电信科学

知识定义的意图网络自治

王敬宇, 周铖, 张蕾, 刘聪, 庄子睿, 杨红伟, 陈丹阳, 朱艳宏, 陆璐, 廖建新

2021, 37(9): 1-13. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021220

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通信网络的复杂性决定了意图网络自治是无法一蹴而就的，关键在于以全局视角，打通多个网络管控问题域，将网络规律、机理、策略凝练为知识，构建全场景资源调配的知识空间，最终实现意图网络的泛在智能化。围绕6G意图网络，将知识定义智能作为关键使能技术，以提高意图网络的感知和决策闭环能力，构建自学习、自运维的意图网络。实现完全的6G网络自治是一个长期目标，需要分步实现，从提供重复执行操作的替代方案，到执行网络环境和网络设备状态的感知和监控，根据多种因素和策略做出决策，以及有效感知最终用户体验，直到最后网络能够感知运营商和用户的意图，自我优化和演进。

上下文感知的6G无线网络

孙军帅, 赵芸, 王莹莹, 李娜, 张慧敏, 孙欣, 闫敏, 赵泉, 李刚, 刘璇, 刘光毅

2021, 37(9): 14-19. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021227

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ICDT深度融合是移动通信演进的重要技术趋势之一，如何实现无线网络和AI技术的深度融合是无线网络中演进的重要课题。基于内生AI（native AI）概念，研究在无线网络中使用AI工具进行无线资源优化。提出了一种上下文感知的6G无线网络架构，并在RRM中引入内生AI工具，形成智能控制器智能化无线资源管理（AI-driven RRM），完成智能无线资源管理的控制器，在大数据和人工智能的驱动下，实现对无线资源的智能化管理。该部署方案把智能控制器按照功能进行部署，并支持动态的功能伸缩，让其部署独立于基站接入点之外以实现基站硬件成本最小化。

6G网络智能内生的思考

李琴, 李唯源, 孙晓文, 胡玉双, 孙滔

2021, 37(9): 20-29. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021219

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面向6G时代，网络将迎来新的应用场景和新的性能需求，多样化的应用和通信场景、超异构的网络连接以及极致性能的服务需求，都对移动通信网络提出了更高的要求。在总结阐述 5G 和 5G-Advanced 网络智能化的基础上，面向6G网络给出了6G网络智能内生的定义，提出了6G网络智能内生架构的四大特征，并分析了6G网络智能内生的潜在关键技术，最后结合两个应用场景进一步探讨了智能内生架构理念。

智能超表面在波束及信息调控中的应用

程强, 戴俊彦, 柯俊臣, 梁竟程, 王思然

2021, 37(9): 30-37. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021226

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现代移动通信中无线信道的随机性、不确定性和不可控性是影响通信质量的关键因素，往往会导致接收端信号质量降低，从而限制了信息传输的速率与范围。目前正兴起的6G技术研究中，智能超表面是被积极讨论的研究方向之一，其是由亚波长结构组成的超薄人工表面，具有现场可编程能力和时空信息调制能力，可精准、高效地操控电磁波，可被用于重塑无线传播环境。通过对智能超表面的概念、基于时空调制的波束调控方法、基于智能超表面的无线中继以及通信系统 4 个方面的综述和分析，展示了智能超表面在辅助移动通信中具有的应用潜力，为6G的发展提供了新的思路。

超奈奎斯特传输技术：面向6G的应用价值与挑战

苏鑫, 王森, 杨鸿文, 金婧, 王启星

2021, 37(9): 38-47. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021222

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超奈奎斯特（FTN）传输技术通过压缩发送符号时域/频域间隔，在一个符号周期内重叠发送多流数据，从而打破了奈奎斯特脉冲波形的正交性，实现了在有限带宽内传输更多数据的目的。首先，阐述了FTN的技术原理，梳理了其发展现状；其次，分析相关的关键性问题——明确了FTN容量与香农容量的关系，以及相关技术的内在联系；最后，讨论了 FTN在 6G通信中的应用可能性，提出了其应用价值和挑战：FTN 是一种可逼近香农容量的高谱效传输方案，但接收机复杂度过高可能成为其在 6G 应用中的关键阻碍。

面向大规模天线系统的稀布阵技术研究与评估

楼梦婷, 金婧, 王菡凝, 王启星, 王江舟

2021, 37(9): 48-56. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021218

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通过大量天线数服务用户，大规模天线技术可有效提升频谱效率。然而，大规模天线将带来射频链路数量的大幅增加，进而带来成本的急剧提升，所以大规模天线的设计需要综合考虑性能和成本的折中。稀布阵技术通过优化天线阵元位置分布、激励幅度，可实现以更少的天线数逼近均匀阵列的性能，从而带来射频链路数量的降低和成本的控制，取得较好的性价比平衡。介绍了稀布阵关键技术的实现方案，评估分析了稀布阵的链路级性能以及在面向6G的大规模天线系统中应用稀布阵的系统性能。数据分析表明，稀布阵在小幅性能损失的情况下，可以显著降低天线阵元数，节约基站设备成本。

OTFS技术研究现状与展望

龙航, 王森, 徐林飞, 贾寅华, 代璐

2021, 37(9): 57-63. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021221

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正交时频空（orthogonal time frequency space，OTFS）技术是近年来出现的一种新型多载波调制技术。在 OTFS 技术中，数据信号在时延—多普勒域产生，经过逆偶有限傅里叶变换实现信号的时频二维扩展，以解决正交频分复用（orthogonal frequency division multiplexing，OFDM）技术在时频双选信道下干扰严重的问题。介绍了OTFS技术的基本原理，通过仿真验证其相比于OFDM技术的优势。对其研究现状进行分析总结，指出 OTFS 技术中的多址接入、信道估计和线性接收机等研究方向目前有待解决的问题。对 OTFS 技术在雷达—通信一体化系统中的应用前景进行分析和展望。

端到端确定性网络架构和关键技术

刘鹏, 杜宗鹏, 李永竞, 陆璐, 段晓东

2021, 37(9): 64-73. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021223

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新型业务如远程控制、虚拟/增强现实等对网络提出了更高的带宽和时延要求，传统网络已经难以满足。面向6G的网络演进，需要端到端确定性网络技术保障。针对当前技术标准研究缺乏对于端到端时延保障的全局考虑，指出了确定性网络需要同时解决单跳和全局的时延问题，提出了端到端确定性网络架构，以及跨网络域和跨协议层的确定性网络技术方案。最后，针对当前确定性网络应用部署的难点，提出了相应的推进建议。

基于预测的5G网络切片算法

张佳庚, 祝敏, 杜丰, 王齐, 刘俊, 锁志海, 王力

2021, 37(9): 74-85. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021225

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5G网络实时应用场景对网络切片的建立提出了严格的要求，需要使用预测算法提前隔离资源，降低网络切片的建立时间。提出了基于预测的 5G 网络切片算法，以四阶矩为代价函数，在算法复杂度不高的前提下提供必要的预测精度，根据预测结果在5G网络中提前隔离虚拟节点资源和虚拟链路资源，当网络切片请求到达时，直接拉起容器，完成网络切片的动态创建。仿真结果表明，所提算法的预测精度能够达到 90%，在复用原始网络切片资源的条件下，新请求网络切片的创建时间减少50%。

基于改进遗传算法的STSK系统色散矩阵和3D星座的联合优化

金小萍, 刘家瑜, 蒋晨, 郭强

2021, 37(9): 86-94. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021228

摘要 ( 189 )

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空时移位键控（space-time shift keying，STSK）是一种用于多输入多输出（multi-input multi-output， MIMO）通信系统的调制方案，通过预先设计的色散矩阵集（dispersion matrix set，DMS）以实现系统在复用与分集之间的灵活设计。提出了改进的遗传算法（genetic algorithm，GA）辅助DMS和3D星座的联合优化，即将DMS和3D星座联合编码作为GA的染色体，并采用秩与行列式准则对应的编码增益作为总体适应度值。通过高效的选择以及改进的变异和交叉策略，可以获得低误码率（bit error rate，BER）的DMS和3D星座，同时利用3D星座的对称性，大幅度降低了编码增益对应的适应度值的计算复杂度。推导了3D STSK方案的理论平均成对差错概率（ABEP）。仿真结果表明，与传统的 GA 和随机搜索方案相比，本文提出的改进 GA在保证BER性能前提下可以显著降低系统实现的复杂度。

MF中继选择系统的物理层安全性能

程英, 李光球, 沈静洁, 韦亮

2021, 37(9): 95-104. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021213

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针对合谋窃听场景下单天线多中继修改转发（MF）协作无线系统的安全性能较差问题，提出一种合谋窃听场景下联合源节点发送天线选择（TAS）和多中继选择的MF协作物理层安全系统，考虑最优的最大化主信道信噪比（SNR）和次优的最大化源节点-中继节点链路 SNR 两种中继选择方案，推导其安全中断概率（SOP）和遍历安全容量（ESC）的解析表达式。最优或次优中继选择的MF安全中继系统的SOP和ESC的数值计算结果与仿真结果相吻合，验证了上述理论分析的正确性；同时也表明源节点发射天线数和中继节点数越多、窃听节点数越少，最优或次优中继选择的MF安全中继系统的物理层安全性能越好。

FALB：一种FC协议链路聚合算法

王兆辉, 沈剑良, 张霞, 陈艇

2021, 37(9): 105-111. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021215

摘要 ( 391 )

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链路聚合是一种通过将多条物理链路捆绑成一条逻辑链路来增加带宽的常用技术，但是在基于光纤通道（fibre channel，FC）协议的交换网络中，随着转发流量区域的不断集中，传统静态链路聚合算法存在负载均衡性差、可靠性低的问题。因此提出了一种基于FC协议的动态负载均衡（flow adaptive load balancing， FALB）链路聚合算法，可以实现对流量的动态自适应匹配以及断链可重连保护机制。结果表明，该算法机制相较于静态负载均衡的算法设计，可以将有效带宽比最终收敛到 95%以上，有效提升聚合链路的负载均衡特性和可靠性。

基于聚类的安全分级虚拟网络映射方法

陆勰, 徐雷, 张曼君

2021, 37(9): 112-117. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021224

摘要 ( 125 )

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基于5G网络环境，提出了一种基于K-means聚类的安全分级虚拟网络映射方法，特别涉及一种对节点安全分级的思想，结合 K-menas 聚类算法，解决当下虚拟网络映射存在的低安全性、低映射效率等关键问题，与传统方法相比，所提方法提高了虚拟节点映射的效率，增强了网络韧性。

基于云计算的政务信息系统整合研究

陈志宏, 姚元

2021, 37(9): 118-128. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021199

摘要 ( 117 )

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我国自20世纪80年代中期开始进行政务信息化建设，政务信息系统得到迅速发展，在经济调节、市场监管、社会管理和公共服务等方面发挥了重要作用并取得了明显的成效。在政府“一网通办”的背景下，提出了一套以云计算和PaaS平台为主的全新架构模式，论述了如何通过解耦合硬件资源、数据库、中间件等关系，实现烟囱式系统的水平扩展，在提高政府数据中心运行效率的同时，降低政府数据中心的建设成本。除此之外，还探讨了通过政务信息系统的整合和能力开放的建设，打破“系统烟囱”和“数据孤岛”的制约，从而提升政务的协同业务能力和智慧服务能力。

基于核心网分析和决策的5G网络智能调度

王庆扬, 杨智斌, 龙彪, 梁灏泉

2021, 37(9): 129-138. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021216

摘要 ( 207 )

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5G系统更大的频宽和复杂的空口技术不可避免地带来总体能耗的显著增长，因此移动网络的绿色节能引发了广泛的关注。5G与4G的长期共存以及5G的低频广覆盖和高频大带宽特性，使得不同类型的业务可以由5G的不同载波或者4G分别承载。基于以上考虑，提出了基于核心网分析和决策的5G网络智能调度方案，可以将不同类型的业务调度到不同的接入方式和工作频段上进行承载，从而实现业务保障和绿色节能。仿真结果表明，与现有的无线调度方案相比，5G网络智能调度在保障服务质量的同时，节能效果更具优势。最后，介绍了5G网络智能调度国际标准化工作进展。

面向5G前传的新型CWDM承载方案

程明, 杜喆, 张德智

2021, 37(9): 139-146. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021206

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随着5G网络流量快速增长，6通道25 Gbit/s前传承载需求日趋明显。介绍了移动前传在现网部署的主要方案和标准化情况，针对6通道25 Gbit/s前传低成本承载需求，提出了一种基于CWDM/光环行器的承载方案，分析了该方案的优势与面临的挑战，介绍了该方案在实验室测试和现网试点的情况。

面向5G业务的乡镇SPN规划及组网架构

邓旭, 陈骋

2021, 37(9): 147-152. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021210

摘要 ( 374 )

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切片分组网凭借其技术优势已成为5G业务主流传送承载网的技术之一。伴随乡镇、农村5G业务高速发展及各类5G垂直行业对5G业务的更高更广需求，前期在市区县城区域部署的SPN已无法完全满足业务需求。为满足乡镇、农村的5G业务发展需求，需考虑将SPN下沉至乡镇层级。基于乡镇5G业务发展趋势，综合考虑乡镇SPN建设条件，结合SPN架构、组网拓扑等条件，搭建乡镇SPN架构模型并深入分析获得某地市实际应用场景建设方案，为后期乡镇SPN建设提供参考和思路。

物流智能仓储的5G专网性能

董石磊, 赵婧博, 黄鹏

2021, 37(9): 153-158. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021151

摘要 ( 218 )

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智能仓储通过在物流仓储环节引入智能作业终端的方式，实现流水线自动化执行各类仓储业务需要依托于高质量的网络服务实现实时数据感知、调拨和作业控制等任务。在不同的仓储作业流程和作业区域中，存在差异化的智能终端、作业场景和通信需求。结合实际仓储场景，实现智慧仓储 5G 专网覆盖，深入探索5G专网与仓储行业深度融合机制下的网络质量保障，并提出了区域化网络部署定制方案，对全面落地基于5G专网的智能仓储系统起到了标杆示范作用。

5G基站辐射安全与网络规划研究

许浩, 曹弘毅

2021, 37(9): 159-167. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021196

摘要 ( 314 )

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随着5G的快速发展，基站的辐射安全成为公众关注的热点问题。由于5G高频段和大带宽的特性，超密集异构网络应用日趋普遍。通过分析典型5G基站电磁辐射对人体的影响，详细计算了不同功率基站的安全距离。基于室外宏基站、室外杆站、电话亭基站和室内微基站等各种常见的5G无线网络设备形态，进行了不同场景的安全区分析和理论计算，并根据实地测试结果进行验证，给出了具体的组网建议。

基于现网挖潜的4G/5G低成本无线覆盖方案

杨丹, 张婧, 吕沛锦, 陆赟, 杨占春

2021, 37(9): 168-174. doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2021211

摘要 ( 173 )

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相关研究数据表明，中国5G网络部署的成本预计大约是4G的3倍。通过分析研究现网4G、5G网络的组网架构、关键技术原理、信源硬件特性，提出了在5G网络建设中利旧4G资源、通过5G反开腾挪4G资源以及发挥4G/5G信源最大潜力的3种挖潜思路，从而降低网络的投资成本和升级难度。

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