无线Ad hoc网络竞争与干扰控制关键问题的研究

无线Ad hoc网络在国家安全(紧急服务、灾难救援和军用通信等)、环境监测、交通管理等领域具有重大应用价值。本项目采用创新解决方案对影响无线Ad hoc网络性能的核心因素竞争与干扰进行有效控制。在解决考虑竞争和干扰的网络性能优化方面有突破，从全局与局部优化相结合角度提出空间复用有效提升策略，以新的理论更准确地度量TCP传输容量并运用跨层设计调节传输层流量使之与链路层负载能力匹配，通过考虑竞争的信道预置MAC协议有效地提高信道利用率。在干扰模型方面，建立反映网络竞争和干扰的多跳物理干扰模型，完善融合物理模型和协议模型优势的更实用的混合干扰模型。在干扰控制方面，提出更有效的考虑干扰拓扑控制算法、拓扑控制算法评价标准与实用化方案，建立将拓扑控制与路由协议结合的新机制。所以本项目涉及无线Ad hoc网络的关键技术和重要理论难点问题，在理论、技术上有创新，在方法上有突破。

本项目紧扣影响无线Ad hoc网络性能的核心因素：竞争和干扰，针对影响网络性能的局部和全局优化问题展开深入研究。 (1)在考虑竞争和干扰的网络性能优化研究中，将此类问题归结为局部和全局优化问题，将全局优化与目前主流网络协议相结合，在主流网络协议优化时考虑全局优化目标，面向网络性能特别是网络容量对竞争和干扰进行研究。代表性成果有考虑竞争检测的TCP拥塞窗口自适应机制(TVT)，局部优化的动态协作载波监听机制(WCNC)，可提高网络吞吐量的基于平均路径失败的N+k编码保护机制(CL)，基于虚拟路径的TCP拥塞控制机制，基于动态干扰退避的无线网络容量优化策略，基于竞争区分的MAC数据帧分级接入信道的策略，基于竞争与干扰的信道预置策略。(2)在混合干扰模型研究中建立反映网络竞争和干扰的多跳物理干扰模型，完善融合物理模型和协议模型优势的更实用的混合干扰模型。代表性成果有考虑物理干扰和延迟受限的拓扑控制算法(TMC major revision)，提出一个数学模型来描述在阴影衰落无线信道下干扰对无线自组织网络连通性的影响(WCNC)，基于随机方向运动模型分析了移动自组织网络干扰动态变化特性(WCNC)。(3)在干扰控制策略研究中，提出更有效的考虑干扰拓扑控制算法与实用化方案，建立将拓扑控制与路由协议结合的新机制。代表性成果有减少MAC层冲突的基于邻居覆盖的概率广播机制(TMC)，最小化路由发现引发的竞争与干扰的基于距离预测的路由协议(TVT)，控制网络拓扑变化的基于最优能耗树的广播机制(WCNC)，时延受限且能量高效的跨层路由协议(软件学报)，考虑竞争与干扰的基于街道微拓扑的车载自组织网络路由协议。