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超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)

出版社：科學(xué)出版社出版時(shí)間：2021-08-01
開(kāi)本： B5 頁(yè)數(shù)： 204
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超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù) 版權(quán)信息

超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)從目前無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展所面臨的挑戰(zhàn)出發(fā)，以超密集網(wǎng)絡(luò)中日益突出的能耗問(wèn)題、干擾問(wèn)題和用戶(hù)服務(wù)質(zhì)量保證等作為著手點(diǎn)，深入研究并提出網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、資源優(yōu)化、用戶(hù)關(guān)聯(lián)、干擾抑制、回程設(shè)計(jì)等多種方案。本書(shū)力求用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼Z(yǔ)言闡述所涉及的技術(shù)及所提出的算法，為了增強(qiáng)內(nèi)容的可讀性，書(shū)中提供了大量的核心算法及數(shù)學(xué)公式，并插入了多張網(wǎng)絡(luò)部署及實(shí)驗(yàn)結(jié)果仿真圖，可為讀者提供一個(gè)良好的閱讀體驗(yàn)。

超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù) 目錄

目錄
序
前言
第1章 異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)混合通信路徑編排方案 1
1.1 引言 1
1.2 路徑編排體系結(jié)構(gòu) 2
1.2.1 數(shù)據(jù)平面 3
1.2.2 控制平面 4
1.3 無(wú)擁塞的路徑編排方法 5
1.3.1 路徑編排的頻譜分配 5
1.3.2 非侵入式路徑編排方法 6
1.3.3 侵入式路徑編排方法 7
1.4 仿真結(jié)果與分析 9
1.4.1 用戶(hù)之間的通信 9
1.4.2 擁塞避免能力 10
1.5 總結(jié) 11
參考文獻(xiàn) 11
第2章 密集家庭基站網(wǎng)絡(luò)下行鏈路中的低復(fù)雜度資源管理 13
2.1 引言 13
2.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題建模 14
2.2.1 系統(tǒng)模型 14
2.2.2 問(wèn)題建模 15
2.3 低復(fù)雜度功率控制 16
2.3.1 非合作博弈 16
2.3.2 納什均衡點(diǎn)的存在性 17
2.4 公平的平均時(shí)間子信道分配 18
2.5 分布式資源分配算法 19
2.6 仿真結(jié)果與分析 20
2.7 總結(jié) 22
參考文獻(xiàn) 22
第3章 非正交多址小蜂窩網(wǎng)絡(luò)的局部合作干擾抑制：一種勢(shì)博弈方法 23
3.1 引言 23
3.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題建模 24
3.2.1 系統(tǒng)模型 24
3.2.2 小區(qū)間干擾 25
3.2.3 小區(qū)內(nèi)干擾 26
3.2.4 問(wèn)題建模 27
3.3 局部合作博弈與分布式學(xué)習(xí)算法 27
3.3.1 局部合作博弈模型 27
3.3.2 納什均衡分析 28
3.3.3 并發(fā)*佳響應(yīng)算法 30
3.4 仿真結(jié)果與分析 31
3.5 總結(jié) 33參考文獻(xiàn) 34
第4章 異構(gòu)NOMA網(wǎng)絡(luò)中的信道分配和功率優(yōu)化 36
4.1 引言 36
4.2 問(wèn)題建模 36
4.3 功率優(yōu)化和子信道分配 39
4.4 仿真結(jié)果與分析 43
4.5 總結(jié) 45
參考文獻(xiàn) 46
第5章 軟件定義的異構(gòu)VLC和RF小小區(qū)中的資源分配 48
5.1 引言 48
5.2 系統(tǒng)模型 49
5.2.1 模型建立 49
5.2.2 軟件定義的可見(jiàn)光和射頻小型基站系統(tǒng) 49
5.3 問(wèn)題建模 50
5.3.1 可見(jiàn)光通信系統(tǒng) 50
5.3.2 射頻下行鏈路系統(tǒng) 51
5.3.3 能量有效性?xún)?yōu)化問(wèn)題 52
5.4 資源分配算法 54
5.4.1 子信道分配 55
5.4.2 功率分配 56
5.5 仿真結(jié)果與分析 57
5.6 總結(jié) 59
參考文獻(xiàn) 59
第6章 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中基于Q學(xué)習(xí)的用戶(hù)關(guān)聯(lián)與功率分配 60
6.1 引言 60
6.2 系統(tǒng)模型 61
6.3 超密集異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化框架 62
6.4 基于強(qiáng)化學(xué)習(xí)的用戶(hù)關(guān)聯(lián)與功率分配聯(lián)合資源優(yōu)化 63
6.4.1 多智能體Q學(xué)習(xí) 63
6.4.2 基于多智能體Q學(xué)習(xí)的用戶(hù)關(guān)聯(lián)和功率優(yōu)化 64
6.5 仿真結(jié)果與分析 66
6.6 總結(jié) 68
參考文獻(xiàn) 68
第7章 蜂窩網(wǎng)絡(luò)中優(yōu)化天線傾斜角的隨機(jī)梯度下降算法 70
7.1 引言 70
7.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題表述 71
7.2.1 網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景 71
7.2.2 問(wèn)題表述 72
7.3 SGDATO算法 72
7.3.1 覆蓋率指標(biāo) 72
7.3.2 硬覆蓋到軟覆蓋的轉(zhuǎn)換 73
7.3.3 梯度計(jì)算 75
7.3.4 優(yōu)化算法 76
7.4 理想網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景實(shí)驗(yàn) 77
7.5 實(shí)際大城市場(chǎng)景實(shí)驗(yàn) 78
7.6 總結(jié) 81
參考文獻(xiàn) 81
第8章 基于能量收集的NOMA異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的能量有效的資源管理 83
8.1 引言 83
8.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題建模 83
8.3 NOMA異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的功率和子信道優(yōu)化 86
8.3.1 子信道分配 87
8.3.2 功率優(yōu)化 88
8.4 仿真結(jié)果與分析 91
8.5 總結(jié) 92
參考文獻(xiàn) 92
第9章 NOMA網(wǎng)絡(luò)中的高效動(dòng)態(tài)資源優(yōu)化 95
9.1 引言 95
9.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題建模 95
9.3 使用李雅普諾夫的能量效率優(yōu)化 98
9.3.1 子信道匹配 98
9.3.2 李雅普諾夫優(yōu)化的隊(duì)列 99
9.3.3 李雅普諾夫優(yōu)化的表述 100
9.4 仿真結(jié)果與分析 103
9.5 總結(jié) 104
參考文獻(xiàn) 104
第10章 無(wú)線異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中的小區(qū)干擾協(xié)調(diào)配置 106
10.1 引言 106
10.2 系統(tǒng)模型 107
10.3 問(wèn)題建模 108
10.3.1 問(wèn)題表述 108
10.3.2 問(wèn)題過(guò)渡 109
10.3.3 問(wèn)題轉(zhuǎn)化 110
10.4 非線性問(wèn)題算法 111
10.4.1 具有*大-*小公平性的EE-ABS-RELAXED算法 114
10.4.2 收斂性分析 114
10.5 EE-ABS-RELAXED的整數(shù)舍入 115
10.6 仿真結(jié)果與分析 116
10.7 總結(jié) 119
參考文獻(xiàn) 119
第11章 不穩(wěn)定信道情況下物聯(lián)網(wǎng)通信中的自動(dòng)重復(fù)頻譜感知 121
11.1 引言 121
11.2 系統(tǒng)模型 122
11.3 自動(dòng)重復(fù)感知的概念和原理 123
11.3.1 概念 123
11.3.2 工作原理 124
11.4 虛警概率的推導(dǎo) 126
11.5 仿真結(jié)果與分析 129
11.6 總結(jié) 131
參考文獻(xiàn) 131
第12章 基于Wi-Fi頻譜共享的異構(gòu)小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線資源優(yōu)化 133
12.1 引言 133
12.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題建模 133
12.2.1 系統(tǒng)模型 133
12.2.2 問(wèn)題建模 136
12.3 基于李雅普諾夫優(yōu)化方法的能量效率優(yōu)化 138
12.3.1 李雅普諾夫優(yōu)化隊(duì)列 138
12.3.2 李雅普諾夫優(yōu)化公式 139
12.4 仿真結(jié)果與分析 141
12.5 總結(jié) 142
參考文獻(xiàn) 142
第13章 認(rèn)知無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的*優(yōu)公平資源分配 144
13.1 引言 144
13.2 系統(tǒng)模型 145
13.2.1 問(wèn)題建模 145
13.2.2 功率約束 146
13.3 *大-*小公平的能量收集資源分配 147
13.3.1 *大-*小公平的能量收集問(wèn)題建模 147
13.3.2 問(wèn)題的次優(yōu)解 148
13.4 仿真結(jié)果與分析 152
13.5 總結(jié) 153
參考文獻(xiàn) 153
第14章 基于網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化和霧計(jì)算的未來(lái)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)切換機(jī)制 155
14.1 引言 155
14.2 霧無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò) 156
14.3 切換過(guò)程 157
14.4 信號(hào)分析模型 159
14.5 仿真結(jié)果與分析 161
14.6 總結(jié) 162
參考文獻(xiàn) 162
第15章 保證QoS的多小區(qū)網(wǎng)絡(luò)中基于勢(shì)博弈的協(xié)同干擾管理 164
15.1 引言 164
15.2 問(wèn)題建模 165
15.2.1 系統(tǒng)模型 165
15.2.2 具有定價(jià)因子的效用函數(shù) 166
15.3 基于勢(shì)博弈的資源分配 167
15.3.1 勢(shì)博弈 167
15.3.2 通過(guò)元素映射的勢(shì)函數(shù) 167
15.3.3 QoS保證的資源分配設(shè)計(jì) 169
15.4 仿真結(jié)果與分析 171
15.4.1 仿真模型 171
15.4.2 績(jī)效分析 171
15.4.3 帕累托優(yōu)化分析 173
15.5 總結(jié) 173
參考文獻(xiàn) 174
第16章 異構(gòu)小蜂窩網(wǎng)絡(luò)中基于超模博弈的功率分配 175
16.1 引言 175
16.2 系統(tǒng)模型和問(wèn)題建模 175
16.2.1 系統(tǒng)模型 175
16.2.2 有效容量 176
16.2.3 問(wèn)題表述 177
16.3 基于超模博弈和Q學(xué)習(xí)的高效功率分配 178
16.3.1 基于超模博弈的功率分配 178
16.3.2 基于Q學(xué)習(xí)的功率分配 179
16.4 仿真結(jié)果與分析 183
16.5 總結(jié) 184
參考文獻(xiàn) 184
索引 186
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超密集無(wú)線網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù) 節(jié)選

第1章 異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)混合通信路徑編排方案 1.1 引言 未來(lái)的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，包括超五代通信網(wǎng)絡(luò)和第六代通信網(wǎng)絡(luò)，必須應(yīng)對(duì)不斷增長(zhǎng)的數(shù)據(jù)流量所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。因此，提高移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)容量的技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注和研究[1]。這些技術(shù)主要包括大規(guī)模多輸入多輸出(multiple-input multiple-output， MIMO)[2]、毫米波(millimeter-wave， mm-Wave)[3]、超密集網(wǎng)絡(luò)(ultra-dense network， UDN)[4]、全雙工中繼[5]、未授權(quán)頻譜[6]等。異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)與其他通信技術(shù)(如Wi-Fi)的共存產(chǎn)生了理想的兼容性。它們的高系統(tǒng)容量和良好的兼容性使異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)被廣泛認(rèn)為是未來(lái)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)有前景的架構(gòu)。超密集網(wǎng)絡(luò)盡管有著很多優(yōu)勢(shì)，但是在回傳鏈路和容量瓶頸方面卻面臨著挑戰(zhàn)，其中包括小小區(qū)基站回傳鏈路和宏基站(macro base station， MBS)干擾問(wèn)題。 端到端通信除了旨在提高回傳質(zhì)量之外，也是一種緩解容量瓶頸的可行技術(shù)。使用端到端通信時(shí)，附近的用戶(hù)設(shè)備節(jié)點(diǎn)(用戶(hù))可以在不使用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下進(jìn)行通信，從而有效減少了基站處理的通信量。移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)多播[7]的邊緣緩存內(nèi)容也可以處理大量的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)流量。當(dāng)內(nèi)容緩存得到廣泛應(yīng)用時(shí)，端到端通信將發(fā)揮更大的作用。 本章提出了一種異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)的通信路徑編排的解決方案，該方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括一個(gè)數(shù)據(jù)平面和一個(gè)控制平面。在數(shù)據(jù)平面上，數(shù)據(jù)可以沿著混合設(shè)備通信路徑(hybrid device communication path， HDCP)從一個(gè)內(nèi)部通信節(jié)點(diǎn)(基站或者用戶(hù))傳輸?shù)搅硪粋(gè)內(nèi)部通信節(jié)點(diǎn)；旌显O(shè)備通信路徑可用于兩個(gè)用戶(hù)之間的通信，也可以用于解決回傳鏈路的擁塞問(wèn)題。在控制平面上，路徑調(diào)度程序根據(jù)各種鏈路帶寬資源集中安排混合設(shè)備通信路徑。根據(jù)上述體系結(jié)構(gòu)，我們介紹了兩種混合設(shè)備通信路徑編排方法，與現(xiàn)有提高網(wǎng)絡(luò)容量的技術(shù)不同，我們提出的解決方案旨在通過(guò)充分利用可用的全球網(wǎng)絡(luò)資源來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的質(zhì)量。因此，所提出的解決方案可以作為異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的一個(gè)重要補(bǔ)充。 超密集網(wǎng)絡(luò)通常采用兩層結(jié)構(gòu)，其中假定宏基站位于中心，小小區(qū)基站分布在宏基站的覆蓋區(qū)域內(nèi)。連接小小區(qū)基站和用戶(hù)接入鏈路的頻譜可以以集中式或分布式方式動(dòng)態(tài)分配。與接入鏈路不同，回傳鏈路幾乎是靜態(tài)的[8]。不同類(lèi)型的回傳鏈路可能具有明顯不同的容量。例如，毫米波(60GHz)的上下游吞吐量約為1Gbit/s[9]，而G.Fast(100m)的上下游吞吐量約為500Mbit/s[10]。超密集網(wǎng)絡(luò)中回傳鏈路的具體選擇取決于成本和其他幾個(gè)系統(tǒng)因素，如網(wǎng)絡(luò)容量、小小區(qū)基站部署密度和干擾問(wèn)題。雖然有線鏈路，特別是光纖鏈路可以保證高容量，但高昂的成本和地理限制在一定程度上阻礙了它們的密集部署。毫米波部署方便，數(shù)據(jù)容量大，然而，由于小小區(qū)基站的數(shù)量眾多，密集的毫米波網(wǎng)絡(luò)的回傳代價(jià)高昂。 端到端通信，尤其是全雙工端到端通信，可以通過(guò)共享基站使用的帶寬來(lái)提高系統(tǒng)性能[11]。端到端對(duì)與蜂窩用戶(hù)之間的資源共享可以達(dá)到*佳的頻譜效率，但會(huì)產(chǎn)生干擾。使用專(zhuān)用頻譜不會(huì)在端到端對(duì)和蜂窩用戶(hù)之間產(chǎn)生干擾，然而它卻降低了頻譜效率。由于授權(quán)頻譜具有良好的可控性，所以可以將其集中分配，端到端對(duì)還可以使用或重用未經(jīng)授權(quán)的頻譜資源。基于未授權(quán)頻譜資源的端到端通信，如Wi-Fi Direct，消除了端到端對(duì)與蜂窩用戶(hù)之間的干擾問(wèn)題。 1.2 路徑編排體系結(jié)構(gòu) 圖1-1描述了我們所提出的解決方案的系統(tǒng)架構(gòu)。該解決方案包括一個(gè)數(shù)據(jù)平面和一個(gè)控制平面。數(shù)據(jù)平面負(fù)責(zé)通信數(shù)據(jù)，控制平面負(fù)責(zé)通信路徑編排。 圖1-1 提出方案的系統(tǒng)架構(gòu) 1.2.1 數(shù)據(jù)平面 考慮一個(gè)典型的超密集網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1-1所示。小小區(qū)基站接入鏈路(連接小小區(qū)基站和用戶(hù))的頻譜資源以集中的方式分配。小小區(qū)基站通過(guò)異構(gòu)回傳鏈路與宏基站通信。在超密集網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，可能會(huì)部署Wi-Fi熱點(diǎn)。兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)之間通信的雙向路徑有時(shí)是不同的。對(duì)于上述情況，雙向路徑是獨(dú)立構(gòu)建的。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們假設(shè)兩個(gè)內(nèi)部通信節(jié)點(diǎn)之間通信的雙向路徑是相同的。 數(shù)據(jù)可以沿著混合設(shè)備通信路徑從一個(gè)內(nèi)部通信節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋(gè)內(nèi)部通信節(jié)點(diǎn)。混合設(shè)備通信路徑中包含的鏈路可以是端到端鏈路，也可以是小區(qū)到小區(qū)鏈路，將數(shù)據(jù)從一個(gè)小小區(qū)基站傳輸?shù)搅硪粋(gè)小小區(qū)基站、小小區(qū)基站接入鏈路或者小小區(qū)基站回傳鏈路。端到端或小區(qū)到小區(qū)鏈路可以使用授權(quán)或者未授權(quán)的頻譜，并以集中的方式構(gòu)建。如果小小區(qū)基站可以添加相應(yīng)的支持，則可以將 Wi-Fi用于小區(qū)到小區(qū)鏈路。需要注意的是，混合設(shè)備通信路徑集成了不同的通信接口，這有助于充分利用網(wǎng)絡(luò)資源。上述集成基于應(yīng)用層輔助轉(zhuǎn)發(fā)方法，如圖1-2所示。 圖1-2 應(yīng)用層輔助混合設(shè)備通信路徑通信 為了沿著混合設(shè)備通信路徑將數(shù)據(jù)包發(fā)送到目的地，數(shù)據(jù)源在數(shù)據(jù)包中的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)單元(application data unit， ADU)的開(kāi)頭插入一個(gè)路徑索引頭，并將數(shù)據(jù)包發(fā)送到混合設(shè)備通信路徑中的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。路徑索引頭由一系列節(jié)點(diǎn)地址和文件結(jié)束(end of file， EOF)標(biāo)志組成。如果此混合設(shè)備通信路徑的*后一個(gè)節(jié)點(diǎn)是包目的地，則路徑索引頭中的*后一個(gè)地址是該混合設(shè)備通信路徑的*后一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址；否則，*后一個(gè)地址就是數(shù)據(jù)包的目標(biāo)地址。在后一種情況下，包的目標(biāo)是一個(gè)遠(yuǎn)程地址，混合設(shè)備通信路徑的*后一個(gè)節(jié)點(diǎn)是小小區(qū)基站。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到數(shù)據(jù)包時(shí)，它將從路徑索引頭中刪除**個(gè)通信節(jié)點(diǎn)地址。上述過(guò)程一直持續(xù)到數(shù)據(jù)包到達(dá)此混合設(shè)備通信路徑的*后一個(gè)節(jié)點(diǎn)為止。如果路徑索引頭中的*后一個(gè)地址不是這條混合設(shè)備通信路徑上的*后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，則將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給宏基站。 混合設(shè)備通信路徑可用于兩個(gè)用戶(hù)之間的通信，也可用于回傳鏈路之間遷移流量，以解決回傳鏈路的擁塞問(wèn)題；诨旌显O(shè)備通信路徑的通信有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。**，當(dāng)?shù)讓訑?shù)據(jù)傳輸類(lèi)型發(fā)生變化時(shí)，它可以很好地工作。這一特性對(duì)于所提出的解決方案非常重要，因?yàn)榈讓訑?shù)據(jù)傳輸類(lèi)型可能被靈活調(diào)整以獲得全局優(yōu)化。第二，由于路徑索引頭的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)可以沿著多個(gè)混合設(shè)備通信路徑傳遞，并且一條鏈路可以由多個(gè)混合設(shè)備通信路徑共享。第三，正常數(shù)據(jù)包和形成核心網(wǎng)絡(luò)不會(huì)受到影響。 1.2.2 控制平面 混合設(shè)備通信路徑由宏基站上的路徑調(diào)度程序或核心網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器來(lái)安排。路徑調(diào)度程序由四個(gè)主要模塊組成，如圖1-1所示；旌显O(shè)備通信路徑編排模塊是路徑調(diào)度的核心，其他三個(gè)模塊為混合設(shè)備通信路徑編排模塊提供了必要的支持。接下來(lái)介紹上述提及的四個(gè)模塊。 拓?fù)涔芾砟K：每個(gè)小小區(qū)基站記錄了與之相連接的用戶(hù)，并且這些小小區(qū)基站都和已知的宏基站相連接。因此，可以構(gòu)建超密集網(wǎng)絡(luò)的兩層結(jié)構(gòu)。由于在我們的解決方案中以集中式的方式構(gòu)建了端到端和小區(qū)到小區(qū)鏈路，拓?fù)涔芾砟K知曉關(guān)于這些鏈路的信息。因此，一個(gè)由小小區(qū)基站接入鏈路、小小區(qū)基站回傳鏈路以及現(xiàn)存的端到端或者小區(qū)到小區(qū)鏈路組成的邏輯拓?fù)淇梢酝ㄟ^(guò)拓?fù)涔芾砟K來(lái)建立鏈路。 信號(hào)管理模塊：在所提出的解決方案中，用戶(hù)通過(guò)如文獻(xiàn)[12]所提到的端到端解決方案對(duì)端到端鄰近信號(hào)進(jìn)行預(yù)判精準(zhǔn)信號(hào)檢測(cè)。每個(gè)用戶(hù)將新的無(wú)效端到端鄰近信號(hào)報(bào)告給信號(hào)管理模塊。小小區(qū)基站是固定的，因此部署小小區(qū)基站時(shí)可以獲得小區(qū)到小區(qū)鄰近信號(hào)關(guān)系。用戶(hù)和小小區(qū)基站定期檢測(cè)未經(jīng)授權(quán)的頻譜，例如，Wi-Fi中使用的2.4GHz和5GHz頻譜，端到端和小區(qū)到小區(qū)鏈路更適用這種頻譜。被檢測(cè)到的未授權(quán)光譜的變化也被報(bào)告給信號(hào)管理模塊。 流量監(jiān)控模塊：該架構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)流量分為外部流量和內(nèi)部流量。外部流量是指進(jìn)出核心網(wǎng)絡(luò)的流量，內(nèi)部流量是指用戶(hù)之間通信產(chǎn)生的流量。通過(guò)監(jiān)控宏基站的流量很容易實(shí)現(xiàn)對(duì)外部流量的監(jiān)控。內(nèi)部流量使用混合設(shè)備通信路徑的目的地來(lái)監(jiān)控，并報(bào)告給流量監(jiān)控模塊。根據(jù)監(jiān)控結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)推導(dǎo)出鏈路級(jí)流量。 混合設(shè)備通信路徑編排模塊：該模塊根據(jù)擁塞避免和流量平衡的通信需求編排混合設(shè)備通信路徑。該模塊向相關(guān)通信節(jié)點(diǎn)發(fā)送相應(yīng)的指令，以部署新的混合設(shè)備通信路徑或更新現(xiàn)有的混合設(shè)備通信路徑。其他三個(gè)模塊中獲得的信息為混合設(shè)備通信路徑編排提供了必要的支持。為了避免鏈路擁塞，該模塊還需要了解每個(gè)相關(guān)鏈路的容量。無(wú)線鏈路的容量可以根據(jù)香農(nóng)容量定理來(lái)計(jì)算，而有線鏈路的容量可以根據(jù)鏈路的配置來(lái)計(jì)算。由于用戶(hù)的移動(dòng)性，端到端鏈路容量有時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的變化。為了適應(yīng)上述情況，基于現(xiàn)有方法，如文獻(xiàn)[13]中提出的方法，檢測(cè)鏈路擁塞，并報(bào)告給混合設(shè)備通信路徑編排模塊。當(dāng)收到鏈路擁塞報(bào)告時(shí)，混合設(shè)備通信路徑編排模塊將重新安排適當(dāng)?shù)幕旌显O(shè)備通信路徑以減輕擁塞。 1.3 無(wú)擁塞的路徑編排方法 本節(jié)主要關(guān)注無(wú)擁塞路徑編排，它構(gòu)造了用于兩個(gè)用戶(hù)的通信和避免回傳擁塞的混合設(shè)備通信路徑。本節(jié)介紹非侵入式和侵入式混合設(shè)備通信路徑的編排方法。前者在不更改現(xiàn)有混合設(shè)備通信路徑的情況下構(gòu)造建立新的無(wú)擁塞混合設(shè)備通信路徑，而后者通過(guò)更改現(xiàn)有混合設(shè)備通信路徑構(gòu)建新的無(wú)擁塞混合設(shè)備通信路徑。侵入式混合設(shè)備通信路徑業(yè)務(wù)流程會(huì)影響現(xiàn)有混合設(shè)備通信路徑的穩(wěn)定性。因此，只有當(dāng)非侵入式混合設(shè)備通信路徑業(yè)務(wù)流程無(wú)法找到合適的混合設(shè)備通信路徑時(shí)才使用它。 1.3.1 路徑編排的頻譜分配 混合設(shè)備通信路徑業(yè)務(wù)流程中，可以構(gòu)造新的端到端和小區(qū)到小區(qū)鏈路，并擴(kuò)展現(xiàn)有端到端鏈路容量，每條鏈路都涉及集中的頻譜分配。如前所述，端到端和小區(qū)到小區(qū)鏈路可以使用授權(quán)或未授權(quán)的頻譜資源。為了避免干擾，我們選擇了優(yōu)先級(jí)更高的未授權(quán)頻譜。在我們的解決方案里，端到端或小區(qū)到小區(qū)鏈路沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。因此，我們的解決方案使用現(xiàn)有的方法，例如，像文獻(xiàn)[14]中提出的方法那樣，使用授權(quán)的頻譜為端到端或小區(qū)到小區(qū)鏈路分配頻譜。在異構(gòu)超密集網(wǎng)絡(luò)中使用未授權(quán)的頻譜時(shí)，先聽(tīng)后講機(jī)制是一個(gè)理想的選擇。因此，我們所提出的解決方案應(yīng)用先聽(tīng)后講機(jī)制來(lái)選擇未經(jīng)授權(quán)的頻譜。需要注意的是，未經(jīng)授權(quán)的頻譜信號(hào)由信號(hào)管理模塊采集，無(wú)線信號(hào)的期望距離遠(yuǎn)小于*大可達(dá)距離。 1.3.2 非侵入式路徑編排方法 當(dāng)前者想要向后者發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，非侵入式路徑編排方法嘗試在一個(gè)用戶(hù)和另一個(gè)用戶(hù)之間構(gòu)建一個(gè)無(wú)阻塞的混合設(shè)備通信路徑。此外，該方法構(gòu)造一個(gè)或多個(gè)無(wú)擁塞混合設(shè)備通信路徑以便在小小區(qū)基站的回傳鏈路擁塞時(shí)遷移流量。 我們首先介紹用于兩個(gè)用戶(hù)之間通信的非侵入式混合設(shè)備通信路徑編排。在不失一般性的前提下，我們假設(shè)一個(gè)用戶(hù)u想要發(fā)送數(shù)據(jù)到另一個(gè)用戶(hù)v，非侵入式混合設(shè)備通信路徑編排基于拓?fù)鋱D上的特定廣度優(yōu)先搜索(breadth first search， BFS)，構(gòu)造了一個(gè)無(wú)阻塞混合設(shè)備通信路徑，從u開(kāi)始，以v結(jié)束。被接入節(jié)點(diǎn)i的遍歷路徑表示了搜索過(guò)程所遍歷的從u到i的路徑。當(dāng)將節(jié)點(diǎn)從當(dāng)前深度級(jí)展開(kāi)到下一個(gè)深度級(jí)時(shí)，遍歷路徑中包含*少端到端和小區(qū)到小區(qū)鏈路的節(jié)點(diǎn)將以*高優(yōu)先級(jí)展開(kāi)。上述過(guò)程減少了所找到的混合設(shè)備通信路徑中的用戶(hù)數(shù)量，從而明顯提高了混合設(shè)備通信路徑的穩(wěn)定性。如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)接入鏈路或回傳鏈路連接，則一個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)被視為另一個(gè)節(jié)點(diǎn)的公共鄰點(diǎn)。當(dāng)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)時(shí)，i的未接入公共鄰點(diǎn)將被訪問(wèn)。此外，每個(gè)未被接入的端到端或小區(qū)到小區(qū)鄰近點(diǎn)j將根據(jù)以下情形進(jìn)行接入。 情形1：不存在從i到j(luò)的端到端或小區(qū)到小區(qū)鏈路。在這種情況下，非侵入式混合設(shè)備通信路徑編排嘗試構(gòu)建一個(gè)新的從i到j(luò)的端到端或小區(qū)到小區(qū)鏈路，以便這個(gè)新鏈路的容量能滿足從u到v的通信要求，如果新鏈路構(gòu)建成功，j將成為下一個(gè)深度水平點(diǎn)；否則，j將被忽略。 情形2：雖然一個(gè)從i到j(luò)的端到端或小區(qū)到小區(qū)存在，但該鏈路的剩余流量不能滿足從u到v的通信需求。在這種情況下，非侵入式混合設(shè)備通信路徑編排

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