通信学报

基于移动模型的水下传感器网络时间同步算法

王慧强,温秀秀,林俊宇,冯光升,吕宏武

2016, 37(1): 1-9. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016001

摘要 ( 487 )

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水下传感器网络具有高时延、移动性的特点。现有时间同步算法在网络移动性方面考虑不足，时间同步参数计算精度不高。针对该问题，首先分析网络移动性对时间同步参数计算的影响，建立节点移动模型，并在此基础上推导出时间同步参数计算方程；进而提出一种能够应用于水下高时延网络的时间同步算法MM-sync。实验结果表明，与现有算法相比，MM-sync能够在通信量较小的基础上达到较高的精确度，适用于高密度快速运动的水下传感器网络。

无线mesh网中最小编码代价低时延多播路由

陈志刚,沈小建,刘立

2016, 37(1): 10-16. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016002

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提出了一种无线mesh网中最小网络编码代价低时延多播路由协议(MNCLDMR, minimal network coding and low delay multicast routing)。MNCLDMR的目标是选择合适的网络编码节点，最小化网络编码代价，降低网络时延。MNCLDMR 主要思想是引入拓扑关键节点和网络编码关键节点的概念，以下一跳的节点是否是网络编码关键节点或拓扑关键节点作为路由判据，采用 MNCLD 算法构造多播树。仿真结果表明，MNCLDMR 可以达到预定目标，合理形成网络编码机会，能实现最小网络编码代价低时延多播路由。

基于链路预测和网络编码的MAC机制

尚凤军,龚文娟,耿哲

2016, 37(1): 17-27. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016003

摘要 ( 436 )

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提出了基于链路预测和网络编码的 MAC 协议，在 EasiLQE 的基础上给出了基于窗口自适应的改进EF滤波器的链路质量预测方法，采用自适应周期的主动探测，增加网络环境稳定时的估计准确性，采用了瞬时主动探测模块，在保证估计稳定性的前提下提高了突发状况下的反应速度。在改进链路质量估计方法的基础上，给出了一种新的MAC协议。在协议中合理地利用了无线网络中已经存在的广播特性，在路由算法确定的路由周围增加高阶辅助节点，从而明显增加了网络编码机会，同时又不会引发由流量集中带来的诸多问题。最后讨论了MAC机制中最优的阶数，在编码机会和能量效率上寻求到一个较为合适的平衡点。实验证明，所提MAC协议能够在不集中流量的前提下合理利用节点的过度侦听提高编码机会，增加网络的吞吐量。

稳定分布噪声下基于粒子滤波的双站伪多普勒定位方法

邱天爽,戚寅哲

2016, 37(1): 28-34. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016004

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传统的伪多普勒测向算法在高信噪比和高斯噪声环境下能较为精确地计算出到达方位角，但对于稳定分布噪声的顽健性较差。针对以上不足，提出了一种基于粒子滤波的双站伪多普勒定位方法。用粒子滤波对2个接收机的来波方位角进行联合估计，并通过非线性映射得到信源位置坐标估计，实现了方位角计算与双站定位的集成。仿真实验表明，当稳定分布参数 a 为1.4（中等脉冲程度）时，所提方法在低信噪比下的顽健性要显著优于传统方法，在高信噪比时估计精度与传统方法相当；当信噪比为10 dB时，所提方法在a＜1.9的情况下定位精度远高于传统方法。

基于层次划分的CCN网络缓存存储策略

李俊,冯宗明,吴海博,智江

2016, 37(1): 36-41. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016005

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针对如何提高内容中心网络网内缓存性能的问题，提出一种基于层次划分的轻量协作的缓存存储策略。该策略通过Interest分组、Data分组以及路由器本地PIT表三者的协作把内容划分为多种优先级层级，使不同内容缓存在沿途的不同路由器。实验证明该策略可以有效地减少访问跳数，提高平均缓存命中率，降低服务器负载。

基于改进FastICA算法的入侵检测样本数据优化方法

杜晔,张亚丹,黎妹红,张大伟

2016, 37(1): 42-48. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016006

摘要 ( 501 )

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为更好实现对入侵检测样本数据的优化处理，提出了一种改进的快速独立成分分析(FastICA)算法，采用基于加权相关系数进行白化处理以减少信息损失，并优化牛顿迭代法使其满足三阶收敛。对算法进行了细致描述，分析了算法的时间复杂度。实验结果表明，该方法可有效减少数据信息损失，具有迭代次数少、收敛速度快等优点，可有效提高入侵检测样本数据的优化效率。

无线传感器网络中新的最小暴露路径问题及其求解算法

叶苗,王宇平,代才,王晓丽

2016, 37(1): 49-60. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016007

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无线传感器网络中原始的最小暴露路径问题没有考虑对路径的实际限制条件，提出一种要求经过某一特别保护区域部分边界的最小暴露路径问题。由于无法建立相应的图模型，原有求解最小暴露路径问题的经典方法（网格法和维诺图法）对提出的新问题不再起效。先将该问题转化成带约束条件的优化问题，然后针对转化后的数学模型高度非线性、高维度而不好用确定性优化方法的特点，结合问题实际背景设计出混合人工蜂群求解算法。通过在多种情况下的仿真实验发现，设计的带约束条件优化模型和混合人工蜂群求解算法能有效解决提出的最小暴露路径问题。

温度感知的MapReduce节能任务调度策略

廖彬,张陶,于炯,刘继,尹路通,郭刚

2016, 37(1): 61-75. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016008

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现有的FIFO、Fair、Capacity、LATE及Deadline Constraint等MapReduce任务调度器的主要区别在于队列与作业选择策略的不同，而任务选择策略基本相同，都是将数据的本地性(data-locality)作为选择的主要因素，忽略了对TaskTracker 当前温度状态的考虑。实验表明，当TaskTracker处于高温状态时，一方面使CPU利用率变高，导致节点能耗增大，任务处理速度下降，导致任务完成时间增加；另一方面，易发的宕机现象将直接导致任务的失败，推测执行(speculative execution)机制容易使运行时任务被迫中止。继而提出温度感知的节能任务调度策略，将节点 CPU 温度纳入任务调度的决策信息，以避免少数高温任务执行节点对作业整体进度的影响。实验结果表明，算法能够避免任务分配到高温节点，从而有效地缩短作业完成时间，减小作业执行能耗，提高系统稳定性。

适应性安全的可追踪叛徒的基于属性加密方案

马海英,曾国荪,陈建平,王金华,王占君

2016, 37(1): 76-87. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016009

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针对基于属性加密(ABE,attribute-base encryption)机制存在的密钥滥用问题，为每个用户增加唯一的身份标识符，将联合安全编码和叛徒追踪机制引入到ABE方案中，给出适应性安全的可追踪叛徒ABE的定义、安全模型和可追踪模型，提出一种适应性安全的可追踪叛徒的ABTT方案，该方案允许适应性追踪指定策略盗版解码器中的叛徒。基于合数阶群上的子群判定假设和 DDH 假设，证明所提方案是适应性安全和适应性可追踪的。因此，所提方案不仅可以适应性追查指定策略盗版解码器中的叛徒，而且进一步增强了 ABE 系统的安全性，具有一定的理论和应用价值。

云存储下多用户协同访问控制方案

史姣丽,黄传河,王晶,覃匡宇,何凯

2016, 37(1): 88-99. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016010

摘要 ( 389 )

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CP-ABE 被认为是云存储下最适合的数据访问控制方法之一，但它仅适合用户分别读取或者分别修改不同数据的情况，而直接应用CP-ABE进行多用户协同数据访问时，会存在修改无序、密文文件大量冗余等问题。多用户协同访问云端数据时，应该在保证机密性、抗共谋的前提下控制合法用户有序地修改同一密文文件，同时云端尽可能减少密文文件副本。针对文件和文件逻辑分块，提出了2个多用户协同访问控制方案MCA-F和MCA-B。MCA-F满足单个数据文件作为最小控制粒度的访问控制需求，该方案采用层次加密结构，云服务器承担部分解密计算，以降低用户解密的计算代价；针对多用户同时写数据的访问控制，提出了对多个用户提交的暂存数据的管理方法。MCA-B 用于文件的逻辑分块作为最小控制粒度的访问控制，该方案设计了文件的逻辑分块机制、基于索引矩阵的表示方法，提出了子数据掩码表示方法以描述多个用户对同一文件不同逻辑分块的写权限；MCA-B支持用户集合、文件逻辑分块结构的动态变化，而且数据的拥有者和修改者无需一直在线。与现有的方案相比，所提方案不仅具有云存储下多用户协同写数据的访问控制能力，而且读访问控制的用户端存储量和加解密计算量是较小的。

基于变分模型的块压缩感知重构算法

陈建,苏凯雄,杨秀芝,郑明魁,林丽群

2016, 37(1): 100-109. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016011

摘要 ( 506 )

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为了提高现有块压缩感知重构算法的性能，提出了基于全变分和混合变分模型的块压缩感知（简称BCS-TV和BCS-MV）算法。该方法以块为单位进行图像采样，以自然图像正则项的稀疏性为先验条件，通过变型的增广拉格朗日交替方向乘子法(ALM-ADMM)，在整幅图像范围内逼近目标函数来重构原始图像。与以前基于一致性块采样的压缩感知工作对比，该算法的PSNR约提高1.5 dB,SSIM约提高0.05，运行速度较稳定，特别适合具有固定传输时延的多媒体数据处理场合。

基于贝叶斯博弈的MP2P高性能安全资源节点选择策略

刘岩,张国印,何金洲,徐锋

2016, 37(1): 110-115. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016012

摘要 ( 370 )

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针对MP2P网络节点运算能力有限、移动性强、可靠性弱导致网络拓扑结构频繁变化，提出一种基于贝叶斯博弈的MP2P高性能安全资源节点选择策略。该策略首先综合考虑节点的性能、信誉，设定了一种计算安全资源节点的方案，然后采用静态贝叶斯博弈理论进行信任资源节点连接通信，确保请求资源节点连接高性能安全资源节点，该方案有效降低了资源节点的失效率，提高了网络效率。

基于改进遗传算法的电力光传输网规划方法

石悦,邱雪松,郭少勇,亓峰

2016, 37(1): 116-122. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016013

摘要 ( 474 )

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为保证建成的电力通信网络满足智能电网坚强可靠、经济高效的需求，提出一种兼顾网络建设成本和网络可靠性的电力光传输网线路规划方法，设计出基于站点成环率和电压等级的可靠性函数，建立了线路规划问题的多目标优化模型，在此基础上，用改进的遗传算法对问题进行求解，仿真结果表明，提出的规划方法能够提供有效的线路规划方案，具备较优的算法性能。

基于分组机制的位仲裁查询树防碰撞算法

付钰,钱志鸿,程超,刘晓慧

2016, 37(1): 123-129. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016014

摘要 ( 392 )

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提出了一种基于分组机制的位仲裁查询树(GBAQT,bit arbitration query tree based on grouping mechanism)算法。该算法根据标签ID自身特征分组，采用3位仲裁位来取代传统1位仲裁识别标签的方式，通过碰撞位信息得到传输数据，从而能避免一些空闲时隙。算法的性能分析和仿真结果表明，GBAQT 防碰撞算法具有较少的总时隙数，系统效率和时隙利用率也明显优于其他算法。

针对非理想定时同步的多模协作多点传输

顾浙骐,张忠培

2016, 37(1): 130-141. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016015

摘要 ( 417 )

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针对非理想定时同步对协作多点传输的负面影响，提出了多模协作多点传输算法。通过推导协作波束成形模式和联合处理模式在非理想定时同步条件下的平均可达速率，得到模式选择变量和模式选择门限。在多模协作多点传输算法中，用户首先对定时同步误差进行估计，并计算其模式选择变量和模式选择门限。然后用户选择协作多点传输的下行传输模式，并将其选择结果反馈给协作基站。最后，根据各用户的反馈，协作基站以最大化平均可达传输速率为准则，自适应地在协作波束成形模式和联合处理模式之间切换。仿真结果表明多模协作多点传输算法在定时同步误差较小时，采用联合处理模式，以保持空间复用增益，在定时同步误差较大时，采用协作波束成形模式，以避免用户间的额外干扰。因此，在非理想定时同步误差条件下，多模协作多点传输算法比仅采用协作波束成形模式或联合处理模式的传统协作多点传输算法具有更好的性能。

空间延迟/中断容忍网络拥塞控制策略研究

燕洪成,张庆君,孙勇

2016, 37(1): 142-150. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016016

摘要 ( 523 )

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针对空间延迟/中断容忍网络（DTN, delay/disruption tolerant network）的拥塞控制问题，提出一种基于提前卸载的拥塞控制策略（EOCC,early offloading-based congestion control）。由于空间DTN网络大时延和不能保证时刻存在端到端路径的特点，EOCC 主要利用网络节点的本地信息在拥塞发生前就采取措施。具体地，EOCC会时刻监测节点缓存变化速率，在即将发生拥塞时，将消息通过早于最优路径的非最优路径传输，从而缓解节点存储压力。仿真结果表明，采用EOCC的接触图路由获得了更好的性能。

面向微博的多实体稀疏关系数据联合聚类

于淼,杨武,王巍,申国伟

2016, 37(1): 151-159. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016019

摘要 ( 580 )

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针对大规模微博中多实体间的稀疏关系数据，提出一种面向多实体稀疏关系数据的高效联合聚类算法。在算法中，为了充分利用多关系数据，提出了一种顽健的约束信息嵌入方法构建关系矩阵，降低了矩阵的稀疏性，进一步提高了算法的准确率。在稀疏约束的块坐标下降框架下，关系矩阵通过非负矩阵三分解算法同时获得不同实体的聚类指示矩阵。非负矩阵分解过程中，通过高效的投射算法实现快速求解，确保了聚类结果的稀疏结构。在人工和真实数据集上的实验表明，算法在个指标上都具有明显提高，特别是在极端稀疏数据上的效果更加明显。3

基于区域交互模型的SNS网络用户影响力评估

王楠,孙钦东,周亚东,王汉秦,隋连升

2016, 37(1): 160-169. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016020

摘要 ( 415 )

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针对现有方法与模型未能准确体现不同距离用户之间真实交互行为的问题，提出了一种基于用户区域交互模型的用户影响力评估方法。区域交互模型利用影响力传递的不同方式，刻画不同距离之间用户的交互行为模式，能更为真实准确地反映在线社会网络用户之间的交互行为。通过计算用户对相邻用户的显性影响力与非相邻用户的隐性影响力，可有效识别在线社会网络中大影响力用户、僵尸粉用户等不同类型用户。基于新浪微博与人人网真实数据开展用户影响力评估以及相应的用户角色识别实验，结果显示，与现有方法相比，基于区域交互模型的识别方法可以准确有效地识别出在线社会网络中的大影响力用户、僵尸粉用户等各类型用户

基于运行阶段特征的虚拟机实时迁移技术

邹庆欣,郝志宇,云晓春

2016, 37(1): 170-179. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016021

摘要 ( 446 )

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针对预拷贝算法在起始、迭代、结尾 3个阶段所表现出的不同特点，提出了基于运行阶段特征的虚拟机实时迁移技术(LMCOS, live migration based on the characteristics of the operation stages)。起始阶段引入比对初始内存页的变量传输技术以避免未改变内存部分的传输；迭代阶段引入计数排序传输方法以减少内存页的重传；结尾阶段引入调减虚拟机CPU时间片的策略以缩短停机时间。与预拷贝算法相比，LMCOS使停机时间平均减少53%，总迁移时间平均减少65%。

无间隙的车联网协助下载方法

谢永,吴黎兵,何炎祥,范静,刘冰艺

2016, 37(1): 180-190. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016022

摘要 ( 484 )

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车辆通过AP(access points)接入Internet具有低费用、高带宽以及低时延等优点，然而AP间的通信盲区(DA, dark area)使车辆只能间歇式接入Internet，造成网络的QoS难以得到保障。为了解决这一问题，提出一种面向高速公路场景的无间隙协助下载方法(NICDM,non-intermittent cooperative downloading method)。在NICDM中，目标车辆未完成的下载任务依据车速、任务大小以及DA距离等信息进行分解，并分别委托行驶方向上的最近2个AP 协助下载；一组经过优化选择的协助车辆从AP获得数据，并在DA区转交给相遇的目标车辆；同时针对传输冲突提出了N-副本的冲突解决策略，进一步提高协助下载的稳定性。仿真结果表明，NICDM实现了目标车辆在整个DA区无间隙地获得数据，与相类似的方法相比，进一步提高了系统的QoS与吞吐量。

基于值域的GNSS姿态测量改进算法研究

李世杰,李治安,庞春雷,余永林,王勇

2016, 37(1): 192-198. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016023

摘要 ( 374 )

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针对基于值域的全球卫星导航系统（GNSS, global navigation satellite system）姿态测量方法没有考虑搜索域相关性而造成初始化时间长、搜索范围大的问题，提出了一种模糊度反约束值域搜索的改进方法。首先推导了固定基线长度条件下模糊度搜索空间，然后利用较小的2个搜索空间及其与俯仰角、航向角的关系重新确立了二维搜索域组合，最后根据值域搜索在基线二次残差最小情况下确定整周模糊度。实验结果表明，该算法充分利用了搜索域的相关性信息，减小了搜索空间，并将初始化时间缩短到40 s以内。

基于用户模糊相似度的协同过滤算法

吴毅涛,张兴明,王兴茂,李晗

2016, 37(1): 199-207. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2016024

摘要 ( 498 )

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针对离散评分不能合理表达用户观点和传统协同过滤算法存在稀疏性等问题，借鉴年龄模糊模型，提出了梯形模糊评分模型。该模型将离散评分模糊化为梯形模糊数，考虑了评分模糊性和信息量，通过梯形模糊数来计算用户相似度，据此设计了协同过滤算法，并证明了该算法是传统协同过滤算法在模糊域的扩展。实验表明，该算法在数据稀疏且用户数远多于项目数时性能突出，并且算法运行时间远小于传统协同过滤算法。

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