企业整体模型的供应链信息流研究[D].合肥工业大学,制冷及低温工程,2003,硕士.
[40]田婷.中小企业融资服务的银行体系研究[D].湖北工业大学,产业经济学,2013,硕士.
[41]张春梅,刘贺平,王玉锋.基于径向基函数网络的永磁同步电机直接转矩控制[J].控制与决策,2005,07:803-806.
[42]胡一峰.声相关计程仪测速技术研究[D].杭州电子科技大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[43]王玉坤,姜久春,张彩萍,张维戈,马泽宇.基于神经网络模型的梯次利用锂电池容量估计[J].电源技术,2014,04:632-635.
[44]许洁.《五灯会元》时间词语研究[D].安徽大学,汉语言文字学,2013,硕士.
[45]阳敏.西藏食用菌产业可持续发展研究[D].华中农业大学,人口、资源与环境经济学,2014,硕士.
[46]汪龙虎.基于MSP430摩托车路试仪检定装置的设计[D].华东交通大学,车辆工程（专业学位）,2012,硕士.
[47]李理.虚假广告罪的司法认定[D].中央民族大学,法律,2012,硕士.
[48]付世荣.稀土配合物敏化发光的研究[D].曲阜师范大学,光学,2013,硕士.
[49]李泽敏.基于谱聚类的SAR图像变化检测[D].西安电子科技大学,电路与系统,2012,硕士.
[50]张筱敏.自动同步变速纯电动汽车能量管理系统研究[D].华中科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.