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2016年 第32卷 第9期 刊出日期：2016-09-15

2016年 第32卷 第9期
刊出日期：2016-09-15

  

研究与开发

设备直通中面向能效与用户公平性折中的联合功率控制和调度方案

曲桦,王璐瑶,赵季红,唐睿,朱正仓,曹照鑫,董姣姣

2016, 32(9):  1-9.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016247

摘要 ( 268 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (1418KB) ( 560 )   可视化   

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设备直通通信作为5G系统中的关键技术之一，可显著提高系统侧和用户侧性能。但目前已有研究主要侧重优化前者。基于此，提出了一种联合时频域调度和功率控制机制，以实现系统能效与用户公平性间的折中。该机制包括功率控制和时频域调度两部分，其中，功率控制最大化D2D用户能效值；时频域调度确定任意时刻应接入的D2D用户数以及各自的信道资源。此外，借助比例公平思想动态更新匹配所需效用值。通过仿真，验证了所提联合机制的优势，并观察了系统整体能效和用户公平间的折中关系。

毫米波大规模MIMO系统中低复杂度混合预编码方法

向建伟,于秀兰,景小荣

2016, 32(9):  10-15.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016219

摘要 ( 624 )   在线阅读 ( 21 )   PDF下载 (992KB) ( 1366 )   可视化   

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针对毫米波大规模多输入多输出(MIMO)系统混合预编码方案设计的难点，提出了一种低复杂度混合预编码方法。首先基于奇异值分解，构造初始射频(RF)预编码矩阵，然后构造数字预编码矩阵。进而将残差矩阵最大左奇异矢量构造的矢量添加到RF矩阵的最后一列，以更新初始RF矩阵。经过多次迭代，从而形成最终RF预编码矩阵。最后基于最小二乘准则设计数字预编码矩阵。理论分析和仿真结果表明，相比于基于正交匹配追踪(OMP)算法的混合预编码设计方法，该方法在计算复杂度大幅下降的同时，其性能远远优于基于OMP算法的混合预编码方法，同时在数据流数相对较小时，其性能接近最优的全数字预编码设计方法。

基于近似信息传递算法的大规模MIMO信号检测

秦闯,郑紫微,娄达平,富显祖

2016, 32(9):  16-21.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016218

摘要 ( 612 )   在线阅读 ( 23 )   PDF下载 (945KB) ( 1719 )   可视化   

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大规模多输入多输出(MIMO)技术通过增加天线的数目可以有效降低发送功率，提高能量效率，被认为是5G移动通信的一项关键技术。随着天线数目的大幅增加，信号检测的复杂度随之增加。分析了大规模MIMO 信号检测的研究现状，提出了近似信息传递(AMP)算法，并比较了 AMP 算法、Richarson 算法以及Neumann级数迭代近似算法的复杂度。仿真结果表明，该算法使用较少的迭代次数即可达到和MMSE近似的系统差错性能。

多状态马尔可夫信道的时延分析

周志强,叶通,李东

2016, 32(9):  22-28.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016242

摘要 ( 461 )   在线阅读 ( 13 )   PDF下载 (994KB) ( 673 )   可视化   

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随着无线通信技术的迅速发展，无线通信为移动用户提供了极大的灵活性和便利性。然而，由于多径效应引起的慢/快衰落，无线衰落信道的传输速率是不稳定的，这种不稳定性影响着信道的传输时延和通信质量。在研究中，无线衰落信道也被称为马尔可夫信道，信道状态的切换由马尔可夫链控制。针对一个三状态的马尔可夫信道进行分析。结合数据分组的到达与服务，整个系统被建模为一个M/MMSP/1排队系统。通过定义条件开始服务概率以及条件平均时延，结合状态转移矩阵，给出数据分组的平均服务时间和平均等待时间的解析解。最后在极限情况下对数据分组平均等待时间进行讨论，给出了影响时延的因素。

多支路两跳PF协作系统的误码性能

李光球,董家云,江涛

2016, 32(9):  29-35.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016220

摘要 ( 250 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (1111KB) ( 414 )   可视化   

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设计采用连续相位频移键控(CPFSK)调制的多支路两跳相位前传(PF)协作系统需要确定支路数、调制系数等参数，确定这些参数的通常解决方法是使用非常耗时且低效的计算机仿真，而一种高效的解决方案是理论分析法。提出了一种时间选择性瑞利衰落信道上，中继节点考虑两根天线选择、目的节点采用最大比合并(MRC)分集接收和鉴相检测的 CPFSK 调制的 PF 协作系统平均误比特率(ABER)的半解析表达式分析理论。CPFSK 调制 PF 协作系统的 ABER 数值计算结果和仿真结果相吻合，证明了利用获得的 CPFSK 调制ABER分析理论可用于设计PF协作系统。

GFDM系统中基于随机滤波器分配的降低PAPR算法

张苗,谢显中,吴垒,雷维嘉

2016, 32(9):  36-43.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016239

摘要 ( 418 )   在线阅读 ( 4 )   PDF下载 (1257KB) ( 749 )   可视化   

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广义频分复用(GFDM)作为5G 的备选波形，具有很多OFDM 所没有的优点，但是依然具有较高的峰值平均功率比(PAPR)。从不同滤波器的相频特性不同入手，提出了一种新的降低GFDM 系统PAPR 的算法(RAF-GFDM)。该方法根据GFDM系统可以灵活选择滤波器结构的特点，通过对每路子载波随机分配不同的滤波器，调整信号叠加时的相位一致性，且不引起信号的畸变，从而有效抑制PAPR。理论分析和仿真结果证实，提出的算法在降低PAPR时没有增加额外的计算成本，且对误比特率(BER)几乎没有影响，因此具有更高的实际应用价值。

D2D通信中一种基于FFR的动态功率控制方案

王现超,江帆,孙长印,李晨碧,申斌艳

2016, 32(9):  44-51.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016216

摘要 ( 315 )   在线阅读 ( 6 )   PDF下载 (1324KB) ( 580 )   可视化   

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工作在underlay方式下的D2D(device-to-device)通信利用资源复用共享蜂窝网络中的资源，在提高频谱资源利用率、降低移动终端功耗的同时，会给已有蜂窝网络带来干扰。在保证D2D用户和蜂窝用户的服务质量的前提下，研究了蜂窝用户和D2D用户的功率控制和资源分配问题。首先引入部分频率复用(FFR)实现蜂窝用户和D2D用户之间的资源划分和复用；然后以系统吞吐量最大化为原则，建立优化目标。结合部分功率控制(FPC)的基本思想，进而提出了一种动态功率控制(DPC)策略。仿真结果表明，所提出的方案能够有效地提高多小区系统的性能。

一种基于能量检测的协作式频谱感知算法

付彩梅,李有明,周桂莉,余明宸,童景文,王旭芃

2016, 32(9):  52-60.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016232

摘要 ( 506 )   在线阅读 ( 29 )   PDF下载 (1374KB) ( 743 )   可视化   

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为提高认知无线电系统中频谱检测的可靠性，提出了一种基于能量检测的协作式频谱感知算法。利用授权用户的状态在相邻感知帧之间变化的概率小这一特性，通过将当前感知帧的能量值与相邻值相结合来判断授权用户状态，这样当授权用户使用授权频段时，所提算法能有效减小采样信号能量值骤减时发生误判的概率。另外给出了所提算法检测概率和虚警概率的闭式表达式。理论分析和仿真结果表明，所提算法比传统的协作式频谱检测算法检测性能好。

基于人工蜂群寻优算法的WSN中继节点布局方案

刘开南,韩旭

2016, 32(9):  61-67.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016221

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无线传感器网络(WSN)环境下，中继节点位置布局性能优劣是影响网络寿命的关键因素之一。目前，针对三维空间高密度WSN，缺少能够在硬件成本和连通性双重约束条件下提高网络寿命的中继节点位置布局方案。基于网格布局方式，提出了一种基于人工蜂群优化算法的中继节点布局方案(ABC-RNDS)。ABC-RNDS方案采用双层网络拓扑结构，首先使用最小生成树法构建骨干网络，再使用人工蜂群优化算法通过网络参数寻优和限制中继节点总数的方法实现网络寿命的延长。实验验证分析表明，在成本和连通性受约束的条件下，ABC-RNDS算法与传统方案相比能够显著提高网络寿命。

WSN中视觉辅助方案结合TI CC2431 ZPS平台的跟踪定位方法

邹永艳,张衍志

2016, 32(9):  68-74.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016244

摘要 ( 375 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (1163KB) ( 383 )   可视化   

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针对无线传感器网络中，位置跟踪定位方法在短时间内速度的急剧变化可能导致角效应并降低定位精度以及单个方案难以提高定位精度的问题，提出一种在TI CC2431 ZPS 平台上，利用卡尔曼滤波(KF)和视觉辅助的跟踪定位方法。在归一化互相关的基础上使用视觉辅助校准技术，根据视觉辅助方法提取参考节点的位置作为地标，然后使用KF方法校准位置估算。提出的方法有效避免了实际动态环境中系统错误导致的不确定性，降低位置估算系统中的角效应，提高了定位精度。实验结果表明：TI ZPS方法和基于KF的方法都有超过56%的估计位置误差距离分别小于2.3 m和1.9 m；而提出的跟踪定位方法有超过56%的估计位置误差距离小于1.5m。

基于混合遗传算法的导频优化

郑寒冰,余翔,王维维

2016, 32(9):  75-81.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016248

摘要 ( 387 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (1089KB) ( 446 )   可视化   

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OFDM系统中，基于压缩感知的稀疏信道估计能够充分利用无线信道的固有稀疏性，进而降低导频开销，提高频谱利用率。针对压缩感知信道估计的导频设计，通过最小化压缩感知理论中测量矩阵的互相关性，提出一种基于混合遗传算法的导频优化方法。该方案首先采用遗传算法获得次优初始导频序列，然后结合导频位置以及导频功率对导频序列逐位进行替换、优化，以使测量矩阵的互相关性最小。MATLAB 仿真结果表明，相比于伪随机导频设计和等间距导频设计，该算法能够保证较低的均方误差和误码率。

一种基于切换失败概率和认知用户信道容量联合优化的访问策略

许蒙迪,金明,童景文

2016, 32(9):  82-88.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016217

摘要 ( 264 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (1051KB) ( 344 )   可视化   

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现有频谱切换信道访问策略主要考虑切换失败概率，而较少考虑认知用户的信道容量。针对这一问题，提出了一种基于切换失败概率和认知用户信道容量联合优化的频谱切换信道访问策略。首先证明了按信噪比降序访问可以得到最大的认知用户信道容量，而按信道平均空闲时间降序访问可以得到最低切换失败概率。接着提出对信道平均空闲时间和信噪比进行排序并加权合并的非参数化处理。最后，按非参数化处理结果降序进行信道访问。结果表明，所提方法能够在切换失败概率接近最低的情况下，使认知用户信道容量提升50%左右。

基于均衡增量近邻查询的位置隐私保护方法

庄礼金,欧毓毅,凌捷

2016, 32(9):  89-94.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016205

摘要 ( 217 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (933KB) ( 389 )   可视化   

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针对用户在获得位置服务的同时，用户的位置隐私可能会被泄露的问题，采用协作的分布式模型，移动终端和LBS服务器这两端都使用k-匿名机制，提出基于k-匿名的均衡增量近邻(KHINN)查询方法。该方法在移动终端构造匿名用户组时，利用安全多方求和的技术计算锚点以保证用户隐私；在处理查询结果时，使用基于k-匿名的SpaceTwist方法提高查询隐私度和准确度。经过性能分析和实验结果表明，在考虑用户节点之间半可信或不可信的情况下，可以解决SpaceTwist方法中的查询兴趣点围绕锚点分布不均衡的缺陷问题，提高查询准确度。

流星余迹信道建模与仿真分析

夏冰,李琳琳,郑燕山

2016, 32(9):  95-101.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016206

摘要 ( 337 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (1099KB) ( 511 )   可视化   

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为检验流星余迹通信设备及软件在实战化环境中的应用效能，针对流星余迹通信信道规律复杂、实测代价高等问题，建立流星余迹信道仿真模型。通过对典型数学模型的深入研究，以欠密类流星余迹和过密类流星余迹信道模型为基础，融入了欠密类流星簇和多径信道两种特殊类型，按照概率论原理，建立了流星余迹信道混合模型，并结合流星余迹到达间隔模型，利用C++实现了流星余迹信道混合模型的仿真。该模型可生成包含单颗欠密类、单颗过密类、欠密类流星簇和多径信道等多种类型的复杂信道。仿真结果表明，所产生的流星余迹信道特征与实际信道基本相符，验证了该模型的可用性和合理性。

基于可移点波束天线的干扰源单星定位方法

钟锡健,张更新,谢智东

2016, 32(9):  102-106.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016190

摘要 ( 305 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (774KB) ( 613 )   可视化   

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针对地球同步轨道通信卫星，提出了一种基于可移点波束天线的干扰源单星定位方法。该方法通过天线方向图函数建立干扰源的位置指向与天线增益的映射关系，通过多次移动可移点波束获取干扰信号的强度，结合可移点波束各中心指向信息，建立干扰信号链路计算的方程组，利用粒子群搜索算法对其进行求解，可得到干扰源的指向，结合星历及地球信息求出干扰源的经纬度。采用上述干扰源定位方法对地面干扰源进行了定位仿真，结果表明了该方法的有效性。

车载自组织网中基于车辆密度的可靠性路由协议

蔡蓉,章国安,金丽

2016, 32(9):  107-112.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016240

摘要 ( 213 )   在线阅读 ( 1 )   PDF下载 (886KB) ( 565 )   可视化   

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为了降低转发节点在转发范围内直接寻找一个最优或次优节点的复杂度、减少平均跳数和提高链路的可靠性，提出一种车载自组织网络中基于车辆密度的可靠性路由协议，转发节点首先根据道路车辆密度设置最优块的大小，并将转发范围分割成若干大小相等的块，然后选择其中一个距离转发节点最远的块，最后在被选中的块里根据可靠性原则选择连接时间最长的邻居节点作为中继节点进行转发。仿真结果表明，与EG-RAODV 相比，所提路由协议的平均跳数较少，平均每跳前进距离较大，能够使数据分组快速到达目的节点。

云计算中基于生物共生机制改进粒子群优化的任务调度方案

王琳杰

2016, 32(9):  113-119.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016241

摘要 ( 264 )   在线阅读 ( 3 )   PDF下载 (1081KB) ( 486 )   可视化   

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针对传统的基于智能算法的云计算任务调度方案获取最优解用时较多的问题，受生物界共生现象的启发，提出一种基于生物共生机制(SM)改进粒子群优化(PSO)的任务调度方案。首先，将PSO中的粒子分成2个种群，各自执行寻优。然后，每执行k次PSO迭代后，将两个种群中的个体进行互利共生和寄生操作。通过互利共生操作使搜索过程穿过最佳解区域，从而增强搜索能力；通过寄生操作排除较差解并引入较优解来防止过早收敛。最终获得任务调度的最优解。仿真结果表明，提出的优化算法可快速收敛，相比其他几种较新的调度方案，提出的方案能够获得最小的任务完成时间和响应时间。

非线性功放条件下的恒包络OFDM系统性能

王清波

2016, 32(9):  120-124.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016213

摘要 ( 462 )   在线阅读 ( 4 )   PDF下载 (734KB) ( 458 )   可视化   

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正交频分复用技术具有较高的频谱效率和好的抗频率选择性衰落性能，被广泛应用于无线通信系统中。但是OFDM信号具有较高的峰均比，当系统采用非线性功放时，OFDM系统需要较大的输入功率回退以避免信号失真。为了研究非线性功放条件下的系统性能，分析了恒包络OFDM系统的实现方式，并以误码率为指标，在加性高斯白噪声信道和多径衰落信道场景下对比了恒包络OFDM系统与采用传统迭代限幅滤波PAPR抑制技术的OFDM系统的性能。

运营技术广角

基于SDN的网络虚拟化平台及其隔离性研究

张凯,裘晓峰,朱新宁

2016, 32(9):  125-131.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016234

摘要 ( 399 )   在线阅读 ( 6 )   PDF下载 (1162KB) ( 1185 )   可视化   

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随着云计算的高速发展，虚拟化正成为近年来在企业级环境下广泛应用的技术。除服务器及存储虚拟化外，在SDN和OpenFlow技术的推动下，网络虚拟化成为热点，基于SDN的网络虚拟化平台也应运而生。在分析基于SDN的网络虚拟化设计目标的基础上，对近年来业界推出的4种典型SDN网络虚拟化平台的系统架构和原理进行了对比，并对其安全和隔离性进行了分析总结。

光网智能判障及一键修复技术研究与实践

喻琦,石彦彬,邱诗鹏

2016, 32(9):  132-138.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016235

摘要 ( 253 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (1260KB) ( 712 )   可视化   

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基于目前光网故障处理主要围绕用户账号、密码和终端问题进行，复杂现象及网络问题全部派单给运维部门，导致故障处理效率低和故障处理压力大的现状，提出了一种基于用户资源树的端到端故障诊断和修复方法。采用大数据分析和服务能力开放技术，构建了从业务平台到用户终端的全程故障分析平台，梳理了资源树各节点的故障现象、故障结论及相应的故障处理方法，并列举了故障处理场景，验证了故障精确定位和快速修复。结果表明，故障拦截效率提升了34%。

基于对话内容的交互型文本会话主题挖掘

彭杰,石永革,高胜保

2016, 32(9):  139-145.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016238

摘要 ( 523 )   在线阅读 ( 4 )   PDF下载 (1081KB) ( 1764 )   可视化   

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传统的主题挖掘模型一般仅从交互型文本中挖掘出文档主题，为了能够从中挖掘出会话主题并提高挖掘模型的普适性，提出了一种基于对话内容的交互型文本会话主题生成模型。首先通过分析交互型文本的特征，基于主题树的概念，定义了一个5层结构的对话生成树。以此为基础，再基于LDA构建会话主题生成模型(ST-LDA)。最后采用吉布斯抽样法对ST-LDA进行推导，得到会话主题及其分布概率。使用实际数据进行验证，结果表明，ST-LDA模型可以从交互型文本中有效地挖掘出会话主题。此外，成果可以降低分类算法的复杂度，回溯主题—参与者关联关系，具有较好的普适性。

大颗粒专线业务端到端造价评估

张敏锋,周楠

2016, 32(9):  146-151.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016243

摘要 ( 251 )   在线阅读 ( 2 )   PDF下载 (898KB) ( 357 )   可视化   

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随着专线业务带宽的不断提升，大颗粒专线业务端到端造价评估变得愈发重要。以大颗粒专线业务端到端承载方式和经济评价理论为依据，提出了一种造价评估模型，并辅以案例分析。该模型全面考虑了主设备、管道、光缆和机房等成本，可以准确评估大颗粒专线业务的年均总成本费用，并对运营商定价进行指导。

基于SDN和NFV技术的新型电力CDN

王红凯,郝悍勇,于波涛,李林青

2016, 32(9):  152-161.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016251

摘要 ( 402 )   在线阅读 ( 8 )   PDF下载 (1627KB) ( 975 )   可视化   

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电力CDN在智能电网发展及电力信息网应用扩展过程中扮演着网络加速、流量负载、安全防护的重要角色，同时，业务需求对其灵活布置也提出了更高的要求。此外，电力CDN加速节点的扩容面临着运维复杂、资源利用率低的问题。传统的电力CDN架构亟待改革，而能够支撑电力CDN改革需求的是SDN和NFV技术。SDN技术将业务控制从网络数据和传送中抽取出来，更有利于多种业务的快速扩展以及对CDN节点的集中管控。而NFV能基于业务发展对CDN节点进行扩容和资源调度，大大减少资本支出、运营成本、空间和功耗。

eSIM及其远程配置技术与应用

黄海昆

2016, 32(9):  162-167.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.20162457

摘要 ( 655 )   在线阅读 ( 16 )   PDF下载 (982KB) ( 2734 )   可视化   

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由于恶劣环境的影响，车载设备越来越多地使用嵌入式SIM卡，同时对其远程配置也提出了一定的要求。从eSIM的业务需求和技术发展进行分析，并对使用移动通信网络的车载通信设备应用eSIM及其远程配置的技术架构和商务模式进行探讨。

NFV关键技术与应用场景

汤雅妃,李素粉

2016, 32(9):  168-172.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016233

摘要 ( 538 )   在线阅读 ( 19 )   PDF下载 (876KB) ( 1087 )   可视化   

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对运营商而言，网络功能虚拟化(NFV)的目标是通过虚拟化实现网络设备的软硬件解耦，通过云化实现硬件资源的共享和系统规模的弹性伸缩，从而支撑电信业务的持续创新和快速上线。对 NFV 虚拟化架构及关键技术进行了介绍，总结了面向电信运营商的 NFV 典型应用场景，以推进电信网络虚拟化技术的研发及落地。

eSIM及其远程配置技术与应用

黄海昆

2016, 32(9):  2016245.  doi:10.11959/j.issn.1000-0801.2016245

摘要 ( 416 )   PDF下载 (1835KB) ( 463 )   可视化   

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由于恶劣环境的影响，车载设备越来越多的使用嵌入式SIM卡，同时对其远程配置也提出了一定的要求。从eSIM的业务需求和技术发展进行分析，并对使用移动通信网络的车载通信设备应用eSIM及其远程配置的技术架构和商务模式进行探讨。