Integrated Access and Backhaul in 5G mmWave Networks: Potentials and Challenges
集成接入和回程（IAB）正在被研究作为通过实现无线回程链路来中继接入业务来克服超密集5G毫米波（mmWave）网络的部署成本的手段。然而，对于这些系统的开发，通过端到端系统级仿真来验证IAB在现实场景中的性能是至关重要的。在本文中，我们阐明了IAB的最新标准化活动，并比较了在毫米波部署中使用和不使用IAB的架构。虽然很好地理解，IAB网络通过避免需要提供有线回程到每个蜂窝基站降低部署成本，在本文中，我们证明了IAB使用端到端系统级仿真提供的小区边缘吞吐量优势。我们进一步强调了一些与此架构相关的研究挑战，需要进一步调查。
2019-06-03 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
End-to-End Simulation of Integrated Access and Backhaul at mmWaves
最近，毫米波（mmWave）频带已经被研究为支持下一代蜂窝网络（5G）的预见的极端数据率需求的手段。然而，为了克服严重的各向同性路径损耗和在这样的高频率下经历的恶劣传播，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。为了应对这一挑战，3GPP正在研究综合接入和回程（IAB）的概念，即，向移动终端提供无线回程的可能性。在本文中，我们（i）扩展了ns-3现有毫米波模块的功能，以支持先进的IAB功能，以及（ii）通过系统级全栈仿真评估IAB架构的端到端性能，包括吞吐量和通信延迟。最后，我们提供了如何设计最佳的无线回程解决方案，在存在资源受限和流量拥塞的毫米波场景的指导方针。
2018-08-01 cs.NI
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
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
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
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
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
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
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
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
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
Aerial Access and Backhaul in mmWave B5G Systems: Performance Dynamics and Optimization
在毫米波（mmWave）频率中使用基于无人机（UAV）的通信来提供按需无线电接入是提高超5G（B5 G）系统中的容量和覆盖的有前途的方法。在优化此类UAV基站的部署时，有几个设计方面需要解决。由于移动用户的交通需求随时间和空间而变化，因此相应地调整UAV位置的动态算法对于最大化性能至关重要。除了仔细跟踪时空用户/业务活动之外，这种优化需要考虑实际的回程约束。在这项工作中，我们首先回顾了集成接入和回程系统设计、对无人机基站的支持以及毫米波无线电中继功能背后的最新3GPP活动。然后，我们比较静态和移动无人机为基础的通信选项的毫米波系统布局，移动性和集群化的用户，天线阵列的几何形状，和动态回程的实际假设。我们证明，利用无人机的移动性，以服务于移动用户可以提高整体系统的性能，即使在回程容量限制的存在。
2019-11-13 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
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
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
Bandwidth Partitioning and Downlink Analysis in Millimeter Wave Integrated Access and Backhaul for 5G
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（mm波）通信的日益成熟已经开启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，使用其下行链路速率覆盖概率准确的特点。使用该框架，我们研究了三种回程带宽（BW）划分策略的性能：1）相等划分：当所有SBS获得相等的回程带宽份额时; 2）基于瞬时负载的划分：当SBS的回程带宽份额与其瞬时负载成比例时;以及3）基于平均负载的划分：当SBS的回程带宽份额与其平均负载成比例时。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。
2018-11-11 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
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
Constrained Deployment Optimization in Integrated Access and Backhaul Networks
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
集成接入和回程（IAB）是用于5G网络和超越（6 G）的有前途的技术之一，其中相同的节点/硬件用于以多跳方式提供回程和蜂窝服务。由于具有高速率/可靠性需求的回程链路的敏感性，需要适当的网络规划以使IAB网络适当地并且尽可能好地执行。在本文中，我们研究了部署优化对IAB网络覆盖的影响。我们专注于的情况下，由于地理或干扰管理的限制，不受约束的IAB节点的位置是不可行的，在某些地区。为此，我们提出了各种毫米波（mmWave）阻塞感知约束部署优化方法。我们的研究结果表明，即使部署优化的限制，网络规划大大提高了IAB网络的覆盖范围。
2022-10-11 cs.IT cs.LG 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
Exploiting Device-to-Device Communications in Joint Scheduling of Access and Backhaul for mmWave Small Cells
随着移动数据需求的爆炸式增长，对部署常规同构宏小区网络（其通常被称为异构蜂窝网络）下的较高频带的小小区以显著提升整体网络容量的兴趣日益增加。在毫米波（mmWave）频带中有大量频谱可用的情况下，毫米波频率处的小型小区能够提供多千兆位接入数据率，而毫米波频带中的无线回程正在成为提供高回程容量以连接小型小区的接入点（AP）的成本有效的解决方案。为了最佳地操作移动网络，有必要联合设计无线电接入和回程网络。同时，还应考虑设备之间的直接传输，以提高系统性能并增强用户体验。在本文中，我们提出了一种联合传输调度方案的无线电接入和回程的小小区在毫米波波段，称为D2DMAC，其中的路径选择标准的目的是使设备到设备的传输性能的提高。在D2DMAC中，提出了一种并发传输调度算法，以充分利用毫米波网络中的空间重用。通过各种流量模式和用户部署下的大量仿真，我们证明了D2DMAC在某些情况下达到了接近最佳的性能，并在延迟和吞吐量方面明显优于其他协议。此外，我们还分析了路径选择的D2DMAC的性能改善的影响，在不同的选择参数。
2015-03-08 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
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 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
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
Load Balancing-based Topology Adaptation for Integrated Access and Backhaul Networks
针对移动IAB网络中拓扑自适应仅依赖链路质量可能导致负载不均的问题，提出一种同时考虑回传链路质量和业务负载的负载均衡算法，在不显著损害行人QoS的前提下提升乘客上下行最差连接吞吐量。
2024-10-03 cs.NI cs.SY eess.SY
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
Joint Fiber and Free Space Optical Infrastructure Planning for Hybrid Integrated Access and Backhaul Networks
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文研究了光纤与自由空间光通信在混合接入和回传网络中的覆盖性能优化，探讨了在光纤成本受限情况下，混合部署带来的成本节约和能效提升。
2025-07-27 cs.IT cs.NI math.IT
Performance of Massive MIMO Self-Backhauling for Ultra-Dense Small Cell Deployments
第五代无线通信网络的一个关键方面将是整合不同的服务和技术，以提供无缝连接。在本文中，我们考虑使用大规模多输入多输出（mMIMO）来向密集部署的自回程（s-BH）小小区（SC）提供回程链路，这些小小区在回程的相同频谱资源内提供蜂窝接入。通过一个全面的系统级仿真研究，我们评估接入和回程之间的相互作用，以及由此产生的端到端的用户速率。此外，我们分析了不同的SC部署策略的影响，而不同的无线电接入和回程链路之间的时间资源分配。我们最后比较上述基于mMIMO的s-BH方法的mMIMO直接存取（DA）架构占导频重用方案的影响，连同其相关的开销和污染减轻效果。结果表明，相对于mMIMO DA，mMIMO s-BH支持的密集SC部署为超密集部署中的小区边缘用户（UE）提供了显著的速率改进，而从中值UE的角度来看，后者优于mMIMO s-BH。
2018-06-28 cs.IT cs.NI math.IT
Reconfigurable Intelligent Surfaces-Assisted Integrated Access and Backhaul
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Ericsson Research, Ericsson AB（爱立信研究院（爱立信公司））；New York University（纽约大学）
本文通过有限随机几何模型研究RIS对IAB网络覆盖扩展的影响，对比不同辅助场景并分析季节性树叶变化的影响，仿真结果为RIS在IAB中的应用提供了机遇与挑战的参考。
2025-02-17 cs.IT cs.LG 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, Resource Allocation, and Energy Optimization for Integrated Access and Backhaul with Open RAN
Northeastern University（东北大学）；Technology Innovation Institute Abu Dhabi, United Arab Emirates（阿联酋技术研究所）
本文针对6G网络中移动运营商面临的多样化需求与能耗问题，提出面向IAB网络的联合路由与资源分配优化方法，通过能量最小化和吞吐量最大化双目标模型，结合O-RAN架构闭环控制框架，验证了在米兰市开放数据基础上的优化效果。
2026-04-29 cs.NI
Online Reinforcement Learning of X-Haul Content Delivery Mode in Fog Radio Access Networks
我们考虑具有云中的基带单元（BBU）和多个启用高速缓存的增强型远程无线电头端（eRRH）的雾无线电接入网络（F-RAN）。该系统的目的是提供内容的需求与最小的平均延迟从一个随时间变化的图书馆的流行内容。关于未缓存的请求文件的信息可以通过遵循回程或前传模式从云传输到eRRH。回程模式传输所请求文件的一部分，而前传模式传输如在Cloud-RAN（C-RAN）中的量化基带样本。回程模式允许更新eRRH的缓存，这可以降低未来的递送延迟。相比之下，前传模式实现了可以减少当前递送延迟的协作C-RAN传输。考虑到当前和未来的交付性能之间的权衡，本文提出了一种自适应选择方法之间的两种交付模式，以最大限度地减少长期交付延迟。假设一个未知的和随时间变化的流行度模型，该方法是基于无模型强化学习（RL）。数值结果证实了所提出的RL格式的有效性。
2019-12-20 cs.NI eess.SP
On Topology Optimization and Routing in Integrated Access and Backhaul Networks: A Genetic Algorithm-based Approach
Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Ericsson research（爱立信研究）；King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（沙特国王科技大学(KAUST)）
在本文中，我们研究了集成接入和回程（IAB）网络中的拓扑优化和路由问题，这是发展5G网络的有前途的技术之一。我们从不同的角度研究这个问题。我们开发了高效的遗传算法为基础的计划IAB节点的位置和非IAB回程链路分布，并评估绕过时间阻塞路由的效果。在这里，集中在基于毫米波的通信，我们研究的服务覆盖概率，定义为事件的概率，用户设备（UE）的最低速率要求得到满足。此外，我们还研究了不同参数如天线增益、阻塞和树叶对系统性能的影响。最后，我们总结了最近的Rel-16以及即将到来的Rel-17 3GPP关于IAB网络中路由的讨论，并讨论了实现基于网格的IAB网络的主要挑战。正如我们所展示的那样，通过适当的网络拓扑结构，IAB是实现5G及以后所需的网络致密化的一种有吸引力的方法。
2021-09-22 cs.IT cs.LG cs.NI
A Scalable Communication Model to Realize Integrated Access and Backhaul (IAB) in 5G
本文针对5G中IAB多跳网络，形式化最大化传输容量与最小化发射功率问题，考虑中继选择、信道分配和功率控制约束，推导最优性界并提出启发式算法进行验证。
2023-09-18 cs.ET cs.NA cs.NI
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
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
On Integrated Access and Backhaul Networks: Current Status and Potentials
在本文中，我们介绍并研究了集成接入和回程（IAB）作为演进5G网络的有前途的技术之一的潜力和挑战。我们从不同的角度研究IAB网络。我们总结了最近的Rel-16以及即将到来的Rel-17 3GPP关于IAB的讨论，并强调了不同协议层上的主要IAB特定协议。此外，集中在毫米波为基础的通信，我们评估的IAB网络在密集和郊区的性能。使用有限随机几何模型，在有限区域内随机分布IAB节点和用户设备（UE），我们研究了服务覆盖率，定义为满足UE最低速率要求的事件概率。我们提出了IAB和混合IAB/光纤回程网络之间的比较，其中一部分或全部的小型基站是光纤连接的。最后，我们研究了IAB网络对天气和各种部署条件的鲁棒性，并验证了它们对IAB设置覆盖率的影响，例如阻塞，树叶，雨水以及天线高度/增益，这是光纤连接和IAB网络之间的关键区别。正如我们所展示的，IAB是一种有吸引力的方法，可以实现5G及以后所需的网络致密化。
2020-08-20 cs.IT cs.NI math.IT
Learning Hierarchical Resource Allocation and Multi-agent Coordination of 5G mobile IAB Nodes
我们考虑一个动态的毫米波网络集成接入和回程，移动中继节点移动到自动重新配置的无线回程。具体来说，我们专注于带内中继网络，进行接入和回程链路在同一频带上的同信道干扰的严重限制。在此背景下，我们共同研究动态中继节点定位，用户关联，回程容量分配的复杂问题。为了解决这个问题，有限的复杂性，我们采用了一个分层的多智能体强化与两级结构。高级策略动态地协调移动中继节点，为低级策略定义回程配置，低级策略联合地将用户设备分配给每个中继并相应地分配回程容量。由此产生的解决方案自动适应接入和回程网络的用户数量的变化，流量分布，和信道的变化。数值结果表明，我们提出的解决方案的分层学习过程的收敛性方面的有效性。与基线方法相比，它还提供了显着的回程容量和网络总速率增加（高达3.5倍）。
2023-02-15 cs.MA cs.NI
Resource Management for 5G NR Integrated Access and Backhaul: a Semi-centralized Approach
下一代移动网络将被部署为超密集网络，以匹配对增加容量的需求以及频谱的较高部分（即，毫米波波段）引入。然而，超密集网络需要普及的高容量回程解决方案，并且将光纤部署到所有基站通常被认为对于网络运营商来说过于昂贵。因此，第三代合作伙伴计划（3GPP）引入了集成接入和回程（IAB），这是一种无线回程解决方案，其中接入和回程链路共享相同的硬件、协议栈以及频谱。然而，相同频带中不同链路的复用引入了干扰和容量共享问题，因此要求引入高级调度和协调方案。本文提出了一种适用于IAB网络的半集中式资源分配方案，该方案设计灵活、复杂度低，符合3GPP IAB规范。我们开发了一个版本的最大加权匹配（MWM）的问题，可以应用于一个生成树，代表IAB网络，其复杂性是线性的IAB节点的数量。所提出的解决方案相比，最先进的分布式方法，通过端到端，全栈系统级仿真与3GPP兼容的信道模型，协议栈，和一组不同的用户应用程序。结果表明，我们的方案可以增加小区边缘用户的吞吐量高达5倍，同时减少整体网络拥塞，端到端延迟减少高达25倍。
2022-01-24 cs.IT cs.NI math.IT
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
Multi-Agent Reinforcement Learning for Network Routing in Integrated Access Backhaul Networks
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
本文首次针对集成接入回传网络提出基于多智能体强化学习的关系优势演员-评论家算法，在分布式约束下实现接近集中式性能的联合路由优化，提升网络效率并抑制自私行为。
2023-05-12 cs.AI cs.NI
Deep Reinforcement Learning Based Placement for Integrated Access Backhauling in UAV-Assisted Wireless Networks
University of Michigan-Dearborn（密歇根大学迪尔伯恩分校）
本文提出基于深度强化学习的无人机部署方法，动态平衡前传与回传链路，以增强5G网络中偏远或受灾区域的覆盖与性能。
2023-12-21 cs.LG cs.NI cs.SY
Safehaul: Risk-Averse Learning for Reliable mmWave Self-Backhauling in 6G Networks
在静态场景中以毫米波频率（mmWave）的无线回程是蜂窝网络中的成熟实践。然而，当今毫米波系统中的高度定向和自适应波束成形为自回程开辟了新的可能性。利用这种潜力，3GPP已经标准化了集成接入和回程（IAB），允许同一基站服务接入和回程业务。尽管IAB毫米波网络更具成本效益和灵活性，但资源分配和路径选择是一项艰巨的任务。迄今为止，现有的工作已经通过大量的经典优化和学习方法来解决这个挑战，通常优化关键性能指标（KPI），例如吞吐量、延迟和公平性，并且很少关注KPI的可靠性。我们提出了Safehaul，一种针对IAB毫米波网络的基于风险规避学习的解决方案。除了优化平均性能外，Safehaul还通过最大限度地减少性能分布尾部的损失来确保可靠性。我们开发了一种新的模拟器，并通过大量的模拟表明，Safehaul不仅将延迟降低了43.2%，而且还表现出更可靠的性能（例如，实现延迟的方差减少71.4%）。
2023-01-12 cs.NI
Optimizing RRH Placement Under a Noise-Limited Point-to-Point Wireless Backhaul
在本文中，我们研究的部署决策和位置优化的远程无线头端（RRH）在协调分布式网络中存在的无线回程。我们实现了一个方案，其中RRH使用迫零波束成形（ZF-BF）的接入信道，以共同服务于多个用户，而在回程的RRH连接到他们的中央单元（CU）通过点对点的无线链路。我们调查的影响，该计划的部署的RRH和由此产生的可实现的频谱效率在接入信道（回程中断约束下）。我们的研究结果表明，即使是噪声限制的回程链路，大的带宽必须分配给回程，以允许自由分布的RRH在网络中。此外，我们的研究结果表明，分布在更多的RRH上的可用天线是有利的，相比，一个更共处一地的天线系统。这促使进一步的工作来研究无线回程方案的效率和它们对具有联合传输的协调分布式网络的性能的影响。
2021-02-12 cs.IT cs.NI math.IT
Load & Backhaul Aware Decoupled Downlink/Uplink Access in 5G Systems
直到第四代（4G）蜂窝3GPP系统，用户设备（UE）的小区关联一直基于来自最强基站的下行链路接收功率。最近的工作已经表明，随着新兴5G系统中异质性程度的增加，这种方法明显是次优的，提倡下行链路和上行链路的独立关联，其中下行链路由宏小区服务，上行链路由最近的小小区服务。在本文中，我们通过明确地考虑小区负载以及在关联过程期间的可用回程容量来推进现有技术。我们介绍了一种新的关联算法，并证明了其优越性w.r.t.通过基于沃达丰的小小区试验网络并采用高分辨率路径损耗预测和实际用户分布的仿真，我们还研究了不同的功率控制设置对算法性能的影响。
2014-10-24 cs.IT cs.NI math.IT
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
