基于SDN的5G移动通信网络架构

移动互联业务的持续增长以及物联网等各类通信应用的广泛普及对移动通信系统的功能和性能提出了新的挑战.第5代(5G)移动通信系统基于对已有通信技术的融合及演进,引入新的无线传输及网络技术,将实现多种应用场景用户业务传输性能保障.软件定义网络(software defined networking,SDN)通过采用集中控制的新型网络架构,将传统数据转发设备的数据转发与逻辑控制功能进行分离,实现了数据层与控制层的解耦,从而可有效解决传统网络结构封闭僵化、数据传输转发性能高度受限、资源利用率低等问题,满足业务差异化需求、提升业务部署效率.近年来,5G网络架构采用SDN已成为业界及学术界共识,已有较多文献提出基于SDN的5G移动网络架构.在对5G应用场景、关键技术以及SDN技术进行概述的基础上,对基于SDN的5G网络架构相关研究进行详细阐述,并对未来研究方向进行了展望.     

基于命名数据网络的5G架构网络层研究

为了应对移动通信数据流量的爆发式增长,克服当前移动互联网存在的弊端,提出基于命名数据网络的5G系统架构.与IP网络架构不同,该架构在网络层部署命名数据网络协议从而改变传统端到端的通信模式.通过对该架构网络层的用户体验速率、端到端传输延时和移动性等方面进行仿真实验,证明基于命名数据网络的5G系统架构网络层具备优秀的通信性能,可满足未来移动互联网的发展需求.     

5G移动通信系统中协作定位技术展望

5G是首个将定位服务作为设计目标之一的移动通信系统.相比过往通信系统,大规模多输入多输出技术(Multiple Input Multiple Output,MIMO)、超密集网络、毫米波传输以及设备到设备(Device-to-Device,D2D)通信的引入不仅可以进一步提升系统的通信性能,同时可用于提高无线定位的精度和适用范围.本文通过对比5G移动通信系统和历代移动通信系统在可用定位技术方面不同之处,指出了引入协作定位技术的必要性和可行性.     

基于5G移动通信系统融合定位的关键技术与系统架构演进

第5代(5G)移动通信系统驱动着互联网应用向物联网和工业互联网的方向发展.随着各类新型终端(如增强现实/虚拟现实设备、低功耗传感器、无人化智能机器设备)接入网络,5G应用对定位服务的需求持续增长,并且在定位场景、定位精度、定位安全性等方面出现了差异化、多样化的需求.基于5G网络提供的通信能力,可以融合5G带内定位、卫星定位、视觉定位等多种定位手段,从而大幅提高复杂环境下室内外综合定位系统的覆盖范围与定位精度.本文从系统架构和关键技术两个方面介绍了5G融合定位领域研究的最新进展,重点分析了5G带内无线定位和5G融合定位的技术路线,并展望了面向6G的时空服务系统的架构演进与技术挑战.     

5G移动通信网络关键技术综述

为适应未来海量移动数据的爆炸式增长,加快新业务新应用的开发,第五代移动通信(fifth generation mobile communication network,5G)网络应运而生.目前,国内外已经逐渐明确了5G的愿景和需求,如何将现有技术和多种潜在的新技术进行融合以实现5G网络成为下一步的研究与发展重点.面向未来5G的技术发展,介绍5G的概念、应用场景以及终端用户对5G的相关需求;然后,重点阐述5G在无线网络方面具有发展前景的10大关键技术,包括:超密集异构网络、自组织网络、D2D (device-to-device)通信、M2M (machine-to-machine)通信、软件定义无线网络、信息中心网络、内容分发网络、移动云计算、软件定义网络/网络功能虚拟化、情景感知技术.给出了每种技术的基本概念或原理,以及应用到5G网络时潜在的研究问题.最后概述了5G的发展趋势及存在的难点.     

3G通信网络的安全分析

随着移动通信技术的快速发展,移动通信网络己成为信息通信的重要系统。目前,在全世界,第三代移动通信(3G)技术已经开始普及并慢慢替代传统的2G通信技术,不仅在开放性方面大大加强,而且其所承载的服务更加丰富,带给现代人更强的科技体验和生活享受,为移动通信技术的发展奠定了基础。但同时,在信息技术高度发达的今天,随着3G技术的普及,其所面临的安全问题也更加突出,鉴于此,本文对3G通信网络的安全问题进行了分析。     

移动通信系统的虚拟仿真实训演练

针对移动通信系统发展迅速,而教学内容相对滞后的问题,该文在移动通信系统课程中引入第四代移动通信(4G)虚拟仿真平台,以电信运营商4G网络的部署、建设和维护的实际过程为参考,精心设计实训演练项目,将4G系统和网络的复杂理论融入实训中。实践证明,这种教学改革有利于学生将理论知识与实际系统紧密联系,促进了学生专业素养和创新能力的提升,推进了通信类工程专业人才的培养。     

5G背景下智慧农业通信节点部署策略

针对5G背景下大规模智慧农业传感器网络通信节点在三维空间内部署时,传统的随机节点部署方式存在高能耗、高成本及节点脱节问题,提出了一种基于维诺图(VD)与飞蛾扑火算法(MFO)结合的节点优化部署策略。首先,利用5G通信高带宽的特点,设计了一种分层式通信方案,在此基础上,建立了分层式节点最优部署模型、通信能耗模型以及传感器信息传输网络全连通模型;其次,针对MFO算法种群生成的随机性及搜索无向性的缺陷,设计了基于三维VD的引导式搜索算法(VIMFO);最后,通过对相关模型进行优化求解,从而取得传感器网络通信节点的部署位置。仿真结果表明,与经典MFO算法相比,VIMFO算法能够在提升寻优速度37.89%的基础上,降低传感器通信网络能耗6.9%;在保证农田传感器通信网络节点全连通的前提下,提升了通信网络节点的生存周期。     

距离受限的蜂窝网络D2D通信资源分配算法

为了进一步提升第5代移动通信网络(5th Generation,5G)的系统性能以及用户的服务质量(Quality of Service,QoS),就蜂窝通信网络中终端直通(Device to Device,D2D)通信的资源分配问题,提出一种距离受限的资源分配算法。考虑D2D通信用户复用蜂窝通信用户的上行频率资源的情况。建立蜂窝网络中D2D通信系统模型;分析D2D通信用户的接收信号和受到的干扰情况,推导出D2D通信用户的信干比表达式;根据预设的信干比门限值,推导出D2D通信与蜂窝用户复用相同频率的安全距离;基于推导出的复用安全距离,提出一种距离受限的资源分配算法。所提出的距离受限的资源分配算法将蜂窝通信用户占用的频率资源分配给复用安全距离之外的D2D通信对,能够确保D2D通信与蜂窝通信之间的干扰控制在合理范围之内。仿真结果表明:距离受限的资源分配算法能够有效提高系统吞吐量,并降低D2D通信的中断概率。     

终端直接通信中基于统计QoS保证的资源优化

终端直通(device-to-device,D2D)通信技术已成为第五代移动通信(5G)中的关键技术。资源分配直接关系着D2D通信的质量,是D2D通信中的重要研究内容。该文研究了正交频分多址接入(orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)蜂窝网络中的D2D通信,用统计服务质量(quality-of-service,QoS)保证来刻画用户的时延需求,在保证蜂窝用户的干扰门限要求下,以最大化统计带QoS保证的系统吞吐量为目标,提出了有效的资源分配算法。通过Lagrange方法求解原始优化问题,提出了交替式优化算法和渐进凸近似算法。仿真表明,所提方案能有效提升系统性能。     

W波段圆电模回旋振荡管准光模式变换器的理论与设计

基于几何光学导出圆电模回旋振荡管准光模式变换器的理论,确定了开口辐射器、椭圆面反射镜和抛物面反射镜的具体形状,研究并设计了一个由Vlasov阶梯型开口辐射器、椭圆面反射镜和抛物面反射镜组成的W波段圆电模回旋振荡管准光模式变换器。利用矢量绕射理论分析了此模式变换器的工作机理;编写仿真程序设计和模拟了W波段TE02模回旋振荡管准光模式变换器的变换过程。结果表明,在输出窗处工作模式被转换为场型较好的高斯波束,转换效率为73.9%。     

新型复杂反射曲面准光模式变换数值模拟

对目前回旋振荡管领域研究的热点———内置式准光模式变换器进行了理论研究和数值摸拟,采用Vlasov辐射器和准光反射面实现线极化准高斯模HE11的横向输出方式.应用分小块的方法,调整入射波束相位和方向设计的复杂反射曲面,只需一级反射即可实现理想的高斯分布.     

Ka波段回旋振荡管准光输出系统CAD

基于几何光学理论和矢量绕射理论,研究了将回旋管及其它高功率微波器件的振荡输出模式转换成线极化准光高斯波束的模式变换器,模拟出了准光模式变换的辐射特性,采用Vlasov辐射器和准光反射面实现了线极化准高斯模HE11横向输出方式.     

基于绿色网络理念的LTE网络架构规划

随着移动通信从3G向LTE的演进,在一定时期内2G/3G网络和LTE将长期并存,数量庞大的基站使移动通信成为信息与通信行业能耗的重点。建设低功耗的绿色LTE网络,是全社会对移动通信的期望和要求。本文从网络架构规划的角度论述了LTE绿色网络规划方法。在网络规划中采用中继技术、分布式基站、微小区基站,全IP扁平化网络架构等方法和技术,能够增强网络覆盖和容量,降低移动网络对机房、空调和电源设备等配套设施的要求,从而能够有效地降低工程建设成本,减少网络能耗。     

5G 卫星集成网络中控制器与网关可靠部署策略

基于SDN架构的5G-卫星集成网络将是提供全球覆盖和宽带通信最有潜力的方案之一.在该集成网络中,控制器和网关的有效部署是提高网络可靠性、降低时延的关键.虽然控制器和网关部署可以独立求解,但控制器与网关部署的紧耦合特性使得联合部署更有现实意义.分析并建模了5G-卫星集成网络中SDN控制器与卫星网关联合部署的问题,提出了一种基于最大化网络可靠性的控制器与网关联合部署策略,设计了基于模拟退火与粒子群的混合算法.仿真结果表明:与枚举算法、双重模拟退火算法(SASA)等现有算法相比,文中提出的算法具有更低的时间复杂性,并将进一步降低了平均控制时延,提高了网络健壮性.     

新型变形开口方环频率选择表面圆极化器的分析与仿真

基于开口方形环频率选择表面(FSS),设计一款新型圆极化器,将线极化波转换为圆极化波.在圆极化器中加入串联双H型耦合枝节,利用有限元仿真软件Ansoft HFSS对圆极化器参数进行仿真和优化.结果表明:3 dB轴比的圆极化器带宽达到25.6%,其中,870~1 080 MHz频带内轴比都小于2 dB,S_2,1都维持在-1.7 dB以上,圆极化器对馈源天线几乎不存在影响;相比于传统圆极化器,设计的圆极化器具有工作频带宽、结构层数少、模型简单及性能稳定等优点.     

山东黄河防汛移动通信系统

从3G移动通信技术的特点和优势出发,本文提出了一种基于3G网络技术的防汛移动通信系统,详述了该系统的功能组成、组网方案、特点,通过将3G移动通信技术应用于防汛移动通信系统,利用3G移动通信网组成无线局域网来传输各黄河大堤的视频和控制信息,为防汛指挥系统组网提供了一条新路。     

双λ/4波片复合的特性分析

为了得出双λ/4波片复合后的综合偏振特性,利用Stokes矢量和Muller矩阵从理论上分析了线偏振光通过双λ/4波片后出射光的偏振态.结果表明：调整第一只λ/4波片快轴与入射线偏振光光矢量的夹角以及两只λ/4波片快轴之夹角,可以获得不同的偏振态,即：出射光可为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光,且各夹角不同,出射光的态势及旋性就不同,调整其中某个角度,能够实现偏振光状态的转换.     

94GHz二次谐波渐变复合腔回旋管研究

对94 GHz二次谐波渐变复合腔回旋管进行了系统的理论与实验研究,所研制的回旋管采用渐变结构复合开放式互作用腔、双阳极磁控注入电子枪及内置TE03-TE02-TE01模式转换器,并兼作回旋管收集极作用.设计、研制与测试了94 GHz二次谐波渐变复合腔回旋管,在注电压51 kV和注电流11.8 A下得到156 kW的脉冲输出功率,工作频率94 GHz,工作模式对TE02-TE03,平均输出功率3.05 kW,效率26%.     

基于System View的GSM接收机设计与实现

由于目前移动通信的发展现状和GSM在移动通信中的主导作用以及第三代移动通信系统的普及和应用,研究GSM系统为3G的推广和发展提供了必要的参考性价值。论文在GSM系统原理的基础上．利用SystemView仿真软件并根据系统要求,对信号源、信道、调制／解调等各个模块组成的GSM接收机进行仿真并对结果进行分析。