基于CSMA协议建模的无线网络优化理论与关键技术研究

基本信息
批准号:61571178
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:开彩红
学科分类:
依托单位:合肥工业大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:周清峰,汪秀敏,彭敏,王立启,何国银,穆海东,张琦,郑晗谞,肖瑶
关键词:
优化理论无线网络性能分析信道分配网络协议
结项摘要

The tight coupling between the information and computing technology brings the rapid development of mobile Internet, and the performance improvement schemes for mobile networks has always been a hot topic in both industrial and academic communities. For the more and more widely-adopted wireless networks, this proposal attempts to investigate the optimization problems of channel assignment and the routing strategy under the wireless CSMA protocol. Specifically, based on the analysis and understanding on the CSMA protocol, we will ① build up a mathematical model to analyze the relationships between AP channel assignment, user association control scheme and the link throughputs under the CSMA protocol, and design the optimal AP channel assignment and user association schemes under the framework of optimization theory; ② develop the joint-optimization model of CSMA protocol and the routing strategy, explore the impacts of path selection and flow assignment on link throughputs at MAC layer, and design the joint-optimization algorithms of routing and CSMA protocol. Furthermore, this proposal will develop prototype systems to realize the key algorithms/mechanisms proposed above in real wireless networks and evaluate their performances. .The proposal will build up a new set of design theories and optimization algorithms for wireless CSMA networks, which will provide theories and methods for wireless network performance improvement, a platform for validating the performance of new theories and methods, and a reference toolset for future wireless designers.

信息与计算技术的深度耦合推动着移动互联网的飞速发展,无线网络性能提升方案一直是学术界与产业界的研究热点。针对日益密集部署的无线网络,本项目研究无线CSMA协议与信道分配、路由机制联合优化的关键科学问题。具体来说,拟基于对无线CSMA协议的深入分析理解:①建立数学模型揭示AP信道分配方案、用户接入控制策略与CSMA协议下各链路可获得MAC层吞吐量的内在联系,运用优化理论寻求最优信道分配与用户接入方案;②建立无线CSMA协议与路由选择机制的联合优化模型,明确路由选择和流量分配对MAC层链路吞吐量的影响,设计路由机制与CSMA协议参数协同优化算法。更进一步,开发原型验证系统进行实验验证,探索上述关键算法/机制在实际无线网络中的实现方法。本项目的研究将建立起全新的无线CSMA网络设计理论和优化算法,为未来无线网络优化提供理论基础和算法支持,为新理论与新方法的性能验证提供平台。

项目摘要

针对日益密集部署的无线网络,本项目研究了无线CSMA协议与信道分配、路由机制联合优化的关键科学问题。具体来说,研究了802.11 ac网络下的动态信道绑定问题,可以提高802.11 ac网络的吞吐量;研究了基于SDN的CSMA网络用户接入问题,提高了系统整体吞吐量同时保证了用户间的公平性;提出了EICN模型用以分析CSMA网络中数据包的碰撞概率以及其对吞吐量的影响;研究了全双工无线局域网的用户配对以及节能问题,用以优化网络吞吐量以及能量效率;将编码感知方案引入无线局域网中,并且为无线多跳网络设计了相应的路由协议;搭建了支持SDN的无线局域网络实验平台并且实现了无缝切换技术;最后研究了下一代支持大规模传感器网络的802.11 ah协议中的节点分配问题,用以优化其能量效率。在基金的支持下还研究了无线通信的物理层安全问题、无线通信中的D2D通信问题以及新型光通信技术等内容。项目执行期间在“IEEE Transactions on Industrial Informatics”、“IEEE Transactions on Vehicular Technology”、“IEEE Access”、“IEEE Wireless Communications Letters”、“IEEE Signal Processing Letters”、“Computer Networks”、“China Communications”、“IET Communications”、“KSII Transactions on Internet & Information Systems”等期刊上发表标注论文19篇,包括SCI源期刊论文15篇,EI检索论文3篇。.本项目的研究有助于推动下一代无线网络的协议开发、性能分析、算法设计以及实际工程应用等方面的进步,为提升我国无线网络的性能提供良好的理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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