基于无线环境认知的多网络优化共存关键技术研究

目前无线网络应用发展迅速，而频谱资源的战略性使民用无线产品主要限定在ISM频段。尽管认知无线电技术提供了借用非授权频段的可能性，但其潜在的安全性使得很多国家对这种方法持保留态度。因此，如何提高ISM频段无线系统的共生共存效能将是很长一段时间研究热点。本课题以ISM频段典型无线网络为对象，以认知网络思想为指导，研究基于无线网络环境认知的网络间共存优化技术体系；多网络（同构/异构）间相互认知物理层、链路层和网络层特征的方法；基于多协议特征认知的单用户网络间的协调优化传输机制，以及多用户网络间的博弈竞争机制；构建多制式无线实验网络验证提出的技术和方法。通过课题研究，拟解决无线网络系统广泛部署与空间通信容量有限之间的矛盾，提高多网络系统和谐共存能力；在国内外期刊和会议上发表高质量的论文8～10篇，申请国家发明专利3～5项，建立多网络共存的实验平台；研究成果争取在国际上产生一定影响力。

随着物联网和移动互联网应用的发展，越来越多的应用终端开始向无线化、移动化趋势发展，人们将所有可听、可看、可玩、可用的终端设备通过无线网络进行局部或者全局互联，享受随时随地的资讯共享与交流互动。无线通信终端和网络通过时间、空间和频谱来共享通信介质有限的容量。尽管众多国际组织呼吁频谱资源重新分配，期望进一步扩展在消费领域中可使用的频谱资源，但达成一致，形成标准需要漫长的时间。众多消费类无线通信标准仍然在有限的几个ISM频段中争抢通信资源。实验表明，WiFi的广泛使用已经严重干扰Zigbee网络的正常运转，限制了Zigbee网络的应用。本课题针对无线终端和网络由于物理、链路、网络和应用协议差异导致的共存效率低下问题，开展以无线网络环境感知为基础的同构/异构多网络协调优化与共存关键技术研究，探索在无线网络标准化制定中对网络共存性的发展思路。. 在课题执行的三年中，课题组研究人员面向典型无线网络应用领域，在真实环境中对WiFi、Zigbee、GPRS/3G等无线网络应用环境进行大量的感知和识别研究，在此基础上重点以车联网为背景，研究合作与非合作异构多网络间的高效能优化传输问题。在研究的过程中搭建了多制式网络仿真测试平台和面向移动应用的多网络协同验证平台，以验证无线环境感知实验和多网络协同通信优化协议算法。围绕课题研究共发表学术论文14篇，成果主要在国际知名会议（INFOCOM，MobiSys）、国内一级学报，EI和SCI检索国际期刊发表，并对重要创新申请8项国家发明专利。在Zigbee与GPRS多网络协同优化方面提出信道预测PreSeer方法，通信能效提升近20%，不仅提出了崭新的多网络协同优化模式，对车载传感网高能效运转有重要指导意义。. 异构网络共存与协同方面的研究还远未结束，不同应用场合需要不同的无线网络支持，不同网络之间必然存在资源竞争，因而势必带来更多网络共存和协调的问题。课题组还将继续在这一领域开展研究。