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2018年 第34卷 第9期 刊出日期：2018-09-20

2018年 第34卷 第9期
刊出日期：2018-09-20

  

专题：量子保密通信技术与应用

量子保密通信测评与标准化发展分析

赖俊森,吴冰冰,汤瑞,丁梦宇,赵文玉,张海懿

2018, 34(9):  2-9.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018245

摘要 ( 357 )   在线阅读 ( 8 )   PDF下载 (804KB) ( 595 )   可视化   

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基于量子密钥分发（QKD）的量子保密通信（QSC）是未来提升信息安全保障能力的有效解决方案之一。随着量子保密通信实验网络建设和试点应用的发展，相关测试评估和标准化的需求日益明显。在介绍量子保密通信技术原理和系统架构的基础上，探讨量子保密通信系统的测试评估方法和标准化研究最新进展，进一步分析了量子保密通信测评与标准化目前存在的典型问题，最后对其未来发展前景进行了展望。

量子保密通信网络架构及移动化应用方案

王健全,马彰超,李新中,孙雷,胡昌玮

2018, 34(9):  10-19.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018256

摘要 ( 657 )   在线阅读 ( 29 )   PDF下载 (1294KB) ( 1028 )   可视化   

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作为新一次量子革命中率先实用化的代表性技术，量子密钥分发（quantum key distribution，QKD）为信息安全领域带来了有望实现长期安全性保障的可行方案，近年来从协议设计、技术研发、网络部署到实际应用都取得了长足的进步。首先探讨了将点对点QKD技术扩展到多用户量子保密通信网络的架构设计；进一步，结合经典密码学方案，提出将QKD生成的量子密钥在移动终端侧应用的增强解决方案，使得QKD技术可应用于更广泛的移动化场景。

量子保密通信网络骨干链路流量规划

原磊,赵梅生

2018, 34(9):  20-27.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018255

摘要 ( 323 )   在线阅读 ( 4 )   PDF下载 (726KB) ( 386 )   可视化   

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量子保密通信网络是一种新兴的安全网络。如何通过合理的流量规划方法提升量子保密通信网络骨干链路的带宽利用率、提升网络性价比是一个新问题。分析了量子保密通信网络流量规划的特殊性，给出了一种流量规划模型，可以实现下列 3 个方面的目标：在确定网络骨干链路密钥分发带宽的情况下，可以实现用户广域加密通信带宽的规划；借助路由规划可以提升用户广域加密通信带宽和量子链路密钥分发带宽的利用率；可以实现对网络瓶颈量子链路密钥分发带宽的合理调整。最后，通过数值模拟示例演示了本文所提出的流量规划方法的应用。

开放型量子保密通信系统架构及共纤传输技术研究与实验

唐建军,李俊杰,张成良,丛煜华,龚浩敏

2018, 34(9):  28-36.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018253

摘要 ( 588 )   在线阅读 ( 7 )   PDF下载 (1427KB) ( 850 )   可视化   

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量子保密通信因其具有理论上的无条件安全性，在国防、金融、政务、商业等领域的应用潜力巨大，同时也对通信网络提出了一定的要求。在研究量子保密通信的基础上，提出了开放型量子保密通信的系统架构；同时为了更好地与现有通信系统融合，提出了一种量子密钥分发（QKD）系统与大容量光通信系统共纤传输方案，并通过实验验证了QKD系统和80×100 Gbit/s DWDM系统共纤传输的可行性，在超过100 km共纤（G.654超低损光纤）传输条件下同时实现了QKD成码率超1 kbit/s和8 Tbit/s DWDM系统无误码传输。

量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声抑制技术

孙咏梅,牛佳宁,纪越峰

2018, 34(9):  37-47.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018257

摘要 ( 410 )   在线阅读 ( 8 )   PDF下载 (1184KB) ( 670 )   可视化   

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目前基于光纤的点对点量子密钥分配所需的器件和系统技术正逐步成熟并呈现商业化应用趋势，因此如何将量子信号和经典光信号复用在一根光纤中以大幅提高系统容量和节约光纤资源成为学术界近年来关注的热点问题之一。主要研究了量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声抑制问题，首先分析四波混频和拉曼散射这两种主要噪声因素对量子信道产生的影响；然后针对不同信道间隔和不同传输距离的应用场景分别提出了一种基于非等间隔波长分配的四波混频噪声抑制算法以及一种针对四波混频和拉曼散射进行联合优化的波长分配算法；最后采用仿真验证了所提算法的性能优越性，为未来不同应用场景下的量子信号与经典光信号共纤传输提供了良好的技术方案。

量子密钥分发和经典光通信波分复用共纤传输研究

钱懿,林翔宇,王东,胡小豹,陈金剑,陈文皓

2018, 34(9):  48-62.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018258

摘要 ( 905 )   在线阅读 ( 20 )   PDF下载 (2245KB) ( 650 )   可视化   

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研究了量子密钥分发和经典光通信波分复用共纤传输的技术难点和可行性。基于系统重复频率 40 MHz的诱骗态相位编码BB84协议量子密钥分发设备，提出了3种量子信号与经典光信号的波分复用共纤传输方案：单纤双向CWDM共纤传输方案，复用1 550.12 nm波长量子信号、1 310 nm波长时钟信号以及正向1 590 nm波长100 Mbit/s速率光信号和反向1 610 nm波长100 Mbit/s速率光信号，光纤传输距离70 km下密钥成码率达到1.2 kbit/s；双纤双向CWDM共纤传输方案，复用1 550.12 nm波长量子信号、1 610 nm波长时钟信号以及1个波长的同向光信号在1 310 nm波长OOK光信号速率10 Gbit/s，光纤传输距离55 km下，密钥成码率达到1.58 kbit/s；双纤双向DWDM共纤传输方案，复用1 550.12 nm波长量子信号、1 610 nm波长时钟信号以及2个同向波长各自为1 551.72 nm和1 552.52 nm，并模拟100 Gbit/s相干光通信DP-QPSK信号接收功率，光纤传输距离70 km下，密钥成码率达到1.16 kbit/s。

研究与开发

大规模MIMO系统中基于权重二对角迭代的低复杂度预编码

曹海燕,周冬,许方敏,方昕,王秀敏

2018, 34(9):  63-69.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018187

摘要 ( 817 )   在线阅读 ( 8 )   PDF下载 (1007KB) ( 480 )   可视化   

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大规模MIMO系统中由于系统下行链路的迫零（zero forcing，ZF）预编码中存在大矩阵求逆运算，随着用户数与天线数的增加，其复杂度随之增加。为了降低复杂度，提出了一种基于雅克比（Jacobi）迭代算法的改进预编码算法，用下二对角矩阵作为迭代矩阵，并且将迭代结果与上一步迭代结果进行权重相加来加速迭代。根据大规模MIMO系统信道矩阵的对角占优特性，将矩阵求逆的诺依曼近似的第一项作为迭代的初始值进一步加速迭代。相比于传统迫零预编码方案，提出的方案可以降低一个量级的算法复杂度，并且保证了预编码方案的性能。

基于跨层策略的60 GHz脉冲多用户通信系统性能分析

李学华,沈琛,姚媛媛

2018, 34(9):  70-77.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018224

摘要 ( 754 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (1045KB) ( 391 )   可视化   

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由于具备免许可、强方向性、高系统容量和吉比特的高传输速率等优势，60 GHz频段被列为5G新空口（new radio，NR）的候选频段之一。在5G超密集组网场景中，网络节点之间距离的降低引起的节点开关转换的随机性会导致严重的多址干扰、资源失配问题。对此，基于跨层协同设计的思想，提出了一种基于公平性的资源调度策略，在基于TH-PAM（time hopping pulse amplitude modulation）的60 GHz脉冲无线通信系统中对该策略的多址接入性能进行仿真分析。仿真结果表明，相比采用纯物理层优化算法的系统，采用该策略的多址接入系统表现出更强的公平性、更低的系统误码率，但需要额外增加发射功率来满足同等通信系统覆盖范围的要求，即在系统的能量与公平性之间存在一定的折中，可用于指导实际通信系统的构架与布设。

基于云计算和动态贝叶斯博弈的WSN恶意程序传播优化抑制方法

沈士根,冯晟,周海平,黄龙军,胡珂立,曹奇英

2018, 34(9):  78-86.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018259

摘要 ( 271 )   在线阅读 ( 5 )   PDF下载 (923KB) ( 692 )   可视化   

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为有效地应用入侵检测系统检测WSN（wireless sensor network，无线传感网络）恶意程序从而抑制WSN恶意程序传播，在考虑WSN节点资源有限和云计算平台资源几乎无限的现状基础上，借助云计算平台提出WSN入侵检测网络结构。依据传感节点和WSN入侵检测代理之间博弈过程的分析，使用动态贝叶斯博弈建立了考虑WSN入侵检测代理监控数据发送能耗和传感节点隐私保护需求的WSN恶意程序传播抑制博弈模型。依据建立的博弈类型，并基于精炼贝叶斯均衡提出抑制WSN恶意程序传播的优化策略，并给出具体的算法。实验分析了影响WSN入侵检测代理选择优化策略的因素，为具体应用提供了实验依据。

基于韦伯分布函数的低复杂度变步长符号算法

张瑞,史故臣,刘半藤,陈友荣

2018, 34(9):  87-96.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018223

摘要 ( 302 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (1038KB) ( 394 )   可视化   

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针对OFDM系统中传统信道估计算法在冲击噪声环境中性能急剧下降的问题，提出了一种基于韦伯分布函数的顽健型变步长符号算法进行信道估计。在深入研究冲击噪声特性及韦伯分布函数性质的基础上，提出了采用估计误差绝对值的韦伯分布函数控制步长的低复杂度变步长符号算法。该算法在利用传统符号算法顽健性的基础上，采用估计误差的韦伯分布函数动态地改变迭代符号算法的步长，从而能够以较低的复杂度提高变步长符号算法在冲击噪声环境中的收敛速度。算法复杂度分析及仿真结果表明，在冲击噪声环境下所提算法相较于传统自适应滤波信道估计算法能够以更低的复杂度、更快的收敛速度达到相同的信道估计均方误差。

复杂体制雷达信号预分选的方法

袁泽恒,田润澜,王晓峰

2018, 34(9):  97-104.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018225

摘要 ( 368 )   在线阅读 ( 8 )   PDF下载 (893KB) ( 472 )   可视化   

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复杂体制雷达信号的全脉冲参数变化类型多样、参数交叠严重，使得利用全脉冲参数分选方法的正确率严重下降，但是其信号脉内特征参数相对稳定。在复杂体制雷达信号预分选的过程中，针对增批现象和正确率不高的问题，提出一种通过提取信号的脉内特征参数相像系数，联合较为稳定的脉间参数，利用改进的支持向量聚类算法，对复杂体制雷达信号进行预分选的方法。仿真结果表明，在对复杂体制雷达信号进行预分选时，所提方法有效地解决了信号增批问题，并提高了分选正确率。

共享孔径交错稀疏阵列天线互耦误差建模与校正

庄君明,李龙军

2018, 34(9):  105-110.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018186

摘要 ( 280 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (960KB) ( 495 )   可视化   

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共享孔径交错稀疏阵列天线是实现多功能阵列天线的有效途径。现有的参数化互耦消除方法都是针对均匀阵列天线展开的，其研究的互耦矩阵都是规则的方阵，对共享孔径交错稀疏阵列天线的互耦矩阵模型并不适用。在充分考虑共享孔径交错稀疏阵列天线中子阵内互耦的“稀疏”和“方位依赖”的特殊性后，通过将常规的互耦矩阵扩展表示为“非方”的“增广互耦矩阵”来对交错稀疏阵列天线子阵内和子阵间的耦合效应进行建模，并通过“增广互耦矩阵”的参数化估计最终实现了共享孔径交错稀疏阵列天线互耦误差的建模与校正。仿真结果证实了所提方法的有效性和可行性。

短波单站一维定位性能分析及验证

李婷

2018, 34(9):  111-117.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018228

摘要 ( 209 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (761KB) ( 449 )   可视化   

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针对波束域算法分辨率低和高分辨空间谱估计算法对噪声敏感而导致的复杂电磁环境下定位精度低的问题，提出一种Capon和Root-MUSIC的联合算法（CRMU），用于短波单站一维定位技术的研究。该算法不仅能避免谱峰搜索带来的高运算量，还能在实际探测中，抑制噪声对信号的影响，从而降低方位角估计均方根误差。在仿真模型中，CRMU算法的输出方位角角度估计的均方根误差至少比Root-MUSIC算法小0.2°。在短波单站一维定位实际应用中，CRMU算法的定位误差均在3%以下，满足了定位误差5%以内的实际工程需求。

一种基于差异化服务的MEC应用实例智能迁移机制

刘海鹏

2018, 34(9):  118-129.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018242

摘要 ( 562 )   在线阅读 ( 14 )   PDF下载 (810KB) ( 385 )   可视化   

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基于ETSI提出的MEC系统移动用户应用实例智能迁移机制，提出了一种增强的基于差异化服务的应用实例智能迁移机制。根据需要迁移的用户数量和业务数量定义了 4 种状态消息同步模式，使得运营商可以对具有不同服务性能优先级请求的用户和业务的处理具有更大的灵活性，为实现差异化服务和计费提供了更多的选择。

综述

超宽带室内定位算法综述

赵红梅,赵杰磊

2018, 34(9):  130-142.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018227

摘要 ( 626 )   在线阅读 ( 26 )   PDF下载 (3238KB) ( 2571 )   可视化   

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在超宽带定位系统中，多径效应、NLOS 等因素会导致一定程度的测量误差。详细介绍了基于超宽带的各类定位技术及其实现原理，并着重于定位性能较好的TDOA技术，从定位模型建立到定位解算方面系统地介绍了各类基于TDOA的定位算法，详细阐述了各种算法的实现原理及设计流程，并对各种算法在LOS和NLOS下的性能进行了比较分析。

运营技术广角

移动互联网智能管道自组织架构研究与实践

薛飞,徐宇辉,张靓,李英

2018, 34(9):  143-152.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018243

摘要 ( 1153 )   在线阅读 ( 9 )   PDF下载 (1376KB) ( 459 )   可视化   

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根据 3GPP 自组织网络规范，提出移动互联网智能管道自组织架构。在智能管道网络中引入集中策略控制功能实体，周期监测外部消息，利用循环神经网络构建最佳策略匹配模型，进行智能管道策略预测、迭代更新和策略下发。对比传统智能管道，本架构实现了智能管道策略智能化定制、实时性管理以及生命周期动态管理，并在“大流量用户”限速、网络高负荷保障以及在线广告推荐等场景得到了有效的应用。

基于电力光纤到户的网络切片资源管理方案

葛维春,罗桓桓,周桂平,王英杰,孔祥余,关璐瑶,宋闯,张民,李青

2018, 34(9):  153-159.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018221

摘要 ( 383 )   在线阅读 ( 7 )   PDF下载 (1004KB) ( 410 )   可视化   

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为解决电力光纤到户项目中网络管控不灵活、业务种类繁多且QoS复杂等问题，提出了基于电力光纤到户的网络切片资源管理方案和基于网络切片感知的多业务融合动态资源分配算法。仿真结果表明，所提方案能够有效实现不同切片的QoS保障，并显著提升网络资源利用率。

面向分层解耦的虚拟节点可靠性设计

李阳春,樊勇兵,陈楠,陈天

2018, 34(9):  160-168.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018206

摘要 ( 170 )   在线阅读 ( 4 )   PDF下载 (1489KB) ( 442 )   可视化   

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首先把随机事件的概念引入通信过程，介绍了串并联的可靠性算法；其次，分析了虚拟主机、集群、spine-leaf 交换网的可靠性设计及其计算方法；最后，基于各组成单元的连接关系，提出了虚拟节点的可靠性设计方案及其可靠性算法。

基于容器云的微服务系统

杨迪

2018, 34(9):  169-178.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018168

摘要 ( 765 )   在线阅读 ( 32 )   PDF下载 (1159KB) ( 659 )   可视化   

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现有微服务系统持续交付仅将可执行代码或程序放入运行环境，缺乏对容器化服务的敏捷开发流程。对于容器化服务的版本测试和配置更新等相关问题也缺乏相应的解决方案。因此，如何在微服务系统上快速构建容器云并提供相关完整解决方案是急需解决的技术难题。提出了一种基于容器云的微服务系统。以容器为载体灵活快速构建微服务，为上层应用提供容器云服务。实现了服务容器化持续集成，支持多个服务的多个版本联调测试，达到生产不停机、版本无缝切换的效果；由运维监控平台对这些服务进行统一的监控管理。经过生产环境验证，系统能够保障多种服务运行不停机，短时间响应请求，满足生产的需求。

基于物联网技术的智能变电站安防监控系统

何业慎,梁琨,谭威,胡鑫

2018, 34(9):  179-185.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018119

摘要 ( 407 )   在线阅读 ( 10 )   PDF下载 (1127KB) ( 751 )   可视化   

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通过在变电站内部部署相应的物联网感知设备，建立混杂条件下物联网的场景觉察机制，实现对变电站环境、基础设施、人员往来以及异常状况等方面的多因素、多维度的深度感知。同时，利用有线与无线融合的多态通信技术实现感知网络的互联互通，建立智能变电站安防监控系统。该系统能够对变电站内外环境进行立体式安全感知与监测，从而有效提升智能变电站的智能化监控水平，保障变电站安全稳定运行。

基于地理网格的宽带接入网全生态规划方法及应用

张奇

2018, 34(9):  186-192.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2018112

摘要 ( 228 )   在线阅读 ( 4 )   PDF下载 (2079KB) ( 296 )   可视化   

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有线宽带接入网随着固网宽带市场的日益拓展呈现规模式高速发展。各大运营商在网络规模、网络质量上加大建设力度，保障业务在接入便利性及有效性方面具有足够的优势。但网络建设与业务发展的协同、与基础资源的匹配，从侧面又约束着网络的规模及效率，如何更好地均衡三者关系，并应用于实际建设中成为网络规划的重中之重。以目前运营商在宽带接入网现有规划方式为入口，分析并归纳其瓶颈与难点。以地理网络的多维度划分为基础，形成业务需求、网络能力、基础资源匹配三方面全生态“立方体模型”及相关的方法论。最后，结合现网大数据支持，应用自研的规划系统，分析实际网络的规划新方法，验证可行性及应用价值。