传感器网络辅助下的认知无线电动态频谱资源管理研究

无线认知网已经成为当前无线网络与移动通信领域的研究热点，而现有的方法在频谱管理方面存在开销较大、实时性和公平性较差、不够高效等问题。为了解决频谱资源分配与使用间的巨大供求矛盾，本项目结合了无线传感器网络的优势，用无线传感器网络来辅助无线认知网络进行频谱资源的动态管理。试图采用"双网协同"技术处理无线认知网频谱资源管理的高效性、公平性、便捷性等需求，运用理论分析、模型模拟与实验分析等手段系统研究无线认知网频谱资源的感知、接入、共享、预测、评估等关键问题。具体包括：（1）建立"双网协同"的网络体系结构和频谱动态管理模型；（2）设计整体最优化的频谱空洞检测、频谱感知和接入模型及分布式算法（3）研究基于历史信息的公平资源预测算法与智能化频谱分配机制；（4）研究异构网无缝漫游接入以及路由、MAC协议簇跨网和跨层设计、公平性接入机制等，还包括下一代异构无线网络间的公用通信信道问题。

近些年随着无线认知网中的的认知单元种类、规模不断扩大，无线业务需求急剧膨胀，原有无线频谱分配策略已经难以满足实际需要。为了解决无线频谱资源稀缺问题，更深入的提升认知无线电网络的性能，本项目结合了无线传感器网络的优势，用无线传感器网络来辅助无线认知网络进行频谱资源的动态管理。采用了"双网协同"技术，运用理论分析、模型模拟与实验分析等手段系统研究了无线认知网频谱资源的感知、接入、共享、预测、评估等关键问题。主要完成了以下工作：建立了一个"双网协同"的网络体系结构和频谱动态管理模型；设计了一系列整体最优化的频谱空洞检测、频谱感知的分布式算法；提出了基于历史信息的公平资源预测算法与智能化频谱分配机制；最后，还研究了异构网无缝漫游接入以及路由、MAC 协议簇跨网和跨层设计等问题，包括下一代异构无线网络间的公用通信信道问题。. 本项目取得了一系列卓越的研究成果，在国内外高水平期刊和会议上发表论文20余篇（包含ACM/IEEE等高水平期刊和会议、《中国科学》等），撰写专著1部（被列为“十一五”国家重点图书），申请了国家专利一项，培养了多名研究生和中青年专家，圆满完成了项目组既定的研究目标。随着研究的不断深入，为了更好的解决无线频谱资源稀缺问题，更加深入的提升认知无线电网络的性能，我们在该领域中发现了越来越多的有价值的研究问题。鉴于本项目的进展情况和已经取得的一系列学术成果，本课题组于2012年向国家自然科学基金委提出了能否继续从事相关问题研究的申请，并提出了题为“面向城市计算的协作认知无线电网络资源优化理论与关键技术研究”青年直升面上项目的申请报告。最后，经过国家自然科学基金委和领域专家的评议，我们于2013年获得了连续资助。在此，课题组全体成员感到由衷的欣慰和感谢！我们会一如既往的继续努力的。