通信学报

全维可定义的多模态智慧网络体系研究

胡宇翔,伊鹏,孙鹏浩,邬江兴

2019, 40(8): 1-12. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019192

摘要 ( 927 )

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针对现有网络架构存在结构僵化、IP单一承载、难以抑制未知威胁等问题，从网络构造的角度来提升网络的功能、性能、效能、安全等性质，将“结构可定义”贯穿网络的各个层面，提出了一种网络各层功能多模态呈现的网络架构——全维可定义的多模态智慧网络，支持寻址路由、交换模式、互连方式、网元形态、传输协议等的全维度定义和多模态呈现，并讨论了多模态智慧网络的愿景和目标、体系架构和模型、关键技术等。所提架构可为新型网络技术发展提供一种可能的解决思路。

新一代融合媒体网络架构

张文军,管云峰,何大治,陈智勇,宋利,徐异凌,夏斌

2019, 40(8): 13-21. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019164

摘要 ( 467 )

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为了应对媒体与网络相互融合发展给承载媒体服务的广播电视网和移动通信网带来的巨大冲击以及新的融合媒体业务对网络传输效率、容量扩展、资源利用和服务质量提出的更高要求，在对过去 20 年媒体发展和网络演进总结归纳的基础上，提出了面向融合媒体发展的新一代媒体网络系统架构。新的架构可以满足更密连接性、更高可靠性、更低时延和更好交互性等应用需求。

低时延网络：架构，关键场景与研究展望

左旭彤,王莫为,崔勇

2019, 40(8): 22-35. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019175

摘要 ( 1494 )

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随着时延敏感型应用和超低时延场景的出现，低时延网络的研究受到了学术界、工业界和标准组织的广泛关注。了解时延产生的原因并设计相应的降低时延的技术使新兴应用的发展成为可能。首先按照网络的分层体系架构对时延来源进行分析，并以此为基础对降低时延的技术进行了综述。然后，针对数据中心网络、5G 以及边缘计算3种典型的低时延关键场景及优化时延的技术进行分析。最后，从网络架构革新、数据驱动优化时延算法及新协议设计3个方面展望了低时延网络发展面临的机遇与挑战。

5G/后5G部署对互联网主干影响的分析与建模

杨芫,徐明伟,陈浩

2019, 40(8): 36-44. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019182

摘要 ( 497 )

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针对第五代移动通信技术（5G）及后5G部署之后对互联网主干产生的影响开展定性和定量研究。首先分析了5G所具有的超大带宽、超低时延和海量机器连接的特性对互联网主干在流量、时延、安全等方面带来的挑战，然后建立了抽象模型用于描述5G用户获取内容和服务的特性，以及5G、边缘计算、云计算相结合场景下主干网流量的特征。以此为基础，开展了数值模拟实验，评价了在不同程度的5G部署场景下，互联网主干网性能和用户体验到的带宽和时延等服务质量指标。研究表明，5G 的部署会引起互联网主干流量增加，端到端时延中传播时延所占比例增大，以及带宽瓶颈由接入网转向主干网等结果。

异构云无线接入网络中的波束成形算法

左加阔,杨龙祥,鲍楠

2019, 40(8): 45-53. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019170

摘要 ( 288 )

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针对现有异构云无线接入网络的研究主要集中在单个蜂窝网络场景，仅考虑了蜂窝网络内部干扰，忽略了蜂窝网络间干扰的问题，研究了多个蜂窝网络共存场景下的H-CRAN，通过最大化系统总传输速率，对宏基站和无线远端射频单元的波束成形向量进行联合优化。基于交替优化算法和拉格朗日对偶方法，提出了一种 MBS和RRH波束成形向量联合优化算法。首先将原优化问题分解为2个子优化问题，然后通过迭代的求解这2个子优化问题得到原优化问题的最终解。另外，根据拉格朗日对偶方法推导出了MBS和RRH波束成形向量的闭式表达式。在仿真实验中，将所提算法与其他波束成形算法进行了比较，实验结果证明，所提算法能够较好地改善系统传输速率。

MicroNF：基于微服务的异构网络功能虚拟化框架

孙晨,毕军,郑智隆,王舒鹤,胡宏新

2019, 40(8): 54-59. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019131

摘要 ( 513 )

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网络功能虚拟化（NFV）带来灵活性的同时也面临极大的问题，因为承载网络功能的虚拟机可能会引入显著的性能开销。针对此问题，提出了一种名为MicroNF的新型高性能可编程框架，将可编程硬件基础设施与NFV中的传统软件基础设施相结合，以实现高性能和灵活性。MicroNF利用微服务—— 一种软件架构中的新设计方法，重新构建NFV，以实现服务之间的功能可重用性并提高性能。基于OpenStack和ONetCard的实验平台实现了MicroNF。实验结果表明，与基于DPDK的软件实现相比，MicroNF将服务链的平均转发时延降低了70%。

云环境下基于函数编码的移动应用克隆检测

杨佳,付才,韩兰胜,鲁宏伟,刘京亮

2019, 40(8): 60-71. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019106

摘要 ( 215 )

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提出了一种云环境下基于汇编函数层编码的App克隆检测方法，实现了Android应用克隆检测原型系统Pentagon。首先，针对App执行文件代码设计了二进制函数基本代码块特征提取方法；其次，提出了一种对二进制函数进行单调编码的算法，基于图形嵌入原理，融合执行流程图与函数代码基本块特征，形成每个函数代码的投影特征；最后，提出了一种高效的第三方库函数过滤方法，进一步提升了克隆检测效果。实验证明，所提方法具有97.6%的准确率，在实验条件下判定一个App克隆对只需要79 ms，能够支撑云环境下应用市场级别的大规模克隆检测。

雷达海上机动目标高分辨稀疏分数阶模糊函数检测方法

于晓涵,陈小龙,关键,黄勇

2019, 40(8): 72-84. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019156

摘要 ( 484 )

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针对复杂海洋背景中高机动目标的快速检测问题，提出了一种基于稀疏分数阶模糊函数（SFRAF）的雷达目标检测算法，所提算法在瞬时自相关函数计算后引入稀疏傅里叶变换（SFT），结合了 SFT 和分数阶模糊函数（FRAF）的优势，因此，SFRAF对高机动信号具有较好的处理效果，同时能够获得较低的计算复杂度。仿真实验和实测数据处理结果表明，相比于经典检测方法，所提方法能够明显改善机动目标的检测性能，而相比于FRAF，所提方法能够实现检测效率的有效提升。

基于流网络的Flink平台弹性资源调度策略

李梓杨,于炯,卞琛,张译天,蒲勇霖,王跃飞,鲁亮

2019, 40(8): 85-101. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019173

摘要 ( 573 )

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为了解决大数据流式计算平台中存在计算负载波动上升，但集群无法有效应对负载变化的问题，提出了基于流网络的 Flink 平台弹性资源调度策略（FAR-Flink）。该策略首先建立流网络模型并通过构建算法计算每条边的容量值，其次通过弹性资源调度算法确定集群性能瓶颈并制定动态资源调度计划，最后通过基于数据分簇和分桶管理的状态数据迁移算法，实施调度计划并完成节点间的高效数据迁移。实验结果表明，该策略在状态数据复杂的应用场景中有较好的优化效果，在满足计算时延约束的前提下提高了集群的吞吐量，缩短了状态数据迁移的时间。由此可见，FAR-Flink策略有效提升了集群对负载波动的响应能力。

改进的SMC-CBMeMBer前向后向平滑检测前跟踪算法

裴家正,黄勇,董云龙,陈小龙

2019, 40(8): 102-113. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019098

摘要 ( 329 )

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针对在雷达观测下机动弱小目标的检测前跟踪（TBD）问题中，基于序贯蒙特卡洛的势均衡多伯努利检测前跟踪（SMC-CBMeMBer-TBD）算法存在目标的数目估计不准确及状态估计精度随时间下降的问题，提出了一种基于SMC-CBMeMBer前向后向平滑检测前跟踪的改进算法。该算法在预测和更新过程之间加入多目标粒子群优化算法（MOPSO），基于观测值设置适应度目标函数，使粒子集群向后验概率密度较为集中的位置分布，缓解了粒子贫乏的问题；在更新步骤之后加入平滑递归方法，利用观测值平滑滤波值，算法运算时间虽有一定延长，但获得了数目和状态估计精度的提升。仿真实验表明，与CBMeMBer-TBD方法相比，所提算法在对机动目标数目估计和目标状态估计的准确度等性能上都有所改进。

基于性能感知的网络切片部署方法

黄开枝,潘启润,袁泉,游伟,汤红波

2019, 40(8): 114-122. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019169

摘要 ( 334 )

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为了应对网络切片中共享物理资源的虚拟网络功能（VNF）间因资源竞争带来的性能下降问题，提出了一种基于性能感知的网络切片部署方法。在网络切片实例部署时，采用先虚拟节点映射再虚拟链路映射的两阶段部署方式。在虚拟节点部署阶段，首先从资源供需的角度定义了VNF的性能影响因子，以量化VNF的性能影响程度；然后求出网络切片实例中所有 VNF 在可部署的物理服务器上的性能影响因子总和，将性能影响因子总和最小的物理服务器作为映射位置，采用模拟退火-离散粒子群算法求出节点映射结果。在虚拟链路部署阶段，采用最短路径算法求出链路映射结果。仿真结果表明，所提方法有效降低了其他网络切片实例对自身的服务性能影响。

基于态势感知的SWIM服务权限主动移交模型

吴志军,周胜琰,雷缙

2019, 40(8): 123-132. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019171

摘要 ( 242 )

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为解决广域信息管理（SWIM）服务提供者由于自身故障或受到恶意攻击，造成SWIM服务中断、服务时延增加或服务质量下降的问题，提出了一种基于态势感知的SWIM服务权限主动移交模型，利用随机森林算法判别SWIM服务提供者安全态势，依据安全态势主动移交SWIM服务权限，降低突发事件对SWIM服务的影响。实验证明，所提模型能够在突发事件发生的情况下保证服务的连续性，与未部署服务移交模型的SWIM网络相比，具有更高的可靠性和稳定性。

基于多粒度级联孤立森林算法的异常检测模型

杨晓晖,张圣昌

2019, 40(8): 133-142. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019132

摘要 ( 632 )

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孤立森林算法是基于隔离机制的异常检测算法，存在与轴平行的局部异常点无法检测、对高维数据异常点缺乏敏感性和稳定性等问题。针对这些问题，提出了基于随机超平面的隔离机制和多粒度扫描机制，随机超平面使用多个维度的线性组合简化数据模型的隔离边界，利用随机线性分类器的隔离边界能够检测更复杂的数据模式。同时，多粒度扫描机制利用滑动窗口的方式进行维度子采样，每一个维度子集均训练一个森林，多个森林集成投票决策，构造层次化集成学习异常检测模型。实验表明，改进的孤立森林算法对复杂异常数据模式有更好的稳健性，层次化集成学习模型提高了高维数据中异常检测的准确性和稳定性。

基于三次指数平滑法和时间卷积网络的云资源预测模型

谢晓兰,张征征,王建伟,程晓春

2019, 40(8): 143-150. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019172

摘要 ( 393 )

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以Docker和Kubernetes为代表的容器云具有额外的资源开销更小、启动销毁时间更短等优点，但它仍然存在过度供应和供应不足等资源管理问题。为了使Kubernetes集群对部署在其上的应用资源使用量能“提前”响应，并根据预测值为应用及时、准确、动态地调度和分配资源，提出了一种基于三次指数平滑法和时间卷积网络的云资源预测模型，根据历史数据预测未来的资源需求。为了找到参数的最优组合，使用TPOT调参思想对参数进行优化。对Google数据集CPU和内存的预测实验表明，所提模型与其他模型相比具有更好的预测性能。

SLCE序列的2-adic复杂度

王艳,李顺波,薛改娜

2019, 40(8): 151-156. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019143

摘要 ( 212 )

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针对SLCE序列的2-adic复杂度，首先利用分圆数获得此类序列的自相关函数值，根据2-adic复杂度与自相关函数的关系分析了序列2-adic复杂度取值特点，结合SLCE序列的自相关函数值与周期的最大公因子，给出了一个SLCE序列2-adic复杂度达到最大值的条件。结果表明很多有限域上的SLCE序列的2-adic复杂度可达到最大值。

无线网络中的移动预测综述

王莹,苏壮

2019, 40(8): 157-168. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019159

摘要 ( 601 )

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基于云计算、大数据和人工智能的智慧城市是未来重要的发展趋势，移动预测技术是智慧城市重点关注的技术。为总结目前的移动预测方法以及各种方法在无线网络的应用，首先阐述了移动预测的重要性和可行性，介绍了移动预测的数据分类及获取，然后总结和对比了移动预测中用户的轨迹特征和移动预测方法，最后指出了移动预测面对的问题和挑战。

基于区块链的去中心化信贷系统及应用

王明生,曹鹤阳,李佩瑶

2019, 40(8): 169-177. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019126

摘要 ( 434 )

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提出了去中心化信贷系统，并给出了其构造应用。通过扩展基于区块链的“数字货币商品”的交易结构、扩展共识协议的功能和增加特定账户的方法，来构造去中心化信贷系统。同时，将去中心化信贷系统应用到基于区块链的PKI增强与监督系统IKP，从而使IKP系统在运行中不需要全局基金，并且通过在去中心化信贷系统中引入分层“虚拟货币商品”供应量调节机制缓解基于区块链的“数字货币商品”在“虚拟货币商品”供给量上难以调节的问题，实现精确调节“虚拟货币商品”供应量。

移动低占空比传感网中基于多信标消息的低时延邻居发现算法

梁俊斌,周翔,马方强,蒋婵,何宗键

2019, 40(8): 178-188. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019139

摘要 ( 262 )

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邻居发现可以使网络中的节点通过简单的信息交互彼此发现对方，适用于新型的移动低占空比传感网（MLDC-WSN）。然而，由于MLDC-WSN中节点具有可随机移动、睡眠等特性，使网络拓扑频繁发生改变，导致部分节点需要花费很多的能量和时间才能发现邻居。如何使网络中的全部节点实现快速邻居发现是目前研究的难点问题。为了解决这个难题，提出了一种新的基于多信标消息的低时延邻居发现算法，节点通过发送一种简短的信标消息来寻找自己的邻居，并且通过调整信标消息发送的时刻及发送的次数，从而获取较低的邻居发现时延。最后，通过定量分析和仿真实验发现，与已有算法相比，该算法能够在MLDC-WSN中以更小的能耗、更低的时延和更大的概率发现全部的邻居节点。

卫星网络中基于双向寻优粒子群优化算法的连接计划设计

戴翠琴,唐煌,郭林峰

2019, 40(8): 189-199. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019180

摘要 ( 256 )

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针对卫星网络中拓扑时变、连接瞬断及资源受限的问题，提出了一种基于双向粒子群优化（BPSO）的连接计划设计（CPD）方案。首先，通过对资源受限的时变卫星网络分析，建立了基于任务的时间拓展图（TEG）模型；其次，考虑网络拓扑的离散性和节点资源的有限性，通过初始化、编码及修复环节生成卫星网络中的可用连接计划（CP）；再次，根据执行任务的特点设计评价函数以区分所生成的可用CP的优劣；最后，根据CP中链路稀疏的特点确定最差位置中待修正的比特，提出BPSO算法不断修正CP以优化空间数据传输性能。仿真结果表明，所提方案能够有效降低任务传输时间，提升任务到达率。

MQAM信号调制方式自动识别方法

张华娣,楼华勋

2019, 40(8): 200-211. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019168

摘要 ( 588 )

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提出了一种实现MQAM信号调制方式自动识别的方法。首先通过四阶累积量构造特征参数F，实现方形QAM和十字形QAM的识别，通过计算零中心归一化瞬时幅度紧致性，把16QAM从方形QAM中识别出来。然后，通过信号包络平方的频谱估算出波特率，结合定时同步，消除ISI码间干扰，恢复出较理想的星座图。接着，针对32QAM和128QAM设置不同的聚类半径，用减法聚类算法求出聚类点及其密度值，通过计算不同半径下的聚类点密度值的差异进行类型判断，同理，进行64QAM和256QAM信号的分类。所提方法不需要载频和波特率等先验信息，能完成16QAM、32QAM、64QAM、128QAM、256QAM信号的自动识别，并且没有复杂的迭代过程，可以应用于实际信号的调制识别。

基于最佳匹配拍卖的企业级网络资源分配策略

丛鑫,訾玲玲,沈学利

2019, 40(8): 212-222. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2019186

摘要 ( 262 )

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针对企业级网络中计算机拥有者的自私属性导致网络中可用资源节点数量不足和资源分配效率低的问题，提出一种以拍卖机制为核心的企业级网络最优匹配资源分配（OMRA）策略，在抑制节点自私性的同时提升网络可用资源数，进而提升整个拍卖市场的运行效率。首先，归一化不同类型资源的成本，确定拍卖初始的资源请求价格；其次，设计了最优化匹配的拍卖算法，最大化拍卖市场的收益；再次，运行服务请求预取算法，使资源提供者能以当前的成交价格获取更多的任务请求，保证资源提供者的收益；最后，利用请求价格和竞拍价格更新算法，保证买卖双方在下一轮拍卖过程中获得较高的优先级，以获取更多的收益。实验结果表明，与基于拍卖的云资源分配算法（CRAA/FA）相比，所提OMRA策略能提升10%的资源分配效率和11.4%的市场收益率。

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