開題報告畢業設計（論文）題目基于5G技術的網絡優化建設及設計方案選題類型是否在實驗實習、工程實踐和社會調查中完成的是否學院專業計算機科學與技術指導教師姓名年級學號開題報告（立題依據、研究的主要內容及預期目標、研究方案、論文進度安排、主要參考文獻）1立題依據1.1畢業論文（設計）的研究背景隨著移動互聯網和物聯網的持續繁榮發展，豐富多彩的網絡服務和應用已經成為人們日常生活中不可或缺的一部分，例如4K/8K高清視頻、在線游戲、虛擬現實、增強現實等。這些新興的網絡服務和應用在改善人們生活方式并推動社會發展進步的同時，也給移動通信網絡基礎設施帶來了巨大的挑戰。根據Cisco發布的研究報告，到2022年，全球年度IP流量將達到每年4.8ZB，全球IP視頻流量將占到所有IP流量的820l0。其中，移動數據流量將在2017年至2022年間增長七倍，到2022年來自無線和移動設備的流量將占IP流量總量的71%;此外，到2022年連接到IP網絡的設備數量將達285億個，將是全球人口的三倍多;其中，機器設備到機器設備(M2MMachine-to-Machine)的連接將占全球連接設備和連接的一半以上。由此可見，移動網絡將面臨著海量終端連接的需求，同時移動網絡數據流量也呈現出爆發式增長的態勢。另一方面，隨著終端設備變得越來越智能化，新的網絡服務和應用對終端設備計算處理能力的要求也越來越高。因此，有必要對移動通信網絡進行架構和關鍵技術上的調整，以適配超大連接、超低時延、超大帶寬以及計算密集型等業務和應用的需求。為了應對移動數據流量和終端連接數量的快速增長所帶來的挑戰，同時為了給用戶提供更高傳輸速率、更低傳輸時延以及更高體驗質量的服務，業界啟動了第五代((SG)移動通信網絡技術的研究。與此同時，許多研究和標準化組織也先后成立，推動SG移動通信網絡技術的發展，諸如歐盟的METIS項目與SGPPP合作研究項目，中國IMT2020(5G)推進組，國際電信聯盟的ITU-R2020工作組等;中國移動、AT&T、華為、愛立信等運營商與設備商也先后發布了SG相關的技術白皮書和研究報告，積極參與相關技術的研發和設備的研制。其中，業界關注的重點主要集中在業務應用場景、網絡架構、關鍵技術等方面。例如，SG移動通信網絡的設計要求滿足四大場景，即連續廣域覆蓋、熱點高容量、低功耗大連接以及低時延高可靠;而且SG移動通信網絡也引入了許多新的理念和技術，例如服務化架構，網絡切片，邊緣計算等。與此同時，學術界和產業界也都在積極探索并推動將新興的網絡技術應用到SG移動通信網絡的設計中，例如內容分發網絡，軟件定義網絡，信息中心網絡，云計算等，以更好地應對移動通信網絡面臨的各種技術挑戰以及滿足人們對網絡體驗質量日益增長的需求。其中，內容分發網絡通過在互聯網絡中放置內容緩存服務器，實現用戶的就近請求訪問，從而降低內容請求響應的時延;軟件定義網絡通過將網絡設備的控制面和數據面分離，并引入網絡可編程，使得網絡的管理和控制變得更加靈活高效;信息中心網絡通過新的內容命名解析機制和在網絡層集成內容緩存，重新定義了內容請求和分發的機制流程，成為一種極具革命性的網絡技術[]。云計算技術通過提供動態敏捷的計算資源，可以為移動通信網絡的服務和應用提供更加高效的數據處理和任務計算的能力。這些新興的網絡技術為移動通信網絡的變革帶來新的機遇，如何將這些網絡新技術融合到SG移動通信網絡體系架構中是當下研究的一項重要課題。目前，融合上述網絡新技術，并在5G移動通信網絡中引入緩存和計算資源，以應對移動通信網絡日益增長的數據流量，滿足對計算處理能力的需求，進而改善移動通信網絡的性能己經在學術界和產業界達成了共識。盡管目前己經存在許多針對5G移動通信網絡中緩存和計算關鍵技術的研究工作，但依然存在許多研究挑戰有待解決。其中，核心網絡緩存資源分配機制，邊緣網絡內容緩存與協作分發機制，邊緣網絡計算卸載機制是5G移動通信網絡引入緩存和計算資源后面臨的三個重要的研究課題。1.2畢業論文（設計）研究的目的和意義移動互聯網和物聯網在推動社會發展進步的同時，也給當前的移動通信網絡帶來了嚴峻的挑戰。一方面移動數據流量的爆炸性增長給移動通信網絡帶來了極大壓力，極易造成網絡擁塞以及較長的網絡傳輸時延;同時，大量流行內容的重復傳輸也極大地浪費了寶貴的網絡帶寬資源。另一方面許多新興的網絡服務和應用對計算資源的需求也越來越大，這對網絡和終端設備也提出了更高的要求[]。因此，如何應對日益增長的移動數據流量，以及如何滿足終端設備對計算處理能力日益增長的需求，是SG移動通信網絡研究和設計的兩個重要方面。首先，在5G移動通信網絡中引入緩存資源對于應對日益增長的移動數據流量具有重要意義，這是因為:(1)可以降低傳輸時延。在當前的移動通信網絡中，移動用戶與目標內容的空間距離較大，移動用戶若想獲取目標內容，通常要先后經過移動接入網和移動核心網，然后在互聯網絡中的內容服務器獲得目標內容，空間距離就決定了內容傳輸的時延較大，同時加上網絡鏈路發生擁塞等特殊的情況，加劇了內容請求響應的時延[]。(2)節省網絡帶寬資源。當前內容的重復冗余傳輸十分嚴重，由于當前的移動網絡是基于端到端傳輸的，每一個內容請求都要建立一個移動網絡承載和TCP/IP連接;對于同一基站的用戶，請求相同的內容，需要建立多個連接請求下載，這無疑加重了移動網絡的負載和移動網絡資源的消耗。此外，隨著硬件設備技術的發展和進步，緩存設備的容量變得越來越大但價格卻越來越低，這也對緩存技術的大規模的部署和應用奠定了基礎。另一方面，考慮到緩存技術在對等網絡(Peer-to-Peer,P2P)、內容分發網絡(ContentDeliveryNetworking,CDN)以及信息中心網絡(Information-CentricNetworking,ICN)中的成功應用，在5G移動通信網絡中部署內容緩存也成為一個非常自然合理的思路方法，這對緩解回傳網絡的壓力，節省回傳網絡帶寬資源，降低用戶的請求響應時間等都具有重要意義。其次，隨著用戶對網絡傳輸時延要求的不斷提高，將內容緩存的部署位置進一步下沉，部署在更加靠近用戶的SG網絡邊緣成為今后發展的趨勢。因此，當前移動通信網絡中部署緩存的方案主要包括核心網絡緩存和邊緣網絡緩存[]。其中，核心網絡緩存的部署位置距離終端用戶相對較遠，但通常部署的緩存資源量相對較多，可服務較大規模的用戶量以及區域范圍;而邊緣網絡緩存部署的緩存資源量相對較少，服務的用戶量也相對較少，但是部署位置距離終端用戶相對較近，可以為用戶提供傳輸時延更低的網絡服務[]。特別地，針對移動邊緣網絡緩存覆蓋和服務范圍相對較小，部署緩存資源也相對有限的特點，研究如何充分利用有限的邊緣網絡緩存資源，提升緩存資源的利用率是具有重要意義的。此外，移動網絡邊緣緩存通常集成在分布式部署的基站中，以方便終端用戶的快速接入[]。相應地，移動邊緣網絡緩存通常具有分布式部署以及部署數量大的特點。因此，考慮到移動邊緣網絡緩存具有的緩存資源有限且分布式大量部署這兩個特點，聯合的考慮移動邊緣網絡內容緩存與協作分發機制，對于提高提高緩存資源的利用率，改善內容分發效率具有重要意義[]。1.3畢業論文（設計）研究的國內外現狀網絡切片的概念首先在2002年被PlanetLab提出:一個切片被定義為一組隔離的網絡帶寬、計算和存儲資源，分配給一組用戶，這些資源在網絡中以“編程”的方式實現網絡功能和服務覆蓋。[]一直以來，通信領域學者對網絡切片的研究主要集中在網絡切片架構、核心網和接入網切片以及網絡切片資源分配管理這幾個領域。雖然不同的學者對于網絡切片有著不同的理解，但網絡切片通過軟件程序實現網絡功能，以適應每個切片內的網絡功能和應用服務，而不會干擾其他切片的功能和服務的特點己經成為共識，而且網絡切片被認為是改善現有網絡結構僵化和實現5G靈活的移動網絡架構非常重要的技術。[]對于網絡切片架構的研究，國內外很多組織都發布了白皮書，其中NGMN提出網絡切片應該采用靈活的軟件化網絡方式，可以將網絡切片在同一物理基礎設施上進行垂直劃分，最初的方案僅限于在核心網側，后來則發展到無線接入網(RadioAccessNetwork,RAN)側，呈現端到端(EndtoEnd,E2E)的方式。在未來移動通信論壇發布的端到端網絡切片白皮書中，詳細介紹了網絡切片的系統架構，其中包括核心網、接入網以及傳輸網的切片架構。參考文獻中則從SDN/NFV的角度描述了網絡切片架構，由于SDN架構與NFV技術相互獨立又相互補充，將SDN控制器集成到NFV參考體框架中，進而提出了結合SDN和NFV實現網絡切片的案例。參考文獻中首先綜合考慮不同組織提出的5G網絡架構，并在此基礎上提出了5G網絡切片的通用架構，該架構由基礎設施層、網絡功能層、服務/業務層以及管理和編排(ManagementandOrchestration,MANO)實體組成;此外，本文還對RAN虛擬化，細粒度網絡功能的服務組件以及端到端切片編排和管理等發展仍不完備的問題進行了進一步探究。在參考文獻中中，作者集中研究了網絡中專用切片與共享切片共存的架構，分析了一個靈活的RAN切片的實現。[]參考文獻的作者則首先分析了當前電信網絡存在的弊端，然后對網絡切片、SDN以及NFV做了詳細描述，最后提出一種基于SDN和NFV的網絡切片架構，在實現對各網絡切片資源共享與隔離的前提下，滿足各種業務類型的差異性以及多樣化。在文獻中，作者提出一種基于云網絡的5G網絡切片技術方案，該方案涵蓋了切片生命周期的所有階段，它利用最先進的技術并采用先進的設計原則來實現網絡切片，以滿足為5G網絡設想的新服務的許多具有挑戰性的要求;該方案同時允許移動運營商設計適合每個業務模型，用例和服務組需求的網絡體系結構和部署方案。一種新穎的網絡分片管理和編排框架在文獻中被提出，在該架構下，可在多個網絡基礎架構資源域中自動執行網絡切片設計、部署、配置、激活和生命周期管理;它通過在多個網絡基礎設施資源域中管理網絡功能和基礎設施資源，從而擴展了第三代合作伙伴計劃(theThirdGenerationPartnershipProject,3GPP)有關網絡切片的參考框架。2研究的主要內容及預期目標2.1畢業論文（設計）研究的主要內容(1)提出了基于5G移動通信技術的網絡架構的設計思路。(2)設計出5G移動通信網絡架構,促使網絡能力的開放性發展,提升網絡容量、傳播獨立以及時延性能。(3)如何提高設備的利用效率及信息傳輸的穩定性和靈活性,為今后的技術研發及嵌入式應用等提供可能,以滿足通信領域對于提升通信質量的社會化需求。(4)根據移動通信網絡的需求及定位,提出移動網絡規劃的相關建議。2.2畢業論文（設計）研究的預期目標1.本課題的設計開發需要以下技術：(1)JSDN技術與NFV技術；(2)5G承載網關鍵技術：FlexE、分段路由(SR)、MPLSEVPN；(3)5G關鍵的技術：新型天線傳輸技術、高頻段傳輸技術、密集網絡技術、設備間直接通信技術；(4)移動網絡規劃的方案：核心+中心模式下開展分區制網絡規劃、根據城市規劃需求制定對應的網絡規劃方案、合理構建海綿型網絡等；2.論文主要內容應包括:研究背景、框架需求分析、總體方案研究與設計、具體方案的實現、方案的運行測試等。3研究方案3.1畢業論文（設計）的研究方法文獻研究：通過對文獻的查閱，檢索，對相關資料系統化分析。合理吸收前人的研究成果，并結合本項目自身特征，在此基礎上進行總結。實驗法：通過對該項目的分析研究，最終將各個模型、模塊、功能形成計算機程序，實驗各自的功能，測試其是否達到預期要求。3.2畢業論文（設計）研究的預期成果（1）一套基于5G技術利福路網絡優化的方案；（2）畢業論文一份；（3）方案使用說明書一套。4畢業論文（設計）進度安排2019年11月～2019年12月研讀任務書、查閱5G網絡優化相關資料，開展5G網絡優化相關資調研，撰寫畢業設計（論文）開題報告。2019年12月～2019年12月完成本課題的需求分析，功能設計。2020年1月～2020年2月開展方案設計，開始撰寫畢業設計（論文）初稿。2019年3月～2019年4月中期檢查、完成軟件設計開發與測試，并完成畢業論文。2019年5月～2019年5月畢業設計（論文）答辯（中間階段可根據具體情況詳細化）2019年11月25日-12月1日：研讀任務書、查閱5G網絡優化相關資料。2019年12月2日～2019年12月15日：查閱與課題相關的5G網絡優化文獻及資料，撰寫開題報告。2019年12月16日～2020年1月5日：完成本課題的需求分析，功能設計。2020年1月6日～2020年3月1日：開展軟件設計開發與調試，開始撰寫畢業設計（論文）初稿。2020年3月2日～2020年3月8日：工作進度和質量檢查，處理有關問題。2020年3月9日～2020年3月15日：中期檢查，撰寫并提交中期考核表。2020年3月16日～2020年4月19日：完成方案設計，對畢業設計進行修改、完善、論文定稿。5主要參考文獻[1]董明義.智慧城市中5G移動通信網絡規劃的思考[J].數字通信世界,2018,23(3):137.[2]李章明.5G移動通信技術及發展趨勢的分析與探討[J].廣東通信技術,2015,35(4):44-46.[3]何殿寬,劉家新.淺談5G移動通信的網絡構架與關鍵技術[J].中國新通信,201