多跳無線mesh網路中協作通信關鍵技術研究

《多跳無線mesh網路中協作通信關鍵技術研究》是依託湖南大學，由謝鯤擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多跳無線mesh網路中協作通信關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：謝鯤
• 依託單位：湖南大學

中文摘要

無線mesh網路步入快速發展階段，將成為下一代無線接入網的主流技術。但是多徑衰落效應嚴重影響了它在複雜無線環境中套用。協作通信技術是適合於單天線用戶的空間分集技術，可以在不增加設備複雜度的情況下提高無線傳輸性能，成為無線網路中最有前途的技術。本項目利用協作通信這種新型的物理層技術來最佳化多跳無線mesh網路。然而，多跳無線mesh網路的網路特徵、業務特徵給協作資源管理帶來了新的挑戰。本項目設計基於結點角色特點、數據流轉發關係和信道分配干擾關係的建模方法，將多跳無線mesh網路特性和業務特性轉化為協作資源管理的約束條件；基於該約束條件，設計基於鄰居圖的分散式協作夥伴選擇算法、基於博弈論的分散式功率分配算法和面向最佳化目標分解的分散式聯合協作資源分配算法（聯合協作夥伴選擇、功率分配和傳輸模式選擇），來最大化多跳無線mesh的網路覆蓋，傳輸吞吐量和可靠性。

結題摘要

協作通信因能克服信道衰落、提高傳輸容量和可靠性、擴展覆蓋範圍和降低能量消耗已被廣泛關注和套用。協作通信技術在單跳網路中的優勢已經得到廣泛證實，然而，多跳無線mesh 網路的網路特徵、業務特徵給協作通信帶來了新的挑戰。為了在多跳無線mesh網路中獲得高的協作分集增益，本項目研究多跳無線mesh網路中協作通信技術。本項目的創新性成果主要體現在以下幾個方面：為了獲得多跳無線mesh網路特徵並對網路性能進行最佳化，本項目首先研究多跳無線mesh網路性能最佳化和測量技術，提出QoS敏感的802.11e分組調度算法、基於擴散的無線網路負載平衡算法、聯合頻譜切換調度和QoS重路由的性能最佳化算法、基於鄰居圖的多跳無線網路拓撲發現和拓撲控制算法、以及面向新型套用的聯合元組空間和點陣圖設計的二維分組分類算法。其次，為了在多跳無線網路中獲得高協作分集增益，本項目研究無線mesh網路下協作資源管理機制，提出基於聯盟博弈的協作中繼選擇算法，基於凸最佳化的聯合傳輸模式選擇、協作中繼分配和功率分配算法，以及基於分支定界的協作接口分配算法。再次，為了在多跳無線網路中獲得高的協作分集增益，本項目聯合物理層的協作通信技術和網路層的路由技術研究跨層路由——協作路由，提出聯合協作資源分配和多流路徑選擇算法、最大化網路生存周期的協作路由算法、分簇協作路由算法、基於博弈的VMIMO協作路由算法、以及機會路由算法，從而實現為無線mesh網路的多條數據流找到最優端到端協作路由。最終，為了給終端用戶提供最優的用戶體驗，在上述研究的基礎上，本項目研究套用層高性能協作數據分發和檢索技術，提出資源密度敏感的多跳無線mesh網路資源檢索和分發算法等其他套用層最佳化算法。所提算法均進行充分實驗驗證，實驗結果表明本項目的研究可以充分發揮無線網路高頻譜效率和協作通信高分集增益的優點，提高多跳無線網路傳輸的吞吐量和可靠性。