973项目第X课题年度总结报告模板finalv10.docx

1、973项目第X课题年度总结报告模板finalv10附件1973项目第X课题年度总结报告模板(各课题负责人填写)课题名称： 汇报人（课题负责人）：一、 课题年度计划执行情况（请对照“项目计划任务书”，重点阐述如下方面内容）：1. 课题年度计划完成情况；1.1 与项目整体目标关联性本课题拟在适变的无线认知网络总体设计思想下，根据无线认知网络的基础理论、无线认知网络体系结构以及网络自主传输、控制与优化的原理和方法，建设认知无线网络验证演示平台，验证并评估相关理论与关键技术。演示平台的设计以理论分析为依据，通过建模、仿真、分析，首先设计验证平台，再针对平台得到的数据进行再分析和反馈，指导理论研究，重新

2、修正建模与仿真方法，最终完善设计，从而达到有效评估本项目提出的理论、方法与关键技术的目标。验证演示平台在综合考虑无线环境、网络环境和用户环境因素的基础上，验证认知网络评估理论与标准，对网络性能等进行监测与分析，评估网络端到端效能。具体来说，验证演示平台主要实现以下演示验证功能：1) 认知无线网络体系结构的验证与演示：此演示验证功能主要为项目中课题1认知无线网络体系结构与协议研究实现作为评估手段，同时课题1的理论研究成果也对本课题验证平台架构、功能定义及扩展协议信令提供了必要的支撑。从原理上演示与验证基于多平面的、满足适变性的认知网络运行方式。2) 多域信息认知原理和方法的验证与演示：此演示验证

3、功能主要依赖于课题2无线网络多域认知理论体系研究和子课题3无线网络主动认知方法研究的成果，实现从无线环境、网络环境和用户环境对认知信息的获取、挖掘、组合、分析、推理，最终形成认知流，并对这一认知过程中的基础理论和关键算法进行验证。3) 认知无线网络的关键技术和方法的验证与演示：此验证演示功能依赖于课题4智能的动态网络资源管理模型与控制机制研究中对频谱移动性、频谱切换以及频谱预测等问题的深入研究，通过结合课题4智能的动态网络资源管理模型与控制机制研究，验证演示包括动态组网、拓扑构建、资源分配与管理机制、自主传输和端到端重构相关机制等，对异构网络的自主和可重构功能进行验证。4) 现有无线网络向认知

4、无线网络演进的验证与演示：实现异构网络间的高效融合，包括实现现有网络和认知网络间的相互访问和任意接入，实现对不同网络的统一管理与控制，并利用多域认知结果实现网络性能的提升。1.2 本年度课题完成情况任务书年度计划中指定的2008-2009年度研究内容:(1) 无线认知网络验证演示平台整体系统框架规划；(2) 相关功能实体的定义和设计；(3) 认知平面、网络业务平面和控制平面间的接口定义；(4) 各平面的协议及信息交互。任务书年度计划中指定的2008-2009年度预期目标：(1) 建立验证演示平台初步模型；(2) 给出相关功能实体的概要设计；(3) 建立适变的、多平面的认知无线网络框架；(4)

5、给出可行的认知无线网络应用场景。在过去的一年中，本课题组严格按照任务书年度计划指定的研究内容开展研究。课题组内和各子课题组间多次开会对验证演示平台整体系统框架规划、相关功能实体的定义和设计、各平面的接口定义等展开讨论，此外，课题组内还积极研究现存网络协议，并准备针对无线认知网络的特有特点设计新的协议体系和信令交互机制。依据任务书中指定的预期目标，本课题组在2008-2009年度主要完成了验证平台网络架构设计、各实体功能定义、硬件布局设计等前期设计工作，确定了典型可行的验证平台演示场景，并针对认知无线网络中最核心的频谱感知技术进行了细致地算法研究，且利用通用软件无线电平台USRP实现了部分算法。

6、总体来说，本课题组保质保量地完成了任务书中制定的2008-2009年度任务目标。2. 课题年度研究工作的主要进展及成果总结2.1 验证平台网络架构设计依据验证平台需要实现的各项验证演示功能，本课题拟设计网络架构如下图所示的验证平台。图2.1 验证平台网络架构设计图网络架构中各实体功能阐述如下。2.1.1 CROTCROT与CBS进行数据交互，负责以下功能： CROT接收CBS分配的检测任务，进行频谱检测。 CROT将频谱检测结果上报CBS CROT与CBS的业务数据通信 CROT与CBS的业务控制信息通信，包含寻呼信息和下行链路信息等CROT与CPC进行数据交互，负责以下功能 CROT向CPC

7、发起网络接入申请 CPC返回CROT可用的接入网，以及接入优先级等信息2.1.2 CBSCBS与CROT进行数据交互，负责以下功能 CBS向CROT下发检测任务。 CBS接收CROT上报的频谱检测结果，并进行数据融合判决。 CBS与CROT的业务数据通信 CBS与CROT的业务控制信息通信，包含寻呼信息和下行链路信息等CBS与CBSC进行数据交互，负责以下功能： CBS向CBSC上报无线环境认知信息、网络环境信息，以及用户环境信息。 CBS接收CBSC下发的控制信令，改变自身的运行模式和参数。2.1.3 CBSCCBSC处于认知无线网络系统最核心的部分，实现对认知基站的控制功能，一方面CBSC

8、需要与上层管理实体交互无线资源，频谱和自配置相关的信息，同时还必须实现对所管辖认知基站范围类的各种无线系统信息的收集和管理。它所包括的各个功能模块，由于其功能不同，需要与不同的实体交互。下面将分别描述。2.1.3.1 LRRMLRRM的功能包括： 本地的接纳控制 水平切换 负载控制 本地RAT的资源分配与它交互的实体包括：CBS：LRRM需要从CBS中搜集各个基站的无线资源利用信息，同时管理控制各基站的无线资源。JRRM：LRRM将收集的本地无线资源信息上报给JRRM，JRRM根据当前的无线环境做出相应的接纳，切换，控制和分配决策，并将这些决策信息传给对应的LRRM去执行。CPC Server

9、：LRRM需要通过CPC Server将一些决策信息发送给终端和基站。2.1.3.2 CSACSA的功能包括： 负载判决 小区频谱资源预测 触发动态频谱分配与它交互的实体包括：ASM Server：CSA需要将负载判决和频谱资源预测信息传递给ASM Server， ASM 根据实际情况判断是否需要进行动态频谱分配。ASM Server需要将实时的分配决策信息传递给CSA，进而管理小区的频谱分配。CBS：CSA需要从各个基站获得当前各小区的负载和频谱使用情况，作为触发频谱分配的依据。同时，需要实时的向各CBS传递ASM Server的频谱分配信息。2.1.3.3 Self-x Function位

10、于CBSC内Self-x功能模块主要完成和外部Self Server之间的交互，它主要完成基于认知数据库进行的网络自优化调整策略的触发和执行过程，如进行认知基站故障的判定和认知基站节能场景的触发等。2.1.3.4 Spectrum Sensing Function CBSC中的频谱检测功能是指其将接收认知基站上报的频谱检测结果，更新本地多域认知数据库中的频谱占用表的过程。2.1.4 JRRMJRRM功能实体与CBSC、CPC Server及异构网络信息数据库相连接，主要负责异构无线网络的联合无线资源管理。构建JRRM功能模块，关键在于明确其基本输入和输出参数，也就是要明确其基本需求。JRRM的

11、目标是要在满足所有用户的QoS要求的同时，充分利用不同网络的无线资源，实现用户满意度和资源利用率的同步提升。在这样的情况下，JRRM必须满足网络性能方面的要求以及用户和运营商的各种需求，因此其输入参数中需要综合考虑以下几个方面的内容： Self-X/ASM决策结果：Self-X/ASM的决策结果规定了基本网络资源配置情况，包括各BS所采用的RAT和所支持的信道/载波数等，这样也就限定了JRRM所能管理的各异构网络的无线资源分布情况。 网络测量信息：包括各无线接入网络的覆盖情况、可用性、当前的负载、未来业务量特征的预测以及终端的位置/移动速度/方向等信息。这些信息的获得可能是基于周期性的更新或者

12、实时的测量，它们将帮助JRRM对网络性能做出动态、及时的调整，以达到最佳的资源利用。 业务会话信息：既包括吞吐量、时延、抖动、误码率等QoS相关的业务请求参数，还包括依据工作环境（如商务用户）或应用（如银行、电子商务）不同而有所差异的安全性要求。JRRM据此信息为每一个业务会话选择最佳的接入方式和系统资源配置。 运营商策略：运营商出于自身利益的考虑，可能采取特殊的运营策略，比如运营商为了最大化投资收益，可能偏向于用某一种RAT提供业务，从而影响JRRM的选择结果。 用户偏好及签约信息：JRRM涉及接入网络的选择过程，该过程的决策需要充分考虑用户的偏好和需求，而用户签约信息的不同（如高端用户或是

13、低端用户）则可能影响JRRM对其会话优先级的调度。 终端配置信息：终端的配置信息中包含了其业务支持能力（如屏幕大小/解析度、音/视频编解码能力）的描述以及重配置能力（如单/多模、单/多连接、所支持的无线协议栈类型和数量）的描述。前者对于预测未来业务量特征及业务质量都很重要，而后者是网络选择和垂直切换等过程决策的必要条件。2.1.5 ASM ServerASM Server与CBSC、CPC Server及异构网络信息数据库连接，主要负责管理区域内的动态频谱分配。作为动态频谱管理的决策实体，需要综合各个实体的信息来做出频谱分配的决策。这些实体包括：异构网数据库：ASM Server需要从异构网数

14、据库提取可用频谱信息、管理域内/间的干扰等信息，还要将得到的相关信息对异构网数据库进行更新。认知基站控制器CBSC：ASM Server 需要从CBSC中获得各小区所需频谱的信息，并由CBSC触发进行认知网内或异构网间的频谱管理。ASM Server要将实时的频谱分配信息传递给CBSC。2.1.6 Self-x ServerSelf-x与异构网络数据库相连接，Self-x功能模块从异构网络数据库获得异构网络信息，指导异构网络基站和终端进行网络自优化和网络自愈合的过程。Self-x与认知网络数据库CBSC相连接，Self-x从认知网络数据库获得认知基站的工作状态信息，用于进行网络自优化和自愈合的

15、决策判断和策略执行消息的下发。2.1.7 CPC ServerCPC Server与认知数据库CBSC相连接，CPC Server从认知数据库获得认知网络的信息，如频谱、RAT接入技术等。CPC Server与异构网络数据库相连接，CPC Server从异构网络数据库获得系统内的各个异构网络信息，如运营商、频谱、RAT接入技术等。CPC Server与CPC BS相连接，CPC Server通过CPC BS基站向用户广播异构网络和认知网络信息。2.1.8 CPC BSCPC BS与CPC Server相连接，CPC BS基站从CPC Server获得异构网络和认知网络信息，并通过CPC信道向用

16、户进行广播。2.1.9 重配置管理(Reconfiguration Management, RM）重配置管理功能模块负责发起网络侧的重配置命令，并协调由设备发起的重配置命令。为了监管端到端重配置过程，它必须支持能力交互和协商等信令逻辑；在进入预定的软件下载过程后，它将把剩余的重配置控制权转交给软件下载管理功能；在发生域间切换时，它还需要完成一些必要的会话管理和移动性管理的上下文转换和翻译功能。重配置管理功能模块主要分为网络重配置管理功能(Network Reconfiguration Management, N-RM)部分和终端重配置管理功能(Terminal Reconfiguration

17、Management, T-RM)部分。2.1.9.1 N-RMN-RM支持无线网络重配置功能，将多种异构RAN的公共功能进行抽象并封装，以支持基于公共IP核心网的统一管理和访问。该功能实体通常作为一个独立的网元位于复合的接入网域，提供面向各种具体无线接入点和控制网元（如GERAN/UTRAN的BSC/RNC、WLAN的WAG/PDG、WiMAX/DVB的APC等）的访问接口。通过与各RAN中的无线网络层元素交互，实现多接入网的上下文联合管理，为终端的重配置过程提供快速的环境扫描、高效的软件下载和无缝的业务互通；支持Self-X功能、业务信息管理、软件下载管理等功能。 2.1.9.2 T-RM

18、T-RM位于可重配置移动终端CROT中，除了完成配置信息管理、重配置软件安装、策略决策执行等操作以外，还需要通过公共接口与网络侧的N-RM交互，以实现网络检测发现、协商选择、软件下载等重配置过程。2.1.10 多域认知数据库2.1.10.1 本地多域认知数据库本地多域认知数据库存储本地CR网的信息，存储信息可分为三个域，即无线环境认知域，网络环境认知域，用户环境认知域。每个域包含若干子数据库，无线环境认知域包含地理信息数据库、无线链路数据库；网络环境认知域包含网络信息数据库、策略数据库、历史经验信息数据库；用户环境认知域包含服务信息数据库、用户信息数据库。每个子数据库中数据由各实体数据构成，包

19、括JRRM、ASM、Self-x、CPC实体的数据信息，一方面，实体从数据库获得相应参数信息，另一方面，数据库依据各实体不断更新信息。二者相辅相成。2.1.10.2 异构网络全局多域认知数据库异构网络全局多域认知数据库存储本地网和其它异构网络数据信息，本地CR网的信息只是它的一个子集，异构网络包括：TD_SCDMA、WCDMA、CDMA2000、LTE、Wimax等（这里主要考虑3G网络）。异构网络数据库由各实体数据构成，包括JRRM、ASM、Self-x、CPC实体的数据信息，一方面，实体从数据库获得相应参数信息，另一方面，数据库依据各实体不断更新信息。二者相辅相成。2.2 验证平台硬件布局

20、根据2.1部分中给出的网络架构图，结合各个硬件实体给出总体系统框架如下。2.2.1 总体系统框架图2.2.1 验证平台硬件布局图其中，Network Simulator模拟的内容包括：异构基站，负载，业务发生器，CBSC模拟器，LRRM模拟器，频谱代理模拟器。2.2.2 硬件平台终端、基站设计架构图2.2.2.1 硬件连接图1. 基站侧2. 终端侧2.2.2.2 频谱检测部分功能模块图1. 基站侧2. 终端侧2.2.2.3 通信部分功能模块图1. 基站侧2. 终端侧2.3 验证平台设计场景依据验证平台确定的各项验证演示功能以及之前设计的网络架构，确定了如下几个演示场景。2.3.1 频谱空洞高效

21、利用案例编号973- 001演示案例名称频谱空洞高效利用演示目的展示平台频谱空洞高效利用的功能系统配置1） 一个CBS2） 多个CROT（2-4数目可变）3） 业务服务器4） 授权信号发射器操作步骤1） 设置CBS当前信道任务列表包含信道#1。（由CBS情景演示模块观测目前CBS检测任务）2） 确认CBS目前有多个CROT接入。（由CBS情景演示模块观测）3） 确认CBS自动向多个接入的CROT分配频谱检测任务。（由CBS情景演示模块观测）4） 调节授权信号发射器，在信道#1上制造频谱空洞。5） 察看CBS情景演示模块显示的终端检测结果和频谱图，并与授权信号发射器目前在信道#1上的发射状态作比

22、较。（由CBS情景演示模块察看）6） 察看目前CBS的频谱使用率（由CBS情景演示模块察看）7） 手动控制CROT1发起数据传输业务8） 手动控制CBS将信道#1分配给CROT1使用。9） 察看目前的频谱占用情况和频谱使用率（由CBS情景演示模块察看）10） 调节授权信号发射器，在指定信道上发射授权信号。11） 察看CBS情景演示模块显示的终端检测结果和频谱图，并与授权信号发射器目前在信道#1上的发射状态作比较。12） 察看目前CROT1的通信业务信道是否跳转到备用信道#2（由CBS察看）13） 结束预期结果1） CBS能够正确检测频谱空洞2） CBS能够利用频谱空洞进行业务通信，提高系统的频

23、谱利用率。3） CBS能够正确侦测授权信号的到来4） CBS能够退避授权用户，在不干扰授权用户的条件下，保证通信业务不中断。实际演示结果图2.3.1-1 CBS进行频谱检测进行频谱空洞检测图2.3.1-2 CBS利用频谱空洞进行业务传输图2.3.1-3 CBS自动避让授权用户，通过跳频方法保持通信连贯2.3.2 异构网络融合重配置演示案例编号973- 002演示案例名称可重配置终端和基站的场景演示演示目的CBS1容量受限，原CBS1终端CROT1进行模式重配置，切换到其他可用网络如TD(WiMAX)网络的场景演示；根据TD-SCDMA（WiMAX）终端的业务需求，进行CR网络基站CBS1重配置

24、系统配置1） CR网络一个小区，有一套基站CBS1，一套终端CROT1基站CBS1和终端CROT1具有重配置功能，支持异构网络间切换2） 一套基站控制器CBSC服务器3） 一套高级频谱管理ASM服务器4） 一套联合无线资源管理JRRM服务器5） TD-SCDMA（WiMAX）网卡，TD-SCDMA（WiMAX）基站BS2，一套TD-SCDMA（WiMAX）终端CROT2操作步骤功能一：可重配置终端重配置：1） 确认可重配置终端CROT1在CR网络ASM分配的频点上与CBS1正常通信，传输业务（电脑显示：CROT1在CR网络中上传输xx业务，占用信道x）2） CBS1容量受限，终端CROT1无可

25、用信道进行通信，上报JRRM 3） 在JRRM引导下，终端CROT1进行重配置，更改通信协议（初步想法：终端集成异构网络间通用协议部分，空口下载特定专用网络协议，安装即可），更改频点，进行模式的切换，申请接入TD-SCDMA（WiMAX）网络4） TD-SCDMA（WiMAX）基站接纳CROT1，CROT1在TD-SCDMA（WiMAX）网络能进行正常通信（电脑显示：CROT1在TD-SCDMA (WiMAX）网络中传输x业务，占用xx信道5） 结束功能二：可重配置基站重配置1） 确认可重配置基站CBS1在CR网络中ASM分配的可用频点上与终端CROT1正常工作，传输业务（电脑显示：在CR网络

26、中，CBS1传输x业务，正常工作）2） 终端CROT1通信完毕，基站CBS1空闲，无终端接入。3） TD-SCDMA（WiMAX）终端CROT2业务（数据或视频）繁忙，基站BS2无法满足业务（数据或视频）要求，上报Self-x4） Self-x发送指令，引导CR基站CBS1更改协议（初步更改协议想法同终端侧）更改频点，重配置为TD-SCDMA（WiMAX）基站5） TD-SCDMA（WiMAX）终端CROT2与CBS1在ASM分配的可用频点上能进行正常通信，（电脑显示：在TD-SCDMA（WiMAX）网络中，CBS1传输x业务，正常工作）结束预期结果1） 可重配置终端成功进行重配置2） 可重配

27、置终端成功更改协议，更改频点进行TD-SCDMA（WiMAX）模式重配置3） 可重配置基站成功进行重配置4） 可重配置基站成功更改协议更改频点进行TD-SCDMA（WiMAX）模式重配置实际演示结果图2.3.2-1 CR网可重配置终端与基站正常通信图2.3.2-2 CR基站无可用信道，CROT1重配置为TD终端与TD基站通信图2.3.2-3 CR网可重配置基站与终端正常通信图2.3.2-4 CR基站空闲，TD终端CROT2业务繁忙，TD基站无法满足要求图2.3.2-5 CR基站重配置为TD基站，与CROT2正常通信2.3.3 多域认知循环的实现案例编号973- 003演示案例名称多域认知循环的

28、实现演示目的展示平台多域认知循环的实现系统配置1） 2个CBS2） 8个CROT3） ASM，CBSC服务器4） 业务服务器5） 授权信号发射器操作步骤1） 确认CBS1有4个CROT接入，CBS2有4个CROT接入。（由CBS情景演示模块观测）2） 确保全部终端始终持续发起数据传输业务。（由CBS情景演示模块观测）3） ASM服务器根据各小区需求为各认知基站分配频谱4） 多域认知数据库更新可用频谱列表并产生已分配频谱列表，更新历史分配经验子数据库（认知过程）5） 察看ASM服务器情景演示模块，观察目前ASM对CBS1，CBS2的频谱分配情况，以及ASM预留的备用频谱资源情况。6） 调节授权信

29、号发射器，在CBS1占用信道上制造授权信号占用，保持CBS2占用信道情况。7） 确认ASM已经通过CBSC，向2个CBS下发本小区信道集合列表。（由CBS情景演示模块观测目前CBS检测任务）8） 确认CBS1，CBS2目前有多个CROT接入。（由CBS情景演示模块观测）9） 确认CBS1，CBS2自动向多个接入的CROT分配频谱检测任务。（由CBS情景演示模块观测）10） 察看CBS1情景演示模块显示的终端检测结果和频谱图，并与授权信号发射器目前在该信道上的发射状态作比较。（由CBS情景演示模块察看）11） 察看目前CBS的频谱资源剩余率（由CBS情景演示模块察看）12） 察看ASM对于CBS

30、上报频谱资源剩余信息的反应。（学习阶段）13） ASM服务器为各认知基站重新分配频谱（判决阶段）14） 多域认知数据库更新可用频谱列表并产生已分配频谱列表，更新历史分配经验子数据库（重新认知）15） 察看ASM服务器情景演示模块，观察目前ASM对CBS1，CBS2的频谱重新分配情况，以及ASM预留的备用频谱资源情况16） 调节授权信号发射器，在CBS2占用信道上制造授权信号空洞，保持CBS1占用信道情况。17） ASM服务器为各认知基站重新分配频谱（判决阶段）18） 多域认知数据库更新可用频谱列表并产生已分配频谱列表，更新历史分配经验子数据库（重新认知）19） 察看CBS2情景演示模块显示的终

31、端检测结果和频谱图，并与授权信号发射器目前在该信道的发射状态作比较。20） 察看目前CBS的频谱资源剩余率（由CBS情景演示模块察看）21） 察看ASM对于CBS上报频谱资源剩余信息的反应。（学习阶段）22） 察看ASM服务器情景演示模块，观察目前ASM对CBS1，CBS2的频谱分配情况，以及ASM预留的备用频谱资源情况。23） 结束预期结果1） CBS能够正确检测频谱空洞2） ASM服务器能够根据各小区当前负载情况及历史经验，合理地分配检测到的空闲频谱。3） CBS能够利用频谱空洞进行业务通信，提高系统的频谱利用率。4） CBS能够正确侦测授权信号的到来5） CBS能够退避授权用户，在不干扰授权用户的条件下，保证通信业务不中断。实际演示结果图2.3.3 多域认知环的实现图2.3.4 资源移动性案例编号973- 004演示案例名称资源移动性演示目的展示通过对无线环境的认知，在初始时刻对各认知