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葛曉虎著 著

圖書標籤:

• 5G
• 綠色通信
• 移動通信
• 無綫通信
• 網絡技術
• 電子工業齣版社
• 通信工程
• 節能減排
• 綠色能源
• 信息技術

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121299551

商品編碼：29680863341

包裝：平裝-膠訂

齣版時間：2017-01-01

基本信息

書名：5G綠色移動通信網絡

定價：69.00元

作者：葛曉虎著

齣版社：電子工業齣版社

齣版日期：2017-01-01

ISBN：9787121299551

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝-膠訂

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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近年來，移動通信産業發展迅速，移動用戶數量激增，移動網絡設備大規模布設，隨之而來的移動通信的能耗問題日益突齣。同時，隨著有限頻譜資源的日益飽和，移動通信的頻譜效率問題日益成為其發展瓶頸。怎樣有效突破能效與頻譜效率的枷鎖，是未來5G移動通信網絡發展的關鍵。本書將著重係統介紹麵嚮5G移動通信網絡的能量與頻譜優化技術，結閤國際學術界與工業界的*研究成果，對提高網絡及通信係統能效與頻譜效率的優化技術進行*前沿的係統分析。內容主要包括綠色通信網絡概念及應用需求、用戶需求與資源管理、網絡能效模型及評估、基於服務質量的5G通信係統能效優化、異構多網協同機製、基於用戶體驗質量和能效的5G通信係統應用等。

目錄

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目 錄

章 Chapter 1
5G綠色通信網絡概念及應用需求1
1.1 緒論2
1.2 綠色通信在外的研究現狀與趨勢5
1.2.1 基站節能措施5
1.2.2 基站能耗模型7
1.2.3 無綫異構網絡能效研究9
1.3 蜂窩網物化能耗與整體能效評估10
1.3.1 基站的能耗組成與評估11
1.3.2 蜂窩網絡整體能效建模及優化17
1.3.3 蜂窩網物化能耗後續研究20
1.4 5G綠色通信網絡的挑戰21
1.4.1 5G迴程網絡21
1.4.2 5G迴程網絡能效21
1.5 本章小結26
1.6 參考文獻27
基 礎 篇
第2章 Chapter 2
麵嚮綠色通信的無綫資源管理33
2.1 緒論34
2.2 用戶業務流量模型36
2.2.1 數據業務36
2.2.2 語音業務39
2.3 輻射能量與乾擾模型42
2.4 基於Bregman非過度間距的資源分配45
2.4.1 問題描述46
2.4.2 正則拉格朗日對偶方程和-Excessive Gap光滑技術47
2.4.3 具有Bregman投影的快速迭代算法51
2.4.4 異構網絡下多服務資源分配問題57
2.5 本章小結61
2.6 參考文獻62
第3章 Chapter 3
蜂窩網絡能量效率67
3.1 幾何理論68
3.1.1 引言68
3.1.2 點過程69
3.1.3 分割理論71
3.2 PVT蜂窩網能效模型72
3.2.1 係統模型72
3.2.2 PVT蜂窩網流量模型與性能分析74
3.2.3 PVT單天綫蜂窩網絡能效模型與性能分析78
3.2.4 PVT多天綫蜂窩網絡運行功耗模型與性能分析88
3.3 多天綫蜂窩網功率優化102
3.3.1 係統模型102
3.3.2 多天綫蜂窩網能效模型102
3.4 HCPP蜂窩網能效模型106
3.4.1 係統模型107
3.4.2 基於HCPP的蜂窩網絡乾擾模型108
3.4.3 基於HCPP的MIMO蜂窩網容量模型112
3.4.4 HCPP蜂窩網絡能效模型116
3.4.5 性能仿真及討論116
3.5 本章小結118
3.6 參考文獻119
第4章 Chapter 4
基於服務質量的移動通信係統能效優化123
4.1 緒論124
4.2 誤比特率約束條件下的MIMO-OFDM通信係統能效優化126
4.2.1 MIMO-OFDM通信係統能效模型126
4.2.2 誤比特率約束條件下的通信係統能效優化128
4.2.3 仿真與性能分析132
4.3 服務質量統計約束模型及通信係統有效容量135
4.3.1 QoS統計約束模型135
4.3.2 通信係統有效容量136
4.3.3 有效容量性能仿真137
4.4 基於服務質量的MIMO-OFDM通信係統能效優化139
4.4.1 係統模型139
4.4.2 基於有效容量的MIMO-OFDM係統能效模型140
4.4.3 通信係統能效優化142
4.4.4 算法設計144
4.4.5 仿真結果及分析145
4.5 本章小結155
4.6 參考文獻156
第5章 Chapter 5
5G異構無綫多網的能效協同優化159
5.1 緒論160
5.2 異構無綫多網能效協同優化架構161
5.3 異構多網網絡與終端的聯閤能效優化163
5.3.1 現有網絡能效評估指標163
5.3.2 網絡與終端聯閤考慮的新能效評估指標165
5.3.3 宏微小區共存場景下的網絡能效分析166
5.4 無綫網絡虛擬化與軟件定義無綫網絡174
5.4.1 無綫網絡虛擬化175
5.4.2 軟件定義無綫網絡179
5.5 本章小結186
5.6 參考文獻186
應 用 篇
第6章 Chapter 6
基於用戶體驗質量的客戶端設計191
6.1 緒論192
6.2 相關標準與研究192
6.2.1 漸進式超文本串流192
6.2.2 自適應串流193
6.2.3 MPEG-DASH197
6.3 基於用戶體驗質量的動態自適應串流機製198
6.3.1 緩衝預存模式200
6.3.2 實時串流模式203
6.3.3 動態自適應串流決策204
6.4 係統設計與實現204
6.4.1 軟硬件平颱介紹204
6.4.2 係統架構與實現流程222
6.4.3 開發環境223
6.4.4 安卓應用程序開發環境228
6.4.5 移植MPEG-DASH至安卓多媒體框架228
6.5 係統結果分析230
6.5.1 測試環境230
6.5.2 串流設備決策機製分析235
6.5.3 使用者觀賞體驗分析239
6.6 結論與未來展望242
6.7 參考文獻243
第7章 Chapter 7
基於能效增益的安卓平颱設計247
7.1 緒論248
7.2 H.264視頻編譯碼標準249
7.2.1 H.264標準介紹249
7.2.2 H.264雙核心並行解碼機製250
7.3 安卓多媒體係統架構253
7.4 能效增益與動態串流機製254
7.4.1 影音同步機製設計254
7.4.2 網絡帶寬分析255
7.4.3 實時硬件運算能力分析256
7.4.4 RTSP與網絡串流259
7.4.5 動態串流調整機製決策261
7.5 係統架構與實現流程265
7.5.1 編譯環境265
7.5.2 基於H.264並行解碼的雙核心安卓平颱269
7.5.3 安卓應用程序包設計280
7.6 係統實現結果284
7.6.1 測試環境與實現分析284
7.6.2 能效增益分析286
7.6.3 影音同步機製分析286
7.6.4 動態串流調整機製分析288
7.7 結論與未來展望289
7.8 參考文獻290

作者介紹

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葛曉虎，華中科技大學電子信息與通信學院教授，博士生導師，華中學者特聘教授，湖北省國際科技閤作基地——綠色寬帶無綫通信國際科技閤作基地主任，華中科技大學——悉尼科技大學移動通信聯閤研究中心主任。2003年畢業於華中科技大學獲通信與信息係統博士學位， 2004年擔任韓國亞洲大學電子與計算機工程係研究員，2005年擔任意大利都靈理工大學電子係博士後助理研究員。 2005年獲意大利Galilei Grant，2009年獲挪威奬學金資助短期訪問挪威多所大學，2010年6-8月以visiting researcher身份訪問英國Heriot-Watt University，2011年11月-2012年11月以Visiting Professor身份訪問挪威University of Agder。近年來主持承擔瞭10餘項*科研課題和多項國際高水平科技閤作項目。擔任國傢科技部和國傢自然基金委項目評審專傢，湖北省科技廳自然基金項目評審專傢，IEEE高級會員（Senior Member），中國通信學會高級會員，中國電子學會高級會員。

文摘

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序言

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《5G綠色移動通信網絡》 內容簡介 隨著信息技術的飛速發展，移動通信網絡已成為現代社會不可或缺的基礎設施。從第一代模擬通信到如今的第五代（5G）高速移動通信，每一次技術革新都極大地改變瞭我們的生活和工作方式。然而，伴隨著網絡規模的爆炸式增長和數據流量的指數級攀升，能源消耗和環境影響也日益成為一個嚴峻的挑戰。在這樣的背景下，《5G綠色移動通信網絡》應運而生，旨在深入探討如何構建和運營一個既能滿足未來通信需求，又能最大限度降低能源消耗、減少環境汙染的5G網絡。 本書並非簡單羅列5G技術標準，而是從一個更加宏觀和前瞻的視角，聚焦於“綠色”這一核心理念，剖析5G網絡建設和發展過程中所麵臨的綠色化挑戰，並提齣係統性的解決方案。全書內容涵蓋瞭5G綠色移動通信網絡的各個關鍵方麵，從理論基礎到實踐應用，從技術創新到政策引導，力求為讀者提供一個全麵、深入且具有前瞻性的理解。 第一部分：5G綠色挑戰與必要性 本部分首先闡述瞭當前移動通信網絡，特彆是5G網絡在能源消耗方麵麵臨的嚴峻形勢。隨著基站數量的激增、數據處理能力的提升以及用戶終端的普及，整個網絡的總能耗呈現齣不斷上升的趨勢。大量的能源消耗不僅帶來瞭巨大的經濟成本，更對全球氣候變化和資源枯竭構成瞭潛在威脅。本書將詳細分析導緻5G網絡能耗居高不下的主要因素，例如： 基站功耗： 5G基站，特彆是大規模MIMO（Massive MIMO）和毫米波（mmWave）基站，其信號處理和射頻單元的功耗顯著高於前代技術。 傳輸網絡功耗： 隨著數據量的爆炸式增長，承載海量數據的傳輸網絡也需要更大的容量和更高的能效。 數據中心功耗： 5G網絡需要更強大的雲計算和數據存儲能力，而數據中心是能源消耗的大戶。 終端功耗： 盡管終端設備的能效不斷提升，但5G終端的復雜功能和高數據速率需求依然是不可忽視的能耗來源。 設備生命周期能耗： 從原材料采購、生産製造到設備報廢，整個生命周期中的能源消耗和環境影響同樣需要被納入考量。 在此基礎上，本書強調瞭構建5G綠色移動通信網絡的緊迫性和必要性。這不僅是企業社會責任的體現，更是實現可持續發展、應對氣候變化、保障國傢能源安全的必然選擇。綠色通信網絡將有助於降低運營成本，提升網絡競爭力，並最終推動整個社會嚮低碳化、可持續化發展轉型。 第二部分：5G綠色化關鍵技術 本部分是本書的核心內容，詳細探討瞭實現5G網絡綠色化的關鍵技術。這些技術涵蓋瞭從設備設計、網絡架構到運營管理等多個層麵，旨在從源頭上減少能耗，提高能源利用效率。 低功耗硬件設計： 介紹新一代射頻芯片、基帶芯片以及天綫陣列的能效優化技術，包括采用更先進的半導體工藝、優化信號處理算法、引入更高效的功率放大器等。 智能化基站能效管理： 深入分析如何通過智能化的調度和管理機製，實現基站的動態能耗控製。例如，基於業務負載的動態功放關斷/休眠技術，在網絡流量較低時自動關閉部分射頻單元，顯著降低待機功耗。 綠色傳輸網絡技術： 探討低功耗光模塊、節能型路由器和交換機以及智能化的流量調度算法，以降低數據傳輸過程中産生的能耗。 網絡虛擬化與軟件定義網絡（SDN）： 分析如何利用網絡功能虛擬化（NFV）和SDN技術，實現網絡資源的集中化管理和按需分配，提高網絡設備的利用率，避免閑置資源造成不必要的能耗。 邊緣計算與分布式部署： 探討邊緣計算如何將部分數據處理能力下沉到網絡邊緣，減少數據傳輸到中心化數據中心的能耗，並提高響應速度。同時，分析分布式部署策略對整體能耗的影響。 智能天綫技術與波束賦形： 詳細介紹Massive MIMO、波束賦形等技術如何通過精確控製信號方嚮，提高覆蓋效率和用戶體驗，從而在相同覆蓋範圍內減少基站數量或降低基站的發射功率。 人工智能（AI）在能效優化中的應用： 探討如何利用AI和機器學習算法，對網絡流量進行精準預測，智能調度資源，優化基站運行狀態，實現更精細化的能耗管理。例如，AI驅動的負荷預測和動態休眠策略。 能源采集技術： 介紹將環境中的能量（如太陽能、射頻能量）采集並用於為部分小型基站或傳感器供電的可能性，從而減少對傳統電網的依賴。 第三部分：5G綠色網絡架構與運營 本部分將視角拓展到整個5G網絡的架構和運營層麵，探討如何通過優化整體設計和管理策略，實現網絡的綠色化。 網絡架構的綠色化設計： 分析如何通過采用更加模塊化、可插拔的設計，方便設備的升級和替換，減少電子垃圾的産生。同時，探討新型網絡拓撲結構對整體能耗的影響。 綠色數據中心設計與運營： 介紹數據中心在製冷、供電、服務器效率等方麵的綠色化改進措施，以及如何與5G網絡協同工作，降低整體能耗。 可持續供應鏈管理： 強調從設備原材料的選取、生産過程的節能減排，到設備迴收和再利用等全生命周期的綠色化考量。 綠色網絡運營與維護： 探討如何通過智能化的監控和故障預測係統，提高設備的可靠性，減少因故障帶來的額外能耗和維護成本。同時，優化維護流程，減少對環境的影響。 能效指標體係與評估： 建立科學的5G綠色網絡能效評估指標體係，包括網絡整體能效、基站能效、傳輸能效等，為網絡的綠色化建設提供量化依據和評價標準。 第四部分：政策、標準與産業協同 實現5G綠色移動通信網絡是一個係統工程，需要政府、企業、研究機構等多方力量的共同努力。本部分將重點關注政策、標準和産業協同的作用。 綠色通信政策引導： 分析政府在推動5G綠色化發展中的作用，例如製定綠色能效標準、提供政策激勵、引導綠色采購等。 國際與國內綠色通信標準： 介紹當前5G綠色通信領域相關的國際和國內標準，以及未來標準的發展趨勢。 産業界的綠色實踐與閤作： 探討不同通信設備製造商、運營商、芯片廠商等在綠色通信領域的創新實踐和閤作模式，推動整個産業鏈的綠色轉型。 未來展望與挑戰： 展望未來5G及後續移動通信技術在綠色化方麵的發展趨勢，例如與物聯網、人工智能、自動駕駛等新興技術的融閤，以及應對可能齣現的新挑戰。 結論 《5G綠色移動通信網絡》通過對5G網絡綠色化挑戰的深入分析，以及對關鍵技術、網絡架構、運營模式、政策標準等方麵的全麵探討，為讀者勾勒齣瞭一條通往可持續通信未來的清晰路徑。本書旨在提升從業者和研究者對5G綠色化重要性的認識，提供切實可行的解決方案，並激發更多關於綠色通信技術的創新和實踐。最終目標是構建一個高效、智能、低碳、環保的5G網絡，為數字經濟的蓬勃發展提供堅實的綠色支撐，為建設美麗中國和可持續發展的地球貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計真是讓人眼前一亮，封麵采用瞭一種磨砂質感的紙張，觸感細膩，拿在手裏沉甸甸的，透露齣一種專業又沉穩的氣息。色彩搭配上，主色調選擇瞭深邃的藏藍與充滿活力的電光綠，這種對比既象徵瞭技術的前沿性，又暗閤瞭某種環保或高效的主題，雖然我拿到書時並沒有立刻去深究它究竟是講“綠色”的哪一方麵，但這種視覺上的衝擊力確實足夠吸引眼球。內頁的紙張選擇也相當考究，文字排版清晰疏朗，即使是像我這樣需要長時間閱讀技術資料的人，眼睛也不會感到很快疲勞。我想，齣版社在細節上的用心程度，往往能側麵反映齣內容本身的質量把關。我尤其欣賞它在章節標題和圖錶注釋上的字體選擇，既保證瞭學術的嚴謹性，又沒有陷入那種傳統教材的刻闆和枯燥。它不僅僅是一本工具書，更像是一件值得收藏的工藝品，讓人在學習之餘，也能享受到閱讀過程中的愉悅感。這種對物理載體的重視，在現在這個電子閱讀盛行的時代，顯得尤為可貴，讓人忍不住想把它放在書架最顯眼的位置上，隨時翻閱。

評分☆☆☆☆☆

從一個工程實踐者的角度來看，這本書的實用價值是毋庸置疑的，它提供瞭大量的可操作性指導和優化思路。書中關於網絡性能評估的章節，提供瞭詳細的仿真環境搭建指南和常用的性能指標分析方法，這些內容可以直接被移植到實際的項目測試和驗證流程中去。我發現，作者在描述某些復雜的故障排除流程時，邏輯清晰得像一份SOP（標準操作程序），而不是堆砌晦澀的理論。特彆是對於係統參數配置的討論，書中不僅列齣瞭推薦值，還深入分析瞭不同參數組閤對網絡延遲和吞吐量的敏感性，這對於進行網絡優化調優的工程師來說，簡直是雪中送炭。當然，閱讀這些實踐性的內容時，我常常會聯想到自己過去在現場遇到的各種棘手問題，深感如果早些接觸到這樣一本詳盡的參考書，也許就能少走不少彎路。這種直接轉化為生産力的知識輸齣，是衡量一本技術書籍價值的重要標尺。

評分☆☆☆☆☆

閱讀這本書的體驗，就像是跟著一位經驗老道的領路人走進瞭技術迷宮的中心。作者的敘事邏輯非常清晰，仿佛是為初學者量身定做的路綫圖，一步步引導我們從宏觀概念過渡到具體的協議細節。一開始，我還擔心那些復雜的數學模型和公式會不會讓我望而卻步，但齣乎意料的是，每一部分理論的引入都伴隨著極其貼切的現實應用案例。舉個例子，當講解到某種波束賦形技術的原理時，作者並沒有停留在純粹的理論推導，而是立刻聯係到城市峽榖中信號衰減的實際問題，這種“理論聯係實際”的處理方式，極大地降低瞭我的理解門檻。更值得稱贊的是，書中對於一些關鍵技術名詞的解釋，總是能找到最精準、最易於消化的詞匯進行闡述，避免瞭那種生硬的、機器翻譯式的晦澀錶達。這種行文風格，讓原本嚴肅的學術內容變得生動有趣，即便是偶爾跳過一些深奧的推導，也不會影響對整體框架的把握，為後續的深入研究打下瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

這本書的閱讀體驗，最大的驚喜在於它所蘊含的對可持續發展和高效利用資源的關注，這種視角在傳統的通信技術書籍中並不常見，顯得尤為獨特。作者似乎在每一個技術章節的討論中，都不忘提醒讀者關注其背後的能耗和環境影響，這無疑提升瞭整本書的立意高度。我能感受到作者在論述這些復雜技術時，內心深處的那份對未來社會責任感的驅動。例如，在討論高頻段部署的優勢時，書中並未迴避其帶來的能量效率挑戰，而是立刻提供瞭相應的節能技術方案作為應對，形成瞭一種辯證的討論結構。這種前瞻性的、帶有社會責任感的學術態度，讓人在學習技術的同時，也受到瞭更深層次的啓迪，促使我們思考如何構建一個既先進又負責任的通信基礎設施。這種將技術創新與社會價值緊密結閤的敘事方式，使得這本書不僅是一本技術手冊，更像是一份麵嚮未來的行業宣言，讀起來讓人心潮澎湃，充滿對技術嚮善的期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的深度和廣度讓人印象深刻，它顯然不僅僅停留在對現有標準的簡單介紹，而是深入挖掘瞭許多前沿趨勢和潛在挑戰。我特彆留意瞭其中關於未來網絡架構演進的部分，作者的預測和分析展現瞭極強的洞察力，似乎已經預見到瞭未來幾年行業可能會遇到的瓶頸以及相應的技術對策。書中對跨領域技術的融閤描述得尤其到位，比如如何將人工智能算法有效地嵌入到網絡資源調度中，以實現更精細化的管理，這些內容在其他同類著作中通常是淺嘗輒止的。而且，它似乎非常注重平衡性，一方麵詳述瞭核心網絡（Core Network）的演變，另一方麵也給予瞭接入網（Access Network）足夠的篇幅進行探討，確保瞭讀者能夠獲得一個全局性的視角，而不是僅僅聚焦於某個單一的技術環節。這種全麵的視野，對於正在從事係統設計或規劃工作的專業人士來說，無疑是一份寶貴的參考資料，它提供的不僅僅是“是什麼”，更多的是“為什麼是這樣”和“未來會怎樣”。