优化物理模型下通信容量及延迟的决策选择与吞吐量

基本性能的标度律是无线网络研究中的重要问题，是部署和优化网络的重要理论参考。本书对这一问题进行了初步探讨，对于具有不同通信模型、扩展模型、移动模型和会话类别的代表性网络进行分析，初步建立了一般无线网络标度律问题的基本图景，给出了具有一定普遍意义的分析方法。

第一，静态自组织网络的标度律研究。本书提出了针对一般密度的同构随机网络的吞吐量分析方法和容量上界推导依据，给出了针对随机扩展网的、相对一般的组播容量。本书的结果统一了已有结果中的单播和广播容量。特别地，我们设计了并行调度机制，得以显著地提高网络吞吐量。这种方法也可以用到其他稀疏的同构无线网络中。

第二，移动自组织网络的基本限制研究。本书首次研究了移动自组织网络在自适应速率模型下的渐近容量和延迟。已有工作都是考虑固定速率模型，从而，对于通信距离的设置比较严格。当系统采用自适应速率模型时，很多情况下，通信关键距离可以提高，从而在一定条件下能够减少网络延迟。特别是，针对已有工作中常采用的I.I.D.模型，本书证明其容量和延迟在一般物理模型下甚至可以同时最优；并指出这种过于理想化的结果源自I.I.D.模型的特殊性。

第三，无线混合网络渐近性能研究。设置转发基站是增加自组织网络容量的重要手段。本书重研究静态混合无线网络的吞吐量，比较全面地考虑了三大类通信策略，即ad hoc机制、基站机制和混合机制。依据会话目的节点的数目和基站数量，给出了最优的决策选择，并给出相应的最优吞吐量。本书结果将有可能被用到针对一般性混合无线网络的分析当中。(www.xing528.com)

第四，无线传感器网络聚合容量分析。无线传感器网络的一个关键应用就是数据汇集，即传感器将数据（可能通过多跳的形式）传送到sink节点上。网内数据聚合在提高传感器网络的容量方面发挥着重要的作用，是WSN节约能量的主要手段之一，原因是通信的能量消耗要远远高于计算的能量消耗。因此，本书定义针对sink节点关注的特定函数，即传感器网络的计算和传输数据的综合能力为聚合容量。针对以固定的密度做区域扩展的无线传感器网络模型，本书给出了多种函数的聚合容量，并针对可分完美压缩的聚合函数（包括常见的Max、Min和Range等），给出了首个基于结构的可扩展聚合协议。

第五，认知自组织网络的容量标度律研究。当前无线网络设施一方面面临着频谱资源严重不足的境况，而另一方面已授权的用户未能充分地利用得到的频谱，使得资源在时间和空间上都存在着可被别的用户机会型使用的可能性。本书分析了由两个自组织网络（主网和次网）组成的认知网络模型，并直接针对组播展开研究。本书拓展了网络组播容量的定义，提出了服务集的概念，设计了基于两类保护区的绕行组播路由，推导出使主网和次网能够同时达到最优容量的关键条件，包括网络密度比值和主/次网组播会话的目的节点数目等。这为下一步研究更为一般模型下的认知网络容量打下一定的基础。