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2024年 第40卷 第3期 刊出日期：2024-03-20

2024年 第40卷 第3期
刊出日期：2024-03-20

  

综述

面向星地融合的6G云雾化自组网

彭木根, 袁硕

2024, 40(3):  1-14.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024083

摘要 ( 38 )   在线阅读 ( 10 )   PDF下载 (4726KB) ( 51 )   可视化   

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低轨星座朝支持星上处理、功能可重构、星地协作和通信遥感导航控制等多任务一体化的方向演进，受限于星上信号处理和计算能力不足、星间链路容量不宽等瓶颈，迫切需要和具有强大云化处理与计算能力的陆地移动通信网络深度融合。为此，提出了面向星地融合的6G云雾化自组网的体系架构和协议体系，实现了低轨雾化卫星网络和陆地云化通信网络的协同融合，研究了基于星上雾化处理的通信遥感导航控制一体化波形和资源管理，以及云雾化协同的移动性管理和智能信息处理等关键技术，展望了未来的标准化工作和硬件试验。

研究与开发

基于移动捎带的5G广域物联网信息传输方法研究

郭政, 徐乐, 张海英, 邹丰光, 孟维晓

2024, 40(3):  15-28.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024080

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针对偏远地区低速率、时延非敏感业务的入网问题，提出了一种基于移动捎带的广域物联网信息传输方法。利用移动载体为物联网设备提供无感接入支持，扩展了网络覆盖范围。在无基站信号覆盖区域，移动载体与传感器建立连接，获取传感器数据并存储，具备5G接入条件时，将感知信息卸载实现信息入网。提出了一种基于代价函数的数据缓存策略，提高了信息捎带效率，分析了移动捎带方案的覆盖性能，并设计了一种基于远距离无线电（long range radio，LoRa）技术的硬件实现方案。仿真结果表明，基于移动捎带的广域物联网信息传输方法能够提高物联网信息捎带效率，并将5G网络的物联网覆盖范围扩大4.98倍，实地测试验证了所提方法的有效性，移动捎带节点可以实现半径4 km的通信覆盖。

工业物联网中基于任务紧急程度的资源分配算法

邹虹, 卓赛, 张鸿, 张明兴, 吴大鹏

2024, 40(3):  29-38.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024018

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工业物联网中任务的生成通常具有连续性和周期性，并且任务对时延要求很高，这给系统成本带来了挑战。为应对这一挑战，提出了一种基于任务紧急程度的成本最小化资源分配算法。通过遗传算法优化任务的卸载策略和系统的资源分配策略，对于卸载的任务，根据任务的紧急程度进行调度，并在满足时延要求的前提下计算任务的最优发射功率。仿真结果表明，所提算法有效改善了系统总能耗成本。

基于复数生成对抗网络的5G OFDM信道估计方法

陆元智, 魏祥麟, 于龙, 姚昌华

2024, 40(3):  39-52.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024069

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准确的信道估计能够显著地降低误码率（bit error rate，BER），提高无线通信效率和质量，是5G OFDM通信系统接收机设计的关键环节之一。基于最小二乘（least square，LS）法和基于最小均方差（minimum mean square error，MMSE）的信道估计方法利用系统稀疏性计算信道响应矩阵，但LS算法计算精度较低，而MMSE算法计算量过大。为提升估计精度，业界设计了基于深度学习的信道估计方法。然而，现有的深度学习方法将复数矩阵拆分成实部和虚部，没有充分提取信道中的复数特征，造成估计的信道响应矩阵出现失真。为此，设计了一种基于复数的生成对抗网络模型，充分提取信号的复数特征，从而更准确地估计5G新空口（new radio，NR）标准的物理下行链路共享信道（physical downlink shared channel，PDSCH）的信道响应矩阵。为了验证所提方法的有效性，将所提方法分别与LS算法、实际信道估计、超分辨率神经网络、残差神经网络信道估计算法进行了对比分析。结果表明，当估计的信道响应矩阵与真实矩阵之间的均方差达到0.01时，采用所提方法实现的无线通信系统的信噪比高于现有方法5 dB左右。

面向工业时敏业务的5G TSN融合网络切片资源调度

管婉青, 刘诺言, 李卫, 付美霞, 张海君

2024, 40(3):  53-63.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024073

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5G与时间敏感网络（time sensitive network，TSN）融合部署是实现工业互联网无线化和柔性制造的重要基础，如何实现多类型工业业务和移动业务的共网高质量传输，是5G TSN融合网络需要解决的关键问题。为此，面向工业互联网场景，依据业务特征差异划分工业业务流的类型，设计了一种适配周期性时敏业务和突发性时敏业务的网络切片资源调度策略，提出了基于均匀分布的资源分区调度算法。所提方法通过控制资源预留和资源抢占，在优化无线资源使用的同时，保障了工业业务流的时延，满足了移动业务的传输速率需求。最后，通过仿真实验验证了所提方法在提升业务需求满足度和资源利用率方面的有效性。

基于掩模提取的SAR图像对抗样本生成方法

章坚武, 能豪, 李杰, 钱建华, 方银锋

2024, 40(3):  64-74.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024081

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合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）图像的对抗样本生成在当前已经有很多方法，但仍存在对抗样本扰动量较大、训练不稳定以及对抗样本的质量无法保证等问题。针对上述问题，提出了一种SAR图像对抗样本生成模型，该模型基于AdvGAN模型架构，首先根据SAR图像的特点设计了一种由增强Lee滤波器和最大类间方差法（OTSU）自适应阈值分割等模块组成的掩模提取模块，这种方法产生的扰动量更小，与原始样本的结构相似性（structural similarity，SSIM）值达到0.997以上。其次将改进的相对均值生成对抗网络（relativistic average generative adversarial network，RaGAN）损失引入AdvGAN中，使用相对均值判别器，让判别器在训练中同时依赖于真实数据和生成的数据，提高了训练的稳定性与攻击效果。在MSTAR数据集上与相关方法进行了实验对比，实验表明，此方法生成的SAR图像对抗样本在攻击防御模型时的攻击成功率较传统方法提高了10%～15%。

基于元路径卷积的异构图神经网络算法

秦志龙, 邓琨, 刘星妍

2024, 40(3):  89-103.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024070

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现有异构图嵌入方法在多层图卷积计算中，通常将每个节点表示为单个向量，使得高阶图卷积层无法区分不同关系和顺序的信息，导致信息在传递过程中丢失。为解决该问题，提出了基于元路径卷积的异构图神经网络算法。该方法首先利用特征转换自适应调整节点特征；其次，设计了元路径内卷积挖掘节点高阶间接关系，捕获目标节点在单元路径下与其他类型节点之间的交互关系；最后，通过自注意力机制探索语义之间的相互性，融合来自不同元路径的特征。在ACM、IMDB和DBLP数据集上进行广泛实验，并与当前主流算法进行对比分析。实验结果显示，节点分类任务中Macro-F1平均提高0.5%～3.5%，节点聚类任务中ARI值提高了1%～3%，证明该算法是有效、可行的。

基于半正定松弛的到达频率差目标定位方法

毛晓婷, 吴晓平

2024, 40(3):  104-115.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024076

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采用频率测量实现目标定位具有成本低、可靠性高的特点，仅利用到达频率差（frequency difference of arrival，FDOA）测量，提出了一种静态目标位置的精确定位方法。针对所建立的频率测量方程的高度非线性这一问题，通过引入辅助变量，将其转化为矩阵形式的伪线性方程；然后利用半正定松弛（semi-definite relaxation，SDR）方法将非凸的加权最小二乘（weighted least square，WLS）问题松弛为半正定规划（semidefinite programming，SDP）问题，从而进一步精确估计未知变量；最后对所提出方法的均方根误差（rootmean-square error，RMSE）进行了分析，以验证其性能。仿真结果表明，在较低的高斯噪声水平下，所采用的半正定松弛方法的性能能够达到克拉美罗下界（Cramer-Rao lower bound，CRLB），且该算法对几何形状具有较高的鲁棒性；此外，在使用较少数量的传感器时，其RMSE性能要优于两阶段加权最小二乘（two-stage weighted least square，TSWLS）法。

中继选择NOMA无线系统的物理层安全

罗延翠, 李光球, 叶明珠, 高辉, 张亚娟

2024, 40(3):  116-127.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024077

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针对解码转发协作非正交多址接入（non-orthogonal multiple access，NOMA）系统物理层安全（physical layer security，PLS）性能较差，以及在多窃听者场景下PLS性能恶化的问题，提出了一种采用修改转发（modify-and-forward，MF）协议的多中继选择NOMA无线系统PLS模型。利用高斯-切比雪夫正交定理推导了非合谋或合谋窃听场景下多中继选择MF-NOMA无线系统的安全中断概率和渐近安全中断概率的近似表达式。仿真结果验证了多中继选择MF-NOMA无线系统PLS性能分析的准确性。结果同时也表明中继数目越多或窃听者数目越少，多中继选择MF-NOMA无线系统的PLS性能越好；合谋窃听比非合谋窃听更不利于多中继MF-NOMA无线系统的安全传输。

考虑系统运行方式的配电网分支线断线故障精确定位方法

徐飞, 邓言振, 刘宏辉, 汪辉, 赵海洋

2024, 40(3):  128-135.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024032

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配电网分支线断线故障定位过程中，由于故障干扰分支节点识别方法的差异，难以确认断线发生范围，不同采样率下的故障定位结果相对误差较大。因此，提出考虑系统运行方式的配电网分支线断线故障精确定位方法。根据配电网的拓扑结构，分析供电系统内行波传输路径。基于供电系统运行方式，构建配电网分支节点连通矩阵，识别受到断线故障干扰的分支节点，确定断线发生范围，结合断线故障的特征参数，判断故障发生区段，结合零模和线模行波传播时间差，获取故障测距，实现配电网分支线断线故障精确定位。实例分析结果表明：获取精度较高的行波信号波形后，不同采样率下的故障定位结果相对误差降低了48%、12%。

工程与应用

知识图谱在光传送网络智能运维中的应用研究

杨刚刚, 邵珠贵, 尚逢亮, 许健荣, 刘翠

2024, 40(3):  136-146.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024074

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为了解决光传送网络传统运维模式成本高、效率低、智能程度弱等问题，分析了知识图谱技术在电信行业的研究现状以及面临的挑战。首先，提出了基于知识图谱的光传送网络智能运维系统架构，重点研究了网络状态感知、知识图谱构建、搜索能力开放等关键技术以及典型应用场景；然后，以智能割接在中国电信某市分公司的应用为案例，对其应用成效进行了分析，测试表明智能割接上线后，整体割接效率提升了约3倍；最后，对基于知识图谱的光传送网络智能运维发展趋势进行了展望。

电信业务支撑系统的L-PS-M分级演进目标体系框架

乔稳, 王鹏, 王首峰, 杨爱东, 欧阳晔

2024, 40(3):  147-161.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024072

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随着通信技术的不断发展和企业数字化的加速到来，电信业务支撑系统也在不断演进和变革。为了实现优质、高效、可持续演进的目标，电信运营商需要建立一个有效且适应市场需求的业务支撑系统分级演进目标体系。在对当前电信业务支撑系统的基本特点和运营服务的需求进行分析的基础上，提出了一种适用于电信运营服务支撑的分级模型L-PS-M（level-process-system-measurement）分级演进目标体系框架。该框架首先构建了从端到端业务流程、系统支撑能力、分级目标这3个维度因素形成的三维立方体映射结构；其次，给出了运营服务支撑体系细分实施路径；第三，电信运营商通过该实施路径，可以根据实际需求有针对性地进行系统支撑能力的规划和优化，提高运营效率和系统生产的效能，进一步明确业务支撑系统的演进方向。

配电网5G通信架构及其时延可靠性研究

王海洋, 王玉东, 刘晗, 孙海蓬, 杨瑾, 李正浩

2024, 40(3):  162-173.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024082

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5G在数字配电网领域的核心价值在于发挥5G的超高可靠、低时延技术优势，为配电网涉控业务提供高可靠、低时延的通信。为了系统地提供配电网5G通信时延与可靠性理论分析方案，结合数字配电网业务给出了配电网5G通信典型架构，深入分析了针对配电网5G通信的时延模型，针对国内四大运营商5G帧结构逐一进行了端到端时延分析，并通过5G链路级仿真了3GPP Rel-15和Rel-16的5G可靠性数值，提出了配电网5G通信的时延与可靠性联合分析方法。

基于真实业务数据的软件质量自动校验方法

田标, 崔伟, 黄慧, 冯小龙

2024, 40(3):  174-186.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2024071

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软件性能校验结果有助于检验业务集群能否满足访问规模需求，但当前工具存在需要估算参数值、手工输入数据较多、性能偏低、应用复杂等不足。深入分析了JMeter并发机制设计的不足，提出了一种具有一般性的量化访问速度控制机制及基于协程的并发设计方案，给出了相应的测试即服务（TaaS）的架构设计和分布式自动性能测试方案，具有更高的并发性能，能使用真实业务数据并自动调整访问速度或调度更多服务器执行，自动汇总分析全量响应，有助于提高软件质量校验的效果及结果的直观性。