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引用本文:李文峰,潘强强,李博,等. 弹性光前传中的功能分割选择与资源分配优化[J]. 光通信技术,2024,48(5):60-66.

弹性光前传中的功能分割选择与资源分配优化

李文峰1,潘强强1*,李 博2,丁书浩2,赵翰林1

(1.西安科技大学 通信与信息工程学院,西安 710054;2.陕西陕煤黄陵矿业有限公司 救护消防大队,陕西 黄陵 727307)

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摘要:为了显著提升弹性光前传(EOF)网络的能效,提出了一种EOF中的功能分割选择与资源分配优化方案。该方案通过引入改进的Lyapunov漂移技术,解决了功能分割与资源分配中复杂的时间平均随机优化难题,实现了网络资源的动态高效调配。此外,还深入探讨了天线端口数量扩增与光纤频谱粒度细化对方案性能产生的积极效应。仿真结果表明:相较于传统的基于光前传的云无线接入网(C-RAN),该方案不仅大幅降低了平均功耗,降幅高达70%,而且确保了前传延迟维持在250 μs以下,展现了卓越的性能优势。

关键词:弹性光网络;前传网络;功能分割;资源分配

中图分类号:TN91  文献标志码:文章编号:1002-5561(2024)05-0060-07

DOI:10.13921/j.cnki.issn1002-5561.2024.05.010

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这篇文章主要探讨了弹性光前传网络中的功能分割选择与资源分配优化问题,提出了一种结合动态功能分割和光转发器配置的设计方案,并利用改进的Lyapunov漂移方法解决了相关的随机优化问题。以下是文件的核心要点总结:

  1. 研究背景与动机

    • 弹性光前传网络(EOF)旨在通过细粒度的带宽分配和动态重新配置,满足移动网络多样化和动态的服务需求。

    • 传统云无线接入网(C-RAN)架构中,基带功能由基带单元池集中执行,前传网络存在严格的延迟和带宽要求。

    • 新一代无线接入网(RAN)架构引入集中单元(CU)和分布单元(DU)设计,以实现更高的频谱效率和更快的网络数据传输速率。

  2. 系统模型与功能分割

    • 网络架构包含多个小区站点,每个站点有一个射频单元(RU),通过EOF连接到集中单元(CU)。

    • EOF支持任意拓扑结构,光纤链路在由多个连续频隙组成的频谱带宽上运行。

    • 提出了结合3GPP定义的五种功能分割选项,每种选项定义了无线协议栈中的功能分界点,影响本地和远程执行的基带处理功能。

  3. 资源分配与优化问题

    • 利用改进的Lyapunov漂移方法解决功能分割与资源分配中的时间平均随机优化问题,实现动态优化。

    • 考虑了队列稳定性、光纤带宽限制、前传延迟等约束条件,通过优化BVT的配置和功能分割选择,最小化系统总功耗。

  4. 仿真结果与分析

    • 仿真表明,与传统WDM前传的C-RAN相比,提出的方案平均功耗降低了50%至70%,前传延迟保持在250微秒以下。

    • 讨论了天线端口数量增加和光纤频谱粒度减少对方案性能的影响,发现细粒度频谱和高效调制格式能进一步提高节能效果。

    • 比较了动态方案与半刚性方案(功能分割固定)的节能效率,结果显示动态方案在不同流量负载下均表现出更高的能效。

  5. 结论与展望

    • 提出的功能分割选择与资源分配优化方案在降低系统总功耗方面表现出色,主要得益于EOF的灵活性和动态功能分割的灵活性。

    • 随着未来RAN架构和技术的不断发展,灵活的功能分割选择将成为提升网络能效的关键。

    • 提出的方案为弹性光前传网络的能效优化提供了新的思路和方法,具有实际应用价值。