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1 软件定义5G网络概述1

1.1 5G的演进1

1.1.1 移动通信的发展1

1.1.2 国内外5G研究进展1

1.1.3 5G关键能力指标3

1.1.4 现有移动网络结构的挑战3

1.2 5G关键技术4

1.2.1 5G无线关键技术4

1.2.2 5G网络关键技术5

1.2.3 SDN和NFV5

1.3 软件定义5G网络的架构7

1.4 小结8

2 软件定义网络9

2.1 SDN概述9

2.1.1 SDN发展历史9

2.1.2 SDN标准化组织10

2.1.3 SDN体系结构11

2.1.4 SDN协议12

2.2 数据层13

2.2.1 交换机13

2.2.2 转发规则13

2.3 控制层14

2.3.1 控制器设计问题14

2.3.2 接口语言14

2.4 SDN应用研究15

2.4.1 企业网与校园网15

2.4.2 数据中心与云15

2.4.3 广域网16

2.4.4 无线网络17

2.5 小结17

3 软件定义NFV架构18

3.1 技术背景18

3.2 软件定义网络功能虚拟化19

3.2.1 网络功能虚拟化19

3.2.2 NFV框架20

3.2.3 NFV和SDN21

3.2.4 软件定义NFV架构21

3.3 从中间设备到NFV22

3.3.1 中间设备概述22

3.3.2 软件定义中间设备22

3.4 服务链23

3.4.1 基于SDN和中间设备的服务链23

3.4.2 软件定义NFV架构中的服务链24

3.5 网络功能虚拟化的挑战和难题25

3.5.1 功能虚拟化26

3.5.2 可移植性26

3.5.3 标准接口27

3.5.4 功能部署27

3.5.5 流量导向27

3.6 应用和未来方向27

3.6.1 云计算28

3.6.2 移动网络28

3.6.3 企业网络29

3.7 小结29

4 软件定义物联网架构及路由30

4.1 研究背景30

4.2 软件定义物联网架构设计31

4.2.1 软件定义物联网架构31

4.2.2 物联网控制流与数据流32

4.3 基于SDN的无线多跳网路由协议33

4.3.1 面临挑战33

4.3.2 设计思路34

4.3.3 详细设计34

4.4 SDN-SPAN算法43

4.4.1 拓扑控制43

4.4.2 SPAN算法43

4.4.3 基于SDN的SPAN算法改进（Cross-over-net算法）44

4.4.4 Cross-over-net算法描述47

4.4.5 仿真47

4.5 小结50

5 软件定义无线蜂窝网络51

5.1 技术背景51

5.1.1 目前挑战51

5.1.2 研究现状52

5.2 软件定义5G网络架构设计53

5.2.1 基于C-RAN的5G无线接入网架构53

5.2.2 上行和下行分离，动态调整54

5.3 能量和频谱优化的基站合作54

5.4 多种无线接入技术的融入55

6 软件定义的5G核心网架构与设计56

6.1 研究背景56

6.2 SDN与NFV概述57

6.2.1 SDN概述57

6.2.2 NFV概述58

6.3 相关研究现状59

6.4 设计目标60

6.5 系统架构设计61

6.5.1 系统整体架构61

6.5.2 控制平面结构62

6.5.3 数据平面结构64

6.6 系统实现64

6.7 业务链概述65

6.8 基于SDN/NFV的业务链设计与实现66

6.8.1 已有实现方案66

6.8.2 整体方案69

6.8.3 优势分析70

6.9 NF实例选取71

6.10 小结72

7 软件定义的5G核心网联动机制与系统73

7.1 本章引言73

7.2 问题描述74

7.3 联动模块设计及其关键技术75

7.3.1 联动模块架构75

7.3.2 联动事件通用接口设计75

7.3.3 联动策略与分发流程机制77

7.4 联动场景时序设计78

7.4.1 动态切换业务链78

7.4.2 动态增加网元79

7.4.3 动态业务部署79

7.5 SDN/NFV移动核心网原型系统部署80

7.5.1 整体架构与物理网络搭建81

7.5.2 网络控制系统：SDN部署与业务链实现82

7.5.3 计算控制系统：OpenStack与OpenDaylight互联84

7.5.4 其他介绍：NF系统与Coordinator的部署85

7.6 原型系统工作流程介绍85

7.7 原型系统测试86

7.7.1 业务链测试86

7.7.2 联动场景测试88

7.8 小结94

8 软件定义的5G网络即服务原理与技术95

8.1 研究背景95

8.2 软件定义网络（SDN）概述97

8.3 SDN相关研究与存在问题98

8.4 网络即服务（Network as a Service，NaaS）技术概述99

8.5 设备设计目标100

8.6 开放式高性能网络设备解决方案100

8.7 网络设备的设计与实现102

8.8 设备性能评估与测试103

8.9 SDN交换机设计105

8.9.1 交换机功能分析105

8.9.2 交换机设计方案106

8.9.3 软件层面设计106

8.9.4 硬件层面设计107

8.10 SDN网络部署与测试108

8.10.1 SDN网络部署108

8.10.2 性能测试108

9 网络即服务自动化系统110

9.1 本章引言110

9.2 问题的提出111

9.3 系统设计目标112

9.4 系统设计113

9.4.1 面向应用的网络服务抽象模型基本服务类型114

9.4.2 网络服务接口设计115

9.4.3 南向兼容性设计116

9.4.4 自动化编译子系统设计117

9.5 系统测试与验证121

9.5.1 运行环境部署与系统启动121

9.5.2 基本服务请求测试122

9.6 小结124

10 软件定义的5G网络即服务系统与部署125

10.1 本章引言125

10.2 网络即服务平台设计与部署126

10.2.1 物理网络层与网络管控层：SDN网络组网与配置126

10.2.2 网络设备抽象层：OpenStack部署及Neutron与ODL互联128

10.2.3 网络服务抽象层：NaaS自动化系统的部署与接口适配128

10.3 平台工作流程介绍129

10.3.1 网络初始化配置129

10.3.2 提交服务请求129

10.3.3 网络服务的部署129

10.4 平台功能与性能评测131

10.4.1 服务抽象132

10.4.2 网络配置132

10.4.3 服务提交与编译132

10.4.4 自动部署结果134

10.4.5 主机连通性测试134

10.4.6 正在运行的服务的动态修改135

10.4.7 相关数据分析136

10.5 小结137

11 软件定义5G车联网架构及关键技术138

11.1 软件定义5G车联网基本架构138

11.1.1 数据层138

11.1.2 控制层140

11.1.3 应用层140

11.2 软件定义5G车内网络架构141

11.2.1 数据采集142

11.2.2 网内数据处理143

11.3 软件定义5G车内网的跨网通信144

11.3.1 车—云的通信144

11.3.2 云—车的通信144

11.3.3 车—车的通信144

11.4 软件定义5G车联网边缘云的动态组网145

11.4.1 评价指标145

11.4.2 优化问题146

11.5 车载云147

11.6 软件定义5G车联网开放性问题152

11.7 小结155

12 软件定义网络在智慧城市中的应用156

12.1 引言156

12.2 SDN和智能城市之间的协同作用157

12.2.1 应用举例157

12.2.2 STLS场景中的SDN角色157

12.3 智慧城市的网络挑战158

12.3.1 无线虚拟化159

12.3.2 高效路由159

12.3.3 分布式与集中式网络控制与管理159

12.3.4 无线监视159

12.3.5 流量管理160

12.4 基于SDN的无线网络架构160

12.4.1 将路由器分为多个虚拟路由器160

12.4.2 无线网络的复合路由160

12.4.3 控制层的位置162

12.4.4 使用Openflow监视路由器162

12.4.5 支持负载均衡163

12.4.6 评估网络开销163

12.5 小结165

13 软件定义医疗网络166

13.1 技术背景166

13.2 目前遇到的问题168

13.3 SDHN架构设计169

13.3.1 传感器平台和数据收集服务169

13.3.2 网络和数据传输服务171

13.3.3 云数据中心和数据处理服务171

13.3.4 动作反馈服务172

13.4 开放性问题以及可能的解决方法172

13.4.1 南向接口设计172

13.4.2 冲突解决以及传感器平台的优化173

13.4.3 流量调度支持服务质量173

13.4.4 云数据中心的资源映射173

13.5 测试平台174

13.5.1 如何分配SD-Robot的智能174

13.6 小结176

14 软件定义网络物联网的半实物仿真177

14.1 技术背景177

14.1.1 SDN仿真177

14.1.2 半实物仿真179

14.1.3 软件定义物联网181

14.2 模型设计183

14.2.1 软件定义WSN183

14.2.2 软件定义云数据中心184

14.3 南向接口设计185

14.3.1 云数据中心的南向接口设计185

14.3.2 WSN的南向接口设计185

14.3.3 WSN网关节点上控制程序实现186

14.3.4 WSN软件定义任务包186

14.3.5 源节点上控制程序188

14.3.6 邻居节点的剩余能量发现188

14.4 北向接口设计189

14.4.1 云数据中心北向接口设计189

14.4.2 传感网的北向接口实现190

14.4.3 传感网网关WSN网关节点设计190

14.5 仿真实验191

14.5.1 多应用的多路设计192

14.5.2 应用级数据共享193

14.5.3 传感平台共享193

14.6 小结195

15 5G主动缓存196

15.1 研究动机196

15.2 存储即服务（CaaS）197

15.2.1 CaaS概念197

15.2.2 CaaS应用198

15.2.3 CaaS挑战199

15.3 无线D2D网络中的移动感知缓存200

15.3.1 无线D2D网络中的缓存200

15.3.2 无线D2D网络中的计算卸载203

15.3.3 缓存和计算的奖励机制206

15.3.4 总结207

15.4 以内容为中心的网络（CCN）207

15.4.1 CCN简介207

15.4.2 CCN内容命名209

15.4.3 CCN基本流程209

15.5 主动缓存替换策略研究211

15.5.1 CCN仿真设置211

15.5.2 CCN缓存替换策略212

15.5.3 基于前缀预测的缓存替换策略（PP）212

15.5.4 基于流行度的细粒度缓存替换策略（FGPC）213

15.5.5 CCN动态缓存调节213

15.6 面向CCN的缓存虚拟化215

15.7 CCN的OPNET仿真实现216

15.7.1 CCN模型设计217

15.7.2 数据结构218

15.7.3 包结构及说明219

15.7.4 PPCC/PP仿真结果220

15.7.5 FGPC/D-FGPC仿真结果222

参考文献225