光与无线融合网络资源优化机制与实现技术PDF电子书下载

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第1章 光与无线融合网络概述 1

1.1 无线接入网技术演进 1

1.1.1 分布式无线接入网 1

1.1.2 集中式无线接入网 1

1.1.3 功能解耦无线接入网 2

1.2 光与无线融合网络面临的挑战 3

1.3 光与无线融合网络的研究进展 4

1.3.1 国内外研究进展 4

1.3.2 国内外项目进展 8

本章小结 12

本章参考文献 12

第2章 光与无线融合网络使能技术 17

2.1 光与无线融合网络组网技术 17

2.1.1 前传组网技术 17

2.1.2 中／回传组网技术 23

2.2 光与无线融合网络接口技术 27

2.2.1 基带功能分割体系架构 27

2.2.2 前传接口 29

2.2.3 中／回传接口 31

2.3 光与无线融合网络智能控管技术 34

2.3.1 软件定义网络技术 35

2.3.2 网络功能虚拟化技术 36

2.3.3 网络切片技术 38

2.3.4 人工智能赋能技术 39

2.4 边缘计算下的光与无线融合网络 40

本章小结 43

本章参考文献 43

第3章 前传光网络与无线资源联合优化技术 45

3.1 移动前传网络的可重构需求 45

3.2 灵活可重构前传光网络组网 46

3.2.1 基于波长可调谐激光器和阵列波导光栅路由器的交换结构 46

3.2.2 AWGR端口分解及路由信息表 47

3.3 案例一：面向BBU节能聚合的前传光网络优化技术 48

3.3.1 潮汐效应下的BBU节能聚合 48

3.3.2 BBU聚合模型——二维装箱问题 49

3.3.3 能耗最小化的整数线性规划模型 51

3.3.4 面向高能效的动态光路调整策略 53

3.3.5 仿真设置及实验结果 55

3.4 案例二：面向无线协同多点传输的前传光网络优化技术 57

3.4.1 Intra-BBU CoMP和Inter-BBU CoMP 57

3.4.2 最大化Intra-BBU CoMP流量的波长重构示例 58

3.4.3 最大化Intra-BBU CoMP流量的波长重构技术 59

3.4.4 仿真设置及实验结果 61

3.5 案例三：面向大规模MIMO波束赋形的前传光网络优化技术 62

3.5.1 面向MIMO的TWDM-PON前传光网络架构 63

3.5.2 MIMO波束赋形的光与无线资源建模 64

3.5.3 波长、天线、无线资源联合优化技术 65

3.5.4 仿真设置及实验结果 70

本章小结 74

本章参考文献 75

第4章 TDM-PON前传光网络时延优化技术 76

4.1 TDM-PON前传光网络上行传输时延挑战 76

4.1.1 TDM-PON前传网络上行时延分析 77

4.1.2 因素一：SR-DBA过程引起的时延问题 78

4.1.3 因素二：ONU注册及测距引起的时延问题 80

4.1.4 因素三：无线数据帧发送引起的时延问题 81

4.2 基于光与无线协同的DBA技术 82

4.2.1 CO-DBA原理 82

4.2.2 CO-DBA中的光与无线信息协同 83

4.2.3 CO-DBA的时延模型描述 84

4.3 基于分块传输的TDM-PON上行传输时延优化方法 86

4.3.1 等长分块传输的时延优化 87

4.3.2 变长分块传输的时延优化 88

4.3.3 时延优化方案的性能分析 93

4.4 面向mini-slot的TWDM-PON上行传输时延优化方法 98

4.4.1 面向多业务融合的联合CO-DBA和SR-DBA调度方案 99

4.4.2 mini-slot场景下联合CO-SR调度方案时延问题描述 100

4.4.3 mini-slot场景下基于波长带宽抢占的DWBA方案 102

4.4.4 时延优化方案的性能分析 106

本章小结 115

本章参考文献 115

第5章 面向基带功能分割架构的光与无线资源优化技术 117

5.1 基带功能分割架构下的多维资源建模 117

5.1.1 功能分割描述 117

5.1.2 计算资源建模 119

5.1.3 传输带宽建模 119

5.1.4 传送时延建模 119

5.2 灵活分割下的基带功能部署与光网络资源联合优化 122

5.2.1 灵活分割下的多维资源联合优化模型 122

5.2.2 分割粒度与集中式增益的关系 127

5.2.3 灵活分割方案的性能分析 128

5.3 高能效DU-CU部署与光网络资源联合优化 135

5.3.1 网络架构与能耗模型 135

5.3.2 高能效DU-CU部署与光路配置策略 137

5.3.3 高能效部署与光路配置策略的性能分析 144

本章小结 148

本章参考文献 149

第6章 光与无线融合网络中的网络切片技术 152

6.1 网络切片的基本概念 152

6.1.1 网络切片的通用定义 152

6.1.2 端到端网络切片 153

6.1.3 RAN网络切片 154

6.1.4 核心网网络切片 155

6.2 网络切片中的虚拟化技术 156

6.2.1 网络功能虚拟化 157

6.2.2 传输资源虚拟化 159

6.3 网络切片的全生命周期管理 162

6.3.1 阶段一：网络切片模板与网络切片生成 163

6.3.2 阶段二：网络切片部署与虚拟网络映射 165

6.3.3 阶段三：网络切片动态调整与删除 168

6.4 网络切片中的虚拟网络隔离技术 169

6.4.1 网络功能隔离与传输资源隔离 169

6.4.2 网络切片的隔离等级模型 170

6.4.3 基于隔离感知的网络切片映射技术 171

6.4.4 基于隔离感知的网络切片映射性能分析 177

本章小结 184

本章参考文献 184

第7章 边缘计算下的光与无线融合网络资源优化 185

7.1 光与无线融合接入网数据中心边缘化需求 185

7.2 基于MEC的光与无线融合网络关键技术 187

7.2.1 MEC网络时延优化技术 188

7.2.2 MEC网络计算资源部署技术 188

7.2.3 多边缘计算中心的协同技术 189

7.3 边缘计算下的光与无线融合网络时延优化技术 191

7.3.1 边缘计算下光与无线融合网络时延模型分析 191

7.3.2 边缘计算下面向低时延的网络部署问题 195

7.3.3 边缘计算下网络时延和部署成本的联合优化模型 196

7.3.4 联合成本最小的集成多关联定位和路由优化技术 198

7.3.5 仿真设置及实验结果 199

7.4 边缘计算下的光与无线融合网络数据中心部署及负载分配技术 202

7.4.1 支持边缘数据中心部署的5G RAN架构 202

7.4.2 边缘数据中心分层部署和负载分配问题建模 203

7.4.3 边缘数据中心分层部署和负载分配联合优化技术 205

7.4.4 仿真设置和实验结果 210

7.5 基于MEC的光与无线融合网络多数据中心协同技术 213

7.5.1 网络模型 213

7.5.2 相关流模型 214

7.5.3 多相关流调度和光路配置联合优化技术 215

7.5.4 单相关流完成时间优化方法 216

7.5.5 基于时间反馈的相关流光路配置技术 219

7.5.6 仿真设置和实验结果 222

本章小结 226

本章参考文献 227

第8章 自由空间光与无线融合网络资源优化技术 228

8.1 光与无线融合网络空间组网需求 228

8.2 自由空间光通信技术 229

8.2.1 FSO通信技术的特性 229

8.2.2 FSO通信系统 231

8.2.3 FSO信道分析 232

8.2.4 FSO通信技术的研究现状 235

8.2.5 FSO通信技术的应用场景 235

8.3 基于FSO的空间光与无线融合网络 236

8.3.1 基于FSO的移动前／回传中继网络架构 236

8.3.2 挑战一：FSO链路脆弱性引发的网络拓扑控制及资源优化问题 237

8.3.3 挑战二：网络移动节点部署灵活性引发的网络节点定位及资源优化问题 238

8.4 基于FSO的空间光与无线融合网络建模 238

8.4.1 FSO链路容量模型 238

8.4.2 FSO链路可靠性模型 239

8.4.3 FSO网络资源优化模型 240

8.5 基于FSO的光与无线融合网络拓扑控制与资源优化技术 241

8.5.1 先验式网络拓扑重置技术 242

8.5.2 反应式网络拓扑重置技术 249

8.6 基于FSO的光与无线融合网络节点定位与资源优化技术 254

8.6.1 基于链路负载均衡的网络配置问题建模 254

8.6.2 优化问题的转化和求解 255

8.6.3 基于链路负载均衡的NFP节点定位算法 257

8.6.4 仿真设置和结果分析 259

本章小结 260

本章参考文献 261

第9章 光与无线融合网络控制平面技术 262

9.1 光与无线融合网络统一控管需求 262

9.1.1 物理层设备白盒、可编程的需求 263

9.1.2 网络层异构资源统一编排的需求 264

9.1.3 服务层业务灵活、可定制的需求 264

9.2 基于软件定义的光与无线融合网络统一控制架构 264

9.3 光与无线融合网络控制平面使能技术 266

9.3.1 物理层设备硬件可编程技术 266

9.3.2 多层间控制协议可扩展技术 268

9.3.3 泛在异构资源统一编排技术 271

9.4 基于软件定义的光与无线融合网络创新实验演示 272

9.4.1 实验一：面向BBU聚合的光路调整演示 272

9.4.2 实验二：面向增强型CoMP的光波长调度演示 277

本章小结 282

本章参考文献 282

第10章 人工智能赋能的光与无线融合网络技术 284

10.1 光与无线融合网络的智能化需求 284

10.1.1 智能预测 285

10.1.2 智能决策 287

10.2 光与无线网络中的智能预测技术 290

10.2.1 案例一：前传网络流量的智能预测与带宽智能调整策略 290

10.2.2 案例二：光路传输质量智能预测技术 296

10.3 光与无线网络中的智能决策技术 303

10.3.1 案例一：DU／CU智能部署和光路智能配置技术 303

10.3.2 案例二：跨层网络智能路由技术 307

10.4 基于数模协同驱动的网络智能化 314

本章小结 316

本章参考文献 316

缩略词 319

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