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| 內容簡介： |
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本书是软件定义5G网络的一本学习参考书。全书共分为15章，简要介绍了5G网络的演进、软件定义网络（SDN）、网络功能虚拟化（NFV）等关键技术，提出了软件定义5G网络架构及其关键技术，介绍了软件定义5G网络在车联网、智慧城市和智慧医疗中的应用。本书不仅介绍了软件定义5G网络架构如何解决传统网络问题，还对各架构的原型系统的部署进行了描述，并且对各种关键技术和应用场景进行了详细的分析和阐述。对于5G智能服务的相关研究领域和未来方向，为读者提供了参考。本书可作为计算机网络和通信专业高年级本科生和研究生的教材或参考书，也可供相关专业工程人员参考。
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| 關於作者： |
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陈敏，男，华中科技大学计算机学院教授、博士生导师，嵌入与普适计算实验室主任。曾任韩国首尔大学助理教授。2012 年入选国家第二批青年千人计划。从事 5G 网络、物联网感知、情感通信、大数据分析、认知计算等领域的研究，主持或参与多项科技部国际合作项目。在国际学术期刊和会议上发表论文240余篇，其中发表SCI期刊论文120余篇，IEEEACM 期刊论文 70 余篇，ESI高被引论文10篇，ESI热点论文2篇。发表论文谷歌学术引用总数超过 7700 次，单篇论文引用 860余次， H-index = 43 。任MDPI大数据与认知计算期刊总主编，IEEE计算机协会大数据专委会主席。2009 年入选IEEE高级会员。
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| 目錄：
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1软件定义5G网络概述1
1.15G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
1.1.35G关键能力指标3
1.1.4现有移动网络结构的挑战3
1.25G关键技术4
1.2.15G无线关键技术4
1.2.25G网络关键技术5
1.2.3SDN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
2.1SDN概述9
2.1.1SDN发展历史9
2.1.2SDN标准化组织10
2.1.3SDN体系结构11
2.1.4SDN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
2.4SDN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
3.2.2NFV框架20
3.2.3NFV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
4.4SDNSPAN算法43
4.4.1拓扑控制43
4.4.2SPAN算法43
4.4.3基于SDN的SPAN算法改进（Crossovernet算法）44
4.4.4Crossovernet算法描述47
4.4.5仿真47
4.5小结50
软件定义5G网络面向智能服务5G移动网络关键技术探索目录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CRAN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
6.2SDN与NFV概述57
6.2.1SDN概述57
6.2.2NFV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SDNNFV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
6.9NF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
7.5SDNNFV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
8.3SDN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
8.9SDN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
8.10SDN网络部署与测试108
8.10.1SDN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
12.2SDN和智能城市之间的协同作用157
12.2.1应用举例157
12.2.2STLS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
13.3SDHN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SDRobot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
14.1.1SDN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
14.3.2WSN的南向接口设计185
14.3.3WSN网关节点上控制程序实现186
14.3.4WSN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
155G主动缓存196
15.1研究动机196
15.2存储即服务（CaaS）197
15.2.1CaaS概念197
15.2.2CaaS应用198
15.2.3CaaS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
15.4.1CCN简介207
15.4.2CCN内容命名209
15.4.3CCN基本流程209
15.5主动缓存替换策略研究211
15.5.1CCN仿真设置211
15.5.2CCN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
15.5.5CCN动态缓存调节213
15.6面向CCN的缓存虚拟化215
15.7CCN的OPNET仿真实现216
15.7.1CCN模型设计217
15.7.2数据结构218
15.7.3包结构及说明219
15.7.4PPCCPP仿真结果220
15.7.5FGPCDFGPC仿真结果222
参考文献225
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| 內容試閱：
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自从20世纪60年代ARPANET诞生以来，互联网经历了数十年的高速发展；至今，互联网已经成为人类社会在教育、经济、军事、科技、政治等各个方面的基础设施。移动通信网络更是以惊人的速度发展着，自20世纪80年代以来，我们先后经历了四代移动通信技术，第五代移动通信5G也即将到来。5G已经成为国内外移动通信领域的研究热点，由于频谱资源稀缺以及频谱效率提升空间受限于香农极限，业界逐渐认识到，5G的实现，除了需要空中接口技术的突破以外，网络架构的创新也是5G的关键推动力之一。
为了满足5G网络速度更快、时延更低、连接更多、效率更高的愿景，有必要对现有的网络架构、网元功能形态等进行全新的设计。此外，5G对移动互联网和物联网的功能和业务需求提出了许多新的挑战。在此背景下，软件定义网络SDN基于控制和转发相分离的思路，实现了网络和业务的可编程，给网络带来了极大的灵活性，使资源利用率低、网络传输转发性能受限、传统网络结构封闭僵化等问题得以有效地解决。因此将SDN引入5G网络构架成为研究热点，本书对软件定义5G网络的相关研究做了细致的介绍和探索。本书是一本全面系统论述软件定义5G网络关键技术及其应用的专著。在当前软件定义5G网络逐步走向成熟的时期，期望本书的出版能对国内外软件定义5G网络的研究、开发、应用和相关人才培养起到推动作用。
全书共分为15章，第1章是软件定义5G网络概述，介绍了5G网络的演进、关键技术及挑战等，引入软件定义5G网络的架构。第2章和第3章分别介绍其中的两个关键技术，即软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV），详细介绍了SDN的发展、体系结构以及SDN的应用研究, 并提出软件定义NFV架构，给出NFV的全面概述，介绍NFV和SDN的关系，还展示了软件定义NFV的挑战和可能的解决方案，说明了有前景的研究领域和提出了未来方向。第4章提出了软件定义物联网架构，通过软件定义网络的概念，将物联网的硬件和软件分离出来，同时提出基于此构架下的无线多跳路由，以及SDNSPAN算法的设计与仿真实现。第5章介绍软件定义无线蜂窝网，提出了在频谱资源和能耗的双重约束下，如何利用软件定义的概念设计超蜂窝网络的体系架构，并由此提高网络容量。第6章和第7章主要介绍软件定义的5G核心网，其中第6章主要提出一种基于SDNNFV的移动核心网架构，实现了按需的网络功能部署；第7章实现并部署了第6章提出的架构的原型系统，重点是提出了适配于系统的联动架构并对其中的关键技术和应用场景进行详细的分析和阐述。第8章、第9章和第10章详细介绍了软件定义5G网络即服务，其中第8章说明网络即服务的原理和技术，提出了一种开放式的高性能网络设备的解决方案；第9章提出网络即服务自动化系统，实现网络服务的抽象化以及网络服务的自动化运维部署；第10章为网络即服务的系统与部署，SDN提供底层的网络控制方案，NaaS自动化系统提供网络服务能力的应用层抽象，两种技术相辅相成，提供了一种新型的网络服务提供平台。第11章、第12章和第13章分别介绍了软件定义5G网络在车联网、智慧城市和智慧医疗中的应用。第14章介绍软件定义网络的仿真，结合测试平台和软件仿真，提出了一种新的半实物仿真软件定义网络的方法（SDNCPS）。第15章介绍5G主动缓存的相关研究。
本书在编写过程中广泛参考了许多专家、学者的文章著作以及相关技术文献，作者在此表示衷心感谢。软件定义5G网络是一门正在发展的新技术，有些内容、学术观点尚不成熟或无定论，同时由于作者水平有限，虽然尽了最大努力，疏漏之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
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