《複雜環境下基於連通支配集的無線虛擬骨幹網構建研究》是依託上海交通大學，由高曉渢擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複雜環境下基於連通支配集的無線虛擬骨幹網構建研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：高曉渢
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
無線虛擬骨幹網(WVB)是由給定無線自組織網路中的部分節點組成的骨幹網路，負責全局連通、路由廣播與分組轉發，以此減少其餘節點轉發次數與網路耗能。通過這種機制可以對網路建立有效的層次拓撲結構，降低網路擁塞干擾、維護成本，並提高網路性能。研究表明，連通支配集（CDS）常為構建WVB的第一選擇，然而如何快速選擇最優CDS通常是NP難問題。本項目旨在討論複雜環境下基於CDS的WVB構建（如多干擾、短步跳、複雜地貌等）。首先針對不同環境和用戶需求設定抽象模型與拓撲結構，並制定目標函式；其次設計分散式多項式時間近似算法，分析算法的近似比與性能，並仿真試驗對比結果；最後根據問題性質，將算法設計與網路模型進行歸納分類，最終形成一套適用於各種實際套用場景的普適性無線自組織網路虛擬骨幹網構建理論，保證網路的高效運行，對新一代無線通信網路的虛擬骨幹網構建有重要技術指導與理論參考價值。
結題摘要
近年來，無線自組織網路受到學術界和工業界的廣泛關注，是計算機科學的研究熱點和活躍領域。然而，無線自組織網路由於自身無基礎設施、臨時組網、平面式結構、動態網路拓撲等特點，在組網與通信時面臨著諸如節點分布不合理、路由開銷大、信息衝突嚴重、節點能量有限、網路壽命短等問題。為了解決這些問題，參照有線網路基礎設施具有層次性、分級控制等特點，研究者們提出可以在無線自組織網路中構建無線虛擬骨幹網（Wireless Virtual Backbone Network）,由此建立有效的層次拓撲結構，制訂恰當的管理策略，在保持網路正常連通的條件下減少轉發節點的數目和數據傳輸總量，降低擁塞和干擾的可能性，以提高網路性能、降低管理維護代價，達到快速路由和低能耗的效果。大量研究表明，網路圖的連通支配集（Connected Dominating Set，CDS）通常是構建虛擬骨幹網的第一選擇。 本項目旨在針對複雜環境（如不同套用場景、不同網路構架、不同硬體設施）的無線自組織網路選擇有效虛擬骨幹網構建，以此幫助網路用戶降低節點能耗，減少網路擁塞干擾，控制維護管理成本，提高網路性能，加速路由傳輸速度，並提供高質量的網路連通性覆蓋，對保障網路高效穩定的運行有著重要理論與實踐意義。通過對本項目所攝問題的探索和研究，根據問題性質將算法設計與網路模型進行歸納分類，最終可以形成一套適用於各種實際套用場景的無線自組織網路普適性虛擬骨幹網構建理論。 本項目側重理論分析，著眼點在於網路最佳化問題的模型構建與算法設計分析，力圖自組織網路中的最佳化問題並提出有效解決方案，尤其對很多經典問題首次給出帶有近似比的近似算法設計，對問題難度和算法效率給出有效科學評估，本項目的研究成果對求解無線自組織網路相關最佳化問題有重要理論指導意義與技術參考價值，促進組合最佳化與無線網路領域的學科交叉，能夠為相關領域的工作者提供有效科學與技術工具。 項目執行期間共發表署國家自然科學基金資助論文35篇。研究成果在無線自組織網路分簇覆蓋、分散式索引與數據獲取方面取得突破性進展，在無線網路領域CCF A類期刊IEEE Transactions on Computers發表標註受本項目資助論文1篇；在理論計算機、數據工程領域國際著名期刊Theoretical Computer Science、GeoInformatica上發表標註本項目資助論文2篇。
