【摘要】：機器通信(MTC)是第五代移動通信網(wǎng)絡的支持技術之一。MTC急需解決的問題是如何應對大量MTC設備涌入所造成的網(wǎng)絡嚴重擁塞。通常,單個固定或移動數(shù)據(jù)聚合器收集周圍的MTC設備的數(shù)據(jù)并將其發(fā)送到基站(BS),該技術通過將BS的資源競爭沉降到聚合器層來減少BS上的擁塞壓力。然而,數(shù)目龐大的MTC設備仍然會對數(shù)據(jù)聚合器構成嚴重挑戰(zhàn)。另一方面,數(shù)據(jù)聚合器的可用資源非常有限,需要高效的資源分配方案來提高資源效利用率�，F(xiàn)有的研究采用基于競爭的接入(隨著設備密度的增加該方法性能降低)或者采用基于授權的資源分配,基于授權的解決方案基于接收的信號強度。這一類的技術對于靠近數(shù)據(jù)聚合器的MTC設備有利,而且沒有考慮到設備的服務質(zhì)量(QoS)需求。為了應對上述挑戰(zhàn),本文提出了基于多種移動混合的數(shù)據(jù)聚合方案,以及一種新的資源分配方案。論文的主要研究成果如下:(1)提出了一種安全的多移動中繼選擇算法,可智能地聚合多個用戶設備(智能手機)數(shù)據(jù),并將其發(fā)送至基站(BS)。還提出了一種協(xié)作聚合MTC數(shù)據(jù)并實現(xiàn)兩跳數(shù)據(jù)傳送到BS的可信中繼選擇框架。與現(xiàn)有算法(如固定和移動數(shù)據(jù)聚合算法)相比,所提算法在能效,系統(tǒng)容量,通信延遲和中斷概率等方面都有顯著提升。特別的,所提算法能分別降低約33%和25%的中斷概率和通信時延。(2)為了滿足MTC設備的QoS需求,提出了一種采用固定數(shù)據(jù)聚合器(FDA)和多個移動數(shù)據(jù)聚合器(MDA)的協(xié)作數(shù)據(jù)聚合(CDA)方案,并提出了一種分布式MDA選擇算法來指定適合的用戶設備作為聚合器。所提出的CDA方案有效地應對了大規(guī)模接入,并保證了 MTC網(wǎng)絡中聚合設備的通用性。本文將所提的CDA和動態(tài)資源調(diào)度方案與現(xiàn)有方案進行比較分析,數(shù)值結(jié)果驗證表明,與單FDA機制相比,所提機制能降低中斷概率約30%,提高能效和系統(tǒng)容量約25%和44%。(3)為了有效解決FDA缺乏可用資源帶來的困難,提出了一種新的資源分配方案來動態(tài)分配信道給MTC設備。所提出的方案綜合的均衡了多個性能參數(shù),包括信噪比,排隊延遲,MTC設備的QoS要求以及待傳輸?shù)腗TC設備數(shù)量等。與僅只考慮信噪比的算法相比,所提算法中考慮多個參數(shù)的影響能改善已有機制。仿真結(jié)果表明,與現(xiàn)有的基于信噪比的方案相比,所提方案可以顯著提高成功接入概率和系統(tǒng)吞吐量。
【學位授予單位】：北京郵電大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.5

【參考文獻】

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本文編號：2780915