《能量時效性約束下的無線網路傳輸與存儲協同機制研究》是依託清華大學，由周盛擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：能量時效性約束下的無線網路傳輸與存儲協同機制研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：周盛
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著無線技術的廣泛套用，無線通信系統的供能模式日趨多樣化，包括各類可再生能源、智慧型電網等。新供能模式下，能量的到達或能量的使用代價隨機變化，且電池的存儲容量受限，因此使用能量受到時效性約束。該約束使能量供給和業務需求在時域失配，嚴重影響服務質量。現有研究多數針對特定場景或單一供能模式，缺乏對能量時效性及其影響的通用分析和保證服務質量的傳輸機制設計。為此，本項目對無線傳輸與能量和信息的存儲進行協同最佳化，適配可用能量和業務需求，力圖給出能量和信息在時域互易關係的理論分析框架。擬開展以下內容的研究：分析能量時效性約束下無線鏈路服務質量與電池容量和數據快取規模的定量關係；分別設計面向延時最佳化、面向信息傳送間隔最佳化、和基於內容流行度及其預測的傳輸與存儲協同機制；歸納分析存儲對能量和信息在時域等效轉換的作用機理。項目還將搭建基於可再生能源的智慧型內容服務演示平台，驗證和評估所提的傳輸與存儲協同機制。
結題摘要
隨著無線技術的廣泛套用，無線通信系統的供能模式日趨多樣化。新供能模式下，能量到達或能量使用代價隨機變化，且電池的存儲容量受限，導致使用能量具有時效性約束。該約束使能量供給和業務需求在時間維失配，嚴重影響服務質量。本項目旨在解決可用能量和業務需求在時間維度的失配，達到業務實時性需求，保證服務質量。主要研究內容包括：1、能量到達與信道衰落具有不同時間尺度的鏈路性能分析。針對可再生能源供電的無線鏈路，提出了一個在不同時間尺度下分析能量到達與信道衰落的研究架構，揭示了能量到達和信道衰落的隨機性對無線鏈路傳輸性能的影響。2、可再生能源供給下針對傳輸完成時間的線上功率分配。針對可再生能源供電的無線鏈路，提出了一種適應於任意能量到達隨機特性的線上功率控制算法，可保證在最壞情況下，完成傳輸任務的延時不大於已知未來能量到達的離線算法的2倍。3、可再生能源供給下狀態信息更新系統設計及性能分析。針對基於信息年齡（Age of Information）的狀態更新時效性指標，在能量供給存在時效性約束下，分析了典型排隊模型下的信息年齡性能，並可由此推斷出信息年齡最優的採樣率（包到達率）等系統參數。4、異構蜂窩網中動態能量供給的微基站推送策略最佳化。針對可再生能源供電的微基站中能量時效性約束與信息時效性需求不匹配的問題，提出了一種基於內容需求預測的提前推送策略，可有效降低微基站由於能量不足而導致的服務中斷機率。5、能量時效性約束下的計算與通信的協同。針對可再生能源供電的雲化蜂窩接入網C-RAN分散式單元（RRU），在能量時效性和前傳網速率的雙重約束下，聯合最佳化動態基帶功能分割和傳輸功率，可有效提升系統的下行吞吐量。進一步針對移動終端能量受限的問題，提出了一種基於強化學習的移動條件下能量感知的計算任務卸載算法，可有效降低計算任務的平均卸載延時。本項目共發表SCI期刊論文29篇，中文期刊論文6篇，EI國際會議論文34篇。項目負責人於2017年獲得IEEE亞太區傑出青年學者獎，2019年獲得中國通信學會科學技術（自然科學）一等獎（第二完成人）。
