一个具备科研可验证性的 LoRa 多跳算法评估基线。

docs/plan/phase3.md

@@ -0,0 +1,366 @@
+下面是**下一阶段（Phase-3）明确执行清单**。
+目标不是继续“修代码”，而是把当前仿真从 **能运行的系统** 升级为 **可发表 / 可证明算法价值的实验平台**。
+
+你可以直接把下面内容作为 `next_phase.md` 交给执行 AI。
+
+---
+
+# `next_phase.md`
+
+```markdown
+# LoRa Route Py — Phase-3 任务清单
+## 目标
+当前系统已经：
+- ✅ 完整仿真框架
+- ✅ 多跳路由工作
+- ✅ 业务数据成功传输
+- ✅ 指标统计完善
+
+下一阶段目标：
+
+> 将仿真升级为 **算法评估平台（Algorithm Evaluation Platform）**
+
+核心思想：
+
+    不再证明“能跑”
+    → 而是证明“比别人好”
+
+---
+
+# Phase-3 总览
+
+新增三大能力：
+
+1. Baseline 对照算法
+2. 可重复实验框架（Experiment Runner）
+3. 自动论文级结果输出
+
+---
+
+# TASK 1 — Baseline Routing（最高优先级）
+
+## 目的
+当前只有 Gradient Routing。
+
+必须加入对照组，否则结果没有科研意义。
+
+---
+
+## 1.1 新建目录
+
+```
+
+sim/routing/
+├── gradient_routing.py
+├── flooding.py          ← NEW
+├── random_forward.py    ← NEW
+└── shortest_path.py     ← NEW（可选）
+
+```
+
+---
+
+## 1.2 Flooding Routing（必须实现）
+
+### 行为
+
+收到 DATA：
+
+```
+
+if packet_id 未见过:
+转发给所有邻居
+
+````
+
+需要：
+
+- seen_packet_cache (TTL)
+- 防止无限广播
+
+---
+
+### 接口保持一致
+
+```python
+class FloodingRouting(BaseRouting):
+    def next_hop(self, packet):
+        return BROADCAST
+````
+
+Node 不需要修改。
+
+---
+
+## 1.3 Random Forward（必须）
+
+用于验证：
+
+> gradient 是否优于随机策略
+
+逻辑：
+
+```
+随机选择一个邻居转发
+```
+
+---
+
+## 验收标准
+
+新增测试：
+
+```
+test_baseline_runs.py
+```
+
+要求：
+
+* flooding 能运行
+* random 能运行
+* 无死循环
+
+---
+
+# TASK 2 — Experiment Runner（核心）
+
+## 目标
+
+自动跑：
+
+```
+节点数 × 区域大小 × 算法
+```
+
+而不是手动运行。
+
+---
+
+## 2.1 新建
+
+```
+sim/experiments/
+    runner.py
+```
+
+---
+
+## API
+
+```python
+run_experiment(
+    routing="gradient",
+    node_count=12,
+    area_size=500,
+    sim_time=500
+)
+```
+
+返回：
+
+```python
+{
+    "pdr": float,
+    "avg_latency": float,
+    "avg_hop": float,
+    "collision_rate": float,
+}
+```
+
+---
+
+## 2.2 参数扫描
+
+自动执行：
+
+```
+nodes = [6, 9, 12, 15]
+area  = [300, 500, 800]
+routing = ["gradient", "flooding", "random"]
+```
+
+总实验：
+
+```
+4 × 3 × 3 = 36 runs
+```
+
+---
+
+# TASK 3 — 固定随机种子（重要）
+
+否则实验不可复现。
+
+---
+
+修改：
+
+```
+config.py
+```
+
+加入：
+
+```python
+RANDOM_SEED = 42
+```
+
+在 main 初始化：
+
+```python
+random.seed(Config.RANDOM_SEED)
+np.random.seed(Config.RANDOM_SEED)
+```
+
+---
+
+验收：
+
+同参数运行两次结果一致。
+
+---
+
+# TASK 4 — 新指标（Metrics v2）
+
+扩展 metrics.py：
+
+---
+
+## 必须新增
+
+### 4.1 End-to-End Latency
+
+```
+receive_time - create_time
+```
+
+输出：
+
+```
+avg_latency
+p95_latency
+```
+
+---
+
+### 4.2 Forwarding Overhead
+
+```
+total_tx / successful_packets
+```
+
+衡量能量效率。
+
+---
+
+### 4.3 Network Load
+
+```
+total_airtime / sim_time
+```
+
+---
+
+# TASK 5 — 自动结果导出
+
+新增：
+
+```
+analysis_tools/export.py
+```
+
+---
+
+## 输出 CSV
+
+```
+results.csv
+```
+
+格式：
+
+| routing | nodes | area | pdr | latency | hop |
+| ------- | ----- | ---- | --- | ------- | --- |
+
+---
+
+# TASK 6 — 自动绘图（必须）
+
+使用 matplotlib：
+
+生成：
+
+```
+results/
+├── pdr_vs_nodes.png
+├── latency_vs_nodes.png
+├── overhead_compare.png
+```
+
+---
+
+图要求：
+
+* 每条 routing 一条曲线
+* 自动 legend
+
+---
+
+# TASK 7 — Regression Tests（防退化）
+
+新增：
+
+```
+test_algorithm_compare.py
+```
+
+要求：
+
+```
+gradient.pdr >= random.pdr
+```
+
+（允许 small tolerance）
+
+---
+
+# TASK 8 — 自动实验入口
+
+新增：
+
+```
+python run_experiments.py
+```
+
+执行后：
+
+```
+✔ 运行全部实验
+✔ 输出CSV
+✔ 生成图表
+```
+
+---
+
+# Phase-3 验收标准
+
+必须全部满足：
+
+* [ ] 至少 2 个 baseline 算法
+* [ ] 自动实验 runner
+* [ ] 固定随机种子
+* [ ] CSV 自动生成
+* [ ] 自动绘图
+* [ ] gradient 与 baseline 可比较
+* [ ] 一键运行实验
+
+---
+
+# 完成后系统能力
+
+完成 Phase-3 后，你将拥有：
+
+✅ LoRa mesh 仿真平台
+✅ 算法对照实验系统
+✅ 自动论文图生成
+✅ 可直接写实验章节