《煤礦巷道高能效動態覆蓋無線協作通信方法研究》是依託中國礦業大學，由李鳴擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：煤礦巷道高能效動態覆蓋無線協作通信方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李鳴
- 依託單位：中國礦業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
煤礦無線通信技術是確保礦井安全生產、高效管理、及時有效應急救援的必要手段。煤礦巷道是一個特殊的受限環境，無線通信設備的部署和發射功率受到很大限制，且其續航能力要求較高，現有煤礦無線套用網路資源利用率低，地面成熟的高能效無線通信技術不能直接套用於煤礦巷道。本課題針對巷道狹長窄帶的特點，主要研究：(1)分析礦井無線通信網路的能耗，建立網路能效與設備部署效率、頻譜效率及延時之間的互換關係模型，以指導礦井高能效無線通信方法的設計。(2)針對礦井無線終端的分布變化及各種非話業務的通信需求，提出一種煤礦巷道帶狀小區區別化多能級縮放方法，利用動態覆蓋實現高能效的無線通信。(3)針對煤礦無線套用網路的重複配置問題，提出一種控制覆蓋與套用覆蓋分離，且不同覆蓋間協作通信的機制，最佳化網路的能效與資源。課題的研究成果對提高煤礦巷道無線通信技術的能效，延長設備工作時間，提高網路資源利用率有十分重要的意義。
結題摘要
隨著煤礦自動化程度不斷提高，一個靈活可靠、高能效的礦井通信系統是確保煤礦安全生產、高效管理、及時有效的應急救援的必要手段。本課題針對礦井特殊受限環境，提出了高能效動態覆蓋的協作通信方法，對提高煤礦巷道無線通信技術的能效，延長設備工作時間，提高網路資源利用率有十分重要的意義。代表性成果包括： (1) 針對煤礦無線通信技術所面臨的設備部署受限、發射功率受限、續航能力要求高以及資源利用率低等問題，分析現有礦井無線網路的能耗，構建煤礦巷道無線通信網路能效函式模型，為礦井高能效無線通信方法的設計提供理論基礎；（2）利用合作博弈和納什均衡理論，在能量效率、頻譜效率和部署效率聯合最佳化方面，基於礦井異構無線通信網路，建立表達能量效率、頻譜效率和部署效率三者關係的系統效用函式，並在干擾感知下利用疊代算法找到了網路能效最大值；(3) 針對礦井無線終端分布的流動性及日益增長的數據、視頻等多種無線業務需求，基於能量效率最大化標準，用連續的帶狀小區覆蓋巷道，並將帶狀小區劃分簇，根據簇區域網路絡負載、終端QoS要求以及信道狀態變化，設計多能級基站發射功率，實現小區覆蓋面積動態變化，並在此模型的基礎上提出一種帶狀小區多能級高能效動態覆蓋方法；(4) 針對煤礦無線套用網路的重複配置問題，根據不同套用負載數目的動態變化和對數據速率、實時性等要求不同的特點，結合煤礦巷道環境資源，建立一個控制覆蓋與套用覆蓋分離，不同覆蓋間協作通信的機制，實現礦井無線通信網路的能效和資源的雙重最佳化，滿足未來煤礦對無線通信寬頻數據及大系統容量的迫切需求。此外，設計開發了基於無線網路的礦井能耗監測系統，利用曲線、標量場等方式實現了監測數據的可視化。
