无线自组织网络形成机制与性能分析研究

Self-Organizing Network (SON) is an important component of the next generation wireless networks, especially in hyper-dense cellular networks where the number of nodes is large. Recent research has led to new SON algorithms, some of which have been adopted in practice. However, several unique challenges of the next generation wireless networks, including system dynamics, heterogeneity, and intelligence, have created new problems for the SON design and analysis. In this project, we will focus on exploring innovative research ideas to address these challenges. Specifically, tools from economics, such as network theory and repeated game theory, will be utilized to study the network formation mechanism of SON, which will reveal how a network, starting with limited or even no information about the environment, forms via online learning and interaction with neighbors. Based on this study, we will further model and analyze the performance of SON using the bandit framework in learning theory, and characterize the evolution of SON learning algorithms. Finally, we study the hyper-dense small cell networks and develop novel SON algorithms that are based on existing LTE protocols, and further evaluate their performance. This project is expected to enhance our understanding of SON, and advance its state of the art for the next generation wireless networks.

网络自组织是下一代无线通信网络的一个重要功能，尤其是在节点数量巨大的网络中（例如高密度蜂窝网）。最近的研究已提出一些重要的自组织算法，并在实际系统中得到了使用。然而，下一代无线网络的一些新特征，例如动态性、异构性、智能化等，给无线网络自组织设计与分析带来了新的开放性问题。本课题拟在理论上开拓新的自组织网络研究思路，利用经济网络理论与重复博弈论的工具来深入分析自组织无线网络的形成机制，揭示网络节点如何在有限初始信息的限制下，通过在线学习算法与其它节点进行互联并交换信息，从而实现动态组网。在此基础上，我们通过在线学习理论中的“赌博机”(Bandit)工具对自组织网络性能进行建模分析，研究最优自组织网络算法的特征与性能极限。最后，我们以高密度小基站网络为研究对象，基于现有的LTE协议设计新的自组织算法并分析其性能。本课题将在理论上深化对无线自组织网络的理解，并在实际中促进下一代无线网络的发展。

网络自组织是下一代无线通信网络的一个重要功能，尤其是在节点数量巨大的网络中(例 如高密度蜂窝网)。最近的研究已提出一些重要的自组织算法，并在实际系统中得到了使用。 然而，下一代无线网络的一些新特征，例如动态性、异构性、智能化等，给无线网络自组织设 计与分析带来了新的开放性问题。本课题拟在理论上开拓新的自组织网络研究思路，利用经济 网络理论与重复博弈论的工具来深入分析自组织无线网络的形成机制，揭示网络节点如何在有 限初始信息的限制下，通过在线学习算法与其它节点进行互联并交换信息，从而实现动态组网 。在此基础上，我们通过在线学习理论中的“赌博机”(Bandit)工具对自组织网络性能进行建 模分析，研究最优自组织网络算法的特征与性能极限。最后，我们以高密度小基站网络为研究 对象，基于现有的LTE协议设计新的自组织算法并分析其性能。本课题将在理论上深化对无线 自组织网络的理解，并在实际中促进下一代无线网络的发展。