分散式多跳自組網路性能評估與建模研究

《分散式多跳自組網路性能評估與建模研究》是依託北京交通大學，由李旭擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：分散式多跳自組網路性能評估與建模研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李旭
• 依託單位：北京交通大學

項目摘要

分散式多跳自組網路作為一種新型的寬頻無線網路架構，迎合了通信網路技術發展的方向，在快速發展的異構泛在網路、LTE-Advanced、物聯網等技術中都有著廣泛的套用，必將給寬頻無線通信領域帶來重大變革。目前，分散式多跳自組網路仍存在諸多技術瓶頸亟待解決：基礎理論模型缺失，導致現有的相關成果基本都還停留在定性的或漸近的層面上，對於指導網路算法和協定設計具有局限性；相關協定與關鍵技術有待完善。對此，本項目首先研究分散式多跳自組網路的基礎理論模型，包括網路容量模型、網路干擾覆蓋模型與網路性能模型以及相關極限模型。在此基礎上，進一步提出支持分散式多跳自組網路的混合多址協定與多跳轉發機制。本項目旨在提高分散式多跳自組網路的有效容量與質量，將協定各層內在機理有機結合起來，聯合設計與建模。同時搭建仿真與驗證平台，提供驗證與完善的手段。

結題摘要

分散式多跳自組網路具有組網靈活、擴展性強、運維成本低等優勢，對比於集中式多跳網路可有效解決運維成本增加、中心點設定複雜、規模化性能急劇惡化、控制信息開銷大和路由難以最佳化等一系列問題，在5G超密集組網和低時延傳輸、分散式D2D以及工業無線感測網等領域具有廣闊的套用前景。分散式多跳自組網路仍存在基礎理論模型缺失、相關協定與關鍵技術有待完善等諸多瓶頸亟待解決，本項目將協定各層內在機理有機結合起來，聯合建模與最佳化，以提高分散式多跳自組網路的有效容量與質量；同時搭建仿真與驗證平台，提供驗證與完善的手段。本項目依據項目進度安排，主要完成了以下三個方面的工作： 1. 在基礎理論建模方面，建立了網路容量模型、網路干擾覆蓋模型、網路性能模型以及網路資源效率極限模型，定量分析了網路、協定、信道和業務等關鍵參數對於分散式多跳網路容量和性能的影響，以進一步指導網路協定（包括選舉調度機制、網路維護機制等）和協定參數（包括維護跳數、控制數據比（C/D）、退避指數等）的設計與最佳化。 2. 在分散式多跳自組網路協定和關鍵技術研究方面，設計了提升可靠性以及降低時延的分散式調度機制，最佳化了選舉退避指數和維護範圍等關鍵參數；設計了區分路由頻次的混合路由協定、面向業務需求的多路徑路由協定、跨層路由機制和自適應路由快取更新機制等，對分散式自組網路的協定設計和最佳化提供了重要參考。 3. 在軟體仿真與硬體驗證平台搭建方面，完成了幀同步模組、訊息管理模組、鄰居管理模組、管理訊息調度模組、數據調度模組等的設計和開發，搭建了跨層仿真平台；設計並開發了基於軟體無線電架構的硬體驗證平台。同時基於軟體仿真與硬體驗證平台分析驗證了基礎理論模型以及協定和關鍵技術，為分散式多跳自組網路的研發和最佳化提升奠定基礎。 本項目自2014年啟動以來，共發表學術論文21篇，其中SCI論文6篇，EI論文10篇，其他論文5篇；申請發明專利10項，申請軟體著作權11項。