新世代高效能三維無線通訊網路

本計劃將分三年三階段逐步完成此計劃之目標。首先，第一個階段將整合並延伸過去我們在無人機輔助之設備間通訊(D2D: device-to-device)及開放式小細胞網路（SCN: small-cell network）中基地台睡眠機制之成果，以具備太陽能充電（甚至浮力氣球）功能之駐空型無人機(UAV: unmanned aerial vehicule)建構一個高能效(EE: Energy efficiency)並支援D2D之高密度開放式SCN架構；其中固定數量之UAV須配置於適當的地點，使其在服務低能效小細胞的同時，也能為UAV輔助D2D建構一個低延遲封包路由路徑。在第二個階段中，我們欲將在第一階段所開發之網路架構中加入叢集方法與UAV無線充電功能；其主要目的在於延伸小細胞及UAV所不及之覆蓋區域（因為UAV與小細胞皆有覆蓋範圍不足的問題）。具體而言，位處於網路覆蓋範圍內之用戶或設備可成為叢集頭(cluster head)，為無網路覆蓋之用戶或設備形成叢集。因此，叢集頭將位於叢集之邊緣，而非傳統位於叢集中心。同時，為維持叢集之運作及其生命週期，叢集頭應有適當的週期性改選機制；而UAV更能為叢集頭進行無電充電以補足其較大之功率消耗。再者，配合干擾消除機制（例如資源管理協定設計、波束成型技術或收發編碼等方法）叢集之間可不失其傳輸品質的條件下共用資源。此架構將有助於大範圍大量佈建MTC網路；同時也能發揮當地面基地台失效時延伸UAV基地台覆蓋率之功能。在第三階段中，我們將採用巡航型UAV針對巨量MTC網路（含感測網路）提出一個整合叢集方法、無線充電、多點多航道(即多UAV同時巡航於不同叢集)、用戶締結以及邊緣運算之巨量資料收發方案。此外，為提高能量使用效率，我們也將考慮快取記憶體(cache)在邊緣運算之應用。其中，我們認為高密度MTC網路必須與叢集方法及無線充電結合；意即UAV僅須規劃叢集頭之卸載及資料收發之路徑。如此將影響多UAV之航道規劃（此為文獻中所忽略）。同時，由於無線充電之原因，叢集頭之改選也將大幅相異於現有文獻。傳統文獻以``負擔''的角度看待叢集頭；然而，當UAV可為叢集頭進行無線充電，叢集頭便轉而成為受益者。因而，在演算法設計上將會有很大的不同。