CNS Core: Small: Collaborative: Towards Surge-Resilient Hybrid RF/VLC Networks

CNS 核心:小型:协作:迈向抗浪涌混合 RF/VLC 网络

基本信息

项目摘要

The successful deployment of smart city-scale wireless services, such as the Internet of Things (IoT), hinges on the presence of a reliable communication infrastructure that can pervasively connect both human and machine-type devices. In order to support the traffic anticipated from an IoT ecosystem, the wireless infrastructure must be resilient to the surge of traffic that can result from a plethora of events that range from hot-spot events and random failures to natural disasters and targeted attacks. The goal of this research is to develop a novel wireless network architecture that leverages both radio frequency (RF) and visible light communication (VLC) to provide resilient and pervasive connectivity. The developed architecture and associated frameworks will bring together novel, cross-disciplinary ideas from communication theory, learning, and game theory to explore the fundamental theoretical and experimental challenges of a hybrid and resilient RF/VLC network. The research is coupled with a comprehensive educational plan that includes new course material, tutorials, and large-scale involvement of graduate and undergraduate students in research related to resilient communications and networking.This research will introduce a novel framework for designing, analyzing, and optimizing hybrid RF/VLC communications, in the presence of failures, hotspots, and natural disasters. The key technical contributions will include: 1) Novel scheduling algorithms uniquely tailored towards RF/VLC systems that can maximize the number of users with available connectivity, in the presence of traffic surges; 2) Effective transmission mechanisms based on non-orthogonal multiple access that can enhance the spectral efficiency of flash crowds; 3) Resilient self-organizing algorithms, based on game theory and reinforcement learning, that exploit feedback across radio access technologies to enable intelligent and resilient resource management in the presence of incomplete information; and 4) Practical RF/VLC experiments that will be used to validate the proposed research and bridge the gap between theory and practice.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
物联网(IoT)等智能城市规模的无线服务的成功部署,取决于可靠的通信基础设施的存在,该基础设施可以无处不在地连接人和机器类型的设备。为了支持物联网生态系统预期的流量,无线基础设施必须对大量事件(从热点事件和随机故障到自然灾害和有针对性的攻击)可能导致的流量激增具有弹性。这项研究的目标是开发一种新型的无线网络体系结构,利用射频(RF)和可见光通信(VLC)来提供弹性和普遍的连接。开发的架构和相关框架将汇集来自通信理论、学习和博弈论的新的跨学科思想,以探索混合和弹性RF/VLC网络的基本理论和实验挑战。这项研究与一项全面的教育计划相结合,该计划包括新的课程材料、教程,以及研究生和本科生大规模参与与弹性通信和网络相关的研究。该研究将引入一种新的框架,用于在出现故障、热点和自然灾害的情况下设计、分析和优化混合RF/VLC通信。主要技术贡献将包括:1)专为RF/VLC系统量身定做的新型调度算法,其能够在存在业务量激增的情况下最大化具有可用连接性的用户数;2)基于非正交多址的有效传输机制,其可以增强闪存拥塞的频谱效率;3)基于博弈论和强化学习的弹性自组织算法,其利用跨无线电接入技术的反馈来实现在存在不完全信息的情况下的智能和弹性资源管理;和4)实际的RF/VLC实验,用于验证所提出的研究并弥合理论和实践之间的差距。该奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
Computer Vision-Based Localization With Visible Light Communications
基于计算机视觉的可见光通信定位
  • DOI:
    10.1109/twc.2021.3109146
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Lin Bai;Yang Yang;Mingzhe Chen;Chunyan Feng;Caili Guo;Walid Saad;Shuguang Cui
  • 通讯作者:
    Shuguang Cui
Deep Learning With Persistent Homology for Orbital Angular Momentum (OAM) Decoding
  • DOI:
    10.1109/lcomm.2019.2954311
  • 发表时间:
    2019-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Soheil Rostami;W. Saad;C. Hong
  • 通讯作者:
    Soheil Rostami;W. Saad;C. Hong
Ensuring reliable connectivity to cellular-connected UAVs with up-tilted antennas and interference coordination
  • DOI:
    10.52953/left7402
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Md Moin Uddin Chowdhury;İsmail Guvenç;Walid Saad;Arupjyoti Bhuyan
  • 通讯作者:
    Md Moin Uddin Chowdhury;İsmail Guvenç;Walid Saad;Arupjyoti Bhuyan
Positioning Using Visible Light Communications: A Perspective Arcs Approach
  • DOI:
    10.1109/twc.2023.3247458
  • 发表时间:
    2022-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    10.4
  • 作者:
    Zhiyu Zhu;Caili Guo;Rongzhen Bao;Mingzhe Chen;W. Saad;Yang Yang-Yang
  • 通讯作者:
    Zhiyu Zhu;Caili Guo;Rongzhen Bao;Mingzhe Chen;W. Saad;Yang Yang-Yang
Delay Minimization for Federated Learning Over Wireless Communication Networks
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020-07
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zhaohui Yang;Mingzhe Chen;W. Saad;C. Hong;M. Shikh-Bahaei;H. Poor;Shuguang Cui
  • 通讯作者:
    Zhaohui Yang;Mingzhe Chen;W. Saad;C. Hong;M. Shikh-Bahaei;H. Poor;Shuguang Cui
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Walid Saad其他文献

Joint User Grouping, Version Selection and Bandwidth Allocation for Live Video Multicasting
直播视频组播的联合用户分组、版本选择和带宽分配
  • DOI:
    10.1109/tcomm.2021.3115480
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Zhilong Zhang;Minyin Zeng;Danpu Liu;Walid Saad;Shuguang Cui;H. Vincent Poor
  • 通讯作者:
    H. Vincent Poor
Sensing Aided Channel Estimation in Wideband Millimeter-Wave MIMO Systems
宽带毫米波 MIMO 系统中的传感辅助信道估计
Investigation of genes that may contribute to disease tropism in Leishmania species
研究可能有助于利什曼原虫物种向病性的基因
  • DOI:
  • 发表时间:
    2007
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Walid Saad
  • 通讯作者:
    Walid Saad
Pilot Optimization and Channel Estimation Scheme for Semantic Communication: A Framework for Edge Intelligence
语义通信的导频优化和信道估​​计方案:边缘智能框架
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  • DOI:
    10.1109/tcomm.2019.2917440
  • 发表时间:
    2018-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    陈明哲;Walid Saad;尹长川
  • 通讯作者:
    尹长川

Walid Saad的其他文献

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  • DOI:
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  • 发表时间:
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Collaborative Research: NeTS: JUNO3: Towards an Internet of Federated Digital Twins (IoFDT) for Society 5.0: Fundamentals and Experimentation
合作研究:NetS:JUNO3:迈向社会 5.0 的联合数字孪生 (IoFDT) 互联网:基础知识和实验
  • 批准号:
    2210254
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    2022
  • 资助金额:
    $ 25万
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    Standard Grant
NSF-AoF: Vision-Guided Wireless Communication Systems
NSF-AoF:视觉引导无线通信系统
  • 批准号:
    2225511
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
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Collaborative Research: CNS Core: Small: Hierarchical Federated Learning Over Wireless Edge Networks: Performance Analysis and Optimization
协作研究:CNS 核心:小型:无线边缘网络的分层联邦学习:性能分析和优化
  • 批准号:
    2114267
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
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SII 规划:ARIES:敏捷、可靠、可扩展频谱中心
  • 批准号:
    2037870
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
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EAGER:合作研究:通过智能花园巷实现城市现代化并在望加锡市应用
  • 批准号:
    2025377
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    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
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    Standard Grant
Collaborative Research: CNS Core: Small: Extended Reality over Wireless Cellular Networks: Quality-of-Experience Analysis and Optimization
合作研究:CNS 核心:小型:无线蜂窝网络上的扩展现实:体验质量分析和优化
  • 批准号:
    2007635
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
ICE-T: RC: Towards Highly Reliable Low Latency Broadband (HRLLBB) Communications over Wireless Heterogeneous Networks
ICE-T:RC:通过无线异构网络实现高度可靠的低延迟宽带 (HRLLBB) 通信
  • 批准号:
    1836802
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRISP Type 1/Collaborative Research: A Human-Centered Computational Framework for Urban and Community Design of Resilient Coastal Cities
CRISP 类型 1/协作研究:以人为本的弹性沿海城市城市和社区设计计算框架
  • 批准号:
    1638283
  • 财政年份:
    2017
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
BIGDATA: Collaborative Research: IA: Big Data Analytics for Optimized Planning of Smart, Sustainable, and Connected Communities
BIGDATA:协作研究:IA:用于智能、可持续和互联社区优化规划的大数据分析
  • 批准号:
    1633363
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CRISP Type 2: Collaborative Research: Towards Resilient Smart Cities
CRISP 类型 2:协作研究:迈向弹性智能城市
  • 批准号:
    1541105
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 25万
  • 项目类别:
    Standard Grant

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    2023
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    2023
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CNS Core: Small: Core Scheduling Techniques and Programming Abstractions for Scalable Serverless Edge Computing Engine
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    2024
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    2023
  • 资助金额:
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  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
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    2023
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    2242503
  • 财政年份:
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    $ 25万
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    Standard Grant
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