Due to the rapid densification of small cells in 5G and beyond cellular networks, deploying wired high-bandwidth connections to every small cell base station (BS) is difficult, particularly in older metropolitan areas where infrastructure for fiber deployment is lacking. For this reason, mmWave wireless backhaul has been proposed as a cost-effective and flexible alternative that has the potential to support the high data rates needed to accommodate backhaul traffic demands. To address the robustness of such networks, we investigate a novel relay-assisted backhaul architecture, where a number of small-cell BSs and relays are deployed, e.g. on the lampposts of urban streets. In this scenario, the interconnected logical links constitute a mesh network, which offers opportunities for both link-level and network-level reconfiguration to overcome blockages and/or node failures. We present two joint link-network level reconfiguration schemes for recovery after exceptional events. One prioritizes relay path (link-level) reconfiguration and uses alternate network-level paths only if necessary. The other splits traffic on both reconfigured logical links and backup network paths to improve throughput. Through simulation, the reconfiguration schemes are shown to not only provide near-optimal backhaul survivability but to also maintain high network throughput across a range of scenarios for urban mmWave backhaul networks. The schemes are also validated to significantly outperform existing purely link-level and purely network-level reconfiguration schemes.

由于5G以及蜂窝网络以外的小型蜂窝的迅速致密化，很难将有线高带宽连接部署到每个小型蜂窝基站（BS），尤其是在缺少光纤部署基础设施的较旧的大都市地区。因此，已提出mmWave无线回程作为一种经济高效且灵活的替代方案，它有可能支持满足回程流量需求所需的高数据速率。为了解决此类网络的鲁棒性，我们研究了一种新型的中继辅助回程架构，其中在城市街道的路灯柱上部署了许多小型基站和中继。在这种情况下，相互连接的逻辑链接构成一个网状网络，这为链路级和网络级的重新配置提供了机会，以克服阻塞和/或节点故障。我们提出了两种联合的链路网络级重配置方案，用于在发生异常事件后进行恢复。一种是对中继路径（链路级）重新配置进行优先级排序，仅在必要时才使用备用网络级路径。另一个在重新配置的逻辑链路和备用网络路径上分配流量，以提高吞吐量。通过仿真，表明重配置方案不仅可以提供接近最佳的回程生存能力，而且还可以在城市mmWave回程网络的各种场景中维持较高的网络吞吐量。还验证了该方案以显着优于现有的纯链路级和纯网络级重新配置方案。我们提出了两种联合的链路网络级重配置方案，用于在发生特殊事件后进行恢复。一种是对中继路径（链路级）重新配置进行优先级排序，并且仅在必要时才使用备用网络级路径。另一个在重新配置的逻辑链路和备用网络路径上分配流量，以提高吞吐量。通过仿真，表明重配置方案不仅可以提供接近最佳的回程生存能力，而且还可以在城市mmWave回程网络的各种场景中维持较高的网络吞吐量。还验证了该方案以显着优于现有的纯链路级和纯网络级重新配置方案。我们提出了两种联合的链路网络级重配置方案，用于在发生异常事件后进行恢复。一种是对中继路径（链路级）重新配置进行优先级排序，并且仅在必要时才使用备用网络级路径。另一个在重新配置的逻辑链路和备用网络路径上分配流量，以提高吞吐量。通过仿真，表明重配置方案不仅可以提供接近最佳的回程生存能力，而且还可以在城市mmWave回程网络的各种场景中维持较高的网络吞吐量。还验证了该方案以显着优于现有的纯链路级和纯网络级重新配置方案。一种是对中继路径（链路级）重新配置进行优先级排序，并且仅在必要时才使用备用网络级路径。另一个在重新配置的逻辑链路和备用网络路径上分配流量，以提高吞吐量。通过仿真，表明重配置方案不仅可以提供接近最佳的回程生存能力，而且还可以在城市mmWave回程网络的各种场景中维持较高的网络吞吐量。还验证了该方案以明显优于现有的纯链路级和纯网络级重配置方案。一种是对中继路径（链路级）重新配置进行优先级排序，仅在必要时才使用备用网络级路径。另一个在重新配置的逻辑链路和备用网络路径上分配流量，以提高吞吐量。通过仿真，表明重配置方案不仅可以提供接近最佳的回程生存能力，而且还可以在城市mmWave回程网络的各种场景中维持较高的网络吞吐量。还验证了该方案以显着优于现有的纯链路级和纯网络级重新配置方案。所示的重配置方案不仅可以提供接近最佳的回程生存能力，而且还可以在城市mmWave回程网络的各种场景中维持较高的网络吞吐量。还验证了该方案以显着优于现有的纯链路级和纯网络级重新配置方案。所示的重配置方案不仅可以提供接近最佳的回程生存能力，而且还可以在城市mmWave回程网络的各种场景中维持较高的网络吞吐量。还验证了该方案以显着优于现有的纯链路级和纯网络级重新配置方案。