城域接入融合的5G承载网优化设计

摘要

随着超高清视频、智能城市、工业自动化等超高带宽、海量数据通信业务的出现，要求下一代承载网应具备大容量、长距离、灵活高效、低功耗及成本、智能管控的特点，而第五代通信承载网乃是支撑此类业务的基础。5G承载网为了适应业务需求并具备上述网络特点，其发展方向为:网络扁平化，通过软件定义网络架构使下层物理器件只具备转发功能分离，控制功能由上层控制器统一完成。为了能够更快地实现这些目标，适应网络发展趋势，亟需对5G承载网中的各项关键技术进行更深入地学习和研究。为支持大容量、多业务、高可靠光网络的组建和满足大带宽、高突发性、高灵活性业务的需求，该承载网必须向传输速率更高、网络负载和流量均衡分配、网络资源合理分配、支持多类型业务、各部分器件高可扩展性、可重构的方向发展。
　　本文将针对5G承载网的发展方向和特点，对城域网与接入网中的各项技术进行分析和研究。在接入网部分，本文调研了光载毫米波技术并基于灵活光器件设计出一组可重构的ROF分布式天线系统。该系统以灵活光器件为基本组成，将光纤高带宽、传输稳定与无线通信接入方式灵活的优势相结合，实现了30GHz与60GHz载波频率可切换，数字信号采用高阶调制方式传输，拓宽了频谱使用范围和频谱效率。仿真结果证明了该系统的有效性与可行性，并为将来设计功能更全面、性能更优异的动态可重构ROF系统提供了一部分参考和思路。城域网部分主要对光纤信道性能评价、相干光通信系统中信号损伤补偿、业务支持和网络资源分配进行了学习和探讨。针对光纤信道中由色散、非线性效应对信号造成的影响，归纳并完善了受多种物理损伤影响的光纤信道性能的评价模型。此外还对相干光通信系统中，由激光器振荡、同向正交支路相位不正交等因素引起的频率偏移和相位旋转进行分析，利用数字信号处理算法对系统所导致的信号畸变进行恢复。
　　另一方面，介绍了城域网中的软件定义网络技术，通过对网络拓扑和资源的抽象化处理，完成控制和转发操作分离，令网络实现可编程化且易于部署。将SDN技术引入承载网中能够有效对全网的监控和管理，将网络资源使用情况和设备信息集中存放于SDN控制器的资源数据库中，可在不同网络状态下完成对新增业务的灵活处理。本文在第四章中设计了在SDN控制器综合管控下，资源调度以实现流量工程和负载均衡为目标的数据中心光网络中的路由与资源分配算法。这部分内容结合了光纤信道传输性能感知、高速光通信系统中的高阶调制技术以及路由与频谱分配算法等方面知识。通过软件编程仿真验证了整套算法能够实现降低网络阻塞率，提高频谱资源和计算资源的利用效率的目的。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景与意义

1．2 主要研究内容

1．3 本文体系结构

第二章 接入网中可重构的ROF分布式天线系统

2．1 光载无线电技术

2．2 可重构ROF分布式天线系统

2．2．1 系统结构

2．2．2 工作原理

2．3 系统性能分析

2．4 本章小结

第三章 城域网中的光纤链路性能评价与优化

3．1 光纤信道中的各类物理损伤

3．1．1 线性效应

3．1．2 非线性效应

3．2 高速相干光通信系统中的相位噪声

3．2．1 IQ失衡感知与补偿

3．2．2 频率偏移与相位偏移

3．3 本章小结

第四章 城域网中的资源管理技术

4．1 正交频分复用

4．1．1 OFDM调制原理

4．1．2 OFDM信号的频谱效率

4．2 SDN技术

4．3 软件定义弹性数据中心光网络中的资源管理

4．3．1 软件定义弹性数据中心光网络结构

4．3．2 信道性能评价模型

4．3．3 网络建模

4．4 最佳路由调制自适应频谱分配算法

4．4．1 基于资源使用情况的最佳路由方案(MOP)

4．4．2 基于资源使用情况的多径路由方案(MUP)

4．4．3 基于低频谱碎片度的频谱分配算法(FFF)

4．5 仿真结果

4．6 本章小结

5．1 论文工作总结

5．2 下一阶段工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表文章