电信科学

数据中心网络性能保障研究综述

高凯辉, 李丹

2023, 39(6): 1-21. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023125

摘要 ( 258 )

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数据中心网络（DCN）作为重要的信息基础设施支撑了众多分布式应用，如人工智能训练和云存储等。这些应用通过网络传输大量数据，因此对数据中心网络性能的稳定性提出了很高的要求。近年来，数据中心网络性能保障研究受到学术界和工业界的广泛关注。首先，分析了数据中心网络实现性能保障面临的主要挑战，并提出了提升性能稳定性的研究思路。其次，总结了性能有保障的数据中心网络必备的三大属性——高可用性、带宽保证和有界延迟，系统性地综述了这 3 个方面的相关研究工作，并对这些研究工作从多个角度进行了对比分析。最后，对数据中心网络性能保障研究的未来发展趋势进行了展望。

全维可重构的多模态网络交换芯片架构设计

李彧, 李召召, 吕平, 刘勤让

2023, 39(6): 22-32. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023129

摘要 ( 174 )

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当前，IP 网络结构僵化、可扩展性差、安全性差。为了解决这些问题，学者们提出了多模态网络的概念，并成为当前的研究热点。可编程网络交换芯片是多模态网络的实现基础。提出了一种全维可重构的多模态网络交换芯片架构，以嵌入式 FPGA 为基础实现了多模态网络的端口级、比特级细粒度可重构，以自主设计的网络处理单元为基础实现了网络交换引擎的粗粒度可重构，使网络交换芯片具备了全维可重构的能力，为多模态网络的数据层提供了实现基础。还提出了一种改进的位矢量查找算法，能够以较小的资源占用实现较快的流表查找，提升网络交换性能，展现出较高的实用性。

面向多模态网络环境的网络模态增量式部署机制研究

李炯, 胡宇翔, 崔鹏帅, 田乐, 董永吉

2023, 39(6): 33-43. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023123

摘要 ( 127 )

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多模态网络支持各种用网需求以网络模态的形式在统一物理与逻辑基础设施上共存、演进与变革发展，可最大限度释放新型应用驱动的网络技术体制创新活力。模态的演进与变革发展要求实现模态的增量式部署，从而满足多用户部署过程中的便捷性、隐私保护等需求。然而，当前网络功能的部署仍采用全部替换的部署方式，导致新模态部署复杂度高，不同用户间处理逻辑相互暴露。针对以上问题，提出了面向多模态网络环境的网络模态增量式部署机制。首先，设计了网络模态增量式部署机制；然后，基于该机制将模态的增量式部署抽象为图合并问题，并设计了基于邻接表的合并解析图算法。仿真结果表明，所提机制可实现网络模态的快速正确合并，从而支撑模态增量式部署，极大降低新型网络体制的应用部署与服务提供门槛。

面向分布式机器学习的网络模态创新

郭泽华, 朱昊文, 徐同文

2023, 39(6): 44-51. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023128

摘要 ( 191 )

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分布式机器学习作为人工智能的主流计算架构，目前仍然存在数据性能传输不高、模型训练速度慢等缺陷，传统的网络模态无法满足分布式机器学习场景的通信语义，继而无法解决这些缺陷以进一步提升模型训练性能。采用多模态网络技术，基于应用特点设计了面向分布式机器学习场景的新型网络模态及其运行逻辑，为多模态网络技术在垂直行业的应用提供了借鉴意义。

面向多模态网络的隔离转发技术研究

刘爱华, 骆汉光, 温建中, 占治国

2023, 39(6): 52-60. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023126

摘要 ( 146 )

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多模态网络采用“网络技术体系与支撑环境分离”的思想，通过创新网络发展范式，将现有或未来的各种网络技术体系以网络模态的形式，在全维可定义的网络环境上动态加载和运行，实现了多样化网络技术体系在同一物理设施中“自行其道、自持发展”。在多模态网络体系架构的基础上，主要研究适用于多模态转发处理中多种模态间的相互隔离技术，通过在通用以太网物理设施中利用物理层技术实现多模态转发的硬隔离功能，使不同网络模态在相同的以太网接口和交换介质中达到物理隔离的效果，为网络模态运行提供了独立的转发环境支持。

面向智能制造的多模态网络应用技术研究

邹涛, 张慧峰, 高万鑫, 徐琪, 沈丛麒, 朱俊, 潘仲夏, 国兴昌

2023, 39(6): 61-72. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023131

摘要 ( 145 )

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智能制造的兴起对网络技术提出了诸多新需求。多模态网络将网络技术体制与支撑环境相分离，支持多种不同网络技术体制在同一个网络支撑环境中的共生共存和灵活加载与运行，可为智能制造提供多样化、可自定义、高可靠的网络服务能力。研究了智能制造对网络基础环境的新需求，并以智慧工厂为例，针对其多种不同应用场景设计了基于多模态网络的技术解决方案。将不同网络模态高效适配于协同研发设计、产线生产控制、机器视觉质检、无人智能巡检、事故应急响应等应用场景，验证了多模态网络在智能制造中应用的技术优势，可为推动制造业转型升级提供有力支撑。

基于意图的多模态网业协同架构研究

张洁, 赵永建, 肖冬瑞, 徐勇, 许建宏, 杨剑键

2023, 39(6): 73-84. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023133

摘要 ( 137 )

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当前各网络专业自治发展，新网络技术层出不穷，但网络之间无法形成合力，缺乏对上层复杂、个性化业务的良好支持。基于多模态网络与业务环境，从运营商管控运营角度，对网络与业务的统筹调度进行研究，提出了基于意图的多模态网业协同架构，以多模态业务为牵引，自动智能调度多模态网络能力，上下协同联动，催生产业创新发展。

采用圆周局部三值模式纹理特征的合成语音检测方法

金宏辉, 简志华, 杨曼, 吴超

2023, 39(6): 85-95. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023121

摘要 ( 86 )

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为了进一步提高合成语音检测的准确率，提出了一种采用圆周局部三值模式（CLTP）纹理特征的合成语音检测方法。该方法利用圆周局部三值模式提取语谱图中的纹理信息并作为语音的特征表示，采用深度残差网络作为后端分类器来判决语音真伪。实验结果表明，在ASVspoof 2019数据集上，与传统的常量Q倒谱系数（CQCC）和线性预测倒谱系数（LPCC）两种特征相比，该方法在等错误率（EER）上分别降低了54.29%和 2.15%，与局部三值模式（LTP）纹理特征相比，该方法在等错误率上也降低了 17.14%。圆周局部三值模式由于综合考虑了邻域内中心像素与周边像素之间以及各周边像素之间的差异，更加全面地获取了语谱图的纹理信息，提高了合成语音检测的准确率。

面向无人机应用的低轨卫星通信技术适航分析

何耀宇, 张超

2023, 39(6): 96-104. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023117

摘要 ( 181 )

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随着无人机和低轨卫星技术的高速发展，空天地海一体化网络推动了远程物联网在无人平台上的广泛应用。面对无人机加装低轨卫星通信系统应用需求，首先需要考虑其加装系统后的安全性，相应适航方法成为应用开发的前提条件。首先介绍了无人机系统适航的概念和意义，之后对低轨通信卫星技术和无人机联网应用进行了论述，并提出了相应的适航审定方法。同时给出了无人机加装低轨卫星通信系统适航审定的相关理论，分析了面向无人机应用的低轨卫星通信技术的审定基础，并论证了所提出的适航符合性验证方法的正确性和有效性。

一种渐进式增长条件生成对抗网络模型

马辉, 王瑞琴, 杨帅

2023, 39(6): 105-113. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023134

摘要 ( 104 )

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渐进式增长生成对抗网络（PGGAN）是一种能够生成高分辨图像的网络模型，但是当样本间的类别不平衡或者样本类别过于相似或不相似时，容易出现模式崩溃现象而导致生成效果不佳。提出一种渐进式增长条件生成对抗网络（PGCGAN）模型，将条件生成对抗网络的思想引入PGGAN，在PGGAN的基础上加入类别信息作为条件，在网络结构和小批量标准差两个方面对 PGGAN 进行了改进，缓解图像生成过程中的模式崩溃现象。在对3个数据集的实验中，相比于PGGAN，PGCGAN在起始分数（IS）和Fréchet距离（FID）两个评价图像生成的指标方面都有较大程度的提升，生成的图像具有更高的多样性和真实性；且PGCGAN可以同时训练多个无关联的数据集而不崩溃，在类别不平衡或数据过于相似和不相似的数据集中均能产生高质量的图像。

差异化需求下的非关系型分布式报送信息大数据分类方法

韩璐, 陈威宇, 张斐, 何建锋, 苏怀振

2023, 39(6): 114-121. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023122

摘要 ( 58 )

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针对多源异构、分布广泛报送信息差异化应用需求较多、无法区分可用性信息的问题，研究了差异化需求下的非关系型分布式报送信息大数据分类方法。首先，分析了非关系型分布式报送信息数据库的可用性、开放性和拓展性等特征，结合字段类型的基本要求，采用非结构化数据库存储文本检索信息处理（TRIP）存储非关系型分布式报送信息；然后，分析了汉明散列家族内散列过程，在线性级要求约束下，利用多吸引子优化元胞自动机，通过遗传算法改进多吸引子元胞自动机分类器的最优参数，进而改进大数据分类方法。实验结果表明，该方法能够有效识别并分类非关系型分布式报送信息中的结构化数据与非结构化数据，具有较高的分类精度。

面向电信网络诈骗治理的网络安全课程构建效能评估研究

周胜利, 蒋可怡, 徐博, 徐睿, 张熙康, 赵泉喆, 徐阳东

2023, 39(6): 122-128. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023127

摘要 ( 123 )

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新形势下的电信网络诈骗治理格局对公安院校网络安全课程提出了新的要求。针对公安院校网络安全课程在培养目标、培养路径、评价体系等方面的时代适应性不足、实践性不强等问题，通过运用卡方检验、独立样本t检验等方法，分析了全国主要公安院校网络安全课程构建现状，并结合评分卡数理分析方法实现了对课程效能的量化评估。在数据分析基础上，提出了公安院校网络安全课程构建优化路径。

国际电信联盟（ITU）6G标准化研究

王妍, 彭莹

2023, 39(6): 129-138. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023130

摘要 ( 285 )

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国际电信联盟（ITU）作为通信领域权威的国际标准化组织，主导着全球6G研究与标准化工作的节奏。在各方的共同努力下，ITU预计将于2030年前后正式发布6G的国际标准，并推动6G商业化。首先介绍了ITU历史沿革与组织结构等基本信息，分析了ITU IMT-2030（6G）标准化工作，包括IMT愿景建议书、未来技术趋势报告等在内的当前进展，以及后续标准化研究工作计划。在此基础上，分析了ITU 6G标准化工作对通信行业及产业的影响。ITU 6G标准化工作不仅能够推动新一代移动通信系统的技术变革与升级，还将带动产业生态的变革与发展。

基于OSU的M-OTN组网模式与现网试验

荆瑞泉, 沈雷阳, 金志伟, 张静, 姚远, 程磊, 周恒

2023, 39(6): 139-148. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023124

摘要 ( 137 )

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基于光业务单元（optical service unit，OSU）的面向城域优化的光传送网络（metro-optimized OTN， M-OTN）创新技术方案可以提供低时延和带宽灵活调整的高品质专线业务，提升光传送网络（optical transport network，OTN）对小颗粒专线业务的承载能力和效率。重点探讨了 OSU 技术在 OTN 中的应用模式，包括OSU在现网中的应用价值、叠加层（Overlay）与底层（Underlay）组网模式比较、OSU到光数据单元k（optical data unit-k，ODUk）复用方式与多业务统一承载等几个方面。通过现网试验对OSU技术的业务能力和长期运行可靠性进行了充分验证，为后续OSU组网模式的选择提供技术依据。

运营商数字孪生网络能力成熟度模型研究

李姗姗, 许建宏, 李涛, 赵永建, 刘志飞

2023, 39(6): 149-158. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023118

摘要 ( 198 )

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数字孪生网络是通信产业转型升级的重要方向，是电信运营商落实国家战略和赋能数字经济的关键抓手。借鉴业界数字孪生成熟度研究成果，分析数字孪生网络内涵，提出了一套适用于电信运营商的数字孪生网络能力成熟度模型和评估实施方法；通过对数字孪生网络发展阶段进行系统性描述、对数字孪生网络能力成熟度进行量化评价，有助于运营商识别技术或组织短板、改善预期结果，促进产业不同组织的创新和协作。

面向电力终端的轻量化5G硬加密通信模组研究及应用

张辰, 王红凯, 毛冬, 潘司晨, 赵帅

2023, 39(6): 159-169. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2023104

摘要 ( 103 )

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随着5G新基建加速部署，终端应用业务逐步向各垂直行业延伸拓展。虽然5G技术同样能够很好地适配电力行业差异化的通信需求，但电力行业目前缺乏一类既满足电网业务安全接入需求，又兼备终端升级成本低、灵活可扩展的5G通信模组。为此，设计研制了一款面向电力终端的轻量化5G硬加密通信模组，以可插拔接口形式与电力终端连接，终端只需软件升级即可快速实现5G通信和加密认证。测试结果表明，该模组具备芯片级安全认证能力，能够兼顾5G通信能力和电网安全机制，不仅提高了终端接入电力内网的安全性，还降低了终端改造难度和5G通信硬件升级成本。

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