电信科学

星地协同智能海洋通信网络发展展望

冯伟,唐睿,葛宁

2020, 36(10): 1-11. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020281

摘要 ( 494 )

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随着国家海洋战略推进实施，海上运输、资源开发等经济活动日趋活跃，海洋通信需求不断增长。尽管地面蜂窝网络已进入5G时代，现有海洋通信仍主要依赖海事卫星和岸基通信手段，通信速率、通信时延和可靠性等远不能满足需求。未来6G网络有望实现天空地海全域覆盖，但由于海上环境的复杂性、海事业务的异构性等挑战，6G海洋通信网络仍面临特殊难题。在综述海洋通信现状的基础上，从传输效率、网络覆盖、信息服务3方面梳理关键技术。面向未来6G智能海洋通信网络发展，展望海上环境感知智能传输、星地协同动态组网和业务驱动资源分配技术方法与研究方向。

互联网智能路由架构及算法

桂飞,程阳,李丹,洪思虹

2020, 36(10): 12-20. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020285

摘要 ( 515 )

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突发流量在网络中非常普遍，会严重损害用户体验。突发流量往往能在短时间（如毫秒级别）内充满链路，导致网络拥塞和频繁分组丢失，端到端时延增加。传统路由算法要么是流量无关（如 OSPF（open shortest path first，开放式最短路径优先））的，无法对实时流量的变化做出调整；要么是集中式控制的（如线性规划），面临求解时延过大而无法有效应对突发流量的问题。提出了一种新的智能路由算法解决突发流量的问题。一方面，提出的算法能利用机器学习强大的建模能力，通过对网络历史数据的挖掘来学习“隐式”的路由决策依据。另一方面，提出的算法能借助机器学习的快速推理能力降低决策时延，提高系统对突发流量的响应速度。实验结果表明，在真实流量数据集下，相比较其他路由算法，提出的智能路由算法能降低13%～70%的瓶颈链路利用率。

基于边界路由动态同步的互联网地址域内真实源地址验证方法

李丹,秦澜城,吴建平,苏莹莹,徐明伟,施新钢,顾钰楠,林涛

2020, 36(10): 21-28. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020289

摘要 ( 417 )

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互联网架构设计之初，假设所有网络成员都是可信的，并没有充分考虑不可信网络成员带来的安全威胁。在很长一段时间内，路由器只根据报文的目的IP地址转发消息，不对报文的源IP地址的真实性进行验证。数据分组真实性验证的缺乏会导致报文头部信息被恶意篡改。提出了基于边界路由动态同步的互联网地址域内真实源地址验证方法。该机制基于前缀拓扑信息同步的方法构建过滤表，解决了路由不对称导致过滤表和实际路由状态不一致的问题，避免了验证过程中的假阳性和假阴性，实现了低开销、低时延的地址域内IP地址前缀级粒度的真实源地址验证。

跨域场景下的联邦路由机制设计

丛培壮, 张宇超, 田野, 王文东, 李丹

2020, 36(10): 29-36. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020286

摘要 ( 459 )

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随着多网融合的发展，独立自治域网络之间的高效互联互通已成为一个关键理论技术问题。由于域内信息的私密性，各自治域之间不会共享相关的数据，传统的域间路由协议无法提供高效的跨域路由机制。为克服现有协议存在的不足，提出了一种基于机器学习的联邦路由机制，该机制通过各自治域的神经网络模型和参数隐式地共享域内信息，不仅可打破现存的数据孤岛问题，还可极大地减少域间信息共享所需要传输的数据量，进而降低全网路由信息收敛时延，基于该联邦路由机制，边界路由器也能够根据全网状态信息制定全局的优化路由转发策略。

信息网络内生恶意行为检测框架

涂哲,周华春,李坤,王玮琳

2020, 36(10): 37-45. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020282

摘要 ( 208 )

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“内生安全”赋予信息网络自学习、自成长的能力，是构建可信智能通信网络不可或缺的重要组成部分。面向信息网络“内生安全”，提出了一种内生恶意行为检测框架，变被动防御为主动拦截。同时，对内生恶意行为检测框架中五大关键组件进行了建模分析，并对自学习、自成长的恶意行为检测机制进行了阐述。最后，搭建原型系统并进行了实验，实验结果表明了检测框架的可行性和有效性。

人工智能辅助的信道估计最新研究进展

李坤,张静,李潇,金石

2020, 36(10): 46-55. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020288

摘要 ( 620 )

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作为第六代移动通信发展的主流方向，智能通信正在蓬勃发展中，且初步展示了其与传统通信方法相比的优势。人工智能辅助的信道估计作为智能通信的重要组成，在已有的研究成果中展示了其相比传统信道估计算法的优越性，尤其是基于压缩感知技术、超分辨技术、残差学习等开展的信道估计研究均获得了丰硕的成果。针对人工智能辅助的信道估计技术，结合近来学术界最新研究成果，分别从基于深度卷积神经网络、基于深度循环神经网络、基于超分辨技术、基于压缩感知技术 4 个维度展示了人工智能辅助的信道估计的全貌。最后，对比总结了4类信道估计方法优劣及其未来研究方向，展望了信道估计与深度学习结合的广阔前景。

基于深度学习的信源信道联合编码方法综述

穆天杰,陈晓辉,汪逸云,马陆鹏,刘东,周晶,张文逸

2020, 36(10): 56-66. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020290

摘要 ( 1713 )

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信息论的经典结果表明，信源信道分离编码是渐进最优的。但现代通信系统对时延、带宽等愈发敏感，分离设计对解码具有无限计算能力这一假设难以成立。带宽有限时，相对于信源信道联合编码，分离编码已被证明是次优的。传统的联合信源信道编码需要复杂的编码方案，相较之下，数据驱动的深度学习技术则带来了新的设计思路。适时地对相关研究成果进行总结，有助于进一步明确深度学习方法解决信源信道联合编码问题的方式，为研究新的研究方向提供依据。首先介绍了基于深度学习的信源压缩方案和端对端收发信机模型，随后分析不同信源类型下的两种联合编码设计思路，最后探讨了基于深度学习的信源信道联合编码的潜在问题和未来的工作方向。

面向智能路由的多级哈希网络数据存储结构

朱峰,黄群

2020, 36(10): 67-78. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020287

摘要 ( 231 )

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网络数据的采集和存储是智能路由控制的基础，为智能路由提供了大量的网络流量数据进行模型训练和决策。然而，作为网络数据存储系统中的核心设备，交换机的存储空间非常有限，且设计灵活性低，无法满足智能路由控制对全面高精度的数据存储和轻量级存储系统的需求，进而影响智能路由控制的效果。提出一种面向智能路由控制的多级哈希网络数据存储结构，高效利用交换机有限的存储空间，实现低碰撞率的网络数据存储。该结构通过多级哈希表增加数据的可存储空间数量，从而降低存储冲突率并提高存储空间利用率。同时，该结构使用基于低开销时间戳的LRU算法解决哈希冲突：在发生哈希冲突时总是保存最新的网络数据，清除陈旧数据，以尽可能减少后续的存储冲突。基于真实网络流量数据的实验证明了相比目前普遍使用的单级哈希存储结构，多级哈希存储结构在存储碰撞率和负载率两方面存在显著的性能优势。

全双工无线通信系统的智能安全中继选择策略

刘芳,王亚娟,赖峥嵘,刘元安

2020, 36(10): 79-86. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020291

摘要 ( 130 )

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全双工技术理论上可以使频谱效率提升一倍，将其应用于双向中继系统，能进一步提升系统的频谱效率。考虑残余自干扰与信道环境，以安全容量最大化为目标进行中继选择，将该选择优化问题建模为多分类问题，提出了一种基于卷积神经网络（CNN）的智能中继选择策略。在设计分类模型时利用CNN提取信道的空间相关性，设置卷积核的维度与中继数目相关，为了保留输入特征的矩阵特性未使用池化层。仿真结果表明，在降低计算复杂度和减少反馈开销的情况下，基于CNN的分类器具有更高的分类准确率，能获得与传统最优中继选择方案一致的安全容量。

认知无线携能通信的关键技术及其研究进展

许晓荣,孙明杭,沈霖晖,姚英彪,冯维

2020, 36(10): 87-101. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020138

摘要 ( 259 )

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认知无线电（CR）与无线携能通信（SWIPT）的结合已经成为当今高能效认知无线通信的研究热点之一。首先阐述了SWIPT与认知SWIPT网络，而后介绍了SWIPT网络中两种接收机结构并给出相应的能量收集公式。然后，给出了认知SWIPT系统模型及其与协作中继技术、MIMO技术相结合进行系统建模的研究进展，并对认知SWIPT网络关键技术的未来研究方向进行了展望。最后，总结了近年来对认知SWIPT网络关键技术的研究成果，为高能效的安全认知SWIPT通信理论研究与未来应用提供了一定的借鉴意义。

面向5G前传的open-WDM新型技术架构

王东,李晗,张德朝,蔡谦,孙将,赵阳,李允博,韩柳燕

2020, 36(10): 102-108. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020243

摘要 ( 320 )

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5G前传网络架构发生重大变化，C-RAN有望成为5G前传网络的主流组网方式。结合5G前传网络的新需求，在分析光纤直驱、无源WDM、有源WDM/OTN等现有方案的基础上，提出了面向5G前传网络的开放式波分复用（open-WDM）系统。该系统采用波分复用技术，缓解光纤资源压力；基于半有源架构，部署灵活；采用低成本管控技术，保障前传网络的可管可控和高效运维。

5G无线网络智能规划与仿真

李军

2020, 36(10): 109-119. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020182

摘要 ( 391 )

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传统基于人工经验的规划方法已不能满足5G网络的需求，亟需引入基于大数据分析的5G无线网智能规划方法。提出5G智能站址规划、参数规划和后评估三步闭环规划方案，搭建完成5G无线网络智能规划系统，应用于实际5G无线网规划仿真，高效地支撑面向未来的5G无线网络组网部署，确保资源精准投入，为建设5G精品目标网络奠定基础。

一种5G室内覆盖解决方案

许浩,刘琛

2020, 36(10): 120-125. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020166

摘要 ( 360 )

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室内覆盖是5G网络部署中的重点和难点。通过分析5G大规模天线系统的技术特点以及对室内覆盖的性能提升，提出室外宏基站仍是室内浅层覆盖的重要解决手段，并根据外场测试结果对理论分析进行佐证。同时根据覆盖需求使用有源室分和小基站等手段，构建完整的室分解决方案。

5G公路隧道部署方案及性能验证

杨艳,张涛,郭希蕊,潘翔

2020, 36(10): 126-133. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020244

摘要 ( 320 )

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系统地分析了3.5 GHz典型频段部署5G公路隧道的方案。综合分析采用新型天线和新型漏缆部署公路隧道的性能，分别从 RSRP、SINR、速率分布等角度对天线部署方案和漏缆部署方案进行了性能分析，从覆盖性能、安全要求、成本等方面提出了不同方案的选取建议，弥补了目前研究在这一方面的空缺，有力地推动了设备演进。

行业用户5G无线专网组网方案及其技术实现

李富强,周华,宋晓伟

2020, 36(10): 134-139. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020259

摘要 ( 338 )

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5G面向大众用户和垂直行业可以提供公网模式和专网模式。从业务连续性需求和行业用户需求出发，研究了面向行业用户不同的场景和需求下的5G无线专网的3种部署模式，探讨了5G无线专网实现的关键技术无线网络切片的标准化现状、产业化能力、支撑5G无线专网的程度，分析了目前5G无线专网所能实现的场景和应用，最后对未来超低时延需求的5G无线专网技术实现做了展望。

基于冬奥会高话务需求下山地区域通信基站规划方案

蒋素霞,周熙,黄星辉

2020, 36(10): 140-146. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020280

摘要 ( 119 )

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山地区域基站规划和建设，尤其是高话务需求场景下，是通信工程中的难点。以北京2022年冬奥会和冬残奥会张家口崇礼赛区公众移动通信网络规划为例，针对崇礼赛区所处的山区特有的地形地貌，在满足赛事高密度人群、瞬间大话务量需求下，通过对需求问题的深入研究，提出一套行之有效的研究方法，统筹开展 2G、4G、5G 基站规划，规划一张高速、移动、安全、泛在的冬奥移动通信服务网络，为实施山地 5G高话务量移动通信网络规划提供有益的参考。

基于5G⁺原生体系的运营商流量中台分析

魏颖琪,林玮平,李颖,谭华

2020, 36(10): 147-152. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020246

摘要 ( 196 )

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基于5G移动网络提出流量中台，具体介绍了流量中台的架构。流量中台高度抽象了5G连接管理和流量精确控制功能，简化运营商原有的复杂IT接口，并结合了数据的人工智能分析。它支持无线功能的开箱即用，解决5G工业互联网应用开发者繁杂的无线连接开发问题。

基于DBN-Softmax的电力通信网络带宽预测

李佳,丛犁,姜华,胡杨,徐梦

2020, 36(10): 153-158. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020155

摘要 ( 141 )

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随着电力通信网的变化，电力通信网承载业务数据呈指数级增长，对电力通信网的处理能力提出了更高要求。为保障通信网的服务质量，针对目前网络带宽分配不合理现象，提出基于深度置信的电力通信网带宽预测算法，该算法通过由限制玻尔兹曼机构成的深度置信网络获取能够完美表达网络带宽的特征，实现对电力通信网规划阶段带宽的合理预测。实验结果表明，与传统神经网络算法相比，所提算法在预测精度和稳健性方面更具有优势，可以提高电力通信网的承载能力，为电力系统的安全稳定运行提供有力的保障。

基于大数据分析的云资源池告警信息关联方案

李青

2020, 36(10): 159-171. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020141

摘要 ( 212 )

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研究了一种云资源池端到端智能化运维管理系统，提出一种智能判断故障模块的技术架构，分析了实现云资源池端到端告警关联的基本方法，阐述了云资源池单KPI异常检测分析方法和多KPI故障传播链分析方法的实现原理，并重点介绍了物理主机告警与虚拟主机告警、IP SAN存储告警与虚拟对象存储告警、主机设备告警与网络告警的关联关系，为运营商提升云资源池端到端智能化运维能力提供了借鉴和参考。

融入用户合作与领导激励的社交网络知识传播模型

顾秋阳,琚春华,吴功兴

2020, 36(10): 172-182. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2020284

摘要 ( 180 )

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近年，社交网络已经成为用户普遍使用的进行知识分享的媒介。对社交网络环境中的知识传播进行建模研究，以期为有关部门有效实施监管、提升用户的知识交流效率提供借鉴。以经典的SIS和SIR模型为基础，融入用户合作和领导激励等因子进行优化，并结合复制动态方程构建两种社交网络用户知识传播模型（SISL/SIRL）并进行分析，最后给出数值与模型算例。结果表明：存在领导者的社交网络知识传播速率更快。在社交网络知识传播过程中，易感染用户数量减少，免疫用户数量增加，感染用户数量小范围内上下波动。构建的知识传播模型相对于经典模型与真实社交网络具有更强的拟合性。

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