通信学报

基于最优刚性图的能量有效分布式拓扑控制算法

罗小元,闫彦霖,郝丽娟,李绍宝,关新平

2013, 34(12): 1-10. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.001

摘要 ( 305 )

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针对现有无线传感器网络拓扑控制算法无法平衡各节点能量消耗的问题，基于最优刚性图提出了一种具有平衡负载特性的能量有效分布式拓扑控制算法。算法引入综合反映能量消耗及剩余能量两方面因素的链路权值函数，能够根据当前节点剩余能量实时地动态优化拓扑结构，从而有效地平衡网络节点的能量消耗。从理论上证明了优化后的拓扑是2-连通的而且具有稀疏性；同时优化后拓扑中各节点的平均度趋于4。仿真结果表明，与其他算法相比，该算法能够有效地平衡各节点的能量消耗，进而延长网络生命期。

带有组间切换的认知无线网络混合式信道分配策略及性能研究

金顺福,解洪亭,赵媛

2013, 34(12): 11-19. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.002

摘要 ( 205 )

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针对认知无线网络中的非实时通信业务，综合使用随机退避方式和控制中心调度方式，考虑两组授权信道，提出一种带有组间切换机制的混合式信道分配策略。基于认知用户数据分组数量及两组授权信道上分别传输的授权用户数据分组数量，建立三维 Markov 模型，导出认知用户的阻塞率、数据丢失率及平均延迟等性能指标表达式。数值实验和系统仿真的结果表明，随着退避时间的变化，不同性能指标间存在一定的折衷关系，通过选取最低的系统成本，给出退避参数的优化设置方案。

异构网络化汽车电子系统中多DAG离线任务调度

谢国琪,李仁发,杨帆,黄卫红

2013, 34(12): 20-32. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.003

摘要 ( 314 )

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公平性和通信开销已成为影响调度性能的主要瓶颈，首先在任务优先级排序阶段，提出基于通信开销权值的轮转调度的公平排序标准；在处理器选择阶段，提出在插入法的基础上将任务分配到具有最小选择值的选择标准；综合上述2个阶段，提出以降低调度长度和减少通信开销为目标的多 DAG 离线公平任务调度(MDOFTS,multiple DAGs off-line and fairness task scheduling)算法。异构网络化汽车电子系统是一个典型的混合关键级嵌入式系统，既要确保实时性又要降低调度长度，提出了以满足安全关键DAG的多DAG离线优先级任务调度(MDOPTS,multiple DAGs off-line and Priority task scheduling)算法。综合MDOFTS和MDOPTS，提出多DAG离线自适应任务调度(MDOATS,multiple DAGs off-line and adaptive task scheduling)算法，在满足实时性的基础上提高调度性能。实例分析和实验结果表明，提出的算法在调度长度、通信开销、不公平性、最差响应时间和实时性上都优于其他算法。

基于CSP的能耗高效云计算资源调度模型与算法

林伟伟,刘波,朱良昌,齐德昱

2013, 34(12): 33-41. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.004

摘要 ( 319 )

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利用约束满足问题对异构云数据中心的能耗优化资源调度问题建模，通过求解建立的约束模型可以获得能耗最优的资源分配方式，并在此基础上提出了能耗优化的资源分配算法 dynamicpower (DY)。与已有的算法MinPM、FFD、BFD相比，算法DY考虑了资源的异构性，能够降低云数据中心物理服务器的能耗。最后，利用Choco实现了提出的算法DY，并将DY与MinPM、FFD、BFD进行实验比较，实验结果表明，提出的算法在能耗上有明显优势。

主用户干扰约束下的机会频谱接入感知-传输时隙优化调度

张晶,陆音,高西奇,郑福春

2013, 34(12): 42-48. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.005

摘要 ( 180 )

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提出一种基于主用户干扰约束的机会频谱接入感知-传输时隙调度优化方案。首先，推导切换机制下认知系统的吞吐量和主用户干扰率，建立感知时间和感知周期联合优化模型；然后，在主用户干扰率和次用户感知质量双重约束下，推导了可最大化认知系统吞吐量的最优感知时间和感知周期的闭合表达式；最后，阐述了时隙优化调度方案并计算了认知系统可获得的最大吞吐量。仿真结果表明，所提出的时隙调度方案可以为认知系统提供更高的吞吐量，并更好地适应主用户干扰率和感知质量约束的变化。

基于社会网络面向个性化需求的可信服务推荐

张佩云,陈恩红,黄波

2013, 34(12): 49-59. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.006

摘要 ( 264 )

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在当前服务计算和社会计算背景下，针对难以获取满足用户个性化需求的可信 Web 服务问题，给出基于社会网络面向个性化需求的可信 Web 服务推荐模型；设计用户个性化功能需求分解与匹配算法，并利用语义词典提高功能需求语义匹配的准确性；基于个性化功能需求、社会网络节点信任度及服务信任度，设计了一种满足用户个性化需求的可信服务推荐算法，通过对社会网络节点之间、节点与服务之间的信任相关性进行分析，提高服务协同可信推荐性能。算法分析及实验结果表明该方法是有效和可行的。

DHT网络中一种基于虚拟服务器拆分的负载平衡算法

杨磊,李仁发,柳石,陈志兴,李肯立

2013, 34(12): 60-70. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.007

摘要 ( 280 )

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分析比较了目前DHT网络中基于虚拟服务器（virtual server）的负载平衡算法，根据节点间间距的分布概率，建立了基于虚拟服务器的DHT网络负载分布数学模型，详细分析和计算了DHT网络中单虚拟服务器问题（SVSP）发生的概率，提出了一种基于虚拟服务器拆分的负载平衡算法（VSSLBA），仿真实验验证了理论推导的正确性与算法方案的有效性。

传感器网络中基于三元多项式的密钥管理方案

关志涛,徐月,伍军

2013, 34(12): 71-78. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.008

摘要 ( 274 )

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提出一种新的密钥管理方案KMTP(key management based on ternary polynomial)。基站为每个节点建立唯一性标识，保证节点合法性；基于三元多项式设计簇内和簇间密钥预分配算法，可以保证秘密多项式的破解门限值分别大于簇内节点和分簇总数，理论上难以破解；通过构造安全连通邻接表，设计簇间多跳路由选择算法，保证通信阶段的安全；引入更新参数和更新认证数，保证密钥更新阶段的安全。仿真表明，相比已有方案，KMTP开销较小，且能够提供更高的安全性。

区分服务QoP的可生存虚拟网络映射算法研究

刘光远,双锴,苏森

2013, 34(12): 79-83. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.009

摘要 ( 240 )

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用户对虚拟网保护需求呈现多样化的趋势，针对如何实现不同需求的可生存虚拟网映射是当前研究亟待解决的问题。建立了区分保护质量（QoP）的可生存虚拟网络映射问题的数学模型，然后提出了一种启发式算法进行求解。该算法包括广度优先搜索的节点映射策略和区分QoP的链路映射策略。模拟实验表明，该算法不仅能满足用户不同的虚拟网保护需求，而且相比现有算法降低了底层网络资源开销。

面向CPS节点操作系统的混合调度系统研究与设计

杜晓舟,曹晨红,乔建忠,林树宽

2013, 34(12): 84-93. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.010

摘要 ( 295 )

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针对CPS 物联性、互联性和智联性的新挑战，设计了具有实时性、灵活性及适应性特点的面向CPS 节点操作系统的混合调度系统。在深入研究事件驱动与多线程两种调度机制本质区别的基础上，设计了协作式多线程和混合栈管理相结合的带有适配器机制的混合编程模型以及支持事件与线程2种任务类型的混合调度模型，并采用合理的实时算法加以实现验证。实验测试表明本调度系统在实时性能指标上明显优于 TinyOS，更符合 CPS的属性要求。

分层P2P实时流媒体系统中基于演进博弈的超级组对等节点选择算法

陈静,周兵,任晨珊,董小社

2013, 34(12): 94-103. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.011

摘要 ( 229 )

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针对分层混合式P2P实时流媒体系统中的超级组对等节点选择问题，提出了以一种基于演进博弈论的分布式超级对等节点选择算法。首先使用演进博弈框架对P2P实时流媒体系统中的超级对等节点选择问题进行了建模，并对其演进稳定策略进行了求解分析。然后通过得到的混合策略设计了一种基于Q-Leaning的分布式SGP选择算法ESS-SGP，以达到激励对等组内的对等节点之间互相协作的目的。实验结果表明，与传统的随机选择超级对等节点方法相比，使用 ESS-SGP 算法所选择产生的超级组对等节点能够稳定地为系统提供更高的流媒体上传速率，使整个P2P流媒体系统的上传能力随着对等节点数目的增加而稳定增加，并为每个对等节点带来更好的收益。

考虑收发机损耗的多小区多用户下行链路波束成形算法

夏灿锋,何世文,黄永明,王海明,杨绿溪

2013, 34(12): 104-112. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.012

摘要 ( 224 )

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在现有收发机损耗模型基础上以最小化最差用户均方误差或者最小化用户均方误差之和为优化目标，设计一种考虑收发机残留损耗的多小区多用户下行链路波束成形算法。通过将优化问题转化成二阶锥规划的标准形式，并设计分层优化迭代算法来求解原始问题。数值仿真表明，相对于传统收发机的波束成形算法而言，所提算法将极大地减小收发机损耗对系统性能的影响，进而显著提高系统性能。

基于TG-PF的LTE-A中继蜂窝网络下行分层调度方法

曲桦,宋亚兰,赵季红,李熠伟

2013, 34(12): 113-119. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.013

摘要 ( 202 )

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设计了一种中继蜂窝网络的分层调度模型，将中继蜂窝小区的资源调度过程分为高层调度和低层调度两部分，分别由基站和中继站完成。所设计模型中，高层调度和低层调度分别采用PF 算法和保障吞吐量的比例公平（TG-PF算法），该算法充分利用了最大载干比（Max C/I）算法和比例公平（PF）算法的优势，能够有效地提升小区边缘的吞吐量，以满足中继蜂窝小区的系统吞吐量和调度公平性要求。仿真结果表明，所提方法能够以较低的调度公平性牺牲换取小区边缘吞吐量的较大提升。

基于二级定位的编码信道信息隐藏算法

陈立全,卢苗,胡爱群,孙晓燕

2013, 34(12): 120-130. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.014

摘要 ( 338 )

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分析了以编码信道为载体的信息隐藏算法及容量，指出现有算法存在的问题，提出了一种结合容量上限判断的基于二级定位的信息隐藏算法。所提算法在秘密信息嵌入前首先计算系统隐藏容量上限，并判断是否超出；接着在嵌入位置选择过程中引入二级定位以及循环移位机制。仿真结果表明，相比已有算法，所提算法能较好地避免因隐藏容量过大而导致秘密通道暴露的风险；同时通过二级定位及循环移位机制提高嵌入位置的随机性，避免秘密信息相互覆盖，提升信息隐藏性能。

基于龙芯多核处理器的云计算节点机

阮利,秦广军,肖利民,祝明发

2013, 34(12): 131-141. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.015

摘要 ( 263 )

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提出了一种基于龙芯多核处理器的高效能云计算节点机的软硬件设计和实现方法，并研制成功相应原型系统。实验和测试表明，本系统单节点取得了每秒0.256×10＜sup＞12＜/sup＞次浮点运算能力（Tflops），单一机柜可容纳42个1U节点机箱，672颗CPU,2 688个CPU核（672×4）的性能，总体具有基于龙芯多核处理器、高密度、高性能功耗比等优点，为基于龙芯多核处理器的云计算系统奠定了坚实基础。

基于消息篡改的端信息跳变技术

林楷,贾春福

2013, 34(12): 142-148. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.016

摘要 ( 259 )

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研究了端信息跳变技术在应用中存在的理论和技术问题，提出了基于消息篡改的跳变技术，并在此基础上建立了跳变栈模型，分别给出了跳变栈模型3种实现方案的工作原理及其优缺点分析。通过实验验证了基于消息篡改的端信息跳变技术的应用价值。

基于级联变系数训练序列和预增强技术的直接检测光OFDM系统实验研究

吴巍,肖江南,陈明,余建军,陈林

2013, 34(12): 149-157. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.017

摘要 ( 276 )

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分析了直接检测光OFDM(DDO-OFDM)传输系统中由数模转换器和光纤链路中的光纤色散所致的OFDM信号高频衰减现象，以及经光纤传输后在光电检测时存在的子载波间互拍干扰现象。提出使用级联变系数训练序列和预增强结构的光 OFDM(O-OFDM)信号来降低传输系统所受到的影响。理论分析和实验验证表明，级联变系数训练序列和预增强结构的基带OFDM信号在DDO-OFDM传输系统中，接收灵敏度比常规的交叉型训练序列结构的OFDM信号要高。说明基于级联变系数训练序列和预增强结构的O-OFDM信号的传输性能在抵抗子载波间互拍干扰(SSMI)和频率选择性衰减(FF)方面要优于常规的交叉型训练序列结构的O-OFDM信号。

移动云服务的数据安全与隐私保护综述

李瑞轩,董新华,辜希武,周湾湾,王聪

2013, 34(12): 158-166. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.018

摘要 ( 447 )

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移动云服务相比传统云具有移动互联、灵活终端应用和便捷数据存取等特点。然而，丰富的移动云服务应用也带来了更多的安全与隐私泄露问题。在阐述移动云服务的基本概念、应用与安全问题的基础上，给出了其安全与隐私保护体系结构，主要围绕安全协议与认证、访问控制、完整性验证、移动可信计算和基于加密、匿名、混淆的隐私保护等关键技术，分析其研究现状，论述已有技术的优势和不足，并探讨了未来的研究方向。

基于VPE的可信虚拟域构建机制

王丽娜,张浩,余荣威,高汉军,甘宁

2013, 34(12): 167-177. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.019

摘要 ( 213 )

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针对现有可信虚拟域构建方式无法满足云计算灵活配置等特性的问题，结合云计算企业内部敏感数据的防泄漏需求，提出了基于 VPE 的可信虚拟域构建方法TVD-VPE。TVD-VPE 利用分离式设备驱动模型构建虚拟以太网VPE，通过后端驱动截获数据分组，并进行边界安全策略检查，最后对满足策略的数据帧进行加密。同时，还设计了可信虚拟域加入/退出协议确保用户虚拟机安全加入/退出，为边界安全策略的部署设计了面向可信虚拟域的管理协议，同时为高特权用户的跨域访问设计了跨域访问协议。最后，实现了原型系统并进行了功能测试及性能测试，测试结果证明本系统可以有效地防止非法访问，同时系统对Xen的网络性能的影响几乎可以忽略。

具有低复杂度和QoS敏感的LTE调度算法

赵飞龙

2013, 34(12): 178-184. doi:10.3969/j.issn.1000-436X.2013.12.020

摘要 ( 202 )

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基于线性松弛原理和贪心法，设计并实现了一种适用于LTE网络、具有全QoS保证能力的低复杂度QPF调度算法。该算法分为时域和频域2个部分，对GBR业务和Non-GBR业务可一次性实现全部资源的分配，将算法复杂度从O(M^N)下降到O(M lb N)。仿真表明，该调度算法各项性能较为均衡，在高负荷时部分性能较参考算法有10%的提升，较好地解决了调度的性能和复杂度之间的矛盾。

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