低干扰无线自组织网络技术和机制

目前无线自组网规模部署的主要限制因素是它的性能及可扩展性，这主要是由于节点间干扰所引起的。本课题将研究下一代无线网所需要的基于多包接收和有向天线技术实现的低干扰无线自组网，建立其体系结构及其相关算法。在这项研究中我们通过理论建模和分析来证明这两项技术对降低节点通信互相干扰的作用，并分析和量化其对网络容量的改进效果。同时在媒体接入层设计针对多包接收和有向天线的机制与协议来优化网络容量，在路由层设计能够充分利用此两项技术的路径调度规划和多路径路由协议，从而使无线自组网的性能和可扩展性得到切实提高。这项研究工作也包括相关的节点技术，建立实验平台以证明所提出的体系结构和各类算法的正确性。目标是实际提高现有网络容量一个数量级以上。

在本课题中，我们针对基于有向天线和多包接收技术构成的低干扰无线自组织网络进行深入研究，研究问题包括网络模型、网络协议和网络性能,并且建构一个网络试验床以对我们所构造的模型和协议进行性能测试。在经过一系列研究后，我们提出了一个具有良好的可扩展性的异构无线网结构，并且进行了定性和定量的验证。同时我们也对无线节点使用的MAC和路由协议进行重新设计，并引入调度机制来最优地发挥这些技术的优势。我们还研究了无线体域网。由于该网络特有的动态特性与无线链路的时效性，其网络性能分析需要考虑特定的因素，引入多包接收技术将明显提高其系统性能。我们针对无线传感网的数据丢失和重构开展了一些研究。在三年的研究工作中，我们的团队很好的完成了预定的各项研究计划，并有组织地，循序渐进地完成了一系列的研究目标。在完成预定工作的同时，我们还拓展了原定计划，进行了进一步的研究工作。首先，我们发现多包接收技术有着多信道多界面技术所没有的优点，可以进一步增强无线网格的性能。我们对此进行了理论分析，确认了合并应用有向天线技术和多包接收技术可以导致迄今为止性能最好的无线网。这一结论是我们首先提出来的。我们也部分解决了它在无线网格上的应用问题，如接入问题、路由问题等。另外，我们也将多包接收技术首先应用于无线传感网以解决近sink节点阻塞问题，得到很好的效果。作为上述技术的应用，我们对无线体域网也作了大量的研究。我们的论文发表在IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, Computer Networks等主要刊物上，以及IEEE INFOCOM，IEEE MASS，IEEE ICC，IEEE WCNC等本领域最重要的会议上。