杜心雨，王化群

（南京邮电大学计算机学院，南京 210023）

（∗通信作者电子邮箱whq@njupt.edu.cn）

0 引言

随着移动互联网业务和物联网（Internet of Things，IoT）业务的发展，LTE（Long Term Evolution）网络逐渐难以适应新业务的需求或者网络运营的新需求。近几年来，LTE 的标准化组织3GPP（3rd Generation Partnership Project）一直致力于LTE 网络的演进和增强，即LTE-A（Long Term Evolution-Advanced）网络。相较于LTE 网络，LTE-A 网络在网络容量、数据传输效率、信令开销以及网络的运营能力上都有了显著的优化［1］。

机器类通信（Machine Type Communication，MTC），也称为机器对机器（Machine to Machine，M2M）通信，被视为未来无线通信的下一个复杂技术，已经引起了3GPP等标准化组织的广泛关注。与当前无线网络中设计的传统人与人（Human to Human，H2H）通信不同，MTC 是实体之间的一种特殊类型的数据通信，它可以交换和共享数据，而无需任何形式的人为干预。由于MTC 不需要人工干预、低功耗和低成本的特点，因此它将成为下一代实时网络应用的市场变革力量（例如公共安全、智能交通系统、环境监控、智能电网和医疗保健服务）。由于高吞吐量和低传输延迟，MTC被认为是LTE-A网络中的一种重要的移动通信技术［2］。

相对于普通用户设备（User Equipment，UE）而言，MTC设备（Machine Type Communication Device，MTCD）的通信带来了一些新的挑战，包括更低的功耗和大规模的设备传输。根据Fadlullah 等［3］的研究可知，MTCD 的数量将是普通UE 数量的1 000 倍；根据ABI 研究机构在万物互联（Internet of Everything，IoE）中的数据可知，到2020 年，无线连接设备数量超过300亿［4］。虽然LTE-A网络在性能上有了显著的优化，但是由于LTE-A网络的设计原则和网络中基本的工作机制决定了LTE-A 网络并不能完全地解决信令拥塞问题［1］。3GPP为MTC 设备标准化了协议——演进……