MDRI通过SDN控制器调整SDN编排来提供对多维资源的统一控制，从而全局视图联合优化端到端服务。C-RoFN中MDRI架构可以突破无线、光网络和处理单元领域的限制，利用SDN编排实现多层集成和跨层优化，可以在开放系统的控制方式下有效地分配和优化多维资源。MDRI可以增强对动态端到端用户需求的响应能力，并有效地全局优化射频、光网络和处理资源，以最大化无线覆盖范围。结果表明，该方案具有良好的性能，在未来光纤网络无线方面具有较好的前景。......
2023-06-19
光与无线网络资源特征分析：多维视角
【摘要】：无线网络域主要通过RRH连接移动终端设备，为其提供线接入服务。图5-1常见的C-RAN网络架构在C-RAN中运用RoF技术可以有效地降低整体网络的部署成本，充分发挥光纤网络与无线网络的优势，为接入的实现提供了有利的前提条件。当一个无线网络域业务到达光网络域时，其资源占用标签将会具备3个要素，即路径、光载波波长与无线电频率。图5-3C-RoFN网络多维资源示意图然而，在光网络域中，上述资源形态由于RoF技术特征也存在调配僵化的局限性。
一般的C-RAN网络架构如图5-1所示，主要包括3个部分，分别为无线网络域、BBU域以及光网络域。无线网络域主要通过RRH连接移动终端设备，为其提供线接入服务。BBU域通过汇集全网的计算资源，为用户提供BBU池来处理业务并提供云服务。光网络域负责全部RRH与BBU间的互连，为网络业务提供长距离传输与光交换等功能。在C-RAN中经过光网络域的网络业务主要有3种，第一种是RRH用户之间的通信，第二种是BBU之间的通信，第三种是RRH与BBU之间的通信。由于C-RAN网络业务量巨大且多种类型通信共用同一光纤通信网络，这必将对光网络域的承载能力提出严峻的考验，对光网络域共享资源的灵活有效利用将是C-RAN网络正常运转并为业务提供QoS保障的重要环节。
图5-1 常见的C-RAN网络架构
在C-RAN中运用RoF技术可以有效地降低整体网络的部署成本，充分发挥光纤网络与无线网络的优势，为接入的实现提供了有利的前提条件。但是RoF技术的引入也为C-RAN网络的光网络域带来了更为复杂的资源占用形态，图5-2所示为C-RoFN网络中业务在不同链路的频谱示意图。从通信终端到BBU之间的通信链路有无线通信与光纤通信两种形式，在终端移动设备、微基站和宏基站之间，业务可以通过无线信号在自由空间中实现通信，无线通信将占用空间中的无线频谱资源。基站与BBU之间的通信则通过由可变带宽光交换器（BVOS）建立全光化光纤链路来承载，光通信将占用光纤链路中的波长资源。而RoF技术的使用可以进一步将无线网络域中的无线信号调制到光波上，进而实现光载无线传输。假设无线网络域的无线信号频率为ω，在无线自由空间里占用的资源为频谱上的频率为ω的无线资源，通过将其调制到光纤链路中的波长为λ的光波上即可实现RoF传输承载该信号。由于无线电与光波有相同的电磁波性质，此时在频域上将会出现一个波长为λ的载波与两个频率分别为λ-ω和λ+ω的子载波，两个子载波承载业务信息。因此，在承载信息的信号频率不冲突的前提下，理论上既可以在光传输中实现多个光载波的复用传输，也可以实现多个无线信号在同一光载波上的复用传输。
图5-2 C-RoFN网络中业务在不同链路的频谱示意图
因此，在C-RoFN的光网络域中，由于RoF技术的引入，光网络域资源包含链路、光载波波长与无线信号频率3个维度，如图5-3所示。每一个链路都包含一根独立的实体光纤，每根光纤都包含多个可用的不同波长的光载波通道，同时，在光载波间隔充足的前提下，各个光载波都可以承载多个不同频率的无线信号。因此3种资源相互独立，形成了3个维度的资源形态。当一个无线网络域业务到达光网络域时，其资源占用标签将会具备3个要素，即路径、光载波波长与无线电频率。理论上在对两个业务所占用资源是否冲突的判决上，只要两个业务不占用相同链路上相同光载波波长上的相同无线频率资源，就可以避免两个业务信号的冲突。因此，在子载波间隔充足的情况下，无线频谱资源与光波资源可以视为两个相互独立的资源形态，通过有效利用复用技术，可以实现资源的高效利用。
图5-3 C-RoFN网络多维资源示意图
然而，在光网络域中，上述资源形态由于RoF技术特征也存在调配僵化的局限性。在光网络域中，两个被不同波长的光载波承载的具有相同无线频率的RoF信号，在经过光交换节点且被交换到同一光纤传输时，可以通过波分复用同时传输且不会造成信号冲突。但当相同波长的光载波承载不同无线频率的RoF信号被交换到同一光纤链路时，由于RoF传输的解调过程需要原始光载波才能解调[25-26]，因此在上述情况中光载波信号波长相同，解调过程将无法分离出原始的光载波，导致被调制到上面的无线信号无法解调，造成通信失败。
图5-4展示了上述两种情况的示例，在图5-4（a）中两个频率均为f的无线信号通过不同的RRH进入C-RAN的光网络域，分别由波长为λ1和λ2的光波承载，子载波占用频率分别为λ1+f、λ1-f、λ2+f和λ2-f。当两个RoF信号经过BVOS被交换到同一光纤链路时，由于光载波波长不同，这两个信号将占用不同的频谱位置且不会相互影响，可以成功实现信息的传输。在图5-4（b）中，两个频率分别为f1与f2的无线信号分别从不同的RRH进入C-RAN的光网络域，并被调制到波长均为λ的两个光载波上，此时两个无线信号分别占据λ+f1、λ-f1和λ+f2、λ-f2的频谱位置。当两个信号被交换到同一条光纤链路上时，尽管所携带信息的无线信号的频谱位置没有发生冲突，但因为RoF信号的解调需要提取原始的光载波信号，两个光载波被耦合到一起，相位等属性发生变化，导致无法解调出相应的无线信号，最终传输失败。
图5-4 C-RoFN网络多维资源示意图
因此，在上述情况下，虽然承载信息的频谱位置没有冲突，但仍然无法实现在同一光纤链路中的复用传输。在利用RoF技术传输的光网络中，一旦无线信号与光载波完成调制并开始传输，其他业务将无法再占用链路上该波长上的任何无线频率，使得处于闲置状态的频谱资源无法得到有效利用。现有光网络交换设备并不能实现对RoF传输过程中无线频谱资源的调整，由此造成了资源调配僵化与资源利用低效的困境，光网络设备对无线频谱资源的灵活调配已成为C-RoFN发展面临的主要问题。
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