面向5G超密集蜂窝网的毫米波混合式Mesh组网研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61771312
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0104.通信网络
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

So far there still lacks an effective methodology to leverage mmWave to accomplish flexible and efficient ultra-dense networking (UDN) for 5G networks. Thus, research will be conducted in this project to investigate networking mechanisms, algorithms, and protocols for mmWave-based UDNs, and ultimately develop a complete framework for mmWave-based UDNs. By considering the characteristics of mmWave communications and ultra-dense cellular networks, this project starts with a unique design of heterogeneous networking architecture, which is featured with hybrid mesh networking for integrating backhaul and access networks, control and management of mmWave networks via macro cellular networks, and separation between user plane and control plane. Based on this architecture, a complete methodology for mmWave-based UDNs is established as follows. For backhaul networks, key physical and medium access control (MAC) mechanisms are developed first. These mechanisms include beam switching and configuration for dynamic and static beams, fast detection of link degradation, and quick response to link failure. Besides, a novel resource management algorithm is derived to consolidate centralized optimization and distributed scheduling, with its long-term performance proved to be optimal. Based on these mechanisms and the resource management algorithm, networking protocols are designed to achieve flexible mesh networking in mmWave backhaul networks. For access networks, key mechanisms are developed to handle mmWave mobile communications. Such mechanisms include fast cell discovery, quick beam alignment, and efficient mobility management. They work cooperatively with virtual cells that are created from multiple small cells. Based on these mechanisms and virtual cells, algorithms and protocols are designed to deliver stable services to users moving across mmWave access networks. Finally, a simulation platform will be developed, through which the research results are validated. The effectiveness, advantages, and performance gains of the entire methodology developed in this project will also be demonstrated by running typical networking scenarios on the simulation platform.
如何利用毫米波实现5G超密集蜂窝网的灵活高效组网至今没有系统有效的方法。为此,本项目深入研究基于毫米波通信实现超密集蜂窝网的组网机制、算法和协议,并创立一套面向超密集蜂窝的毫米波组网方法。首先根据毫米波和超密集蜂窝网的特点构建了异构网架构,其特征包括以混合式Mesh网络融合接入和回传网、以低频蜂窝网辅助管控高频蜂窝网、及控制面与用户面分离。然后在此架构基础上研究组网方案:针对回传网络,首先研究毫米波的动静态波束切换与配置、故障链路快速检测与应对等机制,同时推导集中式优化和分布式调度相融合的组网算法,最后基于这些机制和算法设计协议实现回传网的灵活组网;针对接入网,首先设计支持毫米波移动通信的快速小区发现、波束对齐和移动性管理等机制,并通过建立和维护虚拟小区的算法和协议来实现接入网的可靠组网。本项目的组网架构、机制、算法和协议将通过仿真来验证,并在仿真平台上运行典型组网场景来展示研究成果。

结项摘要

利用毫米波实现5G超密集蜂窝网的灵活高效组网至今没有系统有效的方法。为此,本项目完成了基于毫米波通信实现超密集蜂窝网的组网机制、算法和协议的深入研究,创立了一套面向超密集蜂窝的毫米波Mesh组网方法。首先根据毫米波和超密集蜂窝网的特点构建了异构网架构,其特征主要是以混合式Mesh网络实现5G接入回传一体化网络。然后在此架构基础上研究组网方案:针对回传网络,首先研究实现了毫米波的动静态波束切换与配置、故障链路快速检测与应对等机制,然后研究实现了集中式优化和分布式调度相融合的组网机制与算法,最后基于这些机制和算法设计协议实现回传网的灵活组网;针对接入网,首先设计了支持毫米波移动通信的快速小区发现、波束对齐和移动性管理等机制,然后针对超高频实现了新型多址接入协议,并通过建立和维护虚拟小区的算法和协议来实现接入网的可靠组网。本项目还开发了基于5G毫米波Mesh组网的仿真平台,上述研究的组网架构、机制、算法和协议等研究成果均在仿真平台上得到验证。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(8)
专利数量(4)
Collusion-Resistant Jamming for Securing Legacy Clients in Wireless Networks
用于保护无线网络中传统客户端安全的抗共谋干扰
  • DOI:
    10.1109/tmc.2019.2927478
  • 发表时间:
    2020-10
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Mobile Computing
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Xie Dianhan;Mao Wenguang;Tang Aimin;Wang Xudong
  • 通讯作者:
    Wang Xudong
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  • DOI:
    10.1109/tmc.2021.3118958
  • 发表时间:
    2023-04
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Mobile Computing
  • 影响因子:
    7.9
  • 作者:
    Huang Cheng;Wang Xudong
  • 通讯作者:
    Wang Xudong
THzPrism: Frequency-Based Beam Spreading for Terahertz Communication Systems
THzPrism:太赫兹通信系统的基于频率的光束扩展
  • DOI:
    10.1109/lwc.2020.2974468
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    IEEE Wireless Communications Letters
  • 影响因子:
    6.3
  • 作者:
    Bangzhao Zhai;Yilun Zhu;Xudong Wang
  • 通讯作者:
    Xudong Wang
Multi-Dimensional Busy-Tone Arbitration for OFDMA Random Access in IEEE 802.11ax
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  • DOI:
    10.1109/twc.2020.2979852
  • 发表时间:
    2020-06-01
  • 期刊:
    IEEE TRANSACTIONS ON WIRELESS COMMUNICATIONS
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Xie, Dianhan;Zhang, Jiawei;Wang, Xudong
  • 通讯作者:
    Wang, Xudong
FDOE: Exploit Concurrent Communication Opportunities in Full-Duplex Wireless Mesh Networks
FDOE:利用全双工无线网状网络中的并发通信机会
  • DOI:
    10.1109/tmc.2022.3144128
  • 发表时间:
    2023-07
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Mobile Computing 1
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yu Mengxin;Tang Aimin;Wang Xudong;Liu Jinnan
  • 通讯作者:
    Liu Jinnan

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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