异构融合网络环境高动态无线资源自适应配置算法研究

This project focuses on the research of adaptive configuration algorithms to high dynamic wireless resource in heterogeneous integration networks, and the innovative achievements on the key technologies of dynamic configuration to wireless resource can be made through the intensive research on the algorithms such as adaptive resource allocation, adaptive bandwidth allocation and power adaptive allocation. The specific research contents and objectives of this project are as follows. First, the project researches on a genetic operations based adaptive resource allocation algorithm by drawing the genetic theory into the research of the wireless resource optimized allocation, and goes deep in quest of the optimal resource allocation methods for the mobile terminals in the coverage of the heterogeneous network using the genetic algorithms, and thus achieving dynamic and reasonable resource allocation. Second, the project also researches on a multi-threshold reservation mechanism based adaptive bandwidth allocation algorithm by introducing the multi-homing technology into the research of the bandwidth allocation with user QoS guarantees, and the adaptive bandwidth allocation scheme can be formulated as a dynamic optimization problem, and thus maximizing the network throughput. Third, an power adaptive allocation algorithm based on the hierarchical game model is proposed by leading the hierarchical game theory into the research of the power adaptive allocation, and the project develops the three-layered game model by the first, second and the user power allocation process, respectively, and thus achieving the power adaptive allocation. By deep theoretic analysis and simulations, the proposed adaptive configuration algorithms are expected to be used in the actual heterogeneous integration networks in the future.

本项目拟深入研究异构融合网络环境高动态无线资源自适应配置算法，通过对自适应资源分配、自适应带宽分配以及功率自适应分配算法的研究，能够在无线资源动态配置的关键技术方面有所创新。具体研究内容及目标是：①研究基于遗传运算的自适应资源分配算法，将遗传算法引入到资源优化分配的研究中，采用遗传运算寻求面向融合网络覆盖范围内移动终端的最优资源分配的方法，实现资源的动态合理分配；②研究基于多门限预留机制的自适应带宽分配算法，将多宿主传输机制引入到具有用户QoS保证的带宽分配的研究中，将自适应带宽分配问题转化为一个动态优化问题，实现网络吞吐量的最大化；③研究基于分层博弈模型的功率自适应分配算法，将分层博弈理论引入到功率自适应分配的研究中，建立功率初次分配、再次分配和用户功率分配的三层博弈模型，实现功率的自适应分配。通过深入的理论分析、计算机仿真，使所提出的自适应配置算法在将来能够应用于实际的异构融合网络中。

如何向用户提供具有服务质量保证的服务且最大化网络资源利用率，并且不断优化网络性能、提高网络的自适应性，是推动异构融合网络发展和产业化应用的一个亟待解决的问题。本项目从自适应资源分配、自适应带宽分配以及功率自适应分配的角度深入研究了异构融合网络环境高动态无线资源自适应配置问题，在无线资源动态配置的关键技术方面实现了创新。具体研究成果如下：①提出基于遗传运算的自适应资源分配算法，建立了基于遗传运算的资源优化分配模型，采用遗传运算寻求面向融合网络覆盖范围内移动终端的最优资源分配的方法，实现了资源的动态合理分配；②提出基于多门限预留机制的自适应带宽分配算法，建立了基于多宿主传输机制的具有用户QoS保证的带宽分配模型，将自适应带宽分配问题转化为一个动态优化问题，实现了网络吞吐量的最大化；③提出基于分层博弈模型的功率自适应分配算法，将分层博弈理论引入到功率自适应分配的研究中，建立功率初次分配、再次分配和用户功率分配的三层博弈模型，实现了功率的自适应分配。.本课题得到山东科技大学的大力支持，组织了由2名副教授、2名讲师、10余名研究生组成的专职研究队伍。.本课题通过开展深入的研究工作，取得了相应的理论突破与技术创新。本课题在2018-2020年完成计划任务的基础上，发表学术论文21篇，其中SCI检索论文14篇，EI检索论文7篇；申请发明专利8项，授权发明专利1项，专利成果转化1项；在课题执行过程中，获得中国商业联合会科学技术奖一等奖1项、山东省物联网协会科技进步奖特等奖1项和一等奖1项、山东省人工智能科学技术奖科技进步奖一等奖1项、中国仿真学会科学技术奖创新技术奖二等奖1项；项目负责人入选山东省高等学校“青创科技计划”优秀青年创新团队。.本课题培养了博士生1名，硕士生5名，其中优秀毕业博士生1名，优秀毕业硕士生2名，新增博士生1名，硕士生3名。.因此，本项目超额完成了预期目标和任务。