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2017年 第33卷 第11期 刊出日期：2017-11-20

2017年 第33卷 第11期
刊出日期：2017-11-20

  

视点聚焦

10/40/100 Gbit/s PON技术的发展和应用展望

张成良,王庆,余景文,万芬

2017, 33(11):  1-8.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017300

摘要 ( 314 )   在线阅读 ( 6 )   PDF下载 (999KB) ( 1176 )   可视化   

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当前，EPON/GPON 向更高速率的升级演进已成为光接入领域颇受关注的议题。基于此，对XG(S)-PON、TWDM PON、WDM PON、100 Gbit/s EPON的现状与面临的问题进行了分析，并对各种技术的应用现状与前景进行了展望。

研究与开发

异步卫星协同通信系统中的双采样差分空时编码方案

章坚武,屠贺嘉琦

2017, 33(11):  9-16.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017309

摘要 ( 386 )   在线阅读 ( 4 )   PDF下载 (917KB) ( 535 )   可视化   

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针对双卫星中继协作通信系统中存在非符号周期整数倍的时延差问题，提出了一种双采样的差分空时正交频分复用（D-OFDM2）方案。所提方案在卫星信道条件未知的情况下，基于具有时延容忍的 D-OFDM编码，在接收端构造了一种双采样方法。该方法在以符号速率采样的同时，对当前主瓣大于相邻旁瓣的区间内增加一次采样，并将两次采样结果等增益合并。仿真结果表明，在系统时延差为非符号周期整数倍的情况下，该方法较单采样方法能获得更高的接收信噪比，同时改善了系统误码性能。

3D MIMO-OFDMA系统中基于垂直波束成形的能效优化算法

李汀,仇林杰,季薇

2017, 33(11):  17-26.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017266

摘要 ( 347 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (883KB) ( 726 )   可视化   

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针对三维多输入多输出（3D MIMO）正交频分多址（OFDMA）系统，提出了一种能效优化算法。该算法在垂直波束成形技术下，以能量效率最大化为目标，通过调整资源分配、功率分配、天线的波束下倾角来提高系统能量效率。根据分数优化理论，将复杂的分数优化问题转化为较易求解的整式优化问题，然后引入拉格朗日乘子通过不断迭代得到能量效率的最优值。仿真结果表明，所提算法在较少迭代次数下可以获得更高的能量效率。

基于深度学习的软件定义网络应用策略冲突检测方法

李传煌,程成,袁小雍,岑利杰,王伟明

2017, 33(11):  27-36.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017305

摘要 ( 489 )   在线阅读 ( 6 )   PDF下载 (895KB) ( 997 )   可视化   

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在基于OpenFlow的软件定义网络（SDN）中，应用被部署时，相应的流表策略将被下发到OpenFlow交换机中，不同应用的流表项之间如果产生冲突，将会影响交换机的实际转发行为，进而扰乱特定应用的正确部署以及SDN的安全。随着SDN规模的扩大以及需要部署应用的数量的剧增，交换机中的流表数量呈现爆炸式增长。此时若采用传统的流表冲突检测算法，交换机将会耗费大量的系统计算时间。结合深度学习，首次提出了一种适合SDN中超大规模应用部署的智能流表冲突检测方法。实验结果表明，第一级深度学习模型的AUC达到97.04%，第二级模型的AUC达到99.97%，同时冲突检测时间与流表规模呈现线性增长关系。

高速铁路宽带无线通信系统越区切换技术

刘云毅,赵军辉,王传云

2017, 33(11):  37-46.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017278

摘要 ( 535 )   在线阅读 ( 15 )   PDF下载 (1203KB) ( 1465 )   可视化   

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我国现有的铁路移动通信系统已不能满足铁路信息化建设的要求，需要开展下一代高速铁路通信系统关键技术研究。越区切换是高速铁路宽带无线通信系统的关键技术，对保障列车的行车安全和通信可靠性具有重要意义。针对目前高速铁路通信系统中越区切换技术的研究现状和成果进行总结，分析存在的问题，并进一步探讨未来越区切换技术的发展方向。

基于用户体验质量和系统能耗的异构网络联合接入选择和功率分配策略

季石宇,唐良瑞,李淑贤,杜施默

2017, 33(11):  47-55.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017251

摘要 ( 297 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (1059KB) ( 651 )   可视化   

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为了解决无线网络能耗和用户体验质量的问题，提出了一种应用于异构无线网络环境的基于多目标优化的联合接入选择和功率分配策略。该策略以最小化系统整体能耗和最大化用户平均体验质量为目标，建立了多目标优化联合分配模型，通过差分进化算法得到联合分配模型的最优解集，并结合 TOPSIS 的方法从最优解集中得到折中的联合分配方案。仿真结果表明，本文所提的策略能够有效地降低系统能耗，并提升用户整体的服务体验。

基于元胞蝙蝠算法的无线传感器网络节点定位研究

孟凯露,岳克强,尚俊娜

2017, 33(11):  56-65.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017311

摘要 ( 319 )   在线阅读 ( 6 )   PDF下载 (851KB) ( 682 )   可视化   

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为了提高节点定位精度，解决定位误差较大的问题，提出了基于元胞蝙蝠算法的无线传感器网络节点定位算法，以此来获得更高的定位精度。首先将元胞自动机的思想融入蝙蝠算法，采用了改进的元胞限制竞争选择小生境技术和灾变机制，使得该算法在寻优过程中能够跳出局部极值，避免早熟现象，更快地收敛到全局最优解。通过标准测试函数的验证，表明了该改进算法在收敛深度和广度上的优势。之后将元胞蝙蝠算法应用到无线传感器网络节点定位上来提高定位精度。实测实验中，该算法在测试环境下平均定位误差在0.4 m以内，相比于改进PSO算法，获得更好的定位效果。

水声通信系统中基于迭代自适应的脉冲噪声抑制方法

周桂莉,李有明,余明宸,王晓丽

2017, 33(11):  66-72.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017240

摘要 ( 419 )   在线阅读 ( 7 )   PDF下载 (857KB) ( 882 )   可视化   

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针对水声通信系统中脉冲噪声抑制问题，提出了一种迭代自适应的脉冲噪声抑制方法。基于 OFDM子载波之间的正交性，该方法首先利用空子载波矩阵从接收信号中提取出背景噪声和脉冲噪声。然后，利用空子载波矩阵构造导频矩阵，得到脉冲噪声的干扰协方差矩阵，并在加权最小二乘准则下通过对代价函数的求解得到脉冲噪声的闭式解。最后，在接收信号中减去脉冲噪声的估计值，完成对脉冲噪声的抑制。仿真结果表明，本文方法有效降低了水声通信系统的误码率，且在高信干噪比下性能提升更加明显。

基于主题模型的垃圾邮件过滤系统的设计与实现

寇晓淮,程华

2017, 33(11):  73-82.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017313

摘要 ( 351 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (829KB) ( 1085 )   可视化   

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垃圾邮件过滤技术在保证信息安全、提高资源利用、分拣信息数据等方面都发挥着重要作用。然而，垃圾邮件的出现影响了用户的体验，并且会造成不必要的经济与时间损失。针对现有的垃圾邮件过滤技术的不足，基于多个主题词理论，构建了基于朴素贝叶斯的垃圾邮件分类方法。在邮件主题获取中，采用主题模型LDA得到邮件的相关主题及主题词；并进一步采用Word2Vec寻找主题词的同义词和关联词，扩展主题词集合。在邮件分类中，对训练数据集进行统计学习得到词语的先验概率；基于扩展的主题词集合及其概率，通过贝叶斯公式推导得到某个主题和某封邮件的联合概率，以此作为垃圾邮件判定的依据。同时，基于主题模型的垃圾邮件过滤系统具有简洁易应用的特点。通过与其他典型垃圾邮件过滤方法的对比实验，证明基于主题模型的垃圾邮件分类方法及基于Word2Vec的改进方法均能有效提高垃圾邮件过滤的准确度。

基于图转换的无线接入点关联优化算法

陶雯,沈艳,管昕洁,万夕里

2017, 33(11):  83-92.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017310

摘要 ( 301 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (1013KB) ( 626 )   可视化   

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无线接入点关联是 Wi-Fi 系统中的一个基础问题。已有的研究主要集中在考虑带宽容量约束条件下的各种AP关联问题。这些研究没有从用户的角度考虑带宽需求，从用户的带宽需求出发，以最多带宽分配的AP关联为优化目标，考虑混合型网络架构下的Wi-Fi系统的无线接入点关联优化问题。与已有研究方法不同，通过图转换技术，并将问题转化为流图上的优化问题，提出基于网络流的优化求解算法，并从理论上证明算法的最优性。最后，通过对比实验进一步证明了算法的优越性。

基于比例因子转移概率的AAC音频压缩历史检测算法

黄其娟,王让定,严迪群

2017, 33(11):  93-101.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017277

摘要 ( 292 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (885KB) ( 622 )   可视化   

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音频压缩历史的检测是音频取证的重要组成部分，对判断音频是否经过篡改和伪造有着十分重要的意义。通过研究发现，AAC音频比例因子的值会随着压缩次数的增加而逐渐减小。基于此，提出了一种基于比例因子转移概率差值统计特性的AAC音频压缩历史检测算法。实验结果表明，该算法能对多次压缩的AAC音频进行准确分类，其低码率转高码率间AAC音频平均分类准确率达到了99.75%，同码率间准确率达97.28%。另外，对比实验也证明了本文算法的性能优于现有算法。

基于SVD和SAE的医学图像多功能零水印算法

孙洁丽,赵彦霞,周增慧,邢胜

2017, 33(11):  102-111.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017254

摘要 ( 348 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (1243KB) ( 627 )   可视化   

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针对医学图像的版权保护和篡改定位问题，提出了一种多功能零水印算法。获取构造零顽健水印和半脆弱水印的信息矩阵，并分别与原始顽健和半脆弱水印进行异或运算，构造零顽健和零半脆弱水印图像。实验结果证明，提取的水印效果较好，算法能很好地抵抗常见攻击，特别是抵抗强度较大的攻击的效果较好。

综述

5G关键技术与标准综述

王庆扬,谢沛荣,熊尚坤,魏垚,刘昱,李文苡,吴锦莲

2017, 33(11):  112-122.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017312

摘要 ( 2847 )   在线阅读 ( 232 )   PDF下载 (902KB) ( 2795 )   可视化   

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在全球业界的大力推动下，5G技术快速发展，当前已进入标准制定与技术验证的关键阶段。基于此，主要介绍了5G关键技术及其最新标准化进展，包括大规模天线、新型无线网络架构、超密集组网、边缘计算、网络切片、网络按需定制、4G和5G互操作等以及行业组织和运营商动态，然后提出了一些思考和建议。

物联网技术专栏

工业通信网络现有架构的梳理总结和未来运营商的发展策略

常洁,王艺,李洁,陈正文

2017, 33(11):  123-133.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017301

摘要 ( 860 )   在线阅读 ( 17 )   PDF下载 (3656KB) ( 1865 )   可视化   

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工业通信网络向网络化、数字化、智能化方向发展，已经不能被视为简单的通信网络，而是组成自动化控制系统的关键子系统。从现有的工业通信网络系统架构出发，对工业模型进行了系统梳理，将其划分为企业外部和企业内部，现有的架构主要集中于制造企业内部工厂内，主要参考ISA-95模型，包含现场级、控制机、车间级和工厂级 4 层，每层之间的网络配置和管理策略相互独立。然后详细分析了现有的工业网络技术体系和面向制造业未来发展的网络升级需求，最后提出通信运营商的发展策略。

工业互联网中的标识解析技术

杨震,张东,李洁,张建雄

2017, 33(11):  134-140.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017296

摘要 ( 1323 )   在线阅读 ( 98 )   PDF下载 (891KB) ( 4059 )   可视化   

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工业互联网的核心是数据的价值发现问题，但由于历史原因，“信息孤岛”现象在企业内部、企业之间大量存在。标识解析技术是目前可见解决“信息孤岛”、完成工业大数据汇聚以及在此基础上形成信息融合理解的关键技术。分析了标识解析在工业互联网领域应用要解决的几个关键环节，并且给出了进行工业互联网数据理解的研究思路。

物联网使能平台的体系结构与服务模式

彭昭

2017, 33(11):  141-145.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017302

摘要 ( 414 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (722KB) ( 905 )   可视化   

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现有成功的物联网应用案例多集中于局部规模的垂直领域，且以闭环应用为主，导致众多的物联网“应用孤岛”。互联网公司、传统设备商、云服务提供商等产业巨头纷纷构建以自身能力为核心的物联网生态圈。从物联网生态打造的关键环节平台入手，研究物联网使能平台的技术架构和服务模式，探讨平台的核心功能和关键技术，并给出平台发展趋势。

面向智能制造的工业连接现状及关键技术分析

李洁,张东,常洁,杨震

2017, 33(11):  146-153.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017295

摘要 ( 677 )   在线阅读 ( 38 )   PDF下载 (853KB) ( 2364 )   可视化   

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随着美国工业互联网、德国工业4.0以及中国制造2025的提出，互联网、信息化与工业融合已成为实现智能制造的大趋势，而工业连接是实现智能制造的基础能力。基于此，首先介绍了工业领域OT与IT网络连接技术的现状，然后结合中国制造2025，对工业互联网的八大场景需求进行分析总结，并对工业连接的数据采集、IP 网络、无线网络、标识解析以及网络安全等方面的关键技术进行分析，最后结合国内现状，对工业连接的未来趋势进行展望。

对象存储系统的自动化管理技术

胡豆豆,罗飞,张园

2017, 33(11):  154-161.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017306

摘要 ( 285 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (1511KB) ( 572 )   可视化   

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物联网视频监控领域中的对象存储系统不仅轻松突破了传统存储系统SAN的性能瓶颈，而且可以实现性能与容量的线性扩展；然而，对象存储系统资源的远程管理成为困扰管理者的一个问题。针对该问题，研究能够实现对象存储集群的自动化管理的方法和相关技术，提高存储集群的使用效率。该自动化管理系统功能主要包括：集群组件的远程启动、停止、重启；运行状态监测；集群扩张和日志查看及存储等功能。基于Ceph对象存储集群，实现了面向Web应用服务平台的存储集群自动化管理系统，最终有效地对对象存储系统进行监视和管理，并能够自动化扩展集群的节点和存储容量。

运营技术广角

云网协同时代运营商IP承载网发展

朱永庆,黄晓莹,张文强

2017, 33(11):  162-168.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017256

摘要 ( 503 )   在线阅读 ( 12 )   PDF下载 (923KB) ( 956 )   可视化   

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IP承载网作为Internet的重要基础设施，在云网协同发展背景下其作用越发重要。万物互联时代，IP承载网的演进逐步从以网络扩展为中心向以用户为中心转变。在对运营商IP承载网络现状分析的基础上，结合业务与技术研究，提出了基于“体验圈”的网络发展思路。“体验圈”从流量的区域汇聚特性切入，以用户体验为核心对架构进行优化，同时，对传输层以及应用层的协同提出建议。

上行SCMA信道估计及性能评估

胡显安,曾祥念

2017, 33(11):  169-178.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017267

摘要 ( 540 )   在线阅读 ( 16 )   PDF下载 (932KB) ( 1135 )   可视化   

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针对两种SCMA资源映射方式（RE-Sparse SCMA和RB-Sparse SCMA）和已有的基于ZC序列循环移位正交性和正交覆盖码的导频图样方案，提出了基于频分复用的稀疏导频图样，并且在具有不同频率选择性的信道下进行了仿真评估，同时对SCMA的SIC-MPA接收算法提出了目标用户选择策略。从仿真结果可以看出，在慢衰落信道前提下，正交覆盖码和频分复用都可以明显提升信道估计性能，RB-Sparse SCMA 与RE-Sparse SCMA相比，导频图样本身有一定的频域正交性，且性能更好，因此能更灵活地适用于实际多用户传输场景。

暂态社区感知的ICWN数据转发机制

杜剑,夏元轶,赵俊峰,王峥,王鹤

2017, 33(11):  179-185.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017262

摘要 ( 274 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (783KB) ( 1210 )   可视化   

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为了有效解决间断连接无线网络中的数据转发问题，提出了一种暂态社区感知的数据转发机制，运用半马尔可夫链模型描述节点在多个地理位置间的转移过程，预测节点在未来相遇的时间概率分布，确定节点相遇位置和时间，为下一跳中继节点的选择提供了理论依据。实验数值表明，与传统算法相比，所提机制能有效提高节点相遇预测的准确性，在数据成功投递率和传输时延等性能上都有较大的提升。

NFV故障关联及故障自愈方案研究

毛斌宏,阳志明

2017, 33(11):  186-194.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017261

摘要 ( 712 )   在线阅读 ( 13 )   PDF下载 (796KB) ( 806 )   可视化   

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利用NFV实现电信网络设备软硬件解耦，摆脱了对专用硬件设备的依赖，并能利用NFV资源共享、自动部署、弹性伸缩等特性，但同时也带来了故障点多、故障定位分析困难等问题，导致NFV网络的运营维护难度增加。分析了NFV故障处理的流程及故障关联方案，为NFV场景下的故障定位处理提供指引。同时给出了VNF故障自愈实现方案，利用VNF特性，实现网元及业务自愈，提升自动化运维能力。

小基站部署方案规划算法

刘旸

2017, 33(11):  195-200.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2017253

摘要 ( 310 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (762KB) ( 898 )   可视化   

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随着移动网络的飞速发展，小基站在LTE网络建设中的地位越来越重要。结合实际建网经验提出一种最优小基站部署方案规划算法——关联层次分析法。该算法结合层次分析法和灰色关联分析法的思想，确定各部署方案和各指标参数之间的关系，并对各方案进行排序，最终得到最优小基站部署方案。仿真结果表明，关联层次分析法在投资收益均衡方面优于其他传统算法，并且建网以后的用户体验也有所提升。