5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中的光纖：無線融合技術(shù)

目 錄
第1章 5G及未來通信網(wǎng)絡(luò)中面向光纖-無線融合的前傳/回傳解決方案 1
1.1 簡介 1
1.2 蜂窩網(wǎng)絡(luò)的接口與實現(xiàn)方案 2
1.2.1 MBH/MFH架構(gòu) 2
1.2.2 MBH/MFH傳送網(wǎng)的融合 3
1.3 5G的關(guān)鍵性使能技術(shù) 4
1.3.1 超密度網(wǎng)絡(luò) 4
1.3.2 C-RAN和RAN虛擬化 4
1.3.3 無線電區(qū)域協(xié)調(diào) 6
1.3.4 毫米波蜂窩 7
1.3.5 大規(guī)模MIMO(M-MIMO) 8
1.3.6 5G網(wǎng)絡(luò)中的新型多載波調(diào)制 8
1.4 光纖-無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋 9
1.5 光載無線電傳輸方案 10
1.5.1 數(shù)字光載無線電(D-RoF)傳輸 10
1.5.2 模擬光載無線電(A-RoF)傳輸 10
1.6 光纖MBH/MFH傳送網(wǎng)中的復(fù)用方案 11
1.6.1 基于波分復(fù)用(WDM)的方案 11
1.6.2 基于空分復(fù)用(SDM)的方案 12
1.7 基于無線技術(shù)的MBH/MFH方案 16
1.7.1 FSO系統(tǒng) 16
1.7.2 混合RF/FSO技術(shù) 19
1.7.3 中繼輔助的FSO傳輸技術(shù) 19
1.8 信道的實驗測量與特性分析 20
1.9 實驗結(jié)果與討論 21
1.10 結(jié)論 22
致謝 22
參考文獻 23
第2章 面向5G的GPON混合光纖-無線(HFW)拓展技術(shù) 29
2.1 簡介 29
2.2 無源光網(wǎng)絡(luò) 30
2.2.1 GPON和EPON標準 30
2.3 基于無線技術(shù)的光鏈路實現(xiàn)透明的無線接入延伸 31
2.3.1 基于相干RoF(CRoF)的光鏈路實現(xiàn)透明的無線接入延伸 32
2.4 關(guān)鍵光子學(xué)與電子學(xué)使能技術(shù) 33
2.4.1 相干光子混頻器 33
2.4.2 單邊帶馬赫-曾德爾調(diào)制器 37
2.4.3 用于GPON擴展的E波段高功率放大器 39
2.4.4 集成無線接入單元 42
2.5 基于無線拓展的2.5 Gbps GPON現(xiàn)場實驗 44
2.5.1 Rx吞吐量與丟包 49
2.5.2 延時 49
2.5.3 抖動 50
2.6 結(jié)論 50
參考文獻 51
第3章 融合接入網(wǎng)-城域網(wǎng)中的軟件定義網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù) 53
3.1 簡介 53
3.2 5G需求驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)的融合與虛擬化 54
3.3 接入網(wǎng)與城域網(wǎng)的融合 57
3.3.1 長距離無源光網(wǎng)絡(luò) 58
3.3.2 支持5G網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)虛擬化和移動功能分割的新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 60
3.4 CO的功能整合與虛擬化 63
3.4.1 基礎(chǔ)設(shè)施 64
3.4.2 管理與控制 67
3.4.3 交叉層組件 70
3.5 結(jié)論 71
參考文獻 71
第4章 5G前傳鏈路演進中的多芯光纖技術(shù) 77
4.1 為何5G通信需要光空間復(fù)用技術(shù) 77
4.2 多芯光纖傳輸技術(shù)回顧 79
4.2.1 同構(gòu)MCF 80
4.2.2 異構(gòu)MCF 81
4.3 多芯光纖鏈路在無線接入網(wǎng)中的應(yīng)用 82
4.3.1 中心局與基站之間的基本MCF鏈路 84
4.3.2 基于MCF的RoF C-RAN 85
4.3.3 基于MCF的DRoF C-RAN 87
4.4 基于多芯光纖的微波信號處理 89
4.4.1 同構(gòu)MCF鏈路中的信號處理 91
4.4.2 同構(gòu)MCF多腔器件中的信號處理 93
4.5 結(jié)論 96
參考文獻 96
第5章 面向5G的VLC與WiFi網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及架構(gòu) 101
5.1 簡介 101
5.2 無線光通信(OWC)系統(tǒng) 103
5.3 可見光通信(VLC)系統(tǒng)基礎(chǔ) 105
5.4 VLC當前和未來可能的應(yīng)用領(lǐng)域 108
5.4.1 水下無線通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 110
5.4.2 民航與航空領(lǐng)域中的應(yīng)用 111
5.4.3 醫(yī)院中的應(yīng)用 111
5.4.4 車載通信系統(tǒng)中的應(yīng)用 112
5.4.5 一些敏感區(qū)域中的應(yīng)用 112
5.4.6 制造和工業(yè)中的應(yīng)用 112
5.4.7 零售商店中的應(yīng)用 113
5.4.8 消費電子領(lǐng)域的應(yīng)用 113
5.4.9 物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用 113
5.4.10 其他領(lǐng)域中的應(yīng)用 114
5.5 混合VLC/RF網(wǎng)絡(luò) 114
5.6 挑戰(zhàn)與尚未解決的問題 115
5.6.1 光源的閃爍與調(diào)光 116
5.6.2 數(shù)據(jù)傳輸速率的提升 116
5.7 結(jié)論 117
致謝 117
參考文獻 118
第6章 5G RAN：關(guān)鍵射頻技術(shù)與硬件實現(xiàn)的挑戰(zhàn) 122
6.1 簡介 122
6.2 基于5G NR 的應(yīng)用案例 123
6.2.1 eMBB與URLLC 123
6.2.2 向5G遷移 124
6.3 5G RAN的無線電使能技術(shù) 125
6.3.1 大規(guī)模MIMO(M-MIMO) 125
6.3.2 載波聚合與授權(quán)輔助下的未授權(quán)頻譜接入 128
6.3.3 雙連接 129
6.3.4 設(shè)備到設(shè)備(D2D)通信 130
6.4 硬件的實現(xiàn) 131
6.4.1 硬件缺陷――發(fā)射機 131
6.4.2 硬件缺陷―接收機 133
6.4.3 硬件缺陷―收發(fā)機 133
6.5 實現(xiàn)技術(shù)與制造的挑戰(zhàn) 134
6.6 結(jié)論 135
參考文獻 136
第7章 面向5G應(yīng)用的毫米波天線設(shè)計 140
7.1 簡介 140
7.2 天線的設(shè)計與設(shè)計過程 143
7.3 天線的優(yōu)化與分析 144
7.3.1 接地面長度(GL)的影響 144
7.3.2 微帶饋線位置(FP)的影響 144
7.3.3 基板類型的影響 146
7.4 具有帶阻特性的毫米波天線設(shè)計 146
7.5 具有負載電容的毫米波天線設(shè)計 149
7.6 結(jié)論 153
致謝 154
參考文獻 154
第8章 光纖-毫米波無縫融合系統(tǒng)中的無線信號封裝 159
8.1 簡介 159
8.2 信號封裝的原理 160
8.2.1 下行傳輸系統(tǒng) 160
8.2.2 上行傳輸系統(tǒng) 163
8.3 信號封裝舉例 164
8.3.1 下行方向傳輸 164
8.3.2 上行方向傳輸 169
8.3.3 毫米波鏈路的傳輸距離 173
8.4 結(jié)論 176
參考文獻 176
第9章 5G網(wǎng)絡(luò)中的光傳感技術(shù) 180
9.1 簡介 180
9.2 光纖通信網(wǎng)絡(luò)：侵入手段 182
9.3 光纖通信光纜的物理層保護 184
9.3.1 基于位置的光纖傳感器 186
9.3.2 基于位置點的光纖傳感器 188
9.3.3 基于區(qū)域的光纖傳感器 189
9.4 優(yōu)化設(shè)計與性能分析 191
9.4.1 性能參數(shù) 191
9.4.2 對于魯棒信號處理方法的需求 191
9.4.3 系統(tǒng)的安裝與技術(shù)適用性 192
9.5 結(jié)論 194
參考文獻 194
0章 基于5G FiWi架構(gòu)的觸覺互聯(lián)網(wǎng) 198
10.1 簡介 198
10.2 TI科技： 的進展與挑戰(zhàn) 205
10.3 相關(guān)的研究工作 207
10.4 構(gòu)建于AI增強的FiWi網(wǎng)絡(luò)上、以HITL為中心的遠程互操作 209
10.5 在基于多機器人FiWi的TI基礎(chǔ)設(shè)施上實現(xiàn)以HART為中心的任務(wù)分配 215
10.6 結(jié)論 221
參考文獻 221
1章 5G網(wǎng)絡(luò)中云無線接入網(wǎng)(C-RAN)的能效：機遇與挑戰(zhàn) 226
11.1 簡介 226
11.1.1 環(huán)境因素 227
11.1.2 經(jīng)濟利益 228
11.2 標準化的能效指標(綠色指標) 230
11.2.1 單位用戶的功率、流量與距離/覆蓋范圍的比率 231
11.2.2 以W/Gbps計的能耗率(ECR) 231
11.2.3 通信系統(tǒng)的能效比(TEER) 232
11.2.4 通信設(shè)備的能效比(TEEER) 232
11.3 5G網(wǎng)絡(luò)中防止能源危機的綠色設(shè)計 232
11.3.1 硬件解決方案 233
11.3.2 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與部署 235
11.3.3 資源分配 236
11.3.4 能量收集(EH)與傳輸 236
11.4 基于光纖的高能效網(wǎng)絡(luò) 238
11.4.1 零功率RAU PoF系統(tǒng) 239
11.4.2 電池供電的RRH PoF網(wǎng)絡(luò) 239
11.5 系統(tǒng)與功耗模型 240
11.5.1 遠端單元的功耗 242
11.5.2 集中式單元的功耗 242
11.5.3 前傳網(wǎng)絡(luò)的功耗 242
11.5.4 大規(guī)模MIMO的能效 243
11.6 仿真結(jié)果與討論 245
11.7 結(jié)論 246
致謝 246
參考文獻 247
2章 面向5G時代霧計算增強的FiWi網(wǎng)絡(luò) 251
12.1 背景及研究意義 251
12.1.1 下一代PON及未來的發(fā)展 251
12.1.2 FiWi寬帶接入網(wǎng) 253
12.1.3 霧計算的角色 254
12.1.4 計算遷移 255
12.1.5 一些關(guān)鍵問題與本章的貢獻 257
12.2 霧計算增強的FiWi網(wǎng)絡(luò) 259
12.2.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 259
12.2.2 協(xié)議描述 260
12.3 分析 262
12.3.1 生存性分析 262
12.3.2 端到端延時分析 264
12.4 執(zhí)行與驗證 265
12.4.1 實驗測試平臺 266
12.4.2 實驗分析結(jié)果 266
12.5 結(jié)論與展望 269
12.5.1 結(jié)論 269
12.5.2 展望 270
參考文獻 271
3章 5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的經(jīng)濟與商業(yè)可行性分析 275
13.1 簡介 275
13.2 移動網(wǎng)絡(luò)回傳技術(shù) 277
13.3 技術(shù)-經(jīng)濟框架 280
13.3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模塊 281
13.3.2 網(wǎng)絡(luò)拓撲模塊 281
13.3.3 市場模塊 282
13.3.4 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模設(shè)計工具 282
13.3.5 成本模塊 282
13.3.6 網(wǎng)絡(luò)整體擁有成本(TCO)模塊 283
13.3.7 商業(yè)模型 285
13.3.8 技術(shù)-經(jīng)濟模塊 285
13.4 案例分析 286
13.4.1 方法/場景的應(yīng)用 286
13.4.2 技術(shù)-經(jīng)濟評估結(jié)果 289
13.4.3 敏感性分析 292
13.5 結(jié)論 294
參考文獻 294