电信科学

中国光纤通信发展的回顾

赵梓森

2016, 32(5): 5-9. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016150

摘要 ( 424 )

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2016年是高锟博士提出采用光纤通信的50周年纪念，赵梓森院士特写此文作为回顾纪念，特别是回顾中国光纤通信的发展。赵梓森院士是中国光纤通信创始人之一，回顾了中国光纤通信的发展，通过亲身经历指出了从中吸取成功的经验和失败的教训是有益的。

光纤通信有源器件的发展现状

王启明,赵玲娟,朱洪亮,韩勤,成步文

2016, 32(5): 10-23. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016141

摘要 ( 585 )

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光纤通信技术的飞速发展使其成为当今信息社会的重要支柱。其发展的基石是有源和无源半导体光电子器件。综述了几种主要的有源光电子器件的研究现状及其发展趋势，包括高速调制DFB激光器及其集成芯片、EDFA泵浦源用980 nm半导体高功率激光器、化合物半导体光电探测器、硅基长波长光电探测器等。

光网络30年：回顾与展望

郑小平,华楠

2016, 32(5): 24-33. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016145

摘要 ( 581 )

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作为信息网络基础架构的核心一环，光网络具有不可替代的重要地位。首先回顾了光网络的诞生过程并总结了其30年研究和发展历程中具有重大意义的里程碑事件，并根据未来网络需求探讨了光网络发展所面临的挑战和可能的发展方向。

光纤通信系统技术的发展、挑战与机遇

崔秀国,刘翔,操时宜,周敏

2016, 32(5): 34-43. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016129

摘要 ( 842 )

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光纤通信系统是现代互联网时代的核心支撑系统之一。首先概述了光纤通信系统关键技术的发展，并分析了其在蓬勃发展的云时代中的发展驱动力及在此驱动力下未来光纤通信系统面临的挑战与机遇。结合这些挑战与机遇，分别从光纤通信系统总体网络架构、骨干网络技术、城域网络技术、接入网络技术和基于软件定义网的新型光传送网络技术等多个方面，综合阐述光纤通信系统技术在云时代的演进发展趋势，以更有效地为未来互联网、数据中心互联、物联网、5G移动网络及智慧家居和智慧城市提供强有力的技术支撑。

数据中心光通信技术

谢崇进

2016, 32(5): 44-51. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016154

摘要 ( 813 )

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由于互联网业务的快速发展，数据中心的流量已经占据全球通信网络流量绝大部分。作为高速信息传输的主要载体，如今光通信技术已经在数据中心中得到了广泛应用，从距离几米服务器间的光互连到连接世界各地数据中心的光网络。概要介绍了数据中心的光通信技术，包括数据中心之间互连的广域网、城域网技术和数据中心内部服务器及交换机之间光互连技术，并对各个领域内一些不同的技术方案做了简要的讨论和比较。

基于拟合优度的频谱感知技术研究

卢光跃,徐偲,叶迎晖,弥寅

2016, 32(5): 52-61. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016136

摘要 ( 299 )

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认知无线电技术实现了频谱资源的动态分配，提高了频谱资源的利用率。而准确高效的频谱感知是认知无线电的核心环节，因此研究快速高性能的频谱感知算法已经成为一个亟待解决的问题。近年来，拟合优度检验在频谱感知领域得到了广泛应用，实现了小采样点下的有效频谱感知技术。因此，基于拟合优度的频谱感知技术具有重要的研究意义。综述了GOF在频谱感知中的发展历程，介绍其基本原理、常见的拟合准则及拟合对象；然后在高斯信道下，对该类算法进行仿真对比；最后对GOF类算法的进一步研究进行了展望。

基于量子布谷鸟搜索的认知无线网络频谱分配

王先平,曹卉

2016, 32(5): 62-68. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016125

摘要 ( 278 )

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为了有效解决认知无线网络频谱分配的离散优化问题，将量子计算引入布谷鸟搜索算法，提出了一种新的组合优化算法——量子布谷鸟搜索算法。该算法使用量子鸟窝表征问题的多维解，通过Lévy flights随机游动方式和量子突变策略快速搜索到全局最优位置。通过使用基准函数验证了算法的高效性，并提出了一种基于量子布谷鸟搜索的认知无线网络频谱分配方法。然后与经典频谱分配算法在不同的网络效益函数下进行仿真性能比较。结果表明，所提出的频谱分配方法能够较快找到全局最优解，并且在不同网络效益函数下均优于已有的经典频谱分配算法。

基于随机森林的雷达信号脉内调制识别

刘歌,张国毅,于岩

2016, 32(5): 69-78. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016151

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针对雷达信号脉内调制识别算法存在着准确率低的问题，提出一种新的雷达脉内调制类型自动识别方法，该方法首先提取雷达信号时频图像的形状特征和纹理特征构成融合特征，然后将融合特征输入随机森林分类器，实现信号的分类识别。仿真实验中对8种常见的不同调制类型的雷达信号进行识别，提出的算法在信噪比为-2 dB时识别准确率可以达到90%以上，验证了该方法的有效性。

一种联合双时隙的资源分配算法

雷鹏,李有明,李婷,周桂莉,付彩梅

2016, 32(5): 77-82. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016079

摘要 ( 277 )

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针对功率最小化问题，提出了一种联合双时隙的资源分配算法，利用相邻两个时隙信道状态整体一致而又具有差异的性质，根据第1时隙的信道状态，将信道状态好的用户的第2时隙的部分或全部速率提前分配，从而使信道增益大的子载波承载了较多的速率，最终降低了系统功率消耗。仿真结果表明，所提双时隙资源分配算法既能保证用户双时隙内的目标速率，又能够有效降低系统的功率消耗。

基于合约制的认知网络协作频谱共享模型

师光强,刘颖,穆晓敏

2016, 32(5): 83-88. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.20161

摘要 ( 245 )

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为了提高认知无线电网络中主用户的能效和谱效，提出了一种基于合约制的协作频谱共享新模型。在该模型中，当主用户信道质量差时，次用户为其提供中继服务；作为回报，在主用户信道质量好时，次用户可以在一定的干扰约束下以underlay的模式和主用户共享频谱。在此框架下引入经济学中的合约理论，将主次用户间的协作问题建模为合约设计问题，并建立了主次用户评价合约收益的效用函数，将提高主用户的能效和谱效问题转变为设计合约使主用户获得最大效用的优化问题，并利用差分进化算法对该问题求解。最后，在不同的环境下，将主用户协作与不协作获得的效用进行对比，结果表明，主用户在没有额外投入频谱资源的条件下，不仅节省了发送功率，而且有效地提高了数据传输速率，进而提高了能效和谱效。

大规模MIMO系统中低复杂度的稀疏信道估计

方昕,刘云驹,曹海燕,潘鹏

2016, 32(5): 89-95. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016149

摘要 ( 340 )

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针对大规模多输入多输出（MIMO）系统信道估计算法复杂度高的缺陷，结合无线通信信道固有的稀疏性提出了一种低复杂度的稀疏信道估计算法。该算法是在传统的离散傅里叶变换（DFT）信道估计的基础上利用分离算法将信道抽头与噪声空间分离开来，使得信道估计时只需要计算信道抽头的部分，因此算法的计算复杂度被大大降低。仿真结果表明，该算法在保持低复杂度的同时，可获得接近最小均方误差（MMSE）性能。

基于子主题选择与三级分层结构的Web文本挖掘方法

史玉珍,单冬红

2016, 32(5): 96-104. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016142

摘要 ( 196 )

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针对用户和查询之间的意图差距导致的查询模糊宽泛和数据稀疏问题，根据流行性和多样性返回可能子主题的排名列表，利用子主题选择与排序的分层结构进行Web 文本挖掘。首先，在名词性短语和可替代部分查询的基础上，使用简单模式提取各种相关的短语作为候选子主题；然后，使用网页文档集合中的相关文档构建候选子主题的三级层次结构；最后，综合考虑流行性和多样性，利用该结构和估计的流行度进行排序。实验使用了NTCIR-9库的100个日文查询和来自TREC 2009库的100个英文查询以及网络跟踪多样性任务，实验结果验证了本文方法可有效应用于各种搜索，对于高排名的子主题挖掘优于外部资源。

基于可变特征空间SVM的互联网流量分类

钱亚冠,关晓惠,云本胜,楼琼,马鹏飞

2016, 32(5): 105-113. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016132

摘要 ( 258 )

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支持向量机（support vector machine,SVM）是一类具有良好泛化能力的机器学习算法，适合应用于互联网动态环境下的流量分类问题。目前将SVM扩展到流量分类这样的多分类问题的方法主要有One-Against-All和One-Against-One方法。这些方法都基于单一的特征空间训练SVM两分类器，没有考虑到不同特征对不同流量类的不同区分能力，因此获得的分离超平面并不是最合理的。为此提出了可变特征空间的SVM集成方法，即为每个两分类 SVM 构建具有最优区分能力的独立特征空间，单独训练两分类 SVM，最后再利用One-Against-All和One-Against-One方法集成为多分类器。实验表明，与原来的单一特征空间的One-Against-All和One-Against-One集成方法相比，提出的方法能有效提高流量分类器分类精度和召回率，更易获得最优分离超平面。

椭圆曲线加密结合散列函数的移动网络匿名安全认证方案

陈跃辉,黄淼

2016, 32(5): 114-120. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016144

摘要 ( 293 )

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为了防止私人数据泄露并完善已有的移动网络匿名漫游认证方案，提出了一种利用椭圆曲线加密结合散列函数的移动网络匿名安全认证方案。该方案利用椭圆曲线加密，结合散列函数，以随机数代替公开密钥加密和时间戳。首先，使用外地代理（FA）的漫游服务之前，计算单向散列函数，移动用户（MU）使用本地代理（HA）注册。然后，建立认证和会话的密钥，采用椭圆曲线加密，若HA一直待在同一FA中，则MU可以用FA更新会话密钥。最后，MU通过公共信道，利用HA修改密码。性能和安全性分析表明，相比其他几种类似方案，提出的方案明显提高了效率和安全性。其中，虚拟计算时间只有2.000 85 s，显著降低了计算开销。

基于Montgomery型椭圆曲线密码的RFID安全认证方案

章武媚

2016, 32(5): 121-126. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016107

摘要 ( 247 )

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针对现有基于椭圆曲线密码（elliptic curve cryptography,ECC）体制的 RFID（radio frequency identification device）安全认证方案不能满足相互认证、隐私保护和前向安全性等要求，提出一种基于Montgomery型椭圆曲线密码的认证方案。利用Montgomery型椭圆曲线来降低计算量，并提供标签和服务器之间的相互认证，具有匿名性和前向安全性。通过分析表明，该方案能够抵抗重放攻击、标签伪装攻击、服务器欺骗攻击、DoS攻击、位置跟踪攻击和克隆攻击。与现有方案相比，该方案在保证较低的内存、计算和通信需求的情况下，提供了较高的安全性能，能够满足RFID系统的安全性要求。

衰落信道上TAS/MRC的错误指数

李长水

2016, 32(5): 127-131. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016119

摘要 ( 280 )

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使用梅哲-G 函数，推导了Nakagami-m 衰落发射天线选择（TAS）/最大比合并（MRC）系统的随机编码错误指数（RCEE）、遍历容量、截止速率、删改指数的精确表达式。计算结果表明，Nakagami-m衰落TAS/MRC系统的错误指数与信道衰落参数、信道编码速率、收发天线数目、信道相干时间等因素有关。信道衰落系数越大、编码速率越大、收发天线数目越多，通信系统的RCEE越大，相应的译码错误概率越小，系统的通信可靠性越高。对于给定译码错误概率的MIMO无线通信系统，可以通过计算系统的RCEE来估计信道所需的编码长度、收发天线数目、信道相干时间和空间衰落相关时的编码需求。

一种基于匹配的Android系统漏洞检测方法

张嘉元

2016, 32(5): 132-137. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016155

摘要 ( 527 )

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目前Android系统占领了智能移动操作系统的绝大多数份额，然而Android系统的安全问题却令人忧虑，近年来频频爆出高危漏洞，给广大Android用户带来了很大的安全隐患。对Android系统漏洞检测进行了研究，提出了一种基于匹配的快速检测Android系统漏洞的方法，同时设计和实现了一个基于脚本的漏洞扫描工具。实验表明，该工具可有效检测Android系统漏洞，运行效果良好。

可生存光纤—无线融合宽带接入网规划方法

谭红君,解亚敏,刘业君

2016, 32(5): 138-145. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016120

摘要 ( 317 )

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光纤—无线融合（fiber-wireless,FiWi）宽带接入网的出现不仅为随时随地的灵活宽带接入提供了新的技术参考，同时也为可生存宽带接入网的低成本设计增加了研究契机。研究了可生存FiWi接入网的网络规划问题，提出一种基于无线重路由保护的可生存网络规划方法。当任意光纤链路断裂时，失效的光网络单元可通过无线重路由将业务转移到其他可用的光网络单元承载。重点解决了无线路由器部署、备份射频接口配置及光网络单元容量分配的联合优化问题，目标是通过最小化网络部署成本实现业务的完全保护。采用整数线性规划方法获得了小规模网络规划问题的最优解，同时提出了适用于大规模网络规划问题的启发式算法。仿真结果证实了所提方法在降低网络部署成本方面的有效性。

我国频谱共享的可行性研究与推进建议

周钰哲

2016, 32(5): 146-151. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016108

摘要 ( 221 )

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目前，我国工业和信息化领域一系列战略稳步推进，5G、移动互联网等信息技术快速发展，无线电频谱资源的稀缺性再次凸显。频谱共享为解决频谱资源的稀缺问题提供了解决方案，并被国际主流国家积极推行。在分析国内外频谱共享研究与应用现状的基础之上，进一步讨论了我国推行频谱共享的意义和挑战，给出了频谱共享可行性评估和分析框架，并提出了频谱共享的推进建议。

面向智能电网二元复杂网络的电力统一空间信息模型

刘汇慧,杨成月,吴丽莎,张翼英

2016, 32(5): 152-159. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016148

摘要 ( 261 )

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智能电网融合了电力网和电力通信网（以下简称二元网络），是现代电网的升级和跨越。针对电力空间信息模型存在的信息共享、专题应用及动态展示等难题，提出了面向智能电网二元网络的统一空间信息模型。分析了电力企业二元网络统一模型管理需求，按照抽象、实体、业务3个层次构建了二元网络的几何对象、拓扑关系、台账参数的概念模型与逻辑模型，实现了基于公共信息模型的电力二元网络统一空间信息模型表达、建模和一体化管理。

基于预测度量值的IPTV用户行为规则预测算法

汪敏娟,嵇正鹏,吕超

2016, 32(5): 160-165. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016153

摘要 ( 326 )

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提出了一种符合用户行为的，基于海量IPTV用户特征数据，对IPTV用户进行分群和规则提取的算法模型。首先提出了符合用户点播使用行为的IPTV用户分群的描述维度，即通过基础属性描述用户分群、通过点播行为描述用户分群变化趋势。然后提出了预测度量值的概念，对用户分群的稳定性进行描述，并提出了对稳定的用户分群提取点播行为概率的算法。最后通过大量的IPTV运营数据对算法模型进行了验证分析。

面向开源路由设备的I2RS加速技术设计与实现

施佺,刘德靖

2016, 32(5): 166-172. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016137

摘要 ( 313 )

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南向协议接口标准I2RS（路由系统接口）是传统网络向SDN（软件定义网络）过渡过程中出现的一种新标准。基于该标准，提出了一种直接利用地址访问内核空间数据的方法，从而能够使南向接口以更高效率获取单点路由设备状态和各类统计信息的方法，给出了方法的实现过程，并对采用本方法提取数据的速度、访问数据出错次数以及从异常中恢复的时间进行了大量、长时间的测试。实验测试结果表明，与现有技术相比，本方法提取信息的速率明显提高，并且在提取信息出现异常时能够快速从异常中恢复。在实际网络环境中的应用表明，该方法发挥了快速可靠提取信息的作用。

二维谱估计算法的空间探测性能分析及验证

李婷

2016, 32(5): 173-178. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016117

摘要 ( 233 )

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针对二维谱估计算法的空间探测性能分析的需求，从计算速度、计算量、顽健性、计算精度以及实际工程应用的角度出发，对基于L型阵列的二维MUSIC、二维干涉仪、二维增广矩阵束的谱估计算法进行了简要介绍，并对上述二维谱估计算法的性能进行了仿真分析，得到了3种算法的角度RMSE的对比分析，可知在同样仿真条件下，二维增广矩阵束算法最优，二维MUSIC算法次之，二维干涉算法最差。同时，构建了相应的试验场景，通过试验分析上述二维谱估计算法的空间探测性能，得到的试验结论与仿真结论一致。在此基础上，提出了二维增广矩阵束算法可扩展应用到雷达测控一体化系统的思路。

IPv6通信能力指标化分析方法及在端到端运营级网络的应用

李阳春,冯薇薇

2016, 32(5): 179-185. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016138

摘要 ( 240 )

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针对新、老旧设备混合组建的端到端运营级网络，产业界通常采用传统的定性方法描述其IPv6通信能力。通过定义IPv6通信事件、IPv6通信能力指标，提出了单节点、节点集、单路径、多路径以及端到端运营级网络的IPv6通信能力指标及其计算方法，从而实现IPv6通信能力的指标化分析，并评估了端到端运营级网络的IPv6通信能力。

基于Wi-Fi协议的历史轨迹探测系统的研究与实现

王奕钧

2016, 32(5): 186-190. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016146

摘要 ( 294 )

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历史轨迹探测对于商业用户行为分析、警务嫌疑人身份落地及重点人布控都有着重要作用和现实意义。目前的探测方式或采用移动客户端静默搜集用户信息，或采用运营商分流数据，或采用摄像头拍摄结合人工分析等方式，这些探测方式存在着采集样本受限、提取有效信息困难、分析效率低下等各种弊端。提出了一种基于Wi-Fi协议的历史轨迹探测方式，并给出具体的系统设计与功能实现，为商业分析、警务应用提供一种新的分析用户行为的途径。

基于CXF框架的可配置化企业内容管理平台Web服务

侯斌,涂红兵,王云福

2016, 32(5): 191-196. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016140

摘要 ( 199 )

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在对企业内容管理平台Web服务的主要业务以及实施技术方案进行比较分析后，提出通过表接口与CXF框架结合来构建企业内容管理平台Web服务的方案，并在该方案的基础上，设计了Web服务的配置化模块来增强其可扩展性。该方案兼顾了业务上对于Web服务时效性以及稳定性的要求，同时减少了由于系统业务变化而导致的Web服务的频繁变更。

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