目前,面向2020年及未来的第五代移动通信(5G)网络已成为全球研发热点。5G及以后的通信网络已不再局限于解决人与人之间(Human to Human,H2H)通信问题,而是着眼于实现万物互联。因此,物联网(Internet of Things,IoT)业务将成为未来移动通信网络发展的主要驱动力。机器与机器(Machine-to-machine,M2M)通信,或称机器类通信(Machine-type communication,MTC)作为物联网的主要存在形式有着广阔的发展前景。预测表明,未来五年MTC市场将会快速增长。这意味着在未来的移动蜂窝网络中,大量的机器类通信设备将会被部署。然而现有的蜂窝网络主要是为H2H通信而设计,海量MTC设备入网必然会造成严重的网络拥塞,从而影响系统的接入性能。所以在蜂窝网络中,如何缓解网络拥塞、提升系统对MTC设备的接入能力成为迫切需要解决的问题。此外,由于MTC业务具有多样性,需要根据不同类型的业务设计有效的拥塞缓解接入策略以满足其服务需求。基于上述问题,本文从MTC网关辅助传输的角度考虑,对MTC设备进行分组,并提出了一种基于分组的拥塞缓解接入机制。同时从MTC业务的角度出发,设计了一种基于服务质量(Quality of Service,QoS)保障的动态前导码分配策略。具体的研究内容如下:(1)MTC设备分组。针对具有低移动性和时延容忍性特点的机器类通信设备,本文以时延对业务类型进行区分,根据MTC设备的距离和时延需求定义了MTC设备之间的相似性并构建相似度矩阵,然后将其带入谱聚类算法对MTC设备进行分组。仿真结果表明相对于单纯根据MTC设备位置信息分组的方式,本文所提的MTC设备分组方法取得了更好的分组结果,能够尽可能使具有相同时延需求的MTC设备分配在同一个群组内。(2)MTC网关辅助传输。在MTC设备分组的基础上,设计了MTC网关选取算法,并实现了基于MTC网关传输的数据发送。其中,MTC网关的选取主要从时延需求和能耗两个方面考虑,而数据发送过程,则采用了两阶段的数据发送方式。此外,本文还对所提接入机制进行理论分析,推导出相应的系统接入性能表达式,并且将仿真结果与理论分析结果进行对比,验证了该接入机制的有效性。(3)随机接入前导码分配。由于时延敏感类MTC设备对接入时延有严格的要求,本文设计的分组接入机制对其并不适用,因此针对两种时延类型MTC设备共存的场景,设计了一种基于QoS保障的动态前导码分配策略。该策略将可用的前导码资源划分成正交的两个资源池以供对应的MTC设备专用,并根据网络负载动态调节两资源池中前导码的数量,以满足各自的QoS需求。为了进一步控制网络拥塞,在前导码划分及随机接入过程中结合了接入类禁止机制分别对两类MTC设备进行接入控制。仿真结果表明本文所设计的策略可以有效缓解网络拥塞并保障时延敏感类MTC设备的低时延需求。