A Generic Framework for Task Offloading in mmWave MEC Backhaul Networks
随着毫米波（mmWave）通信技术的出现，移动回程网络的容量可以显著增加。另一方面，移动边缘计算（MEC）提供了适当的基础设施来卸载延迟敏感的任务。然而，MEC服务器中的资源量通常是有限的。因此，重要的是通过优化回程带宽和边缘服务器资源分配来智能地管理MEC任务卸载，以便减少卸载的任务的总体延迟。本文研究了MEC环境中的任务分配问题，其中毫米波技术用于回程网络。我们制定了一个混合的非线性规划（MINLP）的目标，以最小化总的任务服务时间。其目标是确定优化的网络拓扑，识别哪个服务器用于处理给定的卸载任务，找到每个用户任务的路径，并确定在毫米波回程链路上分配给每个任务的带宽。因为这个问题很难解决，我们开发了一个两步走的方法。首先，优化求解确定网络拓扑和路由路径的混合整数线性规划（MILP）。然后，分配给每个用户任务的带宽的分数进行优化，通过解决一个准凸问题。数值结果表明，所获得的拓扑结构和路由路径选择的情况下，优化带宽分配显着提高了总的服务时间，特别是带宽密集型任务。
2018-10-03 cs.NI
Relay-Assisted and QoS Aware Scheduling to Overcome Blockage in mmWave Backhaul Networks
在小型小区被密集部署的场景中，毫米波（mmWave）无线回程网络已经被广泛使用。然而，毫米波很容易被障碍物阻挡，如何转发被阻挡流的数据仍然是一个重大挑战。为了保证回传能力，应满足流的服务质量（QoS）要求。在本文中，我们研究的问题，最佳的调度，以最大限度地满足他们的QoS要求的流量与中继利用，以克服阻塞。为了实现一个实际的解决方案，我们提出了一个中继辅助和QoS感知的回程网络调度方案，称为RAQS。它由中继选择算法和传输调度算法组成。中继选择算法为阻塞的流选择链路速率高的非重复中继，有助于尽快满足流的QoS要求。然后，根据中继选择的结果，传输调度算法利用并发传输，以满足流的QoS要求尽可能。大量的仿真结果表明，RAQS可以有效地克服阻塞问题，并增加了完成流的数量和网络吞吐量相比，其他方案。特别地，还研究了中继选择参数的影响，以进一步指导中继选择。
2018-12-29 cs.NI
Medium Access Strategies for Integrated Access and Backhaul at mmWaves Unlicensed Spectrum
非授权频谱最近被认为是满足稳定增长的业务需求的定义解决方案之一。这又导致了版本13中LTE的增强，以实现授权辅助接入（LAA）操作。用于LAA系统的介质访问控制（MAC）协议的设计以与在未授权频带中操作的现任WLAN系统和谐共存是关键且具有挑战性的。在本文中，我们考虑了一个综合接入和回程（IAB）系统与Wi-Fi网络共存的毫米波（mmWave）未授权频谱，其中一个基于先说先试（LBT）的媒体接入机制进行了精心设计。此外，我们已经考虑了在单个节点中支持接入和回程两者的带内系统，其中小小区或IAB节点与WiGig竞争介质接入。我们提出了全面的实验结果，并根据仿真结果给出设计见解。
2021-03-23 cs.NI
Path Selection and Rate Allocation in Self-Backhauled mmWave Networks
我们研究了自回传毫米波（mmWave）网络中的多跳调度问题。由于毫米波链路的高路径损耗和阻塞，需要仔细选择宏基站与预期用户之间经由全双工小小区的多跳路径。本文解决的基本问题：如何选择最佳路径，以及如何分配这些路径的延迟约束率。为了回答这个问题，我们提出了一种新的系统设计，其中考虑了毫米波特定的信道变化和网络动态。该问题被转换为一个网络效用最大化受有界延迟约束和网络稳定性。所研究的问题被解耦为：（i）路径选择和（ii）速率分配，从而学习最佳路径是通过一个强化学习算法完成的，和速率分配是通过应用连续凸逼近方法来解决的。通过数值结果，我们的方法确保了可靠的通信，保证概率为99.9999%，与基线相比，延迟减少了50.64%和92.9%。
2018-04-26 cs.NI
Towards the Maximum Traffic Demand and Throughput Supported by Relay-Assisted mmWave Backhaul Networks
本文研究中继辅助毫米波回程网络的吞吐量性能问题。在树型回程网络中，通过不同网络设置下的线性规划，已经找到了小小区基站（BS）的最大业务需求和宏小区BS处的最大吞吐量，其涉及BS上可用的无线电链路的数量和回程网络中逻辑链路之间的干扰关系。针对密集城市环境中中继辅助的毫米波回程网络，提出了一种新的干扰模型，该模型证明了毫米波定向通信的有限干扰足迹。此外，调度算法的开发，以找到最佳的调度树型毫米波回程网络。大量的数值分析和仿真进行了展示和验证的网络吞吐量性能和调度算法。
2022-02-22 cs.NI cs.SY eess.SY
Optimal Steerable mmWave Mesh Backhaul Reconfiguration
未来的5G移动网络将需要增加回程（BH）容量，以将大量高容量小型小区（SC）连接到网络。因为具有到每个SC的光学连接可能是不可行的，所以基于毫米波（例如，60 GHz）的BH链路由于其大的可用带宽而成为令人感兴趣的替代方案。为了应对增加的路径损耗，毫米波链路需要定向天线，这些定向天线应该能够将其波束定向到不同的邻居，以便在新节点通电/断电或流量需求发生变化的情况下动态改变BH拓扑。这种BH适配需要被协调以最小化对现有流量的影响。本文开发了一种基于软件定义网络的框架，该框架指导由毫米波链路组成的网状BH网络的最佳重新配置，其中天线需要机械对准。通过将问题建模为混合线性规划（MILP），其解决方案返回在两个BH网络配置之间转换所需的事件的最佳顺序。该模型创建备份路径时，它是可能的，同时最大限度地减少正在进行的流的数据包丢失。不同的拓扑结构和流量需求的数值评估表明，增加BH接口的数量，每个SC从2到4可以减少超过50%的总损失。此外，当增加总重新配置时间时，可以创建额外的备份路径，从而减少重新配置对现有流量的影响。
2018-09-04 cs.NI
Modeling and Performance Analysis in Cache-enabled Millimeter Wave HetNets with Access and Backhaul Integration
最近，已经设想了基于毫米波的接入和回程集成HetNets架构（mABHetNets）以在接入和回程链路两者中提供高链路容量。在mABHetNet中，接入链路和回程链路将共享相同的毫米波频谱资源以服务蜂窝用户以及维持SBS的回程容量。然而，大的频谱带宽被回程链路占用以维持回程链路容量。回程链路将使用高达50%的毫米波频谱资源来满足高速数据业务。回程链路的这种“\emph{spectrum occupation}“限制了网络性能以实现更好的可能改进。为了克服现有mABHetNet中的频谱占用问题，在mABHetNet中涉及缓存带来了机会。当回程业务通过缓存SBS中的流行文件来卸载时，相应的毫米波频谱可以通过带宽划分转移到接入链路。随着接入链路频谱的增加，网络的吞吐量和覆盖能力都得到了显著的提高。然而，缓存功耗将增加，EE将降低。因此，我们使用随机几何工具分析mABHetNets的吞吐量和效率。大量的数值和模拟结果进行验证我们的工作。
2019-11-04 cs.NI
Joint Design of Access and Backhaul in Densely Deployed MmWave Small Cells
针对毫米波异构蜂窝网络接入与回传吞吐量失衡问题，提出基于多智能体深度强化学习的用户关联与回传资源分配联合优化方法，以适应链路动态并提升长期总吞吐量。
2023-08-17 cs.IT cs.NI math.IT
An efficient distributed scheduling algorithm for relay-assisted mmWave backhaul networks
提出了一种新的分布式调度算法，该算法的目标是在中继辅助的树形mmWave回程网络中有效地调度上行和下行回程业务。讨论了控制消息的握手、本地调度的计算以及最终有效调度的确定。仿真结果表明，分布式算法的性能可以达到非常接近回程网络的最大业务需求，并且能够快速准确地适应小小区基站业务需求急剧变化的动态业务。
2022-02-16 cs.NI cs.SY eess.SY
Association and Caching in Relay-Assisted mmWave Networks: From A Stochastic Geometry Perspective
有限的回程带宽和阻塞效应是限制毫米波（mmWave）网络实际部署的两个主要因素。为了解决这些问题，我们研究了中继的可行性，以及在毫米波网络缓存。考虑到基站和中继节点共存所引起的空间相关性，提出了一种同时依赖于缓存状态和最大偏置接收功率的用户关联和中继（UAR）准则.联合UAR和缓存放置问题，然后制定最大限度地减少回程流量。利用随机几何工具，通过分析UAR概率和缓存放置概率之间的关系，将UAR和缓存放置问题解耦。然后，我们优化转换的缓存放置问题的基础上polyblock外近似利用单调性在一般情况下，并利用凸优化在噪声限制的情况下。因此，我们提出了一种BS和RN选择算法，其中BS处的缓存状态和最大偏置接收功率被共同考虑。实验结果表明，使用所提出的算法的回程卸载的显着增强，并表明部署更多的RN和增加缓存大小的毫米波网络是一个更具有成本效益的替代方案比增加BS密度，以实现类似的回程卸载性能。
2020-08-18 cs.NI
Joint Scheduling and Resource Allocation in mmWave IAB Networks Using Deep RL
提出基于深度强化学习的框架，结合贪婪DDQN调度器与多智能体DDQN分配器，解决动态mmWave IAB网络中的联合链路调度与资源切片问题，实现高调度准确率与吞吐量提升。
2025-08-11 cs.NI
The Energy-Delay Pareto Front in Cache-enabled Integrated Access and Backhaul mmWave HetNets
在本文中，以解决回程容量瓶颈，并同时优化能耗和延迟，我们制定了一个新的加权和多目标最优化问题，流行的内容缓存的位置和综合接入和回程（IAB）毫米波（mmWave）带宽划分进行联合优化，以提供帕累托有效的最优非支配解决方案。在这样的集成网络中，对假设情景进行分析以理解决策空间中的权衡而不忽视最优性是很重要的。一组广泛的数值研究表明，与名义上的单目标优化方案，如优化延迟或能源消耗相比，建议的优化框架允许减少平均30%至55%的能源消耗和延迟的聚合。
2022-01-20 cs.NI math.OC
Joint Path Selection and Rate Allocation Framework for 5G Self-Backhauled mmWave Networks
由于严重的路径损耗和不可靠的传输在长距离在较高的频段，我们研究的多跳自回程毫米波（mmWave）网络的路径选择和速率分配的问题。启用多跳毫米波传输提出了一个潜在的问题，增加延迟，因此，在这项工作中，我们的目标是解决的基本问题：如何选择最好的多跳路径，以及如何分配速率在这些路径的延迟约束？在这方面，我们提出了一种新的系统设计，它利用多天线分集，毫米波带宽，和业务拆分技术，以改善下行链路传输。所研究的问题是铸造作为一个网络效用最大化，受延迟上界约束，网络稳定性，网络动态。通过利用随机优化，该问题被解耦为：路径选择和速率分配子问题，从而提出了一个框架，选择最佳路径使用强化学习技术。此外，速率分配是一个非凸规划，它被转化为一个凸的，通过使用逐次凸逼近方法。通过数学分析，我们提供了一个全面的性能分析和收敛性证明所提出的解决方案。数值结果表明，我们的方法确保了可靠的通信，保证概率高达$99.9999\%$，并减少了$50.64\%$和$92.9\%$相比，基线模型的延迟。此外，结果显示了延迟和网络到达率之间的关键权衡。
2019-03-07 cs.NI
Integrated mmWave Access and Backhaul in 5G: Bandwidth Partitioning and Downlink Analysis
随着网络密度的增加，向每个小区站点提供传统的光纤回程接入变得非常困难，这对于小小区基站（SBS）尤其如此。毫米波（mmWave）通信的日益成熟开辟了向这样的小区站点提供高速无线回程的可能性。由于毫米波也适用于接入链路，因此第三代合作伙伴计划（3GPP）正在设想用于第五代（5G）蜂窝网络的集成接入和回程（IAB）架构，其中相同的基础设施和频谱资源将用于接入和回程两者。在本文中，我们开发了一个分析框架，IAB使能蜂窝网络，使用它，我们提供了一个准确的表征其下行链路速率覆盖概率。使用此，我们研究两个回程带宽（BW）分区策略的性能，（i）相等分区：当所有SBS获得回程BW的相等份额时，以及（ii）基于负载的分区：当SBS的回程BW份额与其负载成比例时。我们的分析表明，根据分区策略的选择，存在一个最佳的分割接入和回程带宽的速率覆盖范围最大化。此外，存在小区负载（用户总数）的临界量，超过该临界量，由启用IAB的网络提供的增益消失，并且其性能收敛到没有SBS的传统仅宏网络的性能。
2017-10-17 cs.IT cs.NI math.IT
Joint User Association and Transmission Scheduling in Integrated mmWave Access and Terahertz Backhaul Networks
针对集成毫米波接入与太赫兹回传网络，本文提出最小速率比用户关联与传输调度算法，以最大化双链路成功服务用户数，并验证其在吞吐量、服务用户数和突发请求处理上的优势。
2023-08-19 cs.IT cs.NI math.IT
Robotic Aerial 6G Small Cells with Grasping End Effectors for mmWave Relay Backhauling
King’s College London（伦敦国王学院）
在密集的城市区域中部署专用于异构网络（HetNet）的小型小区和用于改善回程的相关联的中继节点预计将成为超5G（B5 G）和6 G无线接入网络设计中的重要结构元素。HetNet中的一个关键操作方面是如何最佳地实现无线回程链路以有效地支持流量需求。在这项工作中，我们利用最近提出的机器人空中小基站（RASC），能够掌握在不同的高大城市地形作为无线中继节点回程。这可以被认为是缺乏灵活性的固定小小区（FSC）的替代方案，因为一旦安装，它们的位置就不能改变。更具体地，考虑RASC的按需部署以构建毫米波（mmWave）回程网络，以使用基于网络流的混合整数线性规划（MILP）公式来优化可用网络容量。数值研究表明，对于相同的可达吞吐量，所需的RASC数量比所需的FSC数量少25%~ 65%。该结果在减少所需的无线网络设备（capex）以提供给定的网络容量方面具有重要意义，并且允许高效且灵活的网络致密化。
2022-02-03 cs.NI cs.RO
Integrated Access and Backhaul in Millimeter-Wave Cellular: Benefits and Challenges
最近提出的NR就绪集成接入和回程（IAB）架构有望为未来5G/5G+系统的覆盖扩展和容量提升带来具有成本效益的部署解决方案。虽然其对覆盖范围扩展的影响在文献中得到了深思熟虑的解决，但诸如多跳、多连接和多波束操作等高级功能对吞吐量的影响仍然不清楚。我们审查和表征这些功能的系统级影响的性能的自回程IAB系统在半双工模式下运行，并利用毫米波（毫米波）技术在接入和回程。我们的研究结果表明，多跳和多波束的吞吐量增益是显着的，即使没有多连接操作。另一个重要的学习是，在具有链路阻塞的全毫米波系统中，具有链路切换的多连接允许实现自负载均衡。最后，我们展望了未来的研究方向。
2022-05-18 cs.NI
Adding Indoor Capacity Without Fiber Backhaul: A mmWave Bridge Prototype
今天，很大一部分移动数据流量是在建筑物的屏蔽墙后面或火车的法拉第笼中消耗的。这使得来自室外小区站点的蜂窝网络覆盖变得困难。室内小型小区和沿着训练轨道的分布式天线通常被认为是一种解决方案，但是成本和对光纤回程的需求通常是令人望而却步的。为了缓解这个问题，我们描述了一种带外中继器，其将来自安装在小区塔处的小小区的6GHz以下小区信号转换为毫米波频率，以用于到建筑物或分布式天线站点的前传，其中信号被下变频到原始频率并且例如在建筑物内部发射。此概念不需要光纤部署，为已使用的设备提供向后兼容性，并在卸载室外网络的同时获得额外的室内容量。的架构和硬件原型实现进行了描述，并测量报告，以证明商业基础设施和移动终端的功能和兼容性。
2021-05-14 cs.NI eess.SP
Distributed Path Selection Strategies for Integrated Access and Backhaul at mmWaves
毫米波频率下的通信是下一代移动蜂窝网络（5G）中超高数据率的有前途的使能器。然而，在如此高的频率下的恶劣传播环境需要密集的基站部署，这可能是不可行的，因为不存在光纤分支来提供有线回程。为了解决这个问题，3GPP最近提出了关于综合接入和回程（IAB）的研究项目，即，关于将无线回程与无线电接入一起提供给移动终端的可能性。IAB基站和网络的设计带来了新的研究挑战，特别是在考虑毫米波频率的苛刻条件时。在本文中，我们研究了不同的路径选择技术，使用分布式的方法，并调查其性能的跳数和瓶颈信噪比（SNR）使用的信道模型的基础上，真正的测量。我们发现，存在的解决方案，减少跳数，而不影响瓶颈SNR和IAB路径选择策略的设计提供指导方针。
2019-11-08 cs.IT cs.NI math.IT
Throughput Analysis in Cache-enabled Millimeter Wave HetNets with Access and Backhaul Integration
近来，基于毫米波的接入和回程集成异构网络（HetNets）架构（mABHetNets）被设想用于提供高无线容量，由于接入链路和回程链路共享相同的毫米波频谱资源，因此回程链路占用了大的频谱带宽，这阻碍了无线接入容量的提高。为了克服现有mABHetNet中回程频谱占用问题并提高网络吞吐量，我们在基站（BS）处引入缓存。详细地，通过在小型基站（SBS）处缓存流行文件，mABHetNet可以卸载回程链路流量并将冗余回程频谱转移到接入链路以增加网络吞吐量。然而，在SBS中引入缓存也会产生额外的功耗，降低传输功率，这可能会降低网络吞吐量，在本文中，我们研究接入链路和回程链路之间的频谱划分以及缓存分配，以提高mABHetNets的网络吞吐量。与随机几何工具，我们开发了一个分析框架，以表征缓存启用mABHetNets，并获得的信号与干扰加噪声比（SINR）分布在视线（LoS）和非视线（NLoS）路径。然后，我们利用SINR分布来推导平均潜在吞吐量（APT）。大量的数值结果表明，引入缓存可以带来高达80%的APT增益到现有的mABHetNet。
2019-11-11 cs.NI
SeBaSi system-level Integrated Access and Backhaul simulator for self-backhauling
本文提出了用于集成接入与回传（IAB）网络的系统级仿真器SeBaSi，通过在曼哈顿和帕多瓦的部署模拟，展示了其在评估自回传蜂窝网络性能和支持新技术扩展方面的实用性。
2023-09-11 cs.NI
Analysis and Optimization of Cache-Enabled mmWave HetNets with Integrated Access and Backhaul
在接入与回程集成的毫米波异构网络（mABHetNets）中，回程链路占用了相当一部分频谱资源，限制了接入链路的性能。为了克服这种回程“频谱占用”，我们在mABHetNet中引入缓存。在小型基站（SBS）处缓存流行文件可以卸载回程业务并将频谱从回程链路转移到接入链路。为了实现缓存启用mABHetNets的最佳性能，我们首先分析的信号干扰噪声比（SINR）的分布，并推导出平均潜在吞吐量（APT）的表达式随机几何工具。然后，基于我们的分析工作，我们制定了一个联合优化问题的缓存决策和频谱划分，以最大限度地提高APT。受块坐标下降（BCD）方法的启发，我们提出了一种联合缓存决策，频谱划分和功率分配（JCSPA）算法来寻找最优解。仿真结果表明了该算法的收敛性和增强性。此外，我们在不同参数下验证了APT，发现缓存的引入有利于回程频谱到接入链路的转移。在SBS上联合部署适当的缓存容量和执行指定的频谱划分可以在mABHetNet中带来约90%的APT增益。
2022-01-04 cs.IT cs.NI math.IT
Optimizing and Managing Wireless Backhaul for Resilient Next-Generation Cellular Networks
针对下一代蜂窝网络无线回传的管理优化难题，提出考虑拓扑、鲁棒性与流量约束的回传构建策略，基于Open RAN实现动态IAB控制框架并验证可行性。
2024-10-29 cs.NI
End-to-End Simulation of 5G NR Integrated Access and Backhaul Networks for Remote Maritime Connectivity
University of Padova（帕多瓦大学）；Keysight Denmark（是德科技丹麦）；Viasat Inc, UK（维亚萨特公司英国）
本文概述了3GPP Release 16-18中IAB网络规范，提出了一个包含完整协议栈的ns-3 IAB模块，并在自定义海上场景中通过系统级仿真评估了不同拓扑和信道条件下的多跳动态网络性能。
2026-05-15 cs.NI
Toward Open Integrated Access and Backhaul with O-RAN
本文探讨将IAB集成到开放RAN生态系统的挑战，提出架构扩展并实现首个公开可用的实验框架，以支持端到端5G IAB网络的动态控制与验证。
2023-05-10 cs.NI
Joint Backhaul-Access Analysis of Full Duplex Self-Backhauling Heterogeneous Networks
随着带内全双工（IBFD）收发器的成功演示，无线网络增加了一个新的研究维度。本文提出了一个有趣的使用情况下，这种能力的IBFD自回程异构网络（HetNet）。HetNet中的IBFD自回程是指启用IBFD的小小区通过无线信道将其自身与宏小区回程。由于它们的IBFD能力，小小区使用相同的频带在接入和回程链路上同时通信。这个想法是双重有利的，因为它消除了每百米对光纤回程小小区的需要，并且允许接入频谱在没有额外成本的情况下重新用于回程。这项工作考虑的情况下，一个两层的蜂窝网络与IBFD使能的小小区，无线回程自己与传统的宏小区。为了清楚地说明，所考虑的情况是FDD网络的情况，其中在接入和回程链路内，下行链路（DL）和上行链路（UL）是频率重叠的（分别为$f1$、$f2$），而在接入和回程处使用的总频谱（$f1+f2$）是相同的。在这样的网络中的覆盖范围和平均下行链路（DL）速率的解析表达式推导出使用随机几何领域的工具。结果表明，在这样的网络中的DL速率可以接近传统的TDD/FDD自回程网络的两倍，由于IBFD网络中的更高的干扰，以减少覆盖范围为代价。对于所提出的IBFD网络，一侧的干扰增加和另一侧的高频谱效率的冲突方面被捕获到数学模型中。该数学模型引入了回程（或前传）和接入链路的端到端联合分析，与大量可用的以接入为中心的研究形成对比。
2017-01-11 cs.NI
Where, When, and How mmWave is Used in 5G and Beyon
无线工程师和业务规划人员通常会提出这样的问题：毫米波（mmWave）将在哪里、何时以及如何用于5G及以后。由于下一代网络不仅仅是一种新的无线电接入标准，而是具有不同应用的垂直市场网络的集成，因此问题的答案取决于要部署的场景和用例。本文给出了四个5G毫米波部署示例，并按时间顺序描述了其可能部署的场景和用例，包括预期的系统架构和硬件原型。本文首先介绍了用于固定无线接入和移动热点的28 GHz室外回传，这将在2018年平昌冬季奥运会上展示。第二个部署示例是东京成田机场的60 GHz未授权室内接入系统，该系统与移动边缘计算（MEC）相结合，可实现低延迟的超高速内容下载。第三个示例是用作微无线电接入网络（μ-RAN）的毫米波网状网络，用于密集城市场景中的小小区基站（BS）的具有成本效益的回程。最后一个例子是基于毫米波的车对车（V2 V）和车对一切（V2X）通信系统，该系统通过在汽车和路边单元（RSU）之间交换高清（HD）动态地图信息来实现自动驾驶。对于5G及更高版本，毫米波和MEC将在需要超高数据率和低延迟通信的各种应用中发挥重要作用。
2017-04-26 cs.NI
Toward Mobile and Converged Backhaul: The Promise of Wireless Access and Backhaul
Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本文介绍3GPP Release 19标准化的无线接入与回传（WAB）框架，通过商用硬件和开源软件实现验证其可行性，并探讨四种应用场景及大规模部署的技术挑战，为5G-Advanced和6G网络奠定基础。
2026-06-04 cs.NI
On Throughput Optimization and Bound Analysis in Cache-Enabled Fiber-Wireless Networks
随着毫米波（mmWave）前端的密集部署和带宽密集型应用的普及，光纤无线（FiWi）网络中的共享回程仍然面临带宽紧缩。为了减轻回程压力，本文在FiWi网络的边缘启用缓存能力，即，光网络单元接入点（ONU-AP）。另一方面，由于FiWi网络中的功率预算和回程带宽都受到约束，因此适当地利用用于缓存的功率和用于无线传输的功率来实现优异的系统性能是具有挑战性的。由于缓存对资源分配有着重要的影响，我们重新考虑了缓存启用FiWi网络的性能优化和分析。首先，在高速缓存启用FiWi网络与毫米波，我们制定了联合功率分配和缓存问题，以最大化的下行链路吞吐量的目标。一个两阶段的算法，然后提出了解决这个问题。其次，为了研究具有mmWave的高速缓存使能FiWi网络的理论容量，我们通过分析无线链路的平均速率的性质来推导下行链路吞吐量的上界。特别是，我们表明，适当的功率分配无线传输和缓存在ONU-AP是必不可少的，以实现更高的吞吐量。数值和仿真结果验证了我们的理论分析，并表明所提出的算法可以接近解析上界。
2020-06-10 cs.NI
SkyHaul: An Autonomous Gigabit Network Fabric in the Sky
我们设计并建造了SKYHAUL，这是第一个使用毫米波无线网状回程连接的大型自主自组织无人机网络。虽然毫米波回程的使用为一类新的带宽密集型、延迟敏感的协作应用（例如，灾难期间的LTE覆盖，在具有挑战性的地形中进行救援期间的监视），无人机网络允许这些应用在远远超出目前限制单个无人机的视距的操作范围内执行。为了实现部署和维护机载毫米波网状回程以满足动态应用的挑战性愿景，SKYHAUL的设计融合了各种元素：（1）同时解决应用跟踪和回程连接的特定角色无人机操作（2）联合解决部署问题的新颖算法（位置、UAV的偏航）和跨UAV网络的流量路由;以及（3）在应用动态期间用于UAV回程的快速和安全重新配置的可证明的最佳解决方案。我们在四架DJI Matrice 600 Pro上实现了SKYHAUL，通过自主飞行操作以及大规模模拟来展示其实用性和性能。
2020-06-19 cs.NI eess.SP
Wireless Backhaul in 5G and Beyond: Issues, Challenges and Opportunities
随着无人机（UAV）、高空平台站（HAPS）、毫米波（mmWave）频率、大规模多输入多输出（mMIMO）和波束成形等新技术的引入，无线回程有望成为5G网络不可或缺的一部分。虽然这个概念并不新鲜，但与光纤回程相比，它在性能方面存在缺陷。然而，有了这些新技术，光纤不再是回程的最重要技术。随着网络密度的增加，无线回程已成为强制性的使用。如果要有效地使用无线回程，仍然存在需要解决的挑战。资源分配、部署、调度、功率管理和能量效率是这些问题中的一些。无线回程也是新技术的推动者，并显着改进了一些现有技术。仅举几例，农村连接，卫星通信和移动边缘计算是无线回程作为推动者的一些概念。具有无线回程的小小区使用提出了不同的安全挑战。蜂窝网络的管理机构正在进行标准化工作，特别是针对集成回程（IAB）概念，并且简要地提及这一点。最后，无线回程也预计将成为5G网络的重要组成部分，而新开发的概念，如无蜂窝网络，超大规模MIMO和极密集网络也显示了这一趋势。在本次调查中，我们介绍了5G中无线回程的上述问题、挑战、机遇和应用，同时简要介绍了5G之后无线回程的相关概念以及安全和标准化问题。
2021-07-20 cs.NI
Joint Access-Backhaul Perspective on Mobility Management in 5G Networks
工业界和学术界在5G的研究开发和标准化方面的持续努力已经导致了对使能者（软件定义网络、网络功能虚拟化、分布式移动性管理等）的识别。和关键领域（移动性管理、干扰管理、联合接入回程机制等）这将有助于实现5G目标。在这些努力期间，还已经确定，由于其高度的异构性、高QoS需求和不可避免的密度（在接入点和用户方面），5G网络将需要具有高效的联合回程和接入机制以及增强的移动性管理机制，以便有效、高效和无处不在。因此，在本文中，我们首先提供了一个讨论的回程场景的演变，以及联合接入和回程优化的必要性。随后，由于移动性管理机制可能需要未来回程/前传网络的可用性、可靠性和异构性作为确定给定上下文的最佳解决方案的参数，因此已经执行了关于未来回程/前传场景对5G网络中移动性管理解决方案的设计和实现的影响的研究。
2017-12-01 cs.NI
Optimal Joint Routing and Scheduling in Millimeter-Wave Cellular Networks
毫米波（mmWave）通信是一种很有前途的技术，可以应对5G网络中数据流量的预期指数增长。毫米波网络通常需要非常密集的毫米波基站（mmBS）部署。为了降低成本并增加灵活性，需要无线回程来连接mmBS。毫米波通信的特性，特别是其高定向性，意味着对高效路由和调度范例的新要求。我们提出了一种高效的调度方法，所谓的面向调度的优化，基于匹配理论，优化QoS指标与路由。它能够解决任何调度问题，可以制定为一个线性规划，其变量是链接时间和QoS指标。作为面向调度优化的一个例子，我们给出了最大吞吐量公平调度（MTFS）的最优解。实际上，即使对于具有超过200个mmBS的网络，也可以获得最优调度。为了进一步提高算法的运行性能，本文提出了一种基于边着色的近似算法，并给出了算法的性能界。它实现了超过80%的最佳最大-最小吞吐量和运行速度比最佳算法在实践中的5至100倍。最后，我们扩展了最佳和近似算法的情况下，多RF链毫米基站和集成的回程和接入网络。
2017-12-13 cs.NI
Self-optimizing load balancing with backhaul-constrained radio access networks
自组织网络（SON）技术旨在自主部署、优化和修复无线接入网（RAN）。SON算法通常使用来自RAN的关键性能指标（KPI）。它示出，在某些情况下，它是必要的，以考虑到回程状态的影响，在设计的SON算法。我们重新考虑考虑回程状态的基站（BS）负载定义。我们提供了一个分析公式的负载以及一个简单的估计弹性和保证比特率（GBR）流量。我们将建议的负载估计在一个自我优化的负载均衡算法。回程约束异构网络的仿真结果说明了正确的负载定义如何保证SON算法的正确运行。
2015-09-22 cs.NI
RIS-aided multi-hop backhauling for 5G/6G UAV-assisted access points
本研究针对城市环境中无人机接入点的无线回传难题，结合IAB理念提出借助DRS和RIS构建多跳回传链路的方案，仿真验证其可提升覆盖或减少所需节点数。
2024-03-08 cs.NI
PHaul: A PPO-based forwarding agent for Sub6 enhanced Integrated Access and Backhaul networks
I2CAT Foundation（I2CAT基金会）
研究Sub6增强型IAB网络的转发问题，提出PHaul，结合离线启发式算法与基于PPO的在线DRL代理，利用网络数字孪生采样更新映射，相比替代算法，能提升吞吐量效率和公平性，且对拓扑差异有鲁棒性。
2026-07-09 cs.NI
Digital Twin-Assisted Resilient Planning for mmWave IAB Networks via Graph Attention Networks
针对毫米波IAB网络部署的复杂性与脆弱性，提出基于GATv2和PPO的数字孪生强化学习框架，在覆盖、成本与弹性间取得平衡，显著提升了故障容错率与节点使用效率。
2025-09-15 cs.NI
A Survey of Millimeter Wave (mmWave) Communications for 5G: Opportunities and Challenges
随着移动数据需求的爆炸式增长，第五代（5G）移动网络将利用毫米波（mmWave）频带中的大量频谱来大大增加通信容量。在高传播损耗、方向性和对阻塞的敏感性方面，毫米波通信与现有的其他通信系统之间存在根本差异。毫米波通信的这些特性对充分利用毫米波通信的潜力提出了若干挑战，包括集成电路和系统设计、干扰管理、空间复用、抗阻塞和动态控制。为了应对这些挑战，我们对现有的解决方案和标准进行了调查，并提出了毫米波通信架构和协议的设计指南。我们还讨论了毫米波通信在5G网络中的潜在应用，包括小小区接入，蜂窝接入和无线回程。最后，我们讨论了相关的开放研究问题，包括新的物理层技术，软件定义的网络架构，网络状态信息的测量，有效的控制机制和异构网络，这些问题应该进一步研究，以促进毫米波通信系统在未来5G网络中的部署。
2015-02-25 cs.NI
SWAM: SDN-based Wi-Fi Small Cells with Joint Access-Backhaul and Multi-Tenant Capabilities
需要密集部署小型基站，以提供5G网络所承诺的容量。在本文中，我们提出了SWAM，一个系统，建立在商品Wi-Fi路由器与多个无线接口，提供一个无线接入基础设施，支持多租户，移动性，集成的无线接入和回程。基础设施提供商可以部署廉价的SWAM节点以覆盖给定的地理区域，并转售该容量以向移动网络运营商提供按需连接。我们的主要贡献是设计的SWAM数据路径和控制平面，这是由覆盖技术的启发，用于使多租户在数据中心网络。我们原型SWAM在办公室无线测试平台，并通过实验验证其功能。
2018-04-19 cs.NI
QoS-aware Full-duplex Concurrent Scheduling for Millimeter Wave Wireless Backhaul Networks
自干扰消除技术的发展使全双工通信成为可能。针对小小区密集部署、时隙资源有限的情况下流的服务质量（QoS）问题，将FD通信引入毫米波（mmWave）无线回程网络的并发调度问题。我们提出了一个QoS感知的FD并发调度算法，以最大限度地提高流的数量与他们的QoS要求得到满足。该算法以竞争图为基础，充分利用了FD条件。同时考虑了残余自干扰（RSI）和多用户干扰（MUI）。此外，它还充分考虑了流的QoS要求，保证了流的高速率传输。在60 GHz下的大量仿真结果表明，在较高的SI消除水平和适当的竞争阈值下，与其他现有方案相比，所提出的FD算法在满足QoS要求的流数和系统吞吐量方面具有更好的性能.
2018-12-29 cs.NI
Uplink Power Control in Integrated Access and Backhaul Networks
集成接入和回程（IAB）网络是一种新型的无线电接入网络（RAN）解决方案，可实现5G及以后的网络致密化。在本文中，我们使用功率控制与资源分配算法相结合，以开发高效的IAB网络与高服务覆盖。特别地，我们开发了一种基于遗传算法的解决方案，用于用户设备和IAB节点的功率控制，使得网络上行链路服务覆盖概率最大化。最后，结合毫米波信道模型，研究了最小数据率要求、覆盖距离和发射功率等参数对网络性能的影响。如我们所示，一个功率分配方案与良好的调整参数可以大大提高IAB网络的上行链路性能。此外，利用毫米波通信和适当的网络部署，干扰对服务覆盖概率的影响可以忽略不计。
2021-10-14 cs.NI
An Edge Computing Empowered Radio Access Network With UAV-Mounted FSO Fronthaul and Backhaul: Key Challenges and Approaches
解决陆地基础设施与临时和/或意外交通需求之间的供需不匹配的一种有前途的方法是利用无人机（UAV）技术。受无人机技术和基于逆向调制器的自由空间光通信的最新进展的启发，我们提出了一种新的边缘计算授权的无线电接入网络架构，其中前传和回程链路安装在无人机上，用于快速事件响应和灵活部署。该架构的硬件和网络技术的实施进行了研究。由于无人机的有效载荷和续航能力有限，以及高机动性，与通信资源管理的研究挑战和最新的研究进展进行了报告。
2018-03-16 cs.NI
Smart Routing for Improved PLC Backhauling of the Radio Access Network
传输线理论使得基于有线基础设施的网络的自自底向上的的研究成为可能。这种技术在这里被应用到一个模拟器，它汇集了电力线通信网络与小型无线电小区的混合范例：这允许实现信道容量和通信质量的基础上的网络的几何特性和电缆的类型，使连接的研究。结果显示，如何确定性的性能相关的网络可以检索和使用，使智能路由算法。
2018-02-05 cs.NI
Fast Steerable Wireless Backhaul Reconfiguration
未来的移动流量增长将需要5G蜂窝网络来密集部署小小区基站（BS）。由于通过将所有BS布线到核心网络来形成回程（BH）是不可行的，因此定向毫米波链路由于其大的可用容量而可以是形成BH链路的有吸引力的解决方案。当小型小区被通电/断电或者业务需求改变时，BH可能需要重新配置，从而导致拓扑和业务路由改变。理想情况下，这种重新配置应该是无缝的，并且不应该影响现有的流量。然而，当使用可以动态旋转以形成新链路的高度定向BH天线时，这可能变得耗时，需要BH接口移动、链路建立和业务路由的协调。在本文中，我们提出了基于贪婪的启发式算法来解决BH重构问题的实时性。我们数值上比较所提出的算法与通过求解混合整数线性规划（MILP）较小的情况下，并与次优减少MILP较大的情况下获得的最优解。所得到的结果表明，基于贪婪的算法实现了良好的质量的解决方案，显着减少执行时间。
2019-07-23 cs.NI
Broadcasting Real-Time Flows in Integrated Backhaul and Access 5G Networks
研究了多跳无线网络中实时的【形】流的广播问题。我们认为，每个数据包有一个严格的最后期限，网络中的每个节点获得一些效用的基础上的数据包的数量按时交付给它的每个流。我们提出了一个分布式协议，委托集路由（DSR）协议，几乎没有开销的节点之间的协调。我们还开发了分布式算法，旨在最大限度地提高DSR下的总系统效用。我们的DSR协议和分布式算法的实用程序证明了理论分析和仿真结果，我们表明，我们的算法实现更好的性能，即使对集中式吞吐量最优策略相比。
2019-01-23 cs.NI
Enabling Mobile Base Stations in 5G via Wireless Access Backhaul (WAB): A Multi-Band Experimental Study
Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本文通过多频段WAB实验验证了移动基站的可行性，展示了WAB在车辆和室内外场景中的高效性能，克服了FR2的局限性。
2026-04-09 cs.NI
Opportunistic Third-Party Backhaul for Cellular Wireless Networks
随着高容量空中接口和大量的小型小区，回程（到基站的有线连接）越来越成为蜂窝无线网络的成本驱动因素。回程成本高的一个原因是，容量通常是在租用线路上购买的，并具有为峰值负载提供的保证速率。在本文中，我们提出了一种替代的\emph{opportunistic backhaul}模型，其中第三方提供基站和回程连接，并在可用时将其网络中的多余容量出租给蜂窝提供商，大概是以比保证连接低得多的成本。我们描述了一种可扩展的架构，这种部署使用开放获取毫微微蜂窝基站，这是小型的即插即用基站，在运营商的频谱，但可以直接连接到第三方提供商的有线网络。在所提出的架构，我们提出了一个通用的用户关联优化算法，使蜂窝提供商动态地确定哪些手机应分配给第三方的毫微微蜂窝基站的基础上的交通需求，干扰和信道条件和第三方接入定价。虽然优化是非凸的，该算法使用计算效率高的方法，通过对偶分解找到近似解。基于实际基站位置的部署模型的模拟表明，如果采用第三方，开放获取毫微微蜂窝基站可以达到甚至一小部分的WiFi接入点的当前市场渗透率，大容量增益是可以实现的。
2013-05-04 cs.NI
Joint Power Allocation and Caching Optimization in Fiber-Wireless Access Networks
光纤-无线（FiWi）接入网络由于大容量光纤回程和无处不在的无线前端的互补优势而得到广泛部署。为了满足对带宽需求量大的应用的日益增长的需求，接入点（AP）被密集地部署，并且针对更高的数据率已经发布了新的无线网络标准。因此，FiWi接入网络中的光纤回程仍然面临着输入带宽容量紧缩。在本文中，我们涉及高速缓存FiWi接入网络，以应付光纤回程瓶颈，提高网络吞吐量。另一方面，功率消耗是无线接入网络中的重要问题。由于无线接入网络中的功率预算和光纤回程的带宽都受到限制，因此，适当地利用用于缓存的功率和用于无线传输的功率来实现最佳系统性能是具有挑战性的。为了解决这一挑战，我们制定了下行链路无线接入吞吐量最大化问题，通过联合考虑在FiWi接入网络的功率分配和缓存策略。为了解决这个问题，首先，我们提出了体积可调回程约束注水法（VABWF）推导出最优无线传输功率分配的表达式。然后，我们将问题转化为一个多选择背包问题（MCKP），并提出了一个动态规划算法来寻找MCKP问题的最优解。仿真结果表明，在不同FiWi接入网络场景下，该算法的系统吞吐量明显优于现有算法.
2018-12-29 cs.NI
Rate Optimal design of a Wireless Backhaul Network using TV White Space
无线宽带服务在偏远地区的渗透主要是有限的，因为服务提供商在人口稀少的地区缺乏经济激励。此外，像卫星和微波这样的无线回程链路要么昂贵，要么需要严格的视线通信，这使得它们没有吸引力。TV空白空间信道具有其期望的无线电传播特性，可以为缺乏丰富基础设施的地区的工程回程网络提供极好的替代方案。具体而言，TV空白空间信道可以提供“免费无线回程管道”，以将聚合流量从宽带源传输到光纤接入点。在本文中，我们调查的可行性，多跳无线回程在可用的白色空间信道，通过使用非连续的正交频分多址（NC-OFDMA）传输之间的固定回程塔。具体来说，我们考虑联合功率控制，调度和路由策略，以最大限度地提高最低速率在网络中的宽带塔。根据人口密度和交通需求的位置考虑，我们讨论了合适的选择的回程网络的小区大小。使用的例子，在威奇托，堪萨斯州（一个小城市，位于美国中部）可用的电视空白频段，我们提供了说明性的数值例子设计这样的无线回程网络。
2015-05-06 cs.NI
Backhaul For Low-Altitude UAVs in Urban Environments
在蜂窝网络中充当接入点的无人机（UAV）需要无线回程到核心网络。在本文中，我们采用随机几何进行无人机回程性能的分析，可以实现与专用地面站网络。我们提供了成功建立回程的概率和回程链路上的预期数据率的解析表达式，无论是LTE还是毫米波回程。我们证明，增加地面站网络的密度会降低无人机回程的性能，并且对于LTE回程，地面站可以受益于与现有基站网络共址。
2017-10-30 cs.NI
Joint Routing and Energy Optimization for Integrated Access and Backhaul with Open RAN
本文提出一种基于O-RAN架构的IAB网络动态联合路由与节能优化模型，通过最小化活跃IAB节点数量并保证UE最低容量，在米兰真实流量数据上实现了47%的RAN能耗降低。
2023-09-10 cs.NI
Dynamic Backhaul Network Configuration in SDN-based Cloud RANs
移动接入网中基站的协调是减少有害干扰并向用户提供高数据率的重要途径。当集中基站的数据处理（称为云RAN）时，可以容易地实现这样的协调机制，如多个BS向用户设备发送数据的协调多点（CoMP）。这种集中化还对回程网络提出了对于到基站的连接的高容量和低延迟的显著要求。这些要求可以通过（a）基站数据处理功能的灵活布置和（b）动态分配回程网络资源来减轻。我们展示了这两种技术是如何通过使用启发式算法来增加密集移动接入网络中基站协调的可行性。此外，我们提出了一个原型实现我们的方法的基础上软件定义网络（SDN）与OpenDaylight和Maxinet。
2015-03-11 cs.NI
Energy Efficient PON Backhaul Network for a VLC Based Fog Architecture
本文提出了一种用于室内可见光通信（VLC）系统回程连接的节能无源光网络（PON）架构。所提出的网络用于支持雾计算架构，允许具有处理需求的用户访问专用雾节点和建筑物内其他用户设备中的空闲处理资源。建筑物内的雾资源补充了接入和城域网以及中央云数据中心的高层雾节点。一个混合整数线性规划（MILP）模型的开发，以最小化总功耗与服务需求的建议架构。结果表明，与基于最先进的Spine-and-Leaf连接的架构相比，PON回程网络将雾计算的联网能效提高了66%，处理能效提高了12%。
2022-03-21 cs.NI
Software-Defined Network Controlled Switching between Millimeter Wave and Terahertz Small Cells
小型基站是一种经济有效的方式，可以可靠地扩大网络覆盖范围，并为最终用户提供显着增加的容量。毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）频率下的超高带宽可以有效地实现小型蜂窝中的短距离无线接入链路，从而实现无人驾驶汽车、数据回传和超高清信息娱乐服务等潜在用例。本文描述了一种新的软件定义网络（SDN）框架，用于配备能够在THz和mmWave频段之间动态切换的收发器的车辆。我们提出了一种新的SDN控制的准入政策，优先之间的毫米波和太赫兹小小区，容纳不对称的上行链路/下行链路流量，执行错误恢复和处理不同的链路状态，由于沿实际车辆路径的运动而产生的。然后，我们分析得出这样一个小小区网络的容量，通过占这两个频段，相对距离和给定的收发器对之间的接触时间的独特的信道特性。然后，我们制定的最佳程序调度多辆车在一个给定的基础设施塔，关于实际的道路拥堵情况。最优调度的搜索被证明是一个NP难问题。因此，我们设计了一个计算上可行的多项式时间调度算法，在SDN控制器上运行，并将其性能与最佳过程和随机接入进行比较。此外，我们提出了一个基于模拟的案例研究，在波士顿市的数据中心回程的用例，以展示我们的方法的好处。
2017-02-09 cs.NI
