融合式多址通信网络理论与控制协议研究

In the era of big data, the ability of human beings to control data are presented with new challenges. People are faced with big data overwhelming hit, big data technologies for adaptation will immediately come. Theoretical study of mutual integration of complementary communications network access control system to adapt to the era of big data, improve the utilization of the communication network, the communication network optimization, it has a significant and far-reaching significance for the development of communication networks in the era of big data. The project proposed merging multi-channel random multiple access system with a tree conflict resolution algorithm, it consists of new mutual integration of systems with a series of multi-channel random multiple access with collision resolution tree algorithm., And we use new comprehensive analysis method; it analyzes the new mutual integration of systems. The project also proposes a new access control system. It combines different polling control technology，Or it combines random multiple access system and polling multiple access system. We improved analytical methods of stochastic processes, Markov chains, multi-dimensional probability generating function and queuing theory, And the use of improved analytical methods to resolve the mutual integration of access control systems. In communication networks, we use converged the mutual integration of control policies, We can improve the system throughput and reduce system delay, more full and effective use of communication network resources，further optimization of the communication network.

大数据时代对人类的数据驾驭能力提出了新的挑战，人们面对大数据铺天盖地的袭来，应对大数据的技术必将紧随到来。研究适应于大数据时代的优势互补相互融合的通信网络接入控制系统理论，提高通信网络的利用率，优化通信网络，对大数据时代通信网络的发展具有重大而深远的意义。本项目提出将多通道随机多址系统与树形冲突分解算法相互融合构成新的具有优先级多通道的系列随机多址与树形冲突分解算法相互融合的系统，并采用新的平均周期分析方法与状态转移分析方法的综合分析方法，解析这类新的融合系统；还提出将不同轮询控制技术相互融合，将随机多址与轮询多址相互融合构成新的接入控制系统；对随机过程、马尔可夫链、多维概率母函数和排队论的分析方法进行改进，并采用改进的分析方法解析这类融合式接入控制系统。我们在通信网络中使用融合式接入控制策略，可以提高系统的吞吐量、降低系统时延，更充分有效地利用通信网络资源，进一步优化通信网络。

通信网络技术的快速发展推动了社会进步，改变了人们的生产、生活方式，深入开展媒体接入控制系统研究，将对通信网络的进一步发展产生重要而深远的影响。本项目对随机多址系统与N叉树形冲突分解系统相互融合的系统，不同类型的轮询控制接入系统相互融合的系统等内容进行了深入研究，在基础理论和实际应用方面取得了研究成果，对照项目申请书和计划任务书，已按期完成了预期的目标和任务。在理论方法方面，项目组开展了各种类型的CSMA/CA与N叉树形冲突分解算法融合接入控制策略的研究；开展了具有优先级的多信道的各种类型CSMA/CA与N叉树形冲突分解算法融合接入控制策略的研究；开展了无线网络中两级优先级轮询系统、多服务器多队列的轮询系统、完全服务与非对称性相互融合的轮询系统的研究，并对其相应模型的特性参数进行了解析，通过理论计算和实验验证了新的轮询系统模型的正确性和可行性,从而为无线网络轮询控制技术提供了新的服务策略奠定了基础。在理论研究的基础上，分类研究了各种接入控制策略在无线传感器网络、无线局域网、军事通信网络等无线网络中的具体应用，改进了原有的MAC协议，提高了网络的性能。进一步开展了系统实施研究，基于无线传感器网络操作系统TinyOS选择cc2538节点以及FPGA来进行新系统的实现，采用FPGA技术实现了多优先级多信道的随机多址通信系统，并通过实验验证了理论的正确性。在深入分析无线局域网IEEE802.11 系列协议轮询机制的基础上，改进设计了基于业务优先级的轮询调度协议PPSTD，实现QoS保障、基于优先级的控制策略；通过建立了协议模型，精确解析了系统平均排队队长、平均时延、吞吐量等关键特性，通过理论分析和实验验证了改进后的新协议的效率。在云南省军区军事通信网络、云南省广播电视局三网融合、IPTV监管平台等具体的应用方面也开展了研究。.作为这些研究结果的体现，本项目资助在国内专业核心期刊和国外高水平学术期刊上发表了42篇学术论文，在重要国际会议上发表学术论文10篇（其中SCI收录1篇，EI收录及源刊30篇次），申请发明专利6项，其中公开4项，进入实质审查2项，授权实用新型专利5项，出版专著 3部。获得军队科学技术进步三等奖。依托本项目的研究，参与国际会议3次并作演讲，培养青年教师2名，1名成员晋升为教授，并被聘为博士生导师，博士生1名，硕士生23名。