無線自組織網路仿生學機理及其最佳化算法研究

《無線自組織網路仿生學機理及其最佳化算法研究》是依託北京科技大學，由隆克平擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：無線自組織網路仿生學機理及其最佳化算法研究
• 依託單位：北京科技大學
• 項目負責人：隆克平
• 項目類別：面上項目

項目摘要

自組織網路是實現異構融合網路靈活部署、高效運維、可靠服務與協同最佳化的重要途徑。仿生學原理與方法為全面提升自組織網路的可擴展性、動態性、靈活性、自適應性提供了關鍵的實現手段。然而，目前國內外學術界在該領域的研究尚處於開始階段，現有基礎理論與關鍵技術大多是針對解決同構自組織網路及其特定問題，而對異構自組織網路基礎理論、尤其是普適性組網機理研究不足，研究成果遠不能滿足人們對海量數據與泛在業務的極大需求。本項目將基於自組織網路的仿生學原理，重點研究並解決異構自組織網路中關鍵理論和核心技術問題，包括：①異構自組織網路組網普適性機理與最佳化方法；②大規模自組織網路快速高效同步算法設計；③網路節點分工協作與分散式資源共享；④基於多生物群智的自適應路由算法與負載均衡機制研究。項目研究成果將有效地提高自組織網路的頻譜資源利用率、數據吞吐量和負載均衡能力，顯著降低網路數據傳輸延遲，從而更好地滿足用戶的通信需求。

結題摘要

未來無線網路的靈活組網、資源最佳化、高效路由和可靠服務將成為通信網路研究的重點。具有自組網、自配置、自最佳化、自癒合、自適應環境感知等特點的自組織網路是提升通信網路部署、運維和服務整體能力的必然技術趨勢。本項目主要研究基於仿生學的自組織網路關鍵理論與核心技術，將重點圍繞異構自組織網路通用組網機理以及同步、資源管理和路由等關鍵技術展開深入研究，從而有效提高未來自組織網路的動態性、可擴展性、通信質量與數據傳輸能力等指標。執行期內項目組成員按照申請書計畫順利完成各項研究任務。在仿生學機理方面，對無線自組織網路仿生學原理進行深入分析和綜合抽象，形成趨整歸元、功能導向目標函式歸一、角色可易和同態向心協調性四個基本機理，並進一步揭示了自組織網路臨界節點密度下連通機率的雙峰形態分布，研究了異構類型資源的虛擬化和廣義互易，網元間的基於數據壓縮的信息交換，隨機的局部網元目標導向對整體網路目標函式的影響及其在網路規劃和最佳化中的套用等。在時間同步方面，提出了不同信道條件和較低信噪比條件下的準確的節點間同步算法，設計和實現了一種無線自組織網路時間同步性能測量平台。在資源共享和最佳化管理方面，分別從時隙資源、空間資源和功率資源方面進行了研究和最佳化，提出媒體接入控制協定的時隙資源的分散式最佳化，提出面向5G異構網路的功率分配方案，在給定服務質量和跨層干擾限制的條件下增強了網路容量和功率效率等。在負載均衡和路由方面，提出了基於多射頻功率等級的節點定位技術以支持地理位置路由，提出了全向和定向的無線自組織網路基於虛擬力的覆蓋增強算法，提出了基於蟻群最佳化和車輛軌跡大數據的移動自組織網路的最常見路徑推斷技術。在仿真驗證平台方面，項目組搭建了硬體的無線自組織網路平台，軟體仿真平台和數據可視化平台。項目執行期間, 在本項目的資助下總計發表論文12篇，申請國家發明專利12項，其中已授權專利4項；培養了多名博士/碩士研究生。