电信科学

硅基光电子在通信中的应用和挑战

李德钊, 许鹏飞, 朱科健, 周治平

2021, 37(10): 1-11. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021247

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硅基光电子技术拥有光的宽带、高速和抗干扰特性以及微电子技术在大规模集成、低能耗、低成本等方面的优势。最近十年，硅基光电子技术开始进入通信产业领域，在800 Gbit/s以上的高速短距应用场景中发挥优势，对传统磷化铟（InP）的通信光模块形成挑战。浅谈硅基光电子技术在通信中的应用和发展，同时简要介绍硅基光电子技术在应用中的一些挑战。解决器件性能、封装技术、自动化软件等方面的不足，才能实现硅基光电子技术长足发展。

网络智能化标准、开源与产业研究

邓灵莉, 顾宁伦, 袁向阳, 余立, 冯俊兰, 邓超, 杨志强, 张同须, 吴荣宇, 张新鹏

2021, 37(10): 12-21. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021217

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网络智能化是AI技术与通信网络的硬件、软件、系统、流程等的深度融合，利用AI技术助力通信网络流程智能化，降本、增效、提质，促进技术体系变革，使能业务敏捷创新。自动驾驶网络提出通过简化网络架构、封装自治域和提供业务/网络操作控制闭环，实现用户体验最优化、管理操作自动化和资源效率最大化，为网络智能化明晰了目标架构和实现路径。首先，以自动驾驶网络的分层架构与分级框架为基础，梳理总结网络智能化技术体系；其次，对相关标准组织、开源社区、产业协作以及研发应用现状进行广泛调研；最后，结合运营商应用需求与相关实践，为引导后续产业发展提供差距分析、协作建议和总结展望。

专题导读

蒋林涛, 唐雄燕, 段晓东

2021, 37(10): 22-23. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021217-1

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互联网的设计理念与网络5.0技术

蒋林涛, 聂秀英, 张杰

2021, 37(10): 24-30. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021232

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互联网发展了50年，其设计理念从未改变，业务网完全采用OTT方式，IP网至今还是“尽力而为”，制约了互联网的发展。要不断满足社会发展的需要，互联网设计理念需要变革，可行的方向是由“以应用为中心”变为“以网络为中心”。网络5.0是第5代数据网，与第4代数据网（IP网）相比，保留IP网的全部优点，填补了IP网在网络性能和能力上的不足，性能和能力上有质的进步。具体讨论了网络5.0在可扩展性、内生可信安全、确定性等多方面的关键技术。

全维可定义网络能力

范琮珊, 周旭, 覃毅芳, 李泰新

2021, 37(10): 31-38. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021235

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针对现有网络能力提供形式单一、动态性差、效能低、运维僵化以及难以适应未来复杂场景下专业化、个性化业务需求的问题，提出了全维可定义网络能力。基于“以网络为核心”的设计理念，开放网络各层能力，实现通信主体、网络功能、网络资源、安全等全维度网络能力可定义，支持动态加载和演进发展。通过业务需求自映射和网络能力自组织灵活适配业务发展需求，以多种接口形式主动向终端业务输出多样化网络内生能力，自然适应未来业务的复杂不确定演进。

面向业务和网络协同的未来IP网络架构演进

黄兵, 谭斌, 罗鉴, 郭勇

2021, 37(10): 39-46. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021234

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IP技术作为互联网的技术基础，在今后5～10年如何发展是通信行业面临的关键问题。分析了传统IP网络架构的成功与不足，提出未来IP网络既要继承传统IP技术的设计原则，比如端到端原则和分层解耦原则，又要解决现有IP网络中业务和网络过于割裂的问题。从网络演进和未来业务需求的角度出发，认为未来IP网络的核心问题是要加强业务和网络的协同，提出了改进后的IP网络设计原则“横向：服务化网络赋能的端到端架构，纵向：智能控制面支撑的分层模型”，并且基于此原则提出了未来网络的参考架构。

泛在IP协议体系

周旭, 蒋胜, 张杰, 雷波, 郑秀丽, 李泰新

2021, 37(10): 47-54. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021237

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由于TCP/IP协议栈的固有特性难以承载未来网络的个性化需求，在网络协议发展历程的基础上，提出了下一代泛在IP（ubiquitous IP，UIP）协议体系。泛在IP是面向泛在全场景服务的未来承载需求，基于IP协议扩展，统筹“渐进式”和“革命式”创新，关键内容包括以灵活IP为核心的设计理念、3个维度的协议架构和在网络层及传输层的协议创新。对比分析了 IPv6+与 UIP 作为两代网络创新技术接力实现网络能力的提升，总结了UIP当前进展以及对未来的展望。

面向大规模确定性网络的全局循环排队与转发机制

莫益军, 杨子涵, 刘辉宇, 何天流

2021, 37(10): 55-65. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021240

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时延抖动敏感的工业控制和远程驾驶应用驱动网络由尽力而为服务向确定性转发服务转变。为满足确定性应用时延抖动的有界需求，工业界和学术界在逐流过滤整形和队列转发控制方面进行了大量研究，实现了小规模以太网环境下轻载稳定流的微秒级时延和亚微秒级抖动保障。多数研究因较少考虑长距离网络拓扑变化、传输时延波动和短时突发流量过载等影响，难以满足大规模骨干网场景下的确定性要求。在循环排队转发（cyclic queuing and forwarding，CQF）基础上，考虑了源目的路径特性和确定性流量强度因素，提出了全局循环排队转发三队列（global cyclic queuing and forwarding 3-queue，GCQF-3），并在基于OMNeT++搭建的确定性网络仿真系统中，比较了CQF、CQF-3和GCQF-3的转发控制机制，实验表明GCQF-3能根据确定性流量状态及时调整门控时机和排队优先级，在时延、抖动和网络利用率等方面都达到最佳。

Klonet：面向技术创新的网络模拟实验平台

谢景昭, 单炜, 肖畅, 马铁, 陈力, 虞红芳, 孙罡

2021, 37(10): 66-75. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021241

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网络关键技术的创新是推动网络未来发展和整个行业进步的使能条件，为此亟须一个能对创新技术进行方便、快捷验证的网络实验平台，以有效降低创新门槛、促进创新趋势。通过分析网络模拟技术在网络实验中的优势，结合网络技术创新对网络实验平台的需求，提出了面向技术创新的网络模拟实验平台Klonet。该平台可以灵活地扩展规模、全方位地对实验网络进行模拟、细粒度地管理模拟网络，并促进实验的工作流程。结合两个具体的用例，分析了在Klonet上进行实验的方法，验证了Klonet支持网络技术创新的能力。

面向算网一体化演进的算力网络技术

段晓东, 姚惠娟, 付月霞, 陆璐, 孙滔

2021, 37(10): 76-85. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021248

摘要 ( 1517 )

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随着一体化算力网络国家枢纽节点的建设和“东数西算”工程的加快实施，计算和网络的融合走向深水区。面向新兴业务对于网络和计算融合发展的需求，如何协调分布式、多样化算力资源，业务应用和网络资源满足业务需求成为亟待解决的问题。为了解决计算和网络相互感知、协同、调度问题，从算力网络阶段化发展、算力感知技术架构、算力度量与标识、算力路由等多个技术展开探索和研究，并提出算力网络多种部署模式，为算力网络后续技术研究和产业发展提供参考。

一种基于域名解析机制的算力网络实现方案

赵倩颖, 邢文娟, 雷波, 蒋林涛

2021, 37(10): 86-92. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021233

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新型数字化技术和业务的兴起，以及信息数据的爆炸式增长，对云—边—端多级算力资源提出了巨大的应用需求，算力基础设施泛在化成为一大发展趋势。算力网络将算力等资源与网络协同统一，结合用户需求提供最优的资源配置策略，同时提高多级算力资源的协同工作效率，成为网络技术发展的新方向。分析了当前算力网络的技术路线，提出了一种基于域名解析机制的算力网络实现方案。该方案引入域名解析机制，使用URL语言对多种算力资源进行统一标识，由集中式的算力资源管理平台对算力资源进行统一的分配调度。用户在收到分配的算力资源标识时，通过域名解析系统解析出相应资源的网络位置信息，并通过算力网关与资源池建立网络连接。此方案满足灵活扩展算力资源标识的需求，具有很好的实用性和通用性。

云网向算网演进中的若干关键技术问题

曹畅, 张帅, 刘莹, 唐雄燕

2021, 37(10): 93-101. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021231

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首先，分析了近年来云网融合技术的发展趋势以及面临的新问题与新挑战；然后，基于业务发展中算力异构、算力下沉和算网联动的新变化提出了六大计算与网络能力融合需求，并结合多云连接、差异化承载、电商体验和分级安全等论述了围绕算网构建新能力和业务新体验方面的案例。分析结果表明，算网和云网在技术体系上紧密联系，而算网一体是云网融合发展演进的必然结果，也是数字经济发展的必然选择。

5G城市轨道交通场景分类及信道建模

何睿斯, 艾渤, 钟章队, 杨汨, 黄晨, 马张枫, 孙桂琪, 米航, 周承毅, 陈瑞凤

2021, 37(10): 102-116. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021243

摘要 ( 346 )

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城市轨道交通是现代化交通基础设施的重要组成部分，5G作为新一代移动通信技术，可提供高速率、低时延的无线数据传输，有助于提升城市轨道交通的运行效率和服务质量。由于城市轨道交通场景的复杂性，需要针对性的通信场景分类、信道特性分析和精准的信道模型为城市轨道交通5G通信系统的设计提供理论支撑。基于此，提出了5G城市轨道交通电波传播场景的分类，以支撑典型场景下的信道测试与建模工作，同时阐述了城市轨道交通场景信道测量和建模的现状，并分析了当前面临的主要挑战。结合5G通信智能化特点，讨论了人工智能在信道特征提取和信道建模方面的应用前景与可行思路，并深入分析了基于可重构智能面和无人飞行器辅助的5G城市轨道交通信道建模研究现状和发展前景。最后，阐述了毫米波频段下5G城市轨道交通信道建模的研究。

区块链在轨道交通边缘计算网络中的应用

谢高畅, 卢华, 唐琴琴, 朱涵, 梁成昊, 文雯, 谢人超

2021, 37(10): 117-125. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021238

摘要 ( 268 )

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多接入边缘计算（multi-access edge computing，MEC）能为城市轨道交通中的计算密集型业务和时延敏感型业务提供高质量的服务能力，然而轨道交通边缘计算网络中的大量边缘设施暴露在开放式环境中，其隐私保护和传输安全面临着很大的挑战。区块链（blockchain）具有分布式账本、共识机制、智能合约、去中心化应用等功能特性，因此，区块链技术可以为分布式轨道交通边缘计算网络构建系统性的安全防护机制，从而保障网络安全和数据安全，实现高质量的城市轨道交通服务。首先，介绍了区块链的基本概念；其次，设计了轨道交通边缘计算网络架构，提出了融合区块链的轨道交通边缘计算网络安全防护机制和应用实例；最后，对该安全防护机制面临的问题和挑战进行了分析和展望。

基于时频矩阵局部对比度的跳频信号参数估计

刘佳敏, 赵知劲, 尚俊娜, 叶学义

2021, 37(10): 126-135. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021239

摘要 ( 124 )

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为了提高低信噪比下跳频信号参数估计性能，提出了一种基于时频矩阵局部对比度的跳频信号参数估计算法。根据跳频信号和噪声的时频分布不同特点，利用时频矩阵在不同尺度滑窗下的局部能量对比值均值，得到多尺度局部能量对比特征矩阵，通过此特征矩阵和自适应阈值分离得到仅保留了跳频信号时频信息的时频矩阵P。然后从P中提取时频跳变信息，精确估计跳频信号的跳频周期、起跳时间和跳变频率。仿真结果表明，与传统局部对比度（local contrast measure，LCM）法及形态学滤波法相比，本文算法具有更好的跳频信号提取效果和更高的参数估计精度，其有效性与实用性在DSP+FPGA的硬件系统上得到了测试验证。

改进自训练模型在业务质差用户识别中的应用

余立, 李哲, 高飞, 袁向阳, 杨永

2021, 37(10): 136-142. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021191

摘要 ( 170 )

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质差用户识别是降低用户投诉率、提升用户满意度的重要环节。针对当前电信网络系统中业务感知相关的大量结构化及非结构化数据难以有效标注、质差用户标签不完备、现有监督学习模型训练样本不均衡而导致质差识别率低的问题，采用改进自训练半监督学习模型，利用少量满意度低分和投诉用户作为质差用户标签对网络数据进行标注，并通过标签迁移对大量未标注数据进行训练识别质差用户。实验表明，相比于识别准确率高但是训练成本高的全监督学习和识别准确率低的无监督学习，半监督学习可以充分利用无标签样本数据进行有效训练，保证较低训练成本的同时显著提升质差用户识别准确率。

基于5G切片专线的组网技术和实现方法

张艳

2021, 37(10): 143-151. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021230

摘要 ( 339 )

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随着5G技术在2B用户组网应用的逐步推进，固移协同组网、DICT技术相融合是未来发展趋势。研究了从5G网络无线接入到2B用户站点或云内系统的固网段专线，应用固网STN专线、OTN专线，并应用3GPP定义的5G网络切片，比较了5G切片专线组网5G-STN、5G-STN入云、5G-OTN 3种实现方式的组网特点，以及提供的端到端特定网络能力。将固移协同组网方案应用于运营商网络测试，验证了5G切片专线组网技术，驱动5G切片专线组网技术的落地实施，加速推动“5G+”与实体经济融合。

智能专线业务编排系统架构设计与实现

陈慧光, 李欢

2021, 37(10): 152-161. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021209

摘要 ( 209 )

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在SDN/NFV技术时代，为满足新型网络业务快速自动开通的目标，提出一种智能专线业务编排系统的架构设计和实现方案。按照各功能松耦合、灵活部署的特点，将编排器系统架构设计为业务入口层、网络服务层和适配层三层解耦的架构体系实现。将编排器工作流程拆分为业务准备流程和业务下发流程两部分实现。通过开发实践验证，编排器作为核心系统，基本满足最初对业务编排的业务需求和运维管理需求。

宽带私网双栈地址溯源的云化实现

张承立, 何肖嵘, 宋蔚芳

2021, 37(10): 162-170. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021115

摘要 ( 133 )

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在IPv4地址耗竭，加快推进IPv6规模部署的关键时刻，运营商为保证平滑过渡，并兼顾后期纯IPv6的目标，采用IPv4/IPv6双栈的方案，同时实施IPv4地址的私网化改造，解决IP资源紧缺的问题，实现纯IPv6的全网部署。通过研究私网双栈的溯源模型，结合私网双栈溯源的电信类业务应用场景，以及溯源系统在传统固网AAA架构基础剥离后的云化改造，探索固网宽带私网双栈的地址溯源云化实现方法，为后续固网AAA整体云改提供参考。

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