导师序言 当前，云计算已经深入普通用户的日常生活中，例如，上亿用户日常使用的微信和淘宝，其背后的核心技术是腾讯云与阿里云；当今流行的抖音短视频、今日头条新闻等应用服务则是由字节跳动公司数十万服务器互联构成的数据中心网络所支撑。数据中心网络是支撑云计算的核心基础设施，它通过大量交换机将成千上万的服务器连接在一起，向海量用户提供高性能、高可靠性、弹性可扩展的丰富应用与服务。 随着数据中心网络用户规模的快速增长，面对高度动态的数据流量，其庞杂的有线架构给网络扩张、能耗管理、运营维护等带来了巨大的挑战。由于网络流量的动态变化难以预知，传统数据中心网络通常采用对称的拓扑进行流量传输，而实际网络中非对称的流量会导致随机、动态的拥塞热点，造成业务丢包和用户体验受损。这是由于静态网络拓扑无法应对动态网络流量而产生的本质矛盾。因此，高性能数据中心网络在过去十年飞速发展，不仅引发了学术界持久不息的研究热潮，也成为谷歌、微软、亚马逊等国际巨头们关注的重点。无线技术的动态性有助于实现动态的网络拓扑架构，而引入新型高频无线技术为解决这些问题带来了新的可能，并因此诞生了一个新的研究领域——无线数据中心网络。 新型高频无线技术拥有高度灵活的动态连接，这种高自由度的网络架构对于高度动态的流量变化具有天然的自适应优势，同时保持着高带宽、低功耗等优点。但该技术同时也引入了如何克服高密无线信道干扰、传输遮挡与快速衰减，实时精确地动态建立连接，部署与散热等问题。经过数年的发展，无线数据中心网络领域诞生了许多创新的网络架构与干扰解决方案，如天花板镜面反射、球状镜面反射架构等，同时，采用的新型无线技术本身也从60 GHz高频无线传输技术向具有更大带宽容量的超高频激光传输技术发展。总体来看，无线数据中心网络具有巨大的发展和应用前景，但当前该领域仍然属于前沿探索领域，相关硬件与算法有待进一步成熟。 本书围绕无线数据中心网络这一前沿背景，从新型网络架构、路由传输和上层应用多个方面展开了深入研究。首先提出了以高频无线通信为主要传输方式的数据中心网络架构，设计了面向三维空间的多重反射、精确反射和热点消除等关键创新无线传输技术，通过结合新型环状拓扑架构设计，克服了由传输遮挡造成的高频无线衰减难题和密集无线干扰产生的传输挑战，首次在数据中心网络中支持了大规模服务器级别的高性能无线动态互联，在新架构下提出的混合路由技术则进一步克服了高频无线传输距离短的难题。本书从底层架构出发逐步过渡到上层应用，在理论和实践上均做出了优秀的研究工作，可以作为相关领域研究者深入研究的重要参考，同时也为其他网络领域的研究者打开了新的研究视角，其创新性的研究思路值得借鉴。 对于构建无线数据中心网络的想法，早期由微软研究院开展相关原型实验并进行了可行性验证，与此同时，作为国内此领域的首个研究团队，清华大学的研究团队也提出了构建高性能无线数据中心网络的系列关键技术。自此，该领域不断吸引国内外顶尖高校参与相关研究，在网络领域产生了持续的研究热潮，相关研究者在顶级国际学术会议SIGCOMM上发表了一系列高水平研究成果。随着5G无线网络的到来，高频无线技术的相关算法研究和硬件产品化愈加成熟，这也给无线数据中心网络领域的未来发展注入了新的活力。无线的灵活性给予了网络连接更大的自由度，也给予了研究者和工业界更大的想象空间。随着人工智能技术的飞速发展，一个未来具有高自由度的网络架构必将发挥其巨大的潜能，成为实现持续自学习、自适应、自演化的智能网络的重要途径之一。 崔 勇 清华大学计算机科学与技术系 2019年11月

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