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第1部分 绿色无线通信与网络3

第1章 应用光纤连接的大规模分布式天线（BWA-FMDA）系统的低功耗最后一英里接入3

1.1 蜂窝网络的发展及低功耗考量3

1.1.1 功耗3

1.1.2 流量密度4

1.1.3 设备成本5

1.1.4 本章的目的与结构5

1.2 BWA-FMDA架构6

1.2.1 RoF解决方案的背景简介6

1.2.2 AE7

1.2.3 光通信媒质7

1.2.4 中央处理实体7

1.3 功耗和仿真模型8

1.3.1 功耗模型8

1.3.2 信令开销9

1.3.3 仿真模型10

1.4 数值结果12

1.4.1 频谱效率［（bit/s）／Hz］12

1.4.2 能量效率（bit/J）13

1.4.3 能源效率和频谱效率之间的权衡15

1.5 小结18

致谢18

参考文献19

第2章 具有QoS性能保证的绿色通信无线网络资源交易22

2.1 需求型通信模型22

2.2 无线网络的资源交易23

2.2.1 无线资源交易23

2.2.2 能源与带宽／延时之间的权衡24

2.2.3 能量和天线数量的权衡30

2.2.4 能量和编码方案之间的权衡31

2.3 在蜂窝网络中使用资源交易的样本案例研究32

2.4 在家庭基站网络中使用资源交易的样本案例研究35

2.4.1 系统模型36

2.4.2 下行链路信道中的能耗模型37

2.4.3 绿色无线电的频谱配置38

2.4.4 仿真结果和性能分析40

2.5 小结44

参考文献45

第3章 蜂窝系统中的绿色中继技术47

3.1 简介47

3.2 中继辅助系统的频谱和能量效率分析51

3.2.1 系统模型52

3.2.2 频谱效率分析53

3.2.3 能量效率分析57

3.2.4 观点与讨论61

3.3 H-ARQ和H2-ARQ的中继63

3.3.1 H2-ARQ的中继策略64

3.3.2 性能分析66

3.3.3 观点与讨论68

3.4 蜂窝网络中的节能中继节点71

3.4.1 蜂窝系统与功耗模型72

3.4.2 中继节点的配置优化76

3.4.3 室外到室内的中继81

3.5 小结与展望86

参考文献87

第4章 绿色无线通信与网络的跨层设计和优化93

4.1 不同层的节能设计93

4.1.1 节能硬件平台93

4.1.2 节能OS94

4.1.3 节能MAC94

4.1.4 节能网络94

4.1.5 节能应用95

4.2 能量静态网络的跨层优化95

4.2.1 网络模型96

4.2.2 网络协议98

4.3 能量动态网络的跨层设计99

4.3.1 硬件和通信99

4.3.2 传感102

参考文献103

第5章 远距离无线网状网络的节能速率自适应111

5.1 简介111

5.2 研究背景：远距离无线多跳网络112

5.2.1 互连干扰模型112

5.2.2 2P MAC协议113

5.3 概述：无线网络的速率自适应113

5.4 ERAA：节能速率自适应算法115

5.4.1 网络模型与操作115

5.4.2 设计概述115

5.4.3 探测阶段117

5.4.4 自适应阶段119

5.4.5 性能评价123

5.5 小结128

致谢128

附录128

参考文献130

第2部分 绿色有线通信与网络135

第6章 用于IP网络节能的图论算法135

6.1 应用于GES的图论基础135

6.1.1 最短路径树136

6.1.2 边介数136

6.1.3 代数连接性137

6.2 ESACON算法138

6.3 ESTOP算法140

6.4 EAR算法141

6.5 GES应用实例143

6.6 GES算法的行为性能144

6.6.1 路径长度增加145

6.6.2 链接切断的百分率147

6.6.3 节能148

6.6.4 对通信量利用的影响149

6.7 GES算法的应用实践152

6.8 小结152

参考文献153

第7章 高性能路由器体系结构设计155

7.1 机遇与挑战155

7.2 体系结构156

7.3 绿色通信工程中的能量感知路由器158

7.3.1 一般问题的形成158

7.3.2 实际探索法160

7.4 路由器中的速率自适应处理162

7.4.1 动态电压和频率测量162

7.4.2 自适应链路速率接口163

7.4.3 多频尺度原型163

7.5 路由器功能的高效体系结构167

7.5.1 路由查找167

7.5.2 包分类器168

7.5.3 数据包队列169

7.5.4 流量管理器170

7.6 小结173

参考文献173

第8章 可再生能源在聚合光纤网络和云端基础设施的CO2排放的影响176

8.1 简介176

8.2 物理基础设施的能源消耗模型178

8.2.1 光网络元素178

8.2.2 计算资源的能量消耗模型180

8.3 能量感知虚拟基础设施计划181

8.3.1 虚拟基础设施问题的公式182

8.4 数值结果184

8.5 小结188

致谢188

参考文献188

第9章 计算系统的低功率动态调度192

9.1 带有处理速度限制的任务调度192

9.1.1 节能感知处理的例子193

9.1.2 作为窗口平均比率的时间平均194

9.1.3 关于窗口平均期望195

9.1.4 一个任务类型的例子196

9.1.5 任务调度的线性分式规划198

9.1.6 虚拟队列200

9.1.7 漂移加罚比率201

9.1.8 任务调度算法的性能204

9.1.9 仿真206

9.2 通用特征的优化208

9.2.1 映射到任务调度的问题208

9.2.2 常用算法209

9.2.3 随机的任务到达和流控制210

9.2.4 随机任务调度的仿真与适应性213

9.2.5 任务调度：扩展与延伸阅读215

9.2.6 9.2节的练习216

9.3 对随机观察事件做出反应218

9.3.1 无线智能装置的高效计算和传输220

9.3.2 9.3节的练习222

9.4 小结223

附录 有限时间收敛定理223

参考文献224

第3部分 智能电网通信与网络231

第10章 智能电网通信网络及其应用231

10.1 简介231

10.2 AMI及其应用232

10.2.1 背景232

10.2.2 AMI基础设施233

10.2.3 AMI基础设施的标准化235

10.2.4 先进的DMS应用241

10.3 SCADA系统——电力公司监测和控制网络及其应用244

10.3.1 背景244

10.3.2 SCADA系统组件244

10.3.3 SCADA系统中的通信协议245

10.3.4 配电自动化249

10.4 小结251

参考文献252

第11章 智能电网需求响应256

11.1 需求响应概述256

11.1.1 需求响应重要性256

11.1.2 传统电网的需求响应257

11.1.3 智能电网新需求259

11.2 智能电网代表性的需求响应算法260

11.2.1 分类260

11.2.2 用户利润优化算法261

11.2.3 降低电力公司运营成本265

11.2.4 社会福利最大化269

11.3 需求响应分析方法总结与未来趋势272

11.4 小结274

参考文献274

第12章 智能电网环境中的绿色无线蜂窝网络279

12.1 简介279

12.2 背景280

12.2.1 绿色无线蜂窝网络280

12.2.2 智能电网282

12.3 系统模型283

12.3.1 协同多点传输通信283

12.3.2 蜂窝网络中的服务阻塞概率模型284

12.3.3 基站电力消耗模型284

12.4 问题描述285

12.4.1 蜂窝网络水平对策286

12.4.2 智能电网水平对策287

12.5 对于提出的二水平对策的分析287

12.5.1 蜂窝网络水平对策的分析287

12.5.2 智能电网水平对策的分析288

12.5.3 二水平对策的斯坦科尔伯格均衡的存在性289

12.5.4 二水平对策的斯坦科尔伯格均衡的唯一性289

12.6 仿真结果和讨论291

12.7 小结293

参考文献293