蜂窝物联网中面向巨连接的无线接入性能优化研究

With the wide development of machine type communications (MTC), massive connections have been the great challenge to the development of next generation cellular networks. In this project, we focus on the analysis and optimization of access performance in Cellular-IoT with ultra-dense small cells. Based on the analysis of network architecture, we aim at developing a base station (BS) distribution model and an access performance analysis model. We plan to investigate the relationship between the deployment of BSs and the access performance with different access modes, and design effective wireless access mechanisms to optimize the access performance. The achievements of this project can help analyze the effect factors for improving access performance of MTC users, and develop efficient access schemes. This project is expected to provide theoretical foundations and technical guidance for massive connection applications in the next generation mobile cellular networks.

随着机器类通信（MTC）的广泛应用，其海量连接需求对未来移动通信网络的接入能力提出了更高的要求。本项目针对蜂窝物联网，研究小型基站密集部署条件下MTC用户的接入性能分析与优化技术。基于对网络架构的分析，构建网络站点分布模型以及接入性能分析模型，并从用户的多种接入方式入手，研究站点部署对接入性能的影响机理，设计用户接入的优化机制，实现优化接入性能的目标。通过本项目的研究有利于深刻理解和定量分析影响用户接入性能的因素，研究并突破能够提升移动通信网络接入能力的机制及技术，本项目的研究将为我国下一代移动通信系统中海量连接的研究和应用提供有用的理论和技术支撑。

随着机器类通信（MTC）的广泛应用，其海量连接需求对未来移动通信网络的接入能力提出了更高的要求。本项目针对蜂窝物联网，研究小型基站密集部署条件下MTC用户的接入性能分析与优化技术。主要研究内容和成果如下：1) 基于随机几何的超密集网络建模与性能分析。利用随机几何相关理论，推导出多信道条件下的用户覆盖率、平均可达速率、区域频谱效率和区域能量效率等性能指标，明确了相关指标参数与网络性能之间的关系。2) 基于端到端传输，设计面向D2D辅助通信的流量卸载机制。将MTC用户接入问题建模为0-1线性规划，并利用动态规划方法解决了该问题。在此基础上，充分挖掘基站和用户的位置关系，设计了在保证全局最优的同时有效降低计算复杂度的高效算法。3) 基于网关传输，设计拥塞缓解接入机制。基于MTC用户位置信息和业务需求，对其进行分组，并在此基础上设计了MTC网关选取算法，实现了基于网关传输的数据发送。同时对用户接入网关时的性能进行了理论分析，设计了拥塞控制算法从而实现了用户接入性能的优化。