1974年1月创刊(月刊)
主管/主办:重庆西南信息有限公司
ISSN 1002-137X
CN 50-1075/TP
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    1. 民机机上联网航空领域现状分析
    杜晨慧, 向思思, 黄得刚, 陈朗
    计算机科学    2021, 48 (6A): 364-368.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.210100154
    摘要 (39)   PDF (2531KB) (141)  
    随着地面网络快速发展以及航空出行逐渐大众化,民用飞机乘客对乘机过程中联网的需求日益强烈。文中从机上联网背景出发,围绕乘客需求、机上联网市场与发展现状出发分析机上联网的必要性。聚焦于机上联网技术发展,发现机上空中互联技术正在从Ku向Ka和高通量Ku演进。针对机上联网的卫星网络接入和机载Wi-Fi软硬件设备以及服务两项关键技术以及应用情况展开分析,分析发现美国在机上联网技术方面相对成熟,Ka以及高通量Ku技术发展仍以美国和欧洲为主,国内实现机上联网全国产化仍需加强两项机载关键技术的投入。机上联网具有很长的产业链,对产业链上的企业来讲既是机会也是挑战。最后从乘客需求、航空公司、第三方服务商以及适航4方面分析了机上联网带来的机遇和挑战。
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    2. 面向无线网络相机的低功耗架构研究综述
    何权奇, 余飞鸿
    计算机科学    2021, 48 (6A): 369-373.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.201100099
    摘要 (46)   PDF (2810KB) (213)  
    目前,无线网络相机在环境监控领域、军事监控领域、城市监控领域正发挥越来越重要的作用。在远程或者密闭环境中使用时,无线网络相机由电池供电且不方便更换电池,相机必须满足长时间续航的要求。相机续航时间由相机功耗以及电池容量共同决定,由于电池技术无突破性进展,无线网络相机的低功耗架构设计成为了一个重要的研究方向。首先,罗列和分析了无线网络相机上各种硬件方案以及实际功耗表现。接着,对比了不同编码算法的功耗表现。在相机动态功耗管理方面,提出和分析了无线网络相机的动态功耗模型,为动态功耗管理提供理论基础,还分析了相机状态切换时的功耗模型,确定了超时模式下相机切换状态的阈值时间。最后,提出了无线网络相机的低功耗架构的总体设计流程。
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    3. 边缘计算中基于能耗感知的容错协同任务执行算法
    薛艳芬, 高继梅, 范贵生, 虞慧群, 许亚杰
    计算机科学    2021, 48 (6A): 374-382.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.200900027
    摘要 (51)   PDF (5275KB) (185)  
    边缘计算已被设想成为增强资源贫乏的智能设备计算能力的有效解决方案。通过任务卸载用户可以将计算复杂的任务卸载到边缘云端执行来满足其对资源的需求。然而,其仍然需要解决能量消耗、可靠性和延时的问题。文中提出了一种基于能耗感知的容错协同任务执行算法,以在减少设备能耗的同时保证卸载到边缘云上的任务成功执行。具体地,首先设计了一种具有容错能力的能耗感知协同任务执行模型,该模型通过将计算卸载模型和容错模型相结合,从而在应用程序的截止完成时间内减少设备能耗。然后,提出了一种基于能耗感知的容错协同任务执行调度算法,该算法包括协同任务执行、初始化调度和在线调度。协同任务执行是通过部分关键路径分析和one-climb策略来确定任务的执行决策;初始化调度是从副本和重新提交中为在边缘端执行的任务选择容错策略,以在发生故障时可针对任务采取相应容错措施;在线调度是在发生故障时实时调整容错策略以确保任务成功处理。最后,在3种具有代表性的任务拓扑上进行了广泛的仿真实验,评估了3种不同方案在任务完成率、能耗比方面的性能差异。结果表明,无论是截止完成时间、传输速率还是容错率的变化,该方法都可以保证任务在截止时间内顺利完成,相比协同任务执行更可靠,而且相比本地执行设备消耗的能量可至少减少30%。
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    4. 高速公路中的移动边缘计算研究
    宋海宁, 焦健, 刘永
    计算机科学    2021, 48 (6A): 383-386.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.200900212
    摘要 (51)   PDF (3056KB) (160)  
    中国高速公路的建设使得目前在公路侧出现了大量计算设备,为在高速公路场景中使用移动边缘计算技术提供了可能。移动边缘计算能够在高速为车辆提供低延时、高带宽和可靠的计算服务,是实现交通智能化的重要手段。考虑到高速公路的特殊环境,文中研究了任务卸载和资源调度等关键技术并结合5G,建立了面向高速公路行车任务的移动边缘计算模型。针对不同种类的计算任务,设计了有效的任务卸载策略,提出一种动态融合的调度策略以实现高效的合理的资源调度,该策略结合了遗传算法和蚁群算法。为验证该模型的有效性,使用负载均衡度作为性能指标对其进行仿真实验。实验结果表明,该算法与同类算法相比能够有效减小负载差异,降低计算成本。
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    5. 一种低复杂度的水声OFDM通信系统子载波分配算法
    尤凌, 管张均
    计算机科学    2021, 48 (6A): 387-391.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.201100064
    摘要 (42)   PDF (2558KB) (146)  
    近年来,随着国家“智慧海洋”战略的推进,以及海洋资源开发的需求,基于OFDM调制的水声通信技术得到了飞速发展,其关键问题之一就是主节点如何分配子载波资源以优化系统性能。据此,提出了一种低复杂度的水声OFDM子载波分配算法,以某个准则挑选出每轮待分配的候选节点,选择综合信道状态最差的节点分配子载波,在提高系统整体传输性能的同时兼顾了最差传感器节点的传输性能。此外,针对多轮分配的连续轮空现象,优先为上轮的“空闲”节点分配其上信道状况最好的子载波。仿真结果表明,改进的算法在几乎不降低原算法性能的前提下较好地解决了连续轮空的问题。算法的提出对水下多传感器组网的资源分配有一定的参考意义。
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    6. 基于图卷积神经网络的SDN网络流量预测
    宋元隆, 吕光宏, 王桂芝, 贾吾财
    计算机科学    2021, 48 (6A): 392-397.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.200800090
    摘要 (114)   PDF (2970KB) (341)  
    精确和实时的网络流量预测在SDN网络中扮演着重要角色,同时对流量工程、网络控制起到重要作用。由于网络拓补的约束和时间的动态变化,即空间和时间特征,使得网络流量预测问题已经成为一个公认的科学问题。为了有效提取空间和时间特征,提出一种基于神经网络的预测模型,即结合了图卷积和门控循环单元的模型。图卷积网络可以有针对性地提取到复杂拓补的空间特征,同时门控循环单元能提取到流量的时间特征,两者的结合可以有效地预测软定义网络中的流量。在模型性能比较方面,将提出的GCGRU与经典方法进行了比较。评估指标包括MSE,RMSE,MAE。实验结果表明,GCGRU能够更有效地进行流量预测。
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    7. 基于多天线NOMA的通信系统高能效功率分配方法
    陈勇, 许奇, 王小明, 高金玉, 申瑞娟
    计算机科学    2021, 48 (6A): 398-403.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.200900175
    摘要 (82)   PDF (2462KB) (140)  
    文中提出一种基于多天线非正交多址接入的通信系统高能效功率分配方法。在该方法中,基站采用非正交的方式接入用户,将用户分为多个簇,利用迫零接收方法处理簇间的用户干扰,同时采用串行干扰消除方法处理簇内的用户信号。为了提升该系统的能量效率性能,对基站发射功率的分配方案进行了优化。文中建模该功率分配问题为一个分数形式的非凸优化问题,该问题很难直接求解。首先,引入辅助变量将原目标函数转换成为非分数的形式,并采用二分法对辅助变量进行搜索。然后,由于转换后的优化问题仍是一个非凸问题,文中通过二次转换和迭代处理对问题进行了求解。理论分析和仿真结果表明,与传统的正交接入方法相比,所提出的方法可以有效提升通信系统能量效率性能,同时还可以改善系统的数据率性能。另外,该方法通过调节用权重因子,可以保证用户间的公平性。
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    8. 基于LTE网络的室外指纹定位
    李达, 雷迎科, 张海川
    计算机科学    2021, 48 (6A): 404-409.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.200700170
    摘要 (64)   PDF (3400KB) (291)  
    由于在复杂环境中可以取得良好的定位效果,基于指纹的定位技术一直是研究的热点。通过利用长期演进(Long Term Evolution,LTE)网络,一种基于深度学习的指纹定位方法被提出用来构建良好的定位系统。受到计算机视觉技术的启发,带有地理位置标记的信号指纹被转化为灰度图片然后进行定位,并以最终构建好的灰度图片数据集的分类准确率来表示定位的准确率。文中采用了一种两级分步训练的方法来实现深度神经网络(Deep Neural Network,DNN)的分类识别。首先,利用深度残差网络(Deep Residual Network,Resnet)对指纹库进行预训练并得到粗糙定位模型,然后利用基于反向传播神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)的迁移学习算法进一步提取信号特征并得到精确定位模型。实验在真实室外环境下进行,且实验结果表明提出的定位系统可以在室外环境下取得较高精度的定位效果。
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    9. 一种可靠的水下传感器网络传输策略
    洪昌建, 高阳, 张凡, 张磊
    计算机科学    2021, 48 (6A): 410-413.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.201100048
    摘要 (50)   PDF (2156KB) (116)  
    针对Layered-DBR算法中网络节点需感知全网节点的剩余能量和邻居节点距离的局限性,提出一种可靠的水下传感器网络数据传输策略RTS(Reliable Transmission Strategy),节点仅通过感知自身节点深度信息、剩余能量及网络分层间距来计算当前节点的能量因子和距离因子。制定了一种网络性能评估方法来平衡网络生命周期与数据丢包,并通过仿真实验确定能量因子和距离因子的占比,最终给出消息转发概率的计算公式。仿真对比实验表明,与DBR,DMBR,Layered-DBR等算法相比,RTS算法能够有效控制网络冗余、减少数据丢包,同时网络具有较长的生命周期。
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    10. 卫星双极化MIMO系统极化鉴别率影响分析
    冷悦, 谢亚琴, 李鹏
    计算机科学    2021, 48 (6A): 414-419.   https://doi.org/10.11896/jsjkx.200900173
    摘要 (49)   PDF (3022KB) (135)  
    MIMO(Multiple Input Multiple Output)技术与卫星通信相结合,能够充分利用空间分集,在不增加额外功率和带宽的情况下提高增益。在单卫星系统中,由于卫星上的空间大小限制,不利于获得空间分集和复用增益,因此通常考虑利用不同的极化天线构建多天线环境以获得相应增益。文中提出了一种分析交叉极化鉴别率(Cross Polar Discrimination,XPD)对单卫星双极化MIMO通信系统的影响的方法。推导了单卫星双极化MIMO系统中接收天线的SINR(Signal-to-Interference and Noise Ratio),并从误码率和信道容量两个方面分析了不同交叉极化干扰系数在开阔区域、郊区、市区3种环境下对星地链路的影响。仿真结果表明,交叉极化干扰系数越小,系统BER(Bit Error Rate)性能越好,信道容量越大,且信号在市区环境下传输时,信道容量高于开阔区域与郊区。
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