面向绿色的认知跨域移动通信网络架构及协作关键技术研究

Future communication networks will coexist in the multi-domain of space, frequency and time, meanwhile faces variety of demands such as network cooperation, energy-saving, efficiency, security and confidentiality. This project derives from building the Cognitive cross-domain mobile communication network architecture, introduces the cooperative technology to improve the utilization of green energy, designs network cooperative autonomous scheme to enhance network performance, and researches cognitive collaborative secure technology to guarantee user security of communication. The main research contents are: 1) Cognitive cross-domain mobile communication network architecture, including static network deployment, multi-network integration modeling, green base station behavior analysis and management mechanism; 2) Cooperative energy-saving for utilization of green energy, including network pre-built, network dynamic adjustment based on the energy harvesting prediction, and green routing strategy; 3) Cognitive cross-domain network cooperative autonomous technology, including the detection mechanism of network status, green collaborative outage compensation mechanism and the load balance mechanism of high energy-efficient cognitive cooperation; 4) Cognitive cross-domain network cooperative secure technology, including user secure cooperation, wiretap suppression, and the transmission strategy of dual constraints with security and energy consumption, etc. This research would open up new ideas for the green deployment and cooperation of future communication networks, and fill the research gaps in this field at home and abroad.

未来通信网络在空、频、时方面多域共存，面临着多种网络协同、节能高效、安全保密等需求。本项目从构建认知跨域移动通信网络架构出发，引入协作技术提高绿色能源利用率，设计网络协作自治方案提升网络性能，研究认知协作安全技术保障用户安全通信。主要研究内容有：1）认知跨域移动通信网络架构，包括网络静态部署，多网络融合建模，绿色基站行为模型分析以及管理机制；2）面向绿色能源利用的协作节能，包括网络的预构建，基于能源采集预测的网络动态调整及绿色路由策略；3）认知跨域网络协作自治技术，包括网络状态检测机制，绿色协作中断补偿和高能效认知协作的负载均衡机制；4）低能耗的认知跨域网络协作安全技术，包括用户安全协作，窃听抑制以及具有安全和能耗双重约束的传输策略等。本项目的研究将为未来通信网的绿色部署与协作开辟新思路，填补国内外在该领域的研究空白。

本项目从构建认知跨域移动通信网络架构出发，引入协作技术提高绿色能源利用率，设计网络协作自治方案提升网络性能，研究认知协作安全技术保障用户安全通信，提出了一系列创新的方案和算法，取得了良好的效果，主要成果包括：.①通过对认知网络、分层机会网络、多跳D2D网络、无线传感器网络及异构蜂窝网络等多种形态网络的网络架构、部署策略、数据分发与缓存等相关技术细节的研究分析，解决了部分在时、空、频跨域及多网共存的复杂环境下未来移动通信网络架构的关键问题。.②通过网络建模以及各子网络的行为模型的分析，为了保证网络的无缝覆盖以及绿色特性，设计基于网络行为变化的网络预构建策略；并基于此，设计基于绿色能源采集量预测的网络动态优化策略，最大化绿色能源利用率；为了进一步的节约系统能耗，设计绿色路由机制。.③结合目前对认知技术、跨域技术研究的实际状况，深入研究新型的认知跨域网络中的关键技术。针对认知跨域网络的特点，提出了网络状态检测机制，针对中断造成的网络性能的降低，提出了跨域联合中断补偿机制以及高能效协作接入负载均衡机制，并在此基础上进一步提出了多服务蜂窝异构网络的资源分配方案。.④着眼于利用用户之间的协作关系建立新型协作安全机制，有力地解决其安全问题。在保障系统安全性的同时，进一步提升能效和谱效，设计了一系列基于认知跨域网络的协作安全传输方案，在有效保障通信安全的同时，对无线资源进行优化管控，进一步提高系统性能。.依托本项目，共发表学术论文40篇，申请发明专利9项、出版专著2部，超额完成任务书要求。本项目研究成果，对下一代网络通信技术的节能认知跨域移动组网技术、应用示范网络开发具有重要的科学意义和参考价值，所形成的研究报告和论文专利等科研成果，形成了本领域的自主知识产权，培养了多名创新型技术人才，通过该项目研究的重要算法和解决方案等可进一步应用到实际工程中，产生社会效益。