通信学报

基于移动节点的无线传感器网络覆盖洞修复方法

王良民,李菲,秦颖

2011, 32(4): 1-8. doi:1000-436X(2011)04-0001-08

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针对静态无线传感器网络中常常出现的覆盖洞问题，采用了移动节点进行修复的思路，提出了三角形贴片式的逐步增加移动节点方法。该方法利用覆盖洞边缘节点提供的辅助信息，指导移动节点移动到“最佳”位置。首先从几何理论上分析了最佳位置的存在条件，随后证明了在相关位置部署移动节点可以保证最低覆盖率大于90%，最后以仿真实验验证并分析了该算法的覆盖度、稳定性、冗余度等指标，并从移动节点覆盖能力利用率的角度，与相关工作进行了对比实验分析。

无线自组织网络动态拓扑特性的排队理论建模与分析

罩光成,杨盘隆,田畅,陈强,尹浩

2011, 32(4): 9-16. doi:1000-436X(2011)04-0009-08

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在定义网络动态特性链路断链率(link broken rate)的基础上，以链路断链的间隔时间期望度量链路断链率，并通过建立循环排队模型对链路动态特性进行了分析，得到了链路动态模型及其表达式。利用商用 Qualnet 平台进行仿真实验，验证了模型的正确性。进一步仿真实验结果表明，网络动态特性与网络链路断链率密切相关，通过链路变化率模型，能够有效地将运动速度，节点密度和传输距离结合起来，能够从本质上描述网络动态特性，为动态网络性能的分析与仿真提供理论依据。

5元1阶弹性函数的代数免疫阶

杜蛟,温巧燕,张劼,宋守超

2011, 32(4): 17-24. doi:1000-436X(2011)04-0017-08

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首先给出了最优代数免疫布尔函数弹性阶的一个上界，并且证明了一类5元1阶弹性函数不是最优代数免疫函数，得到了最优代数免疫函数具有一阶弹性时可能的结构形式；在此基础上，给出了布尔函数代数免疫阶和弹性阶随着变元个数变化的一些结果，最后给出了一个5元1阶弹性的最优代数免疫布尔函数。

基于角点特征的几何同步数字水印算法

刘全,张乐,张永刚,傅启明,王晓燕

2011, 32(4): 25-31. doi:1000-436X(2011)04-0025-07

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对图像的角点检测与水印同步进行分析和讨论，在此基础上提出了一种基于角点特征的几何同步数字水印算法。为抵抗几何攻击，在归一化的图像中提取出较好的角点信息，重点分析了 Harris 与 MIC 角点检测的优缺点，将2种方法合并应用到角点检测，摒弃了单纯的像素信息修改，利用圆环的几何形状来统计表示水印信息。实验结果表明，所提出的水印算法较其他算法不仅能抵抗一般的图像攻击，而且在抵抗旋转、放缩等几何攻击方面的稳健性也有较好的提高。

关于单位成本信道容量的注记

田大钢

2011, 32(4): 32-38. doi:1000-436X(2011)04-0032-07

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针对单位成本信道容量的计算问题，首先将一个联系单位成本信道容量与容量成本函数的基本定理推广到一般凸函数的情况，并证明了推广的单位成本容量函数具有单峰性，然后给出了一个利用单峰函数的性质计算单位成本信道容量的算法。同时，针对信道容量成本函数的计算问题，证明了这类带约束的信道容量的计算问题可以化为一个目标函数具有自协调性的凸优化问题，并给出了具体的算法和算法的计算量。

无线网络中兼顾业务类型及公平性的无线资源共享问题研究

惠蕾放,李建东,肖丽媛,丁汉清

2011, 32(4): 39-46. doi:1000-436X(2011)04-0039-08

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基于图染色理论提出了2种无线网络中的无线资源共享算法C_TDRS和S_TDGRS。这2种算法分别从子信道和业务流角度考虑，以尽力满足业务需求为目标，兼顾了业务类型和资源共享的公平性。仿真结果表明，2种算法的共享结果在系统吞吐率和比例公平方面比现有算法更接近最优值，并且S_TDGRS算法对2个指标有很好的折衷。

基于EMD及ARMA的自相似网络流量预测

高波,张钦宇,梁永生,刘宁宁,黄程波,张乃通

2011, 32(4): 47-56. doi:1000-436X(2011)04-0047-10

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提出了一种基于ARMA（自回归滑动平均）模型的经验模式分解预测自相似网络流量的方法，进行了理论证明和仿真验证。结果表明，经验模式分解对长相关流量有去相关的作用，采用 ARMA 模型即可对自相似网络流量准确刻画，不但降低了算法的复杂度，而且预测精度高于径向基函数神经网络的预测精度。

动态均衡的LB-BvN分组保序调度机制

扈红超,郭云飞,庞琳,卜佑军

2011, 32(4): 57-65. doi:1000-436X(2011)04-0057-09

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针对LB-BvN交换结构的分组乱序问题，探讨了LB-BvN交换结构分组保序的约束条件。从网络流量的传输特性出发提出了解决 LB-BvN 交换结构分组乱序的 DFA（dynamic flow assignment）算法和 DFS（dynamic flowlet switching）算法。DFA 算法以流为单元分派交换路径，能够严格确保流分组的保序交换；DFS 算法是对DFA算法的优化，以流簇（flowlet）为单元进行交换以保证流簇的保序，进而确保属于同一条流的分组保序。DFA和DFS算法只需在线路接口卡上维护少量的流状态信息即可实现保序交换，仿真结果表明DFA算法和DFS算法具有良好的时延、时延抖动和吞吐量性能。

基于通信特征和D-S证据理论分析僵尸网络相似度

臧天宁,云晓春,张永铮,门朝光,崔翔

2011, 32(4): 66-76. doi:1000-436X(2011)04-0066-11

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不同僵尸网络之间可能具有潜在的隐藏关系，根据僵尸网络通信行为提出分析僵尸网络之间关系的方法，提取僵尸网络内部通信的数据流数量、流中数据分组数量、主机通信量和数据分组负载等特征，并定义特征相似度统计函数，通过改进D-S证据理论，建立分析僵尸网络之间关系的模型，综合评判两批僵尸主机群相似度。经过典型样本评测，验证了该方法的良好分析效果，且可弱化加密通信的影响。分析了基础网络安全监测平台捕获的僵尸网络数据，并与相关工作比较，突出了该方法的技术先进性。

基于细菌群体趋药性的有序盲信号分离算法

陈雷,张立毅,郭艳菊,赵俊青,李锵

2011, 32(4): 77-85. doi:1000-436X(2011)04-0077-09

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提出了一种基于细菌趋药性的细菌群优化算法。将探测判断策略和优势细菌随机扰动策略引入细菌群体的进化过程，解决了细菌个体在进化后期处于随机摄动状态而难以定位于全局最优位置的问题。通过使用测试函数对算法性能进行测试以及同其他算法的比较表明，所提出的算法在收敛速度和求解质量方面均有很好的性能。进一步将细菌群优化算法应用于解决盲信号分离问题，实现了对源信号的逐一有序盲分离。仿真实验表明，基于细菌群优化算法的盲信号分离算法具有很好的分离效果，可以将源信号按照其规范四阶累积量绝对值的降序进行有效分离。

基于改进Elman网络模型的软件可靠性预测

程绪超,陈新宇,郭平

2011, 32(4): 86-93. doi:1000-436X(2011)04-0086-08

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为提高神经网络模型对软件可靠性预测结果的准确性和可信性，提出了一种基于多目标优化算法改进Elman网络模型Mop-IElman（multi-objective optimization-based improved Elman neural network）的方法：1)在Elman网络基础上，设计输出层的延迟反馈层，作为另一个状态层；2) 以网络的结构和2个状态层的初始输出值为网络配置的变量，以网络的预测精度和顽健性为目标，采用NSGA-II（non-dominated sorting genetic algorithm II）进行多目标优化得到帕累托解，最大化网络预测精度与顽健性之和从而确定网络配置。通过两组实际软件失效数据对Mop-IElman进行实验验证，并与前馈网络、Elman网络、单目标优化Elman网络以及多目标优化Elman网络进行比较研究，结果表明Mop-IElman的预测结果具有较高的准确性和可信性。

抗DoS攻击的多用户传感器网络广播认证方案

郭江鸿,马建峰

2011, 32(4): 94-102. doi:1000-436X(2011)04-0094-09

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在vBNN-IBS签名基础上提出了一种抗DoS攻击的多用户传感器网络广播认证方案DDA-MBAS，利用散列运算及用户信息进行虚假数据过滤。与现有的多用户传感器网络广播认证方案相比，DDA-MBAS 在抵抗节点妥协攻击、主动攻击的基础上，以较低的能耗过滤虚假消息并有效地限制了妥协用户发起的DoS攻击及共谋攻击的安全威胁。

无感知分组丢失下的无线传感器网络链路质量评估模型

舒坚,刘琳岚,樊佑磊,李君

2011, 32(4): 103-111. doi:1000-436X-32-4-00103

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针对现有链路质量评估方法没有考虑到不完整分组对链路产生的影响，将无线传感器网络的链路分组丢失分为感知分组丢失和无感知分组丢失，分析了无感知分组丢失产生的原因，在对无感知分组丢失进行度量的基础上，提出一种无感知分组丢失下的链路质量评估模型。该模型采用卡尔曼滤波对获取的CCI进行降噪处理，基于Cubic模型、最小二乘法拟合出CCI与无感知分组丢失率的关系模型。实验结果表明，无感知分组丢失下的链路质量评估模型是合理的，通过该模型求得的无感知分组丢失率与实测值接近。

基于混合核函数的分布式信息检索结果融合

王秀红,鞠时光

2011, 32(4): 112-118. doi:1000-436X(2011)04-0112-07

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摘为了提高分布式信息检索(DIR)的结果融合表现，基于改进的潜在语义核（LSK）和复合方差（ANOVA）核构建了新的复合（CLA）核，通过直接计算检索结果和提问之间相关度来对检索结果进行融合研究。实验结果表明：CLA核的融合精度和招回率分别仅略次于LSK和ANOVA核，但其综合评价指标F₁优于其他核；其融合精度比Round-robin、 ComMNZ、 Bayesian、 Borda、 SDM、 MEM和 regression SVM等分别提高了16.79%、30.73%、20.37%、24.17%、14.25%、13.50%和7.53%。CLA核具有较好的融合表现，适用于DIR结果融合。

宽带接收机前端非线性的盲辨识与数字后补偿方法

彭隽,马洪,金江,胡啸,彭亮,张辉,郭妩君

2011, 32(4): 119-124. doi:1000-436X(2011)04-0119-07

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提出了一种基于Volterra模型的实时非线性数字后补偿方法。考虑到接收机难以事先获知输入信号的特点，设计了“大信号频率外总功率最小”的盲辨识准则，自适应地调整模型参数以拟合出与接收机非线性失真特性互逆的传递函数。对多频与16QAM调制输入信号的实测结果表明，该方法可使工作于非线性区的高效率接收前端的无杂散失真动态范围（SFDR）提升近26dB，并大幅提高了对微弱信号的检测能力。

基于多信道预约的传感器网络MAC协议研究

张德升,李金宝,郭龙江

2011, 32(4): 126-137. doi:1000-436X(2011)04-0126-12

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针对传感器网络中三重隐终端问题，提出了一种基于自适应占空比的多信道 MAC 协议—MCR,MCR通过多信道预约机制高效地解决了该问题。在理论分析中，通过最小化节点平均信道切换次数的下界得出了节点的最优占空比。为验证MCR中多信道预约和自适应占空比机制的性能，进行了模拟和真实实验，实验结果表明，与其他MAC协议相比，随着信道数及网络负载的增加，MCR提高了网络吞吐量，降低了传输所消耗的能量。

多IDS环境中基于可信度的警报关联方法研究

梅海彬,龚俭

2011, 32(4): 138-146. doi:1000-436X(2011)04-0138-09

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针对现有警报关联方法在关联来自多个IDS的警报时未考虑各IDS报告警报可信度的不足，利用证据理论提出了一种基于可信度对多个IDS的警报进行关联分析的方法。方法将各IDS报告警报的情况作为推测网络攻击是否发生的证据，并采用 Dempster 组合规则来融合这些证据，最后决策判断警报所对应的攻击是否发生，从而消除各IDS报告警报的模糊性和冲突性，达到提高警报质量的目的。在DARPA 2000测试数据集上的实验结果表明，该方法能有效降低误报率，减少警报数目60%以上。

基于射频前端的动态频谱共享无线通信系统工作信道选择分析

游长江,朱晓维,柳靖,张晓东

2011, 32(4): 147-152. doi:1000-436X(2011)04-0147-06

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由于有主用户信号的存在和部分射频器件具有不可消除的非线性特性，将在射频接收机前端中产生三阶交调等干扰信号。为了减小干扰信号的影响，从射频接收机前端的角度分析了主用户信号对动态频谱共享无线通信系统的干扰特性，得出了频谱共享无线通信系统工作信道的选择约束条件，遵循此约束条件可以降低干扰信号带来的负面影响，保障频谱共享无线通信系统的通信质量。最后，在 UHF 频段动态频谱共享无线通信系统中，实验验证了工作信道选择约束条件的有效性。

改进的基于小波变换和FARIMA模型的网络流量预测算法

陈晓天,刘静娴

2011, 32(4): 153-157. doi:1000-436X(2011)04-0153-05

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提出了一种改进的基于小波变换和FARIMA模型的网络流量预测算法，先对经过预处理的流量进行小波分解，再进行 Mallat 算法单支重构，接着用 FARIMA 模型分别对重构后的单支进行预测，最后合成流量。该算法较之传统的首先用FARIMA模型对小波系数进行预测再进行小波重构的算法减小了预测误差。仿真实验也验证了改进算法的预测准确性。

高速低功耗深度报文检测方法

朱国胜,余少华

2011, 32(4): 158-165. doi:1000-436X(2011)04-0158-08

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针对基于三态内容寻址存储器（TCAM,ternary content addressable memory）的深度报文检测（DPI,deep packet inspection）存在的高功耗问题，提出一种分级DPI方法BF-TCAM。第一级采用低功耗的并行布鲁姆过滤器（bloom fliter）排除无需检测的正常报文；第二级采用TCAM对真正需要检测的攻击报文和第一级的假阳性误判报文做进一步的检测。由于网络流量中大部分报文是正常报文，攻击报文在其中只占很少的部分，布鲁姆过滤器的假阴性（false negative）概率为0，可以保证不会产生漏检，假阳性概率很低，可以保证高速DPI检测的同时大大地降低功耗。

基于Markov过程的渲染集群可用性分析

洪志国,王永滨,石民勇

2011, 32(4): 166-174. doi:1000-436X(2011)04-0166-09

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在考虑到多个集群节点存在着CMF（共模失效）情形下研究了系统的可用性。分别提出了由2个集群节点组成的系统在“单步修复”和“整体修复”方案下的CTMC（连续时间Markov链），得出了2种不同方案的优劣比较结论，同时采用SRN（随机回报网）仿真工具进行了验证；并进一步研讨了n(n>2)个集群节点组成系统的情形。

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