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机器类通信（Machine type communication，MTC）是指通过蜂窝网络进行数据传输的机器与机器（Machine to Machine，M2M）通信，作为未来泛在网络的重要组成部分，具有广阔的应用前景和市场潜力。3GPP LTE是未来移动通信的长期演进技术，其传输速率高、时延低、覆盖范围广，将成为MTC业务理想的承载网络。然而，MTC业务特性与人和人（Human to Human，H2H）通信差异较大，现有泊松分布流量模型已经不再适合。海量MTC终端接入将导致网络拥塞，系统接入时延增大，这将给3GPP LTE网络设计和管理带来巨大挑战，如何优化3GPP LTE网络以适用于快速推广MTC的应用，具有重要的理论意义和实用价值。针对上述问题，本文基于排队理论建立了MTC单一业务队列模型及MTC和H2H混合业务队列模型，在深入分析优先和比例两种接入优化机制的基础上，提出了基于优先级的PID控制器选择性准入方案，主要研究内容与创新点如下：①针对现有泊松分布不适合MTC建模，基于3GPP提出的MTC业务到达速率服从Beta分布的假设，建立了两种队列模型以评估MTC的入网性能：Beta/M/1队列模型，用于模拟MTC单一业务场景；Hybrid/M/1队列模型，用于模拟H2H与MTC混合业务场景。数值仿真表明：MTC终端接入网络时，H2H通信业务接入时延大大增加，系统性能显著下降。②针对海量MTC带来的网络拥塞及H2H通信质量下降问题，本文首先分析了基于优先级机制和比例接入机制的随机接入过程优化策略，旨在保证H2H通信业务性能。优先级机制将H2H业务设为高优先级，比例接入机制通过调节MTC终端的接入配比，比较分析不同配比对H2H通信性能影响。数值仿真表明：优先级机制可有效降低H2H通信的平均接入时延，低比例的MTC接入利于减少H2H接入时延。为了进一步缓解MTC业务造成的网络拥塞，提出了基于优先级的PID控制器选择性准入方案。该方案采用PID控制器由系统中排队队长得到终端拒绝概率以控制其接入网络，同时将H2H业务设置为高优先级。数值仿真表明：本文提出的方案简单可靠，避免了网络拥塞扩散。当H2H终端与MTC终端接入比例为1:9，服务速率小于终端业务到达速率时，该机制下的排队队长稳定在期望值附近，H2H通信质量得以保证，MTC终端接入时延减少14%。