NSF Broadband Research 2020 Report
互联网已成为一个关键的通信基础设施，接入是“资产，系统和网络，无论是物理的还是虚拟的，[这些]被认为对美国至关重要，它们的丧失能力或破坏将对安全，国家经济安全，国家公共健康或安全或其任何组合产生削弱性影响。但互联网不仅仅是整个国家的问题。互联网接入影响个人和社区的安全、健康、安全和生活机会，以及各地企业的经济活力。一方面，COVID-19疫情显示宽带接入在允许社会运作方面取得了成功，即使在封锁期间。另一方面，这一流行病暴露了许多地区和许多个人，特别是农村居民和许多学区、城市和农村的儿童的宽带接入和可用性薄弱、不可靠甚至不存在，以及迫切需要普及和负担得起。因此，2020年11月，美国国家科学基金会（NSF）赞助了一系列研讨会，以确定新的研究领域，推动未来五年的宽带NSF议程。这一要求是在过去二十年中采取的类似举措之后提出的，最近一次是在2016年。2021年的宽带研究研讨会报告讨论了需要解决的研究问题和挑战，为美国的每一位居民提供强大，负担得起和有意义的宽带接入。
2021-11-06 cs.NI
A Fair and Efficient Packet Scheduling Scheme for IEEE 802.16 Broadband Wireless Access Systems
针对IEEE 802.16宽带无线接入系统，提出了一种公平有效的QoS调度方案，该方案能同时满足各种实时和非实时的应用的吞吐量和时延保证。所提出的QoS调度方案进行了比较，与现有的QoS调度方案中提出的文献在最近的过去。仿真结果表明，所提出的调度方案能够在时延、时延违规率和吞吐量方面为WiMAX标准中定义的所有类型的业务提供严格的QoS保证，从而保持了公平性，并有助于消除低优先级业务的饥饿。系统的带宽利用率和资源的公平性指标也遇到了验证我们提出的调度方案提供的QoS。
2010-09-30 cs.NI
The Efficacy of the Connect America Fund in Addressing US Internet Access Inequities
本研究通过BQT工具采集15州68.7万地址的公开宽带宣传数据，评估美国CAF基金的实施成效，发现ISP上报数据与实际情况差异显著，该项目整体未达成缩小城乡宽带接入差距的预期目标。
2024-07-12 cs.NI
GATE: Greening At The Edge
数据流量的急剧增长，特别是无线数据，正在推动电信基础设施最后一英里接入的能源消耗大幅飙升。不断增长的能源消耗不仅增加了运营商的运营支出（OPEX），而且还导致了碳足迹的显着增加。因此，提高宽带接入网络的能源效率对于促进社会、环境和经济的可持续发展是必不可少的。本文综述了宽带接入网的节能设计和优化，分析了无源光网络的节能设计，讨论了下一代宽带无线接入网的使能技术，并列举了提高网络基础设施最后一英里接入的能源效率的新兴技术。
2015-09-14 cs.NI
Space Broadband Access: The Race Has Just Begun
近年来，商业太空产业呈指数级增长，包括火箭发射、卫星网络部署、私人太空旅行，甚至是地外殖民。在向空间宽带接入时代的这一前所未有的过渡中，预计会出现几种趋势。
2022-05-06 cs.ET cs.NI cs.SY
Are We Up to the Challenge? An analysis of the FCC Broadband Data Collection Fixed Internet Availability Challenges
本文分析FCC宽带数据收集中的固定互联网可用性挑战，揭示其在接入技术与地理区域上的分布特征及公众参与差异。
2024-04-05 cs.NI
Designing Wireless Broadband Access for Energy Efficiency: Are Small Cells the Only Answer?
蜂窝网络的主要用途已经从语音业务转变为数据业务，主要由静态用户请求。在本文中，我们分析了蜂窝网络应该如何设计，以提供这样的无线宽带接入最大的能源效率（EE）。使用随机几何和详细的功耗模型，我们优化接入点（AP）的密度，每个AP的天线和用户数量，以及最大EE的传输功率。小小区当然是这个方向的关键技术，但分析表明，小小区网络的EE改善随着AP密度的增加而迅速饱和，然后“大规模MIMO”技术可以进一步提高EE。
2015-04-28 cs.IT cs.NI math.IT
Broadband Internet and Social Capital
我们研究了宽带互联网的扩散如何影响社会资本使用两个数据集从英国。我们的实证策略利用了这样一个事实，即宽带接入长期以来依赖于客户在20世纪30年代设计的语音电信基础设施中的地位。事实上，互联网连接的实际速度随着住宅与为其区域服务的网络特定节点的距离而迅速衰减。将语音网络拓扑结构的独特信息与个人社会资本的地理编码纵向数据相结合，我们发现宽带互联网的接入导致了离线互动和公民参与形式的显着下降。总体而言，我们的研究结果表明，宽带普及率大大排挤了社会资本的几个方面。
2018-10-09 cs.CY cs.NI
Optimizing TCP Performance in Multi-AP Residential Broadband Connections via Mini-Slot Access
互联网应用的高带宽需求最近推动了提高住宅下载速度的需求。已经提出了对该问题的实际解决方案，即经由802.11连接聚合范围内的802.11接入点（AP）回程的带宽。由于802.11设备通常是单无线电，因此在不同无线电信道上与多个AP的通信需要在客户端站点处引入时分多址（TDMA）策略。目前在这方面的研究假设，有足够数量的TCP流饱和的非对称数字用户线（ADSL）背后的AP。然而，根据用户业务模式，这可能无法保证。因此，TDMA策略在端到端传输中引入了额外的延迟，这将导致TCP吞吐量的降低和AP回程的利用不足。在本文中，我们首先进行了深入的实验分析与定制的802.11驱动程序的多AP TDMA的使用如何影响观察到的TCP流的往返时间（RTT）。然后，我们介绍了一个简单的分析模型，准确地预测TCP RTT时，访问无线介质与多AP TDMA政策。基于此模型，我们提出了一个资源分配算法，在本地运行的工作站，它大大减少了观察到的TCP RTT与一个非常低的计算成本。我们提出的方案可以提高高达1：5倍的总吞吐量观察站相比，国家的最先进的多AP TDMA分配。我们还表明，该算法的吞吐量性能是非常接近的理论上限在关键的模拟场景。
2013-04-03 cs.NI
Is Universal Broadband Service Impossible?
本文指出当前宽带范式对低延迟和持续可用性的强保证阻碍了其普及，并提出了一种无需此类保证、能以合理成本部署“基础宽带”服务的可行策略，可支持除同步远程呈现外的几乎所有关键应用。
2024-06-01 cs.NI
A Tale of Three Datasets: Towards Characterizing Mobile Broadband Access in the United States
了解和改进移动宽带部署对于弥合数字鸿沟和确定未来投资目标至关重要。然而，准确绘制移动覆盖范围是一项挑战。2019年，美国联邦通信委员会（FCC）发布了一份关于美国移动宽带部署进展的报告。这份报告受到了大量的批评，声称主要通过长期演进（LTE）提供的蜂窝覆盖在某些地区被过度报道，特别是那些农村和/或部落地区。我们使用FCC报告所依据的数据集和众包LTE覆盖数据集的定量分析来评估这种批评的有效性。我们的分析集中在新墨西哥州，一个地区的特点是多样化的人口地理和宽带接入的混合。然后，我们于2019年5月在新墨西哥州北部进行了受控测量活动。我们的研究结果揭示了众包数据集和FCC数据集之间关于农村和部落人口普查区块LTE覆盖率的存在的重大分歧，FCC数据集报告的覆盖率高于众包数据集。有趣的是，与我们的实地测量相比，FCC和众包数据都报告了更高的覆盖率。基于这些发现，我们讨论了我们对改进LTE覆盖测量的建议，其重要性在COVID-19时代的家庭工作和学校中只会增加，特别是在农村和部落地区。
2021-02-15 cs.CY cs.NI
Performance Analysis of Fixed Broadband Wireless Access in mmWave Band in 5G
Virginia Modeling Analysis and Simulation Center（弗吉尼亚建模分析与仿真中心）；Old Dominion University（奥尔多明尼安大学）；Villanova University（维拉诺瓦大学）
针对5G毫米波固定宽带无线接入特性研究缺乏真实数据的问题，本研究构建真实数据集，提出在线机器学习方法及时序模型，实现传输角度与距离的高精度分类，助力网络自配置。
2023-11-28 cs.AI cs.NI eess.SP
Geospatial sustainability assessment of universal Fiber-To-The-Neighborhood (FTTnb) broadband infrastructure strategies for Sub-Saharan Africa
针对撒哈拉以南非洲通用宽带基础设施，设计基于两种斯坦纳树算法的低成本FTTnb架构，评估其成本、排放及社会碳成本，发现高人口密度地区成本和排放更低，48%人口所在区域未来十年FTTnb可行。
2024-11-14 cs.NI
The Effect of ISP Traffic Shaping on User-Perceived Performances in Broadband Shared Access Networks
最近的研究的做法，塑造用户的流量由互联网服务提供商提供了一个新的洞察宽带接入网络的实际性能在一个包的水平。然而，与城域网和骨干网不同，接入网直接与终端用户接口，因此，基于终端用户的行为和实际感知性能来研究和设计接入网是很重要的。在本文中，我们研究了ISP流量整形的影响，使用流量模型的基础上，用户的行为和应用程序/会话层的指标，提供可量化的措施，用户感知的性能HTTP，FTP和流媒体视频流量。为了比较用户感知性能的形状的交通流与那些未成形的综合方式，我们使用了多元非劣性检验程序。我们首先调查的令牌生成速率和令牌桶过滤器的令牌桶大小对用户感知的性能在一个单一的订户级别的效果。然后，我们调查他们的影响，在接入层面上，成形的业务流从多个用户相互作用，在一个共同的共享接入网络。仿真结果表明，对于一个给定的令牌生成速率，一个更大的令牌桶提供更好的用户感知性能在用户和接入水平。它还表明，松散的突发控制所产生的大令牌桶-高达100 MB的接入线速率为100 Mbit/s -不负面影响用户感知的性能与多个用户，即使在存在不一致的用户;然而，对于大得多的令牌桶，不合格用户对用户的负面影响-因为令牌桶大小的影响和令牌生成速率的影响实际上是在这种情况下是无法区分的。
2014-06-03 cs.NI stat.AP
RAN Slicing Performance Trade-offs: Timing versus Throughput Requirements
具有异构需求的各种服务的共存是5G的基本特征。这需要高效的无线电接入网络（RAN）切片，其被定义为在不同服务之间共享无线资源，同时保证它们各自的吞吐量、定时和/或可靠性要求。在本文中，我们调查RAN切片的上行链路场景的形式的多址接入方案的两种用户类型：（1）宽带用户的吞吐量要求和（2）间歇性活跃用户的定时要求，表示为延迟可靠性（LR）或峰值年龄的信息（PAoI）。宽带用户连续地传输数据，因此被分配频谱的非重叠部分。我们评估之间的权衡可实现的吞吐量的宽带用户和间歇性用户的定时要求下的正交多址接入（OMA）和非正交多址接入（NOMA），考虑捕获。我们的分析表明，NOMA，与数据包级编码相结合，是一个优越的策略，在大多数情况下，LR和PAOI，实现了类似的LR，只有轻微的2%的吞吐量下降的性能上限。然而，在极端情况下，OMA以增加的PAoI为代价实现比NOMA稍大的吞吐量。
2021-08-19 cs.NI
A Study of Non-Neutral Networks with Usage-based Prices
Hahn和Wallsten写道，网络中立性“通常意味着宽带服务提供商只向消费者收取一次互联网接入费用，不偏袒一家内容提供商，也不向通过宽带线路向最终用户发送信息的内容提供方收取费用。“在本文中，我们研究了一个简单的线性需求响应模型下的非中性行为的影响，以使用为基础的价格。我们考虑广告收入，并考虑合作和非合作场景。特别是，我们模拟服务和内容提供方之间的侧支付的影响。我们还考虑了接入提供商的服务歧视的影响，以及我们的模型扩展到非垄断的内容提供方。
2010-06-19 cs.NI
Wi-Fi & WiMAX: A Comparative Study
通常宽带无线接入网络被认为是企业级网络，为我们提供更多的容量以及覆盖范围。我们已经看到，在偏远地区，有线网络根本不符合成本效益。无线网络为我们提供了一个替代的解决方案，这样的问题的信息访问。通过克服当今与距离和位置相关的问题，它们确实改变了人们之间交流和分享信息的方式。本文提供了一个比较和技术分析的替代方案，实现最后一英里无线宽带服务。它提供了802.11（Wi-FI）无线网络与802.16（WiMAX）之间的详细技术差异，802.16是一种新技术，解决了最后一英里实施中的许多困难。
2014-03-09 cs.NI
Policy options for digital infrastructure strategies: A simulation model for broadband universal service in Africa
互联网接入对于经济发展和帮助实现可持续发展目标至关重要，特别是因为即使是基本的宽带也可以彻底改变现有的经济机会。然而，仍有超过10亿人无法上网。政府必须做出战略选择，以连接这些公民，但目前很少有独立的，透明的和科学的可复制的评估依赖于本文开发的开源软件来测试宽带普遍服务战略，满足10 Mbps的目标正在考虑由联合国宽带委员会。对东非和西非六个国家（科特迪瓦、马里、塞内加尔、肯尼亚、坦桑尼亚和乌干达）不同基础设施决策的私人和政府成本进行了量化。结果提供了强有力的证据，表明在未连接地区直接“跨越”到4G是提供宽带普遍服务的最低成本选择，比3G节省13 - 51%。研究结果还表明，如何提取频谱和税收收入在不可行的市场提供没有净效益，因为每$1 taken in revenue, a $ 1基础设施补贴需要从政府实现宽带普遍服务。重要的是，在不可行的地区使用共享农村网络可以节省可观的成本（高达78%），同时保留了可行的城市和郊区动态基础设施竞争的好处。本文为设计宽带普遍服务的国家和国际政策提供了依据。
2021-02-06 cs.CY cs.NI econ.GN
Large Language Model Assisted Intent-Based Satellite-Integrated Access and Backhaul FWA for Rural Areas
École de Technologie Supérieure, Université du Québec（魁北克大学工程技术学院）；Ericsson Canada（爱立信加拿大）
针对农村地区通信需求时空波动及资源利用低效问题，提出基于大语言模型辅助的意图感知卫星集成接入与回传方法，将用户意图转化为网络需求，开发动态卫星IAB的FWA网络方法，最大化能源效率，仿真验证方法有效。
2026-07-24 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
BaPu: Efficient and Practical Bunching of Access Point Uplinks
如今，无线上传大量用户生成内容（UGC）的需求不断增长，但这仍然受到住宅宽带回程节流（通常在1到3 Mbps之间）的严重限制。我们提出了BaPu，一个精心设计的系统，实现了WiFi接入点的回程，以实现高聚合吞吐量。BaPu的灵感来自于十年的网络设计原理和技术，以实现无线链路和多路径上的高效TCP。BaPu旨在实现两个主要目标：1）不需要客户端修改，易于增量采用; 2）不仅支持UDP，而且还支持TCP流量，以极大地扩展其适用性到广泛的流行应用程序，如高清流媒体或大型文件传输。我们用普通的硬件做了BaPu的原型。我们广泛的实验表明，尽管TCP的敏感性，典型的信道因素，如高无线数据包丢失，无序的数据包到达由于多路径，异构回程容量，和动态延迟，BaPu实现了回程聚合高达95%的理论最大吞吐量UDP和88%的TCP。我们还根据经验估计了可以从住宅宽带中利用的潜在空闲带宽。
2013-01-28 cs.NI
Network Reconnaissance in IPv6-based Residential Broadband Networks
本论文针对IPv6住宅宽带网络侦察难题，提出适应方法，包括可视化、NTP Pool hitlist来源、扫描技术及德国三大网络案例研究，以发现客户端主机。
2020-12-19 cs.NI
Performance Analysis of VoIP Traffic in WiMAX using various Service Classes
全球微波接入互操作性（Worldwide Interoperability for Microwave Access，WiMAX）是目前无线领域最热门的技术之一，它是基于IEEE 802.16无线技术的标准，能够提供长距离的高吞吐量宽带连接，支持点到多点（Point to MultiPoint，PMP）宽带无线接入。与此同时，基于互联网协议的语音是一种很有前途的新技术，它提供了基于互联网协议的网络上的语音通信的访问，它成为一个替代公共交换电话网，由于其传输语音的能力，作为分组在IP网络。因此，VoIP在很大程度上不能容忍延迟，因此它需要高优先级传输。在本文中，我们研究了最常见的VoIP编解码器，这是G711，G7231和G729在WiMAX网络使用各种服务类和NOAH作为传输协议的性能。为了分析QoS参数，使用流行的网络模拟器ns2。分析了决定实际应用场景和业务流的QoS的各种参数。我们的目标是比较不同类型的服务类的QoS参数，如吞吐量，平均抖动和平均延迟。
2013-08-01 cs.NI
Closed-Form Rate Outage Probability for OFDMA Multi-Hop Broadband Wireless Networks under Nakagami-m Channels
速率中断概率是衡量第四代（4G）宽带接入网服务质量（QoS）水平的重要性能指标。因此，在本文中，我们计算出一个封闭的形式表达的速率中断概率为给定的用户在下行链路多跳OFDMA为基础的系统中遇到的链路信道变化的结果。假设分配给给定用户的不同子载波上的信道随机行为遵循独立的非相同Nakagami-m分布。除了单跳和多跳网络的速率中断概率公式外，我们还推导了独立非全同Gamma分布随机变量（RV）乘积的矩母函数、概率分布函数（pdf）和累积分布函数（cdf）的新的封闭形式公式。这些RV是所分配的子载波组上可达到的信噪比（SNR）的函数。对于单跳的情况下，受速率中断概率封闭公式的启发，我们制定了一个优化问题，在该问题中，我们分配子载波给用户，使总传输速率最大化，同时迎合所有用户的公平性。在所提出的公式中，公平性被认为是保证最小速率中断概率为每个接纳用户
2013-03-31 cs.NI
Performance Analysis for Bandwidth Allocation in IEEE 802.16 Broadband Wireless Networks using BMAP Queueing
本文提出了一种性能分析的带宽分配在IEEE 802.16宽带无线接入（BWA）网络考虑到分组级的服务质量（QoS）的约束。基于IEEE 802.16标准的自适应调制编码（AMC）速率用于根据信道质量在每帧时间内自适应地调整传输速率，以获得多用户分集增益。为了对到达过程和流量源进行建模，我们使用批处理马尔可夫到达过程（BMAP），它可以实现更真实，更准确的流量建模。我们确定分析不同的性能参数，如平均队列长度，数据包丢弃概率，队列吞吐量和平均数据包延迟。最后，对分析结果进行了数值验证.
2012-03-08 cs.NI cs.PF
TrustSAS: A Trustworthy Spectrum Access System for the 3.5 GHz CBRS Band
作为满足不断增长的频谱需求的持续努力的一部分，联邦通信委员会（FCC）最近开放了3.5 GHz频段中的150 MHz用于共享无线宽带使用。该频段的接入和运营，也就是公民宽带无线电服务（CBRS），将由动态频谱接入系统（SAS）管理，以实现二级用户（SU）和现任用户之间的无缝频谱共享。尽管有这些好处，但由FCC设定的SAS设计要求给SU带来了隐私风险，这仅仅是因为SU需要共享敏感的操作信息（例如，位置、身份、频谱使用），以便能够了解其附近的频谱可用性。在本文中，我们提出了TrustSAS，这是一个值得信赖的SAS框架，它以创新的方式将最先进的加密技术与区块链技术相结合，以解决这些隐私问题，同时符合FCC的监管设计要求。我们分析了我们的框架的安全性，并通过分析，仿真和实验来评估其性能。我们表明，TrustSAS可以提供合理的开销高的安全保证，使其成为一个理想的解决方案，解决SU的隐私问题，在一个可操作的SAS环境。
2019-07-06 cs.CR cs.NI
Multi-layer Space Information Networks: Access Design and Softwarization
在本文中，我们提出了一种方法，用于构建一个多层多轨道空间信息网（SIN）提供高速连续的宽带连接空间任务（纳卫星终端）从新兴的天基互联网提供商。这一概念的动机是卫星技术在卫星小型化和可重复使用火箭发射方面的快速发展，以及低轨道上用于空间下游应用（如地球观测、遥感和物联网数据收集）的纳米卫星星座数量的增加。具体而言，可以利用Starlink、OneWeb和SES O3b等天基互联网提供商直接与纳米卫星进行宽带连接，这允许在空间网络拓扑中实现更大程度的连接。此外，这种设施在经济上更有效率，不需要过多的地面站，同时实现实时和可靠的空间通信。这一目标需要开发合适的无线电接入方案和使用卫星间链路和轨道间链路的高效可扩展空间回程。特别地，除了基于软件定义网络（SDN）的架构之外，面向服务的无线电接入方法在多个ISL和IOL上采用最佳路由机制是这种新颖概念的最重要的推动者。因此，在不同轨道的多功能卫星节点之间发展这种共生互动，将导致未来下游空间任务和卫星网络设计和运营方式的突破。
2021-10-15 cs.NI eess.SP
Non-Orthogonal Multiplexing of Ultra-Reliable and Broadband Services in Fog-Radio Architectures
第五代（5G）蜂窝系统正在引入超可靠低延迟通信（URLLC）服务以及更传统的增强型移动宽带（eMBB）业务。此外，5G蜂窝架构正在从以基站为中心的部署演变为雾状设置，以适应云和边缘之间灵活的功能划分。在本文中，提出了一种新的解决方案，该解决方案通过在边缘节点（EN）处处理URLLC业务来实现URLLC和eMBB服务的非正交共存，而eMBB通信如在云无线电接入网络（C-RAN）系统中那样在云处理器处集中处理。该解决方案通过边缘处理来保证URLLC服务的低延迟要求，例如，用于车辆到蜂窝使用情况，以及通过集中式基带处理的eMBB流量的高频谱效率。通过考虑eMBB和URLLC业务的异构性能要求以及通过考虑实际方面（诸如衰落、URLLC发射机的信道状态信息的缺乏、eMBB发射机的速率适配、有限前传容量以及诸如打孔的不同共存策略）来分析上行链路和下行链路两者。
2018-12-21 cs.IT cs.NI math.IT
AI-Augmented OTDR Fault Localization Framework for Resilient Rural Fiber Networks in the United States
本文提出一种AI增强型OTDR故障定位框架，结合机器学习与传统信号分析，用于美国农村光纤网络的故障分类与定位，并通过实验验证其检测精度优于传统阈值方法。
2025-06-03 cs.NI eess.SP
