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随着移动通信系统的更新换代,高速互联的5G时代即将到来。与现有4G相比,随着用户需求的增加,5G网络更加关注4G中尚未实现的挑战,容量更高、数据速率更快、端到端时延更低、开销更低、大规模设备连接和始终如一的用户体验质量是5G通信系统追求的目标。而目前,大量基站导致高额能耗、网络的 CAPEX(Capital Expenditure 资本性输出)/OPEX(Operating Expense 运营成本)逐年增高、“潮汐效应”导致基站利用率低下。在此场景下,接入网面临着高容量低时延低成本传输的挑战。为了满足“潮汐效应”场景下接入网高容量低能耗传输的需求,本文采用基于TWDM-PON的前传承载方案,进行了用户流量感知的前传网络带宽调整以及BBU(Baseband Unit基带处理单元)池化及基带资源管理方面的研究工作。主要研究工作如下。(1)深入梳理对比了当前典型的前向传输方案,从带宽效率、传输距离、时延、可靠性、组网、成本、可扩展性等多方面分析各方案的优缺点及各自适用的场景。基于TWDM-PON的前传承载方案能够在保证高带宽的前提下,为用户调整带宽、共享网络资源、业务拓展等方面提供灵活性,且在已有PON网络的场景中成本较低,符合5G大容量低成本低能耗的前传需求,是一种较为理想的5G前传方案。(2)针对5G移动云接入网中超大容量需求带来的带宽受限问题,提出了一种流量感知的前传带宽按需调整算法和实现方案。基于TWDM-PON前传网络,根据实时监控获取各RRU(Radio Remote Unit远端射频单元)负载情况,采用流量感知算法周期性调整RRU的波长和带宽模板,以动态适应流量的变化,达到网络资源高效利用的目的。仿真结果表明,在“潮汐效应”场景中该方案相比传统固定波长分配方式,带宽利用率最多可提高75%,网络吞吐量最大可提高44%。(3)在BBU资源池化场景下,提出了一种根据RRU流量动态分配BBU资源的算法DBFD(Dynamic Best Fit Decreasing动态降序最佳适应算法),在满足RRU传输需求和不超过BBU处理能力的前提下,合理分配并充分利用BBU资源,尽量减少开启的BBU,以解决动态流量场景下大量BBU资源空转造成的高能耗问题。仿真实例表明,在论文所提场景下,相对传统的固定RRU-BBU映射关系的分配方案,所提方案最高可节约超过70%的能耗。(4)参与搭建了基于OpenDaylight的软件定义光接入网实验平台,以验证基于SDN(Software Defined Network软件定义网络)架构实现5G前传带宽调整的可行性。由于目前尚无开放接口的商用TWDM-PON设备,本课题中使用控制器、Openflow交换机、EPON设备来进行流量限速的实验,模拟前传网络中根据网络流量动态调整资源分配的场景。模拟实验结果表明SDN控制架构可以根据流量需求对各终端限制流量速率,以实现对不同终端进行按需带宽分配。