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葛晓虎著 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121299551

商品编码：29680863341

包装：平装-胶订

出版时间：2017-01-01

基本信息

书名：5G绿色移动通信网络

定价：69.00元

作者：葛晓虎著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2017-01-01

ISBN：9787121299551

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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近年来，移动通信产业发展迅速，移动用户数量激增，移动网络设备大规模布设，随之而来的移动通信的能耗问题日益突出。同时，随着有限频谱资源的日益饱和，移动通信的频谱效率问题日益成为其发展瓶颈。怎样有效突破能效与频谱效率的枷锁，是未来5G移动通信网络发展的关键。本书将着重系统介绍面向5G移动通信网络的能量与频谱优化技术，结合国际学术界与工业界的*研究成果，对提高网络及通信系统能效与频谱效率的优化技术进行*前沿的系统分析。内容主要包括绿色通信网络概念及应用需求、用户需求与资源管理、网络能效模型及评估、基于服务质量的5G通信系统能效优化、异构多网协同机制、基于用户体验质量和能效的5G通信系统应用等。

目录

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目 录

章 Chapter 1
5G绿色通信网络概念及应用需求1
1.1 绪论2
1.2 绿色通信在外的研究现状与趋势5
1.2.1 基站节能措施5
1.2.2 基站能耗模型7
1.2.3 无线异构网络能效研究9
1.3 蜂窝网物化能耗与整体能效评估10
1.3.1 基站的能耗组成与评估11
1.3.2 蜂窝网络整体能效建模及优化17
1.3.3 蜂窝网物化能耗后续研究20
1.4 5G绿色通信网络的挑战21
1.4.1 5G回程网络21
1.4.2 5G回程网络能效21
1.5 本章小结26
1.6 参考文献27
基 础 篇
第2章 Chapter 2
面向绿色通信的无线资源管理33
2.1 绪论34
2.2 用户业务流量模型36
2.2.1 数据业务36
2.2.2 语音业务39
2.3 辐射能量与干扰模型42
2.4 基于Bregman非过度间距的资源分配45
2.4.1 问题描述46
2.4.2 正则拉格朗日对偶方程和-Excessive Gap光滑技术47
2.4.3 具有Bregman投影的快速迭代算法51
2.4.4 异构网络下多服务资源分配问题57
2.5 本章小结61
2.6 参考文献62
第3章 Chapter 3
蜂窝网络能量效率67
3.1 几何理论68
3.1.1 引言68
3.1.2 点过程69
3.1.3 分割理论71
3.2 PVT蜂窝网能效模型72
3.2.1 系统模型72
3.2.2 PVT蜂窝网流量模型与性能分析74
3.2.3 PVT单天线蜂窝网络能效模型与性能分析78
3.2.4 PVT多天线蜂窝网络运行功耗模型与性能分析88
3.3 多天线蜂窝网功率优化102
3.3.1 系统模型102
3.3.2 多天线蜂窝网能效模型102
3.4 HCPP蜂窝网能效模型106
3.4.1 系统模型107
3.4.2 基于HCPP的蜂窝网络干扰模型108
3.4.3 基于HCPP的MIMO蜂窝网容量模型112
3.4.4 HCPP蜂窝网络能效模型116
3.4.5 性能仿真及讨论116
3.5 本章小结118
3.6 参考文献119
第4章 Chapter 4
基于服务质量的移动通信系统能效优化123
4.1 绪论124
4.2 误比特率约束条件下的MIMO-OFDM通信系统能效优化126
4.2.1 MIMO-OFDM通信系统能效模型126
4.2.2 误比特率约束条件下的通信系统能效优化128
4.2.3 仿真与性能分析132
4.3 服务质量统计约束模型及通信系统有效容量135
4.3.1 QoS统计约束模型135
4.3.2 通信系统有效容量136
4.3.3 有效容量性能仿真137
4.4 基于服务质量的MIMO-OFDM通信系统能效优化139
4.4.1 系统模型139
4.4.2 基于有效容量的MIMO-OFDM系统能效模型140
4.4.3 通信系统能效优化142
4.4.4 算法设计144
4.4.5 仿真结果及分析145
4.5 本章小结155
4.6 参考文献156
第5章 Chapter 5
5G异构无线多网的能效协同优化159
5.1 绪论160
5.2 异构无线多网能效协同优化架构161
5.3 异构多网网络与终端的联合能效优化163
5.3.1 现有网络能效评估指标163
5.3.2 网络与终端联合考虑的新能效评估指标165
5.3.3 宏微小区共存场景下的网络能效分析166
5.4 无线网络虚拟化与软件定义无线网络174
5.4.1 无线网络虚拟化175
5.4.2 软件定义无线网络179
5.5 本章小结186
5.6 参考文献186
应 用 篇
第6章 Chapter 6
基于用户体验质量的客户端设计191
6.1 绪论192
6.2 相关标准与研究192
6.2.1 渐进式超文本串流192
6.2.2 自适应串流193
6.2.3 MPEG-DASH197
6.3 基于用户体验质量的动态自适应串流机制198
6.3.1 缓冲预存模式200
6.3.2 实时串流模式203
6.3.3 动态自适应串流决策204
6.4 系统设计与实现204
6.4.1 软硬件平台介绍204
6.4.2 系统架构与实现流程222
6.4.3 开发环境223
6.4.4 安卓应用程序开发环境228
6.4.5 移植MPEG-DASH至安卓多媒体框架228
6.5 系统结果分析230
6.5.1 测试环境230
6.5.2 串流设备决策机制分析235
6.5.3 使用者观赏体验分析239
6.6 结论与未来展望242
6.7 参考文献243
第7章 Chapter 7
基于能效增益的安卓平台设计247
7.1 绪论248
7.2 H.264视频编译码标准249
7.2.1 H.264标准介绍249
7.2.2 H.264双核心并行解码机制250
7.3 安卓多媒体系统架构253
7.4 能效增益与动态串流机制254
7.4.1 影音同步机制设计254
7.4.2 网络带宽分析255
7.4.3 实时硬件运算能力分析256
7.4.4 RTSP与网络串流259
7.4.5 动态串流调整机制决策261
7.5 系统架构与实现流程265
7.5.1 编译环境265
7.5.2 基于H.264并行解码的双核心安卓平台269
7.5.3 安卓应用程序包设计280
7.6 系统实现结果284
7.6.1 测试环境与实现分析284
7.6.2 能效增益分析286
7.6.3 影音同步机制分析286
7.6.4 动态串流调整机制分析288
7.7 结论与未来展望289
7.8 参考文献290

作者介绍

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葛晓虎，华中科技大学电子信息与通信学院教授，博士生导师，华中学者特聘教授，湖北省国际科技合作基地——绿色宽带无线通信国际科技合作基地主任，华中科技大学——悉尼科技大学移动通信联合研究中心主任。2003年毕业于华中科技大学获通信与信息系统博士学位， 2004年担任韩国亚洲大学电子与计算机工程系研究员，2005年担任意大利都灵理工大学电子系博士后助理研究员。 2005年获意大利Galilei Grant，2009年获挪威奖学金资助短期访问挪威多所大学，2010年6-8月以visiting researcher身份访问英国Heriot-Watt University，2011年11月-2012年11月以Visiting Professor身份访问挪威University of Agder。近年来主持承担了10余项*科研课题和多项国际高水平科技合作项目。担任国家科技部和国家自然基金委项目评审专家，湖北省科技厅自然基金项目评审专家，IEEE高级会员（Senior Member），中国通信学会高级会员，中国电子学会高级会员。

文摘

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序言

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《5G绿色移动通信网络》 内容简介 随着信息技术的飞速发展，移动通信网络已成为现代社会不可或缺的基础设施。从第一代模拟通信到如今的第五代（5G）高速移动通信，每一次技术革新都极大地改变了我们的生活和工作方式。然而，伴随着网络规模的爆炸式增长和数据流量的指数级攀升，能源消耗和环境影响也日益成为一个严峻的挑战。在这样的背景下，《5G绿色移动通信网络》应运而生，旨在深入探讨如何构建和运营一个既能满足未来通信需求，又能最大限度降低能源消耗、减少环境污染的5G网络。 本书并非简单罗列5G技术标准，而是从一个更加宏观和前瞻的视角，聚焦于“绿色”这一核心理念，剖析5G网络建设和发展过程中所面临的绿色化挑战，并提出系统性的解决方案。全书内容涵盖了5G绿色移动通信网络的各个关键方面，从理论基础到实践应用，从技术创新到政策引导，力求为读者提供一个全面、深入且具有前瞻性的理解。 第一部分：5G绿色挑战与必要性 本部分首先阐述了当前移动通信网络，特别是5G网络在能源消耗方面面临的严峻形势。随着基站数量的激增、数据处理能力的提升以及用户终端的普及，整个网络的总能耗呈现出不断上升的趋势。大量的能源消耗不仅带来了巨大的经济成本，更对全球气候变化和资源枯竭构成了潜在威胁。本书将详细分析导致5G网络能耗居高不下的主要因素，例如： 基站功耗： 5G基站，特别是大规模MIMO（Massive MIMO）和毫米波（mmWave）基站，其信号处理和射频单元的功耗显著高于前代技术。 传输网络功耗： 随着数据量的爆炸式增长，承载海量数据的传输网络也需要更大的容量和更高的能效。 数据中心功耗： 5G网络需要更强大的云计算和数据存储能力，而数据中心是能源消耗的大户。 终端功耗： 尽管终端设备的能效不断提升，但5G终端的复杂功能和高数据速率需求依然是不可忽视的能耗来源。 设备生命周期能耗： 从原材料采购、生产制造到设备报废，整个生命周期中的能源消耗和环境影响同样需要被纳入考量。 在此基础上，本书强调了构建5G绿色移动通信网络的紧迫性和必要性。这不仅是企业社会责任的体现，更是实现可持续发展、应对气候变化、保障国家能源安全的必然选择。绿色通信网络将有助于降低运营成本，提升网络竞争力，并最终推动整个社会向低碳化、可持续化发展转型。 第二部分：5G绿色化关键技术 本部分是本书的核心内容，详细探讨了实现5G网络绿色化的关键技术。这些技术涵盖了从设备设计、网络架构到运营管理等多个层面，旨在从源头上减少能耗，提高能源利用效率。 低功耗硬件设计： 介绍新一代射频芯片、基带芯片以及天线阵列的能效优化技术，包括采用更先进的半导体工艺、优化信号处理算法、引入更高效的功率放大器等。 智能化基站能效管理： 深入分析如何通过智能化的调度和管理机制，实现基站的动态能耗控制。例如，基于业务负载的动态功放关断/休眠技术，在网络流量较低时自动关闭部分射频单元，显著降低待机功耗。 绿色传输网络技术： 探讨低功耗光模块、节能型路由器和交换机以及智能化的流量调度算法，以降低数据传输过程中产生的能耗。 网络虚拟化与软件定义网络（SDN）： 分析如何利用网络功能虚拟化（NFV）和SDN技术，实现网络资源的集中化管理和按需分配，提高网络设备的利用率，避免闲置资源造成不必要的能耗。 边缘计算与分布式部署： 探讨边缘计算如何将部分数据处理能力下沉到网络边缘，减少数据传输到中心化数据中心的能耗，并提高响应速度。同时，分析分布式部署策略对整体能耗的影响。 智能天线技术与波束赋形： 详细介绍Massive MIMO、波束赋形等技术如何通过精确控制信号方向，提高覆盖效率和用户体验，从而在相同覆盖范围内减少基站数量或降低基站的发射功率。 人工智能（AI）在能效优化中的应用： 探讨如何利用AI和机器学习算法，对网络流量进行精准预测，智能调度资源，优化基站运行状态，实现更精细化的能耗管理。例如，AI驱动的负荷预测和动态休眠策略。 能源采集技术： 介绍将环境中的能量（如太阳能、射频能量）采集并用于为部分小型基站或传感器供电的可能性，从而减少对传统电网的依赖。 第三部分：5G绿色网络架构与运营 本部分将视角拓展到整个5G网络的架构和运营层面，探讨如何通过优化整体设计和管理策略，实现网络的绿色化。 网络架构的绿色化设计： 分析如何通过采用更加模块化、可插拔的设计，方便设备的升级和替换，减少电子垃圾的产生。同时，探讨新型网络拓扑结构对整体能耗的影响。 绿色数据中心设计与运营： 介绍数据中心在制冷、供电、服务器效率等方面的绿色化改进措施，以及如何与5G网络协同工作，降低整体能耗。 可持续供应链管理： 强调从设备原材料的选取、生产过程的节能减排，到设备回收和再利用等全生命周期的绿色化考量。 绿色网络运营与维护： 探讨如何通过智能化的监控和故障预测系统，提高设备的可靠性，减少因故障带来的额外能耗和维护成本。同时，优化维护流程，减少对环境的影响。 能效指标体系与评估： 建立科学的5G绿色网络能效评估指标体系，包括网络整体能效、基站能效、传输能效等，为网络的绿色化建设提供量化依据和评价标准。 第四部分：政策、标准与产业协同 实现5G绿色移动通信网络是一个系统工程，需要政府、企业、研究机构等多方力量的共同努力。本部分将重点关注政策、标准和产业协同的作用。 绿色通信政策引导： 分析政府在推动5G绿色化发展中的作用，例如制定绿色能效标准、提供政策激励、引导绿色采购等。 国际与国内绿色通信标准： 介绍当前5G绿色通信领域相关的国际和国内标准，以及未来标准的发展趋势。 产业界的绿色实践与合作： 探讨不同通信设备制造商、运营商、芯片厂商等在绿色通信领域的创新实践和合作模式，推动整个产业链的绿色转型。 未来展望与挑战： 展望未来5G及后续移动通信技术在绿色化方面的发展趋势，例如与物联网、人工智能、自动驾驶等新兴技术的融合，以及应对可能出现的新挑战。 结论 《5G绿色移动通信网络》通过对5G网络绿色化挑战的深入分析，以及对关键技术、网络架构、运营模式、政策标准等方面的全面探讨，为读者勾勒出了一条通往可持续通信未来的清晰路径。本书旨在提升从业者和研究者对5G绿色化重要性的认识，提供切实可行的解决方案，并激发更多关于绿色通信技术的创新和实践。最终目标是构建一个高效、智能、低碳、环保的5G网络，为数字经济的蓬勃发展提供坚实的绿色支撑，为建设美丽中国和可持续发展的地球贡献力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，封面采用了一种磨砂质感的纸张，触感细腻，拿在手里沉甸甸的，透露出一种专业又沉稳的气息。色彩搭配上，主色调选择了深邃的藏蓝与充满活力的电光绿，这种对比既象征了技术的前沿性，又暗合了某种环保或高效的主题，虽然我拿到书时并没有立刻去深究它究竟是讲“绿色”的哪一方面，但这种视觉上的冲击力确实足够吸引眼球。内页的纸张选择也相当考究，文字排版清晰疏朗，即使是像我这样需要长时间阅读技术资料的人，眼睛也不会感到很快疲劳。我想，出版社在细节上的用心程度，往往能侧面反映出内容本身的质量把关。我尤其欣赏它在章节标题和图表注释上的字体选择，既保证了学术的严谨性，又没有陷入那种传统教材的刻板和枯燥。它不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的工艺品，让人在学习之余，也能享受到阅读过程中的愉悦感。这种对物理载体的重视，在现在这个电子阅读盛行的时代，显得尤为可贵，让人忍不住想把它放在书架最显眼的位置上，随时翻阅。

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从一个工程实践者的角度来看，这本书的实用价值是毋庸置疑的，它提供了大量的可操作性指导和优化思路。书中关于网络性能评估的章节，提供了详细的仿真环境搭建指南和常用的性能指标分析方法，这些内容可以直接被移植到实际的项目测试和验证流程中去。我发现，作者在描述某些复杂的故障排除流程时，逻辑清晰得像一份SOP（标准操作程序），而不是堆砌晦涩的理论。特别是对于系统参数配置的讨论，书中不仅列出了推荐值，还深入分析了不同参数组合对网络延迟和吞吐量的敏感性，这对于进行网络优化调优的工程师来说，简直是雪中送炭。当然，阅读这些实践性的内容时，我常常会联想到自己过去在现场遇到的各种棘手问题，深感如果早些接触到这样一本详尽的参考书，也许就能少走不少弯路。这种直接转化为生产力的知识输出，是衡量一本技术书籍价值的重要标尺。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，最大的惊喜在于它所蕴含的对可持续发展和高效利用资源的关注，这种视角在传统的通信技术书籍中并不常见，显得尤为独特。作者似乎在每一个技术章节的讨论中，都不忘提醒读者关注其背后的能耗和环境影响，这无疑提升了整本书的立意高度。我能感受到作者在论述这些复杂技术时，内心深处的那份对未来社会责任感的驱动。例如，在讨论高频段部署的优势时，书中并未回避其带来的能量效率挑战，而是立刻提供了相应的节能技术方案作为应对，形成了一种辩证的讨论结构。这种前瞻性的、带有社会责任感的学术态度，让人在学习技术的同时，也受到了更深层次的启迪，促使我们思考如何构建一个既先进又负责任的通信基础设施。这种将技术创新与社会价值紧密结合的叙事方式，使得这本书不仅是一本技术手册，更像是一份面向未来的行业宣言，读起来让人心潮澎湃，充满对技术向善的期待。

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这本书的深度和广度让人印象深刻，它显然不仅仅停留在对现有标准的简单介绍，而是深入挖掘了许多前沿趋势和潜在挑战。我特别留意了其中关于未来网络架构演进的部分，作者的预测和分析展现了极强的洞察力，似乎已经预见到了未来几年行业可能会遇到的瓶颈以及相应的技术对策。书中对跨领域技术的融合描述得尤其到位，比如如何将人工智能算法有效地嵌入到网络资源调度中，以实现更精细化的管理，这些内容在其他同类著作中通常是浅尝辄止的。而且，它似乎非常注重平衡性，一方面详述了核心网络（Core Network）的演变，另一方面也给予了接入网（Access Network）足够的篇幅进行探讨，确保了读者能够获得一个全局性的视角，而不是仅仅聚焦于某个单一的技术环节。这种全面的视野，对于正在从事系统设计或规划工作的专业人士来说，无疑是一份宝贵的参考资料，它提供的不仅仅是“是什么”，更多的是“为什么是这样”和“未来会怎样”。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的体验，就像是跟着一位经验老道的领路人走进了技术迷宫的中心。作者的叙事逻辑非常清晰，仿佛是为初学者量身定做的路线图，一步步引导我们从宏观概念过渡到具体的协议细节。一开始，我还担心那些复杂的数学模型和公式会不会让我望而却步，但出乎意料的是，每一部分理论的引入都伴随着极其贴切的现实应用案例。举个例子，当讲解到某种波束赋形技术的原理时，作者并没有停留在纯粹的理论推导，而是立刻联系到城市峡谷中信号衰减的实际问题，这种“理论联系实际”的处理方式，极大地降低了我的理解门槛。更值得称赞的是，书中对于一些关键技术名词的解释，总是能找到最精准、最易于消化的词汇进行阐述，避免了那种生硬的、机器翻译式的晦涩表达。这种行文风格，让原本严肃的学术内容变得生动有趣，即便是偶尔跳过一些深奥的推导，也不会影响对整体框架的把握，为后续的深入研究打下了坚实的基础。