光与无线网络的灵活性问题概述

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：本章提出了一种光与无线网络多维资源灵活管控的机理，首先在设备层面针对C-RoFN中光传输部分无法灵活调配无线频谱资源问题，设计了一种可重构波长频谱选择交换器；然后在此基础上提出了一种基于SDN编排的灵活智能云光与无线网络架构，设计了功能架构与控制交互流程，并扩展了接口协议；最后提出了一种路径波长频谱多维资源灵活分配算法。

随着5G及后5G技术的急速发展，网络运营商正考虑重新构建新型的网络形式，以连接用户与资源，实现高效的接入服务[1]。无线接入网（RAN）具有更高的数据速率、卓越的端到端性能、泛在用户覆盖以及更低时延、能耗、开销等特性[2]，获得了大量用户与服务提供商的青睐。为了适应5G的需求，云无线接入网（C-RAN）是运营商引入的重要新型智能云光与无线网络形式[3-4]，其将全部的计算资源汇聚到基带处理单元（BBU）池，通过射频拉远头（RRH）上广域分布的天线收集无线信号，并通过光传输系统来将无线信号传输到云平台[5-7]。C-RAN可以在保持覆盖范围的基础上降低小区站点数量，并通过提供更优质的服务来增强实时云计算，有效地降低了运维成本与系统复杂度[8-9]。RoF系统是实现微波与光波融合的重要技术手段，充分利用光子学宽带、高速、低功耗等优点来实现微波信号的产生、传输、处理和控制，融合了光纤通信高带宽传输距离广与无线通信灵活接入的优势[10-11]，对RoF系统的引入是C-RAN的重要发展方向之一[12-14]。形成的C-RoFN可以将基站的处理计算功能完全迁移到BBU，仅保留基站的天线收发功能，可以有效地简化基站的系统复杂度，降低部署成本并支持卓越的网络性能[15-16]。与此同时，RoF系统也将无线频谱资源引入了光网络域的频谱中，C-RoFN中出现了多维资源共存的情况[17-18]。

由于光传输介质的特性，光通信过程中无法进行光存储与光处理，光网络域的可操作性相对较弱。作为C-RoFN中主要的互联承载网络，光网络域只能实现对所承载业务在路径和光载波波长方面的调整，对于RoF信号所占用的频谱资源，则缺少有效的调配方法。僵化不完善的业务调配方案将会对光网络中的资源优化技术造成一定的局限性，由此限制了C-RoFN的网络性能。因此，在C-RoFN网络中，面对网络资源灵活调配的巨大挑战，急需设计支持C-RoFN中多维资源灵活调配的底层光网络设备，在光网络设备层面来克服网络资源适配僵化与资源利用低效等问题，实现对C-RoFN网络中多维资源的灵活控制。

此外，随着网络系统规模与覆盖用户数量的不断扩大，RRH与BBU之间的交互变得更为频繁，网络业务的需求也更加多样化[19-20]。在C-RoFN网络中，网络业务传输形式不再单一，而是由无线网络域、光网络域以及BBU域联合承载，尤其是在光网络域传输过程中，光载波波长与无线频率资源异质共存，网络资源提供方法变得越发复杂。现有的网络控制方法仅限于单独网络域内的资源调控，只具有分布式单一网络形式控制能力，缺乏全局视野来最优化地利用多维资源，无法针对网络业务的多方面QoS需求，实现对全局多维资源的灵活调配。基于OpenFlow的SDN技术是一种新型的中心化软件控制技术，因其可以支持网络协议与功能的可编程性，故得到了广泛推广[21-22]。SDN可以为网络功能与服务提供全局视角的联合优化，实现多维资源的统一灵活控制。因此，在C-RoFN环境下引入SDN技术来控制与优化网络资源分配，是提高C-RoFN控制层面灵活性的重要手段[23-24]。(https://www.chuimin.cn)

本章提出了一种光与无线网络多维资源灵活管控的机理，首先在设备层面针对C-RoFN中光传输部分无法灵活调配无线频谱资源问题，设计了一种可重构波长频谱选择交换器；然后在此基础上提出了一种基于SDN编排的灵活智能云光与无线网络架构，设计了功能架构与控制交互流程，并扩展了接口协议；最后提出了一种路径波长频谱多维资源灵活分配算法。本章通过实验与仿真验证了可重构波长频谱选择交换器的可行性与所提架构下资源灵活分配算法的有效性。

光与无线网络的灵活性问题概述

相关推荐