高吞吐量移动无源网络传输协议及关键技术

项目来源:

   国自然基金面上项目

项目简介:

  近年来,无源感知技术得到了长足的发展,越来越多的传感器设备从有源走向了无源,摆脱了电池的束缚,因此迅速成为实现万物互联理念的最佳候选技术之一。本项目围绕高吞吐量移动无源网络传输协议及关键技术展开,研究大规模移动无源网络的高吞吐量链路层机制,非对称链接下的无源网络信道质量建模,以及异构无源网络媒体接入调度理论三大科学问题,解决移动无源网络在实际应用中存在的异构无源设备与单一网络结构的不匹配、大感知数据与低速无源传输的不匹配,节点动态移动特性与静态网络设置的不匹配等一系列亟待解决的矛盾。探索移动环境下高吞吐量的网络编码自适应理论,研究冲突不可见情况下的多节点聚合信道建模及信道估计关键技术,构建无载波监听下的大容量无源设备混合调度协议,搭建一个1000节点规模的面向实时动物疫情监控的移动无源网络原型系统,充分验证提出理论及关键技术的有效性和实用性,形成一系列国际领先水平的研究成果。

项目目标:

  解决移动无源网络在实际应用中存在的异构无源设备与单一网络结构的不匹配、大感知数据与低速无源传输的不匹配,节点动态移动特性与静态网络设置的不匹配等一系列亟待解决的矛盾。构建一个实时动物疫情监测的移动无源网络系统平台,为动物疫情的监控防治等提供科学依据。

研究内容:

一、移动环境下高吞吐量的网络编码自适应理论

  移动环境中的速率编码选择问题主要分为三个步骤,初始时利用物理层信息进行实时位置信息推断,随后利用测量的信号强度和丢包率来选择最佳速率,并在移动状态更新的过程中,根据移动状态的实时估计进行速率编码的自适应调整。




二、冲突不可见情况下的多节点聚合信道建模及信道估计关键技术

  在上面一节中,我们假设丢包率为已知。而事实上,丢包率这一指标的准确测量在无源感知网络中存在许多挑战。课题组将其分解为三个问题,首先研究如何对综合丢包率进行冲突补偿而获得信道丢包率,然后通过建立线性约束的方式进行综合丢包率的精确测量,最后研究如何利用信道相关性实现轻量级的信道探测。

三、无载波监听下的大容量无源设备混合调度协议

  在完成信道估计和速率编码选择问题之后,本项目还需要对速率适配框架下的另一个根本性问题接入控制调度进行研究。无源感知网络的接入控制问题因为无源节点无法进行载波监听变得十分特殊。为应对大规模无源感知网络调度效率过慢的问题,课题组将从两个侧面进行优化,1)借鉴分布式数据库SQL 查询的思想,通过分组调度的方法提高接入效率;2)为无源感知大数据的传输需求建立相应的连续传输策略。


四、规模化移动无源网络在实时动物疫情监测中的典型应用

  构建一个实时动物疫情监测的移动无源网络系统平台,为动物疫情的监控防治等提供科学依据。