通信学报

移动性感知的边缘服务迁移策略

吴大鹏,吕吉,李职杜,王汝言

2020, 41(4): 1-13. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020085

摘要 ( 727 )

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针对移动边缘计算网络中由于用户位置动态变化而导致边缘服务器间负载不均衡、用户服务质量降低的问题，提出了一种移动性感知的边缘服务迁移算法。首先，以最小化用户服务请求感知时延为目标，将优化问题建模为混合整数非线性规划问题。其次，基于 Lyapunov 优化方法将时延优化问题解耦为边缘服务迁移子问题与无线接入子问题。再次，提出快速边缘决策算法求解出给定无线接入策略情况下最优的资源分配与边缘服务迁移方案。最后，提出异步最佳响应算法迭代出最优无线接入策略。仿真结果表明，与现有服务迁移策略相比较，所提算法能够在保证服务迁移成本稳定的情况下降低用户服务请求的感知时延。

基于边缘计算的支持多密钥的加密图像检索

李颖莹,马建峰,苗银宾

2020, 41(4): 14-26. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020086

摘要 ( 571 )

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针对现有加密图像检索方案未考虑不同密钥加密图像集的情况，基于局部敏感哈希、安全近邻及代理重加密技术提出了基于边缘计算的支持多密钥的加密图像检索系统（包含基础方案和改进方案）。所提方案不但提高了图像查询效率、精度，而且降低了查询用户的额外计算开销。安全性分析表明，所提基础方案仅可抵抗已知密文攻击，而所提改进方案可抵抗已知背景攻击。基于实际数据集的实验性能测试表明，所提方案在实际应用场景中是可行的。

基于移动边缘计算的NOMA异构网络资源分配

张海君,张资政,隆克平

2020, 41(4): 27-33. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020069

摘要 ( 791 )

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以最大化缓存收益为目标，针对部署缓存的 NOMA 异构网络下的基站用户匹配及功率分配问题，结合消息传递及 DC 规划提出了 NOMA 联合优化算法。首先将约束条件合并到目标函数中，通过计算新的优化问题中函数节点与变量节点间消息传递的边缘得到用户协同结果；然后将原优化问题变形为2个凸函数差的形式，通过DC规划对功率资源进行分配；最后迭代计算得到最终的用户协同及功率分配结果。仿真结果证明所提算法有效地提升了网络性能。

异构蜂窝网络中分层任务卸载：建模与优化

赵临东,庄文芹,陈建新,周亮

2020, 41(4): 34-44. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020081

摘要 ( 494 )

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为提高计算任务卸载的效率，提出了一种基于D2D通信、移动边缘计算和云计算的分层任务卸载框架，并引入 D2D 协作中继技术辅助用户接入远端计算资源。针对所提任务卸载框架在多用户场景中可能存在上行通信拥塞、边缘计算资源受限、D2D复用干扰和云计算回程时延等问题，设计了一种基于博弈论的卸载调度和负载均衡方案，充分利用了所提任务卸载框架中各层计算和通信资源。仿真结果表明，所提方案能够有效降低端到端时延和卸载能耗，并在资源受限的条件下具有良好的稳定性。

基于移动边缘计算的虚拟现实压缩与传输系统

谭彬,赵嵩源,吴俊,张文茹

2020, 41(4): 45-53. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020076

摘要 ( 518 )

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针对基于云服务的虚拟现实对数据传输速率的高要求以及对传输时延的敏感性问题，提出并设计了基于移动边缘计算技术的云VR系统方案，主要包括基于视点的VR处理和混合数模传输优化。首先采用基于金字塔投影的用户视点感知动态推流方法实现基于视点的VR处理；然后引入混合数模技术对传输进行优化改进，并给出了启发式的资源分配优化算法；最后在长期演进（LTE）系统的基础上改造基站协议栈，融入移动边缘计算技术，实现了完整的移动边缘云VR系统。实验结果表明，与已有方案相比，所提方案能够实现更加稳健高效的传输，达到更好的VR用户体验。

基于扩频码时移位置调制的卫星导航信号设计

康家方,王红星,刘锡国,钟佩琳,李笔锋

2020, 41(4): 54-61. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020072

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为进一步提升卫星导航系统的综合性能，在导频（测距）信号与数据信号分离的卫星导航信号设计思想的基础上，基于扩频码优良的自互相关特性，利用扩频码时移位置调制电文、数据信息，提出了基于扩频码时移位置调制的卫星导航信号设计方法。所提方法改变了以往仅利用扩频码相位加载信息的固有模式，大幅提升了数据通道信号的功率利用率。理论分析和仿真结果表明，在不提高导航信号总发射功率的前提下，所提方法既可大幅提高数据信号分量的信息传输速率，也可大幅提高导频信号分量与数据信号分量的功率比，进而综合提高了卫星通信导航系统的传输速率、接收机捕获跟踪性能、定位精度等技术指标。

面向拟态判决的可编程语义解析方法

张文建,宋克,谭力波,魏帅,董春雷

2020, 41(4): 62-69. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020068

摘要 ( 261 )

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针对拟态判决领域的应用，提出了一种面向拟态判决的可编程语义解析方法。该方法基于匹配查表思想，通过域指针配置方式进行定制协议解析，解决了针对不同协议的可编程解析问题；采用流水控制的方式保证了协议解析过程无拥塞，提高了协议解析的性能；通过引入哈希运算，降低了子分组基于语义的重排序设计复杂度。性能分析结果表明，所提方法在协议解析方面具有高灵活性、高处理能力及低资源利用率等特点。

MEC中基于改进遗传模拟退火算法的虚拟网络功能部署策略

陈卓,冯钢,刘怡静,周杨

2020, 41(4): 70-80. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020074

摘要 ( 431 )

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为了有效改善多集群共存的移动边缘网络中业务流端到端服务时延，提出了一种基于改进遗传模拟退火算法的虚拟网络功能部署策略。通过开放 Jackson 排队网络对移动业务流的时延进行最优化建模，在证明其 NP性的基础上提出了将遗传算法与模拟退火算法相结合的求解策略，该策略通过对服务节点的提前映射机制避免了可能带来的网络拥塞，并通过个体的约束性判断和纠正遗传的方法避免了局部最优的出现。在不同的服务请求量、服务节点规模、集群数量及虚拟网络功能之间的逻辑连接关系等参数下的对比实验表明，该策略能提供更低时延的端到端服务，使时延敏感类移动业务获得更好体验。

面向水声网络可靠传输的FDR编解码算法

王丽娟,杜秀娟,李冲

2020, 41(4): 81-91. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020058

摘要 ( 270 )

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通过分析RLT码，针对RLT码译码算法中存在的缺陷，提出一种过滤式降维（FDR）算法，消除了传统译码算法在收到一定数量编码分组才开始解码的等待时间，实现了边接收边尝试解码的快速译码方式。此外，通过编码分组之间的异或运算，有效增加了度为1的编码分组的产生概率，不再仅依赖于从发送端获取度为1的编码分组，在降低传输时延的同时通过增加度为1的编码分组出现的概率从而提高译码成功率。在此基础上，提出一种与FDR译码算法相结合的优化度分布函数，适当提高度为2、度为3、度为4的编码分组的比例，从而大大增加一次降维即可得到度为1的编码分组的概率，加快了译码速度。NS3仿真结果表明，FDR算法的解码成功率普遍高于RLT码。

面向工业物联网的IEEE 802.11ah协议RAW在线式重分组方法

孙彦景,杨俊秋,陈岩,王艳芬,陈晓晶,刘丰祯,孙智

2020, 41(4): 92-101. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020060

摘要 ( 356 )

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针对标准RAW机制无法适应网络环境变化做出调整，且分组依赖连续的AID问题，提出一种基于伪随机序列的RAW重分组方法。AP在关联阶段为节点分配一个伪随机序列作为地址码，在分组阶段采用分组复合码携带分组信息。该方法实现了非连续AID节点在线式重分组，减小了重分组的时间开销。为使RAW合理分配资源，解决组间负载不平衡问题，提出了基于期望信道时间的RAW重分组方法，以信道利用率为分组依据，优化了节点RAW组、RAW持续时间和RAW分组数。NS3仿真结果表明，所提方法显著提高了IEEE 802.11ah协议的网络性能。

基于风险感知的关键虚拟网络功能动态迁移方法

丁绍虎,谢记超,张鹏,普黎明,谷允捷

2020, 41(4): 102-113. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020063

摘要 ( 299 )

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针对传统动态迁移方法在应对侧信道攻击问题时存在迁移节点多、迁移频率高、迁移后服务功能链路径过长的问题，提出了一种基于风险感知的关键虚拟网络功能动态迁移方法。所提方法仅对含隐私信息的关键虚拟网络功能进行迁移，以减少迁移节点数量；结合侧信道攻击检测系统，对遭受攻击的关键虚拟网络功能执行触发式迁移，同时依据侧信道信息泄露模型对关键虚拟网络功能进行定期式迁移；采用基于逼近理想解排序的多属性节点排序方法选择迁移目的服务器，以避免迁移后路径过长。实验结果表明，所提方法在达到相同的侧信道攻击防御性能的情况下，具有更低的节点迁移数量与迁移频率，同时有效避免了迁移后服务功能链路径过长问题。

基于区块链的公钥可搜索加密方案

杜瑞忠,谭艾伦,田俊峰

2020, 41(4): 114-122. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020070

摘要 ( 884 )

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针对公钥加密方案的陷门安全问题，引入随机数构造陷门与索引，用于抵御来自服务器内部的关键字猜测攻击，避免因服务器好奇行为带来的数据泄露。对第三方的可信问题进行研究，将区块链技术与可搜索加密方案相结合，使用智能合约作为可信第三方进行检索工作，既可以防止服务器内部的关键字猜测攻击，又可以保证检索结果的正确性，从而限制服务器在下发数据时的恶意行为。通过安全性分析，验证了所提方案满足IND-KGA安全性。经过与其他方案进行实验对比，证明了所提方案在时间开销上具有一定的优势。

基于预测和滑动窗口的轨迹差分隐私保护机制

叶阿勇,孟玲玉,赵子文,刁一晴,张娇美

2020, 41(4): 123-133. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020049

摘要 ( 408 )

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为解决轨迹差分隐私保护中存在的隐私预算与服务质量等问题，提出了一种融合预测扰动的轨迹差分隐私保护机制。首先，利用马尔可夫链和指数扰动方法预测满足差分隐私和时空安全的扰动位置，并引入服务相似地图检测该位置的可用性；如果预测成功，则直接采用预测位置替代差分扰动的位置，以降低连续查询的隐私开销并提高服务质量。在此基础上，设计基于w滑动窗口的轨迹隐私预算分配机制，确保轨迹中任意连续的w次查询满足ε-差分隐私，解决连续查询的轨迹隐私问题。此外，基于敏感度地图设计一种隐私定制策略，通过自定义语义位置的隐私敏感度，实现隐私预算的量身定制，从而进一步提高其利用率。最后，利用真实数据集对所提方案进行实验分析，结果显示所提方案提供了更好的隐私保护水平和服务质量。

基于特征流融合的带噪语音检测算法

龙华,杨明亮,邵玉斌

2020, 41(4): 134-142. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020067

摘要 ( 351 )

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针对语音通话中语音段的起始检测性能不佳，检测语音连续性结构受到破坏的问题，提出了一种基于特征流融合的带噪语音检测算法。首先，根据语音特性分别提取时域特征流、谱图特征流和统计特征流；其次，利用不同的语音特征流分别对带噪音频中的语音段进行概率估测；最后，将各个特征流估测得到的语音估测概率进行加权融合，并利用隐马尔可夫模型对语音估测概率进行短时状态处理。通过对复合语音数据库在多类型噪声与不同信噪比条件下的性能测试表明，所提算法相对于基于贝叶斯与 DNN 分类器的基线模型相比，语音检测正确率分别提高了21.26%与11.01%，显著提高了目标语音的质量。

FeW的差分故障攻击

谢敏,李嘉琪,田峰

2020, 41(4): 143-149. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020077

摘要 ( 309 )

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为了评估轻量级分组密码算法FeW的安全性，提出并讨论了一种针对FeW算法的差分故障攻击方法。该方法采用单字节随机故障模型，选择在 FeW 算法的最后一轮右侧引入单字节随机故障，利用线性扩散函数的特点获取差分信息，并基于S盒差分分布统计规律实现密钥恢复。实验结果表明，平均47.73次和79.55次故障注入可以分别完全恢复FeW-64-80和FeW-64-128的主密钥，若在恢复密钥过程中加入2<sup>10</sup>的穷举计算，所需平均故障注入次数分别降至24.90和41.50。该方法可以有效地攻击FeW算法。

抗密钥委托滥用的可追踪属性基加密方案

闫玺玺,何旭,刘涛,叶青,于金霞,汤永利

2020, 41(4): 150-161. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020016

摘要 ( 352 )

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针对可追踪属性基加密方案利用追踪功能解决密钥委托滥用问题的不完备性，提出了一种抗密钥委托滥用的可追踪属性基加密方案。将秘密参数分享给用户私钥中关联属性的全部组件，使解密过程必须由全部组件共同参与完成，仅由用户私钥的一部分不能进行解密操作，从而实现真正的抗密钥委托滥用。利用一种短签名技术保护用户私钥中的追踪参数，防止追踪参数被伪造，从而获得对用户的追踪能力。同时支持抗密钥委托滥用和可追踪增强了所提方案的安全性。与相关方案的对比分析表明，所提方案在参数尺寸和计算代价上具有更好的性能优势。

融合MEC的星地协同网络：架构、关键技术与挑战

唐琴琴,谢人超,刘旭,张亚生,何辞,李诚成,黄韬

2020, 41(4): 162-181. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020082

摘要 ( 1268 )

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在星地协同网络中引入移动边缘计算（MEC）技术可有效提高用户体验质量和减少网络冗余流量，同时也带来了一些挑战。首先介绍了星地协同网络和MEC技术的基本架构，并讨论了在星地协同网络中引入MEC技术的动机和MEC的部署问题；然后提出了融合MEC的星地协同网络架构，并对其关键技术及典型应用进行了概述和分析；最后总结归纳了融合网络架构中的任务调度、移动性管理等关键挑战和一些开放性研究问题，期望对该领域的后续研究提出可供借鉴的新思路。

基于自相似流量水平分级预测的网络队列调度算法

魏德宾,沈婷,杨力,戚耀文

2020, 41(4): 182-189. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020066

摘要 ( 293 )

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网络流量的自相似特性会导致网络中数据的突发状态持续，为有效降低网络流量突发引起的队列排队时延和分组丢失率，提高不同优先级业务的传输能力，保障业务服务质量需求，提出了一种基于网络流量自相似特性的队列调度算法——P-DWRR。该算法设计了基于自相似流量水平分级预测结果的动态权值分配方法及服务量子更新方法，并根据业务优先级和队列等待时间确定队列的服务次序，以减小数据分组排队时延，降低分组丢失率。仿真结果表明，P-DWRR算法在满足网络不同业务优先级要求的基础上，降低了数据分组的排队时延、时延抖动和分组丢失率，性能优于DWRR和VDWRR。

低轨卫星星座动态波束关闭算法

刘帅军,胡月梅,范春石,凌腾,刘立祥

2020, 41(4): 190-196. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020065

摘要 ( 490 )

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针对低轨多波束卫星星座网络中空间段卫星对地覆盖不均匀导致某些区域相对密集，造成严重的波束间干扰与不必要的波束资源开销等问题，提出了在满足覆盖等要求下的波束关闭算法。以多波束低轨星座网络为研究对象，分析并建立了低轨星座网络波束关闭的最优化问题，进而分析并论证了该问题的NP完全属性，给出了探索式求解方法。以共计3 168个波束的铱星星座网络为仿真场景，仿真分析了所提出的探索式波束关闭算法。仿真结果表明，所提算法仅需要1 913个波束即可实现对全球区域的连续覆盖，降低了39.61 %的波束资源开销。

大规模MIMO系统中基于谱分离的导频去污染

王海荣, 董健, 王玉辉

2020, 41(4): 197-205. doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020073

摘要 ( 384 )

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为了克服大规模MIMO的技术瓶颈——上行链路导频污染，与现有盲导频去污染中系统参数同时设计的方法不同，提出了系统参数的分层设计方法，指出不同的系统参数对最终接收信号样本协方差矩阵谱精确分离的作用是不同的，即具有不同的优先级。然后，发现要实现谱分离，期望信号的功率并不一定要高于干扰功率，两者之间的差异才是决定因素。更进一步地，在导频序列长度小于基站接收天线数这种更实际的场景下，首次给出了一种数值算法同样能实现上述的精确谱分离。实验仿真证明，由于分层的参数设计保证了渐近谱的精确分离，所提方案比现有的盲导频去污染方案更适合实际应用。

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