这篇文档属于类型a，即报告了一项原创研究。以下是对该研究的学术报告：
本研究的主要作者包括Gangxiang Shen、Jinhan Cai、Jun Li、Tianhai Chang和Yuxuan Chen。他们分别来自苏州大学电子与信息工程学院、江苏新型光纤技术与通信网络工程研究中心、苏州市先进光通信网络技术重点实验室，以及华为技术有限公司。
该研究发表于2023年的IEEE Opto-Electronics and Communications Conference (OECC)，DOI为10.1109/OECC56963.2023.10209915。
该研究的主要科学领域是光纤通信与无线网络技术的融合。随着宽带服务的快速发展，下一代固定网络（如F5G）对高带宽和低延迟提出了更高的要求。例如，云虚拟现实（VR）游戏需要超过3 Gb/s的带宽和低于5毫秒的往返延迟。为了满足这些严苛的要求，无源光网络（PON）正从家庭扩展到房间，形成了光纤到房间（FTTR）的新应用场景。在这种场景下，毫米波（mmWave）接入点（AP）通过级联FTTR终端提供高带宽。然而，毫米波AP在支持无缝漫游方面面临挑战，因为现有的Wi-Fi漫游协议无法有效感知其他毫米波AP的存在，导致移动站点（STA）在切换时需要通过Wi-Fi随机接入机制竞争接入目标AP，从而带来高延迟和用户体验下降。为了解决这一问题，需要一个集中控制器来协调不同房间部署的毫米波AP。然而，如何将PON与毫米波Wi-Fi集成以支持FTTR场景中的集中控制和管理仍是一个未深入探索的研究课题。
本研究旨在提出一种适用于FTTR场景的统一PON和Wi-Fi接入架构和机制，通过基于PON协议的Wi-Fi接入（即PON化Wi-Fi）来显著提高网络接入速率、资源利用率和切换时间。
架构设计：研究者提出了一种高层次的统一PON和Wi-Fi接入架构。在该架构中，毫米波AP与光网络单元（ONU）连接，ONU进一步与光线路终端（OLT）连接。数据平面由无线段（Wi-Fi）和光段（PON）组成。无线段采用正交频分多址（OFDMA）技术，将无线频谱资源划分为多个正交子信道（资源单元），并分配给不同的STA，以避免随机接入导致的资源竞争。光段也采用OFDMA技术，并在OLT和ONU上部署PON物理功能。无线和光子载波之间通过映射过程形成无线-光子载波。
操作原理：新加入的STA需要先向OLT注册，然后才能传输数据。为了避免影响现有STA的服务质量，研究者为注册功能预留了专用的光-无线子载波（注册子载波）。每个新加入的STA通过注册子载波向OLT发送注册帧。如果发生碰撞（即多个STA同时注册），STA将重试直到成功。由于房间内的STA数量通常较少，注册失败的概率较低。一旦STA成功注册，OLT将根据所有注册STA的缓冲区状态和服务优先级分配无线-光子载波。当无线-光子载波资源不足时，OLT可以根据STA的优先级动态重新分配资源，并发送授权消息通知相关STA。
漫游管理：当STA漫游时，它们需要从当前AP切换到目标AP。集中控制器负责漫游功能，监控STA与其关联AP之间的信道条件，并触发切换。一旦切换完成，OLT将停止发送下行数据，并向STA发送包含目标AP分配子载波信息的切换消息。与新加入的STA不同，参与切换的STA将获得更高的资源分配优先级，以保持其服务的连续性。STA在收到切换消息后，将停止发送上行数据，并将连接从源AP转移到目标AP。目标AP在接收到数据帧的头部后，将发送确认消息（ACK）通知STA新连接已成功建立。如果未收到ACK，STA需要通过新的注册程序重新连接目标AP。
性能评估：研究者通过仿真评估了所提方案与基于非集成PON和Wi-Fi接入的基准方案的性能。仿真结果表明，所提方案在网络接入成功率（SAP）、资源利用率和切换时间方面均显著优于基准方案。具体而言，所提方案在STA数量较少时能够实现接近100%的SAP，而基准方案的SAP随着STA数量的增加显著下降。此外，所提方案的资源利用率高达90%，而基准方案的资源利用率低于40%。在切换时间方面，所提方案的平均切换时间约为1毫秒，而基准方案的切换时间随着STA数量的增加显著增加，甚至超过10毫秒。
本研究提出了一种适用于FTTR场景的统一PON和Wi-Fi接入架构和机制，通过PON化Wi-Fi接入显著提高了网络接入速率、资源利用率和切换时间。仿真结果表明，所提方案在网络接入成功率、资源利用率和切换时间方面均显著优于基于非集成PON和Wi-Fi接入的基准方案。
该研究得到了中国国家自然科学基金（62101372）、IPOC开放基金（BUPT, IPOC2022A07）和先进光通信系统与网络国家重点实验室（2023GZKF11）的支持。