專題：無線自組織網技術

特邀策劃人

畢業(yè)于石家莊通信測控技術研究所通信與信息系統(tǒng)專業(yè)，工學碩士?，F(xiàn)任中國電子科技集團公司第五十四研究所微散部黨總支書記兼副主任，研究員級高級工程師。主持和參加多項國家重點項目，攻克的多項技術處于國內領先水平，極大推動了相關技術的發(fā)展。榮獲集團科學技術進步特等獎1項、二等獎1項，國防科技進步二等獎1項，發(fā)明專利5項，全國級榮譽2項，省級榮譽6項，市級榮譽2項，發(fā)表學術論文10余篇。主要研究方向：對流層散射、微波、自組網、流星余跡等無線通信技術。

北京理工大學信息與電子學院副教授、博士生導師，中國電子學會高級會員，IEEE Communications Society學生競賽委員會委員，IEEE Access、KSII Transactions on Internet and Information Systems等SCI期刊編委，Wireless Communications and Mobile Computing客座編輯。曾任香港理工大學訪問學者，貝爾實驗室研究員，巴黎第十一大學博士后。作為項目負責人承擔了國家自然科學基金青年和面上基金等項目。獲得IEEE Globecom 2017最佳論文獎，發(fā)表SCI論文30余篇，提交多篇國際標準化文檔，已申請/授權國際/國內發(fā)明專利20余項。主要研究方向：地面移動通信、衛(wèi)星通信以及機載/彈載數(shù)據(jù)鏈等。

內容導讀

無線自組織網，一般稱為Ad Hoc Network，表示無事先準備的、臨時性無線網絡，由一組帶有無線收發(fā)裝置的可移動節(jié)點組成。網絡節(jié)點既是終端，也是路由器，當節(jié)點不在彼此通信范圍內時，可借助其他中間節(jié)點中繼實現(xiàn)多跳通信。無線自組織網憑借其不依賴固定基礎設施、自治、多跳等優(yōu)勢，在軍事通信和應急通信等領域得到了廣泛研究和應用。另外，自組織網也是5G網絡連接廣域覆蓋和超密級組網場景中的重要技術，主要用于構建快速高效的無線傳輸網絡，提高基站間的協(xié)調能力和效率，實現(xiàn)易部署、易維護的輕型網絡。

無線自組織網受地形環(huán)境、發(fā)射功率、傳輸信道等因素影響，帶寬有限、鏈路傳輸質量不易保證，因此，物理層性能挖潛、MAC協(xié)議和路由協(xié)議一直以來都是無線自組織網的研究熱點。另外，無線自組織網技術的逐步成熟和應用擴展，加速了人們對異構無線網絡技術的研究，即研究如何將最初獨立存在的無線自組織網接入其他網絡。本專題擬從上述幾項研究熱點出發(fā)，或結合當下機器學習、軟件定義等熱門技術，或結合實際工程應用，給出一些見解和思路，以期拋磚引玉，啟發(fā)讀者思考，共同推動該領域技術發(fā)展。

機器學習可以從復雜的數(shù)據(jù)中自動提取高級特征，優(yōu)化算法性能。論文“機器學習在移動自組網MAC協(xié)議應用研究綜述”系統(tǒng)分析了機器學習和自組織網MAC協(xié)議特點，介紹了基于機器學習的關鍵技術原理和仿真性能，現(xiàn)有研究成果表明，機器學習能夠顯著提升移動自組網MAC協(xié)議性能。

自組織網采用定向天線能夠實現(xiàn)空、時、頻資源復用，提高網絡吞吐量，擴展通信范圍，增強系統(tǒng)抗截獲、抗偵聽能力。論文“一種適于波束切換移動自組網的鄰居發(fā)現(xiàn)改進算法”針對多波束切換系統(tǒng)中存在的波束交疊以及傳統(tǒng)SBA算法應用受限問題，提出了一種改進算法，即通過增加接收信號質量評估機制，解決鄰居發(fā)現(xiàn)過程中最優(yōu)波束選擇問題，以增強網絡穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)吞吐量。

“基于Ka/Ku相控陣天線的空基自組網協(xié)議設計”針對空基自組織網大容量通信需求，提出了基于頻分復用的定向MAC協(xié)議，在鄰居發(fā)現(xiàn)過程中將測距算法與多維尺度變換定位算法相結合，采用雙預約資源分配算法，快速完成定向數(shù)據(jù)傳輸；采用定向路由協(xié)議解決了次佳路由和路由應答風暴等問題，聯(lián)合相鄰搜索、鏈路質量評估和備用路由等策略，降低了協(xié)議開銷。

自適應速率選擇是影響自組織網性能的關鍵問題。論文“無線Mesh網絡速率自適應算法研究”提出了一種基于動態(tài)解調門限的速率自適應選擇算法，該算法可針對不同信道環(huán)境自動調整信噪比門限，并根據(jù)接收信號質量自動選擇最佳發(fā)送速率。

異構無線網絡憑借其綜合利用多種無線通信資源的優(yōu)勢，逐漸成為未來無線網絡的研究重點。論文“一種基于軟件定義的異構無線網絡設計”提出了一種基于軟件定義的異構無線網絡，對無線傳輸手段進行軟件化和資源化設計，并采用網絡集中控制架構，實現(xiàn)網絡資源的優(yōu)化配置。

綜上所述，本專題既展望了機器學習、軟件定義等先進技術在無線自組織網的應用，又結合當前通信需求和工程實踐，探討了定向天線自組織網的MAC協(xié)議和路由協(xié)議改進算法，研究了基于動態(tài)解調門限的速率自適應選擇算法，希望能夠給廣大讀者提供有益的啟示和參考。衷心感謝各位作者精心撰稿。