基于网络编码的机密业务多路径光传输方法

随着互联网应用发展,越来越多具有安全需求的机密业务在空分复用弹性光网络中传输时,面临被攻击或窃听的安全风险.为了确保机密业务的传输安全性和减少频谱资源的浪费,提出一种空分复用弹性光网络中基于网络编码的机密业务多路径光传输方法 .在机密业务的路由阶段,该方法通过设计评估链路被窃听概率、路径跳数和路径上空闲频谱资源的路径代价函数,为机密业务选择最小路径代价的两路径或三路径传输策;在纤芯选择中,设计路径碎片率和负载失衡的评估值,为机密业务选择满足业务带宽需求的碎片率低和负载均衡的纤芯;在频谱分配中,设计满足网络编码条件的频谱碎片和负载感知的频谱分配方法,通过滑动频谱窗方法,为机密业务寻找能网络编码、且导致纤芯的频谱碎片化程度小和负载均衡的频谱块.仿真结果表明,与其他采用网络编码的路由频谱分配算法相比,在负载大于200爱尔兰时,本文所提方法能有效降低机密业务阻塞率和提高频谱资源使用率.

室内VLC-WiFi异构网络中多色载波资源分配

可见光通信接入点(VLC AP)在室内密集部署的方式在扩大VLC-WiFi系统容量的同时,增加了覆盖的小区间干扰。为了降低小区间干扰,提高系统的吞吐量和平均用户满意度,本文设计了多色载波分配与功率控制(MCAPC)的资源分配方法。该方法依据VLC AP的部署位置和信道特性,采用软频率复用方法确定各VLC AP的无干扰的主载波和多色副载波,并设计基于匹配博弈的载波和子频带分配算法为用户分配异构网络的频带资源;最后,设计基于功率控制效用值的干扰抑制的载波功率控制算法进一步抑制小区间干扰。研究结果表明,所提MCAPC方法能够提高室内多色VLC-WiFi异构网的系统吞吐量和用户的平均满意度。

具有透射率先验与亮度感知的图像去雾算法

在图像去雾领域,图像明亮区域的去雾效果与去雾后图像的抗噪性能是重要的去雾评估标准,然而大多数去雾算法在处理有雾图像明亮区域时存在一定程度的失真问题,并且得到的去雾后图像常存在一定噪声,导致去雾后图像的抗噪性能普遍较弱。针对以上去雾问题,文中提出了具有透射率先验与亮度感知的图像去雾算法(Image Dehazing Algorithm with Transmittance Prior and Luminance Awareness,DTPLA)。该算法首先构造求解大气光值模块(Solving Atmospheric Light Value Module,SALVM),将该类问题转化为克服干扰因素的影响和缩小求解误差的问题;其次,提出透射率先验(Transmittance Priori,TP)方法,以对图像明亮区域透射率的取值问题进行优化求解,并设计图像亮度感知模型(Image Luminance Perception Model,ILPM),对图像可视化效果进行增强,通过对透射率取值与可视化效果的联合优化解决失真问题并丰富图像重要信息;最后,引入图像降噪模块(Image Noise Reduction Module,INRM),将其嵌入到图像去雾模型中,以提升去雾后图像的抗噪性能;仿真结果表明,与其他主流算法相比,运用所提算法得到的去雾结果在3种数据集下均具有更好的性能表现,图像的MSE值、PSNR值、SSIM值分别平均达到7.4701,39.9839 dB,83.72%,基于以上3种数据集的实验结果验证了所提算法的有效性。

光路邻居链路频谱碎片感知的虚拟光网络协同映射算法

为了解决虚拟网络映射光路太长和频谱碎片化的问题,论文提出一种基于邻居链路碎片感知的虚拟网络映射算法(Virtual Optical Network Embedding based on Adjacency Link Fragmentation Awareness, ALFA-VONE).设计考虑虚拟节点资源需求和邻居节点映射状态的权值计算方法,提高虚拟节点映射的成功率;使用相邻虚拟节点-虚拟链路协同映射方法,缩短映射光路长度和减少所需频隙数目;设计光路可用资源评估方法,以提高虚拟链路映射成功率;考虑拟分配频谱块对光路以及邻居链路造成的频谱碎片影响,设计频谱碎片影响值评估法,以提高频谱资源利用率.仿真结果表明:当网络负载为130 Erlang时,所设计算法的平均映射光路跳数减少28.4%,带宽利用率提高4.56%.

基于频谱切片的弹性光网络中可调度请求资源分配算法

针对确定业务开始时间和结束时间特性的可调度请求加重了弹性光网络的资源碎片率和带宽阻塞率的问题,设计了一种配置频谱切片机的弹性光网络节点结构,并提出一种基于频谱切片的可调度请求路由频谱和时间分配(SS-RSTA)算法。在路由选择阶段,设计了一种综合考虑路径长度、路径碎片率和节点可用频谱切片机数量的路径权重值的路由选择策略,为可调度请求选择路径权重值最大的路由;在资源分配阶段,采用链路的资源碎片感知方法为可调度请求选择可用的频谱和时间资源窗口;当资源分配失败时,采用频谱切片准则将可调度请求切分为多个子带宽请求,以增加可调度请求频谱分配成功的概率,提高频谱-时间碎片的利用率。仿真结果表明,所提算法可改善网络的带宽阻塞率和提高网络的频谱利用率。

室内自由小区VLC协作的用户接入和功率动态调整方法

针对室内自由小区VLC网络照明和吞吐量联合优化困难的问题,该文提出VLC协作用户接入和功率动态调整(VCUA-DPA)方法。在用户接入阶段,设计考虑网络的负载均衡、用户速率需求和协作小区数目限制的用户和VLC协作的用户接入算法;在功率分配阶段,设计联合优化照明均匀度和系统吞吐量的功率动态调整分配算法。仿真结果表明,所提VCUA-DPA在明显提升系统吞吐量的同时能优化室内照明均匀度。

弹性光网络中基于频谱窗滑动的时变业务共享保护方法

针对弹性光网络(EONs)中时变业务生存性传输时消耗频谱资源多和业务阻塞率高的问题,该文提出一种基于频谱窗滑动的时变业务共享保护(TTSP-SWS)算法。TTSP-SWS算法选择可用频谱块承载权重和保护频谱块共享度的共享保护路径代价函数值最小的保护路径;通过在保护路径上滑动频谱窗,将时变业务分配至频谱窗共享度最高的频隙位置;当时变业务带宽变化时,采用基于频谱窗滑动的生存性扩展或压缩频谱分配策略调整时变业务的带宽分配。仿真结果表明,该文所提TTSP-SWS算法能降低网络的业务阻塞率和保护资源冗余度。

基于特征增强模块的小尺度行人检测

行人检测中,小尺度行人时常被漏检、误检。为了提升小尺度行人的检测准确率并且降低其漏检率,该文提出一个特征增强模块。首先,考虑到小尺度行人随着网络加深特征逐渐减少的问题,特征融合策略突破特征金字塔层级结构的约束,融合深层、浅层特征图,保留了大量小尺度行人特征。然后,考虑到小尺度行人特征容易与背景信息发生混淆的问题,通过自注意力模块联合通道注意力模块建模特征图空间、通道关联性,利用小尺度行人上下文信息和通道信息,增强了小尺度行人特征并且抑制了背景信息。最后,基于特征增强模块构建了一个小尺度行人检测器。所提方法在CrowdHuman数据集中小尺度行人的检测准确率为19.8%,检测速度为22帧/s,在CityPersons数据集中小尺度行人的误检率为13.1%。结果表明该方法对于小尺度行人的检测效果优于其他对比算法且实现了较快的检测速度。

可见光通信中的分频预加重电路设计

预加重作为解决发射端LED调制带宽限制问题的技术,在以往的研究中存在电路设计复杂、功耗大且效率低的问题.针对上述问题,本文从频域分析角度出发,基于预加重技术的原理提出了分频预加重电路,通过仿真与实验实现分频预加重电路并与预加重电路进行对比验证.仿真与实验表明,所提出的分频预加重方案在可见光通信中实现了与预加重电路相同的频率响应补偿效果,有效降低了驱动电路的复杂度和功耗.证明了分频预加重技术在基于可见光通信的LED驱动电路中实现低功耗集成的可行性.

基于频谱感知的业务分割-合并的弹性光网络资源分配策略

针对弹性光网络中业务分割的资源分配策略消耗更多保护带与设备端口,浪费频谱资源和增加网络能耗的问题,该文提出一种频谱感知的业务分割再合并的资源分配策略。为新业务分配频谱资源时,先计算路径上总链路剩余频谱连续度,选择使剩余频谱连续度最大频谱块传输业务;当路径上频隙数不满足业务传输需求空闲频谱块时,将该业务分割为多个子业务,尽可能选取使剩余频谱连续度最大的多个频谱块承载各子业务。当监视到子业务传输路径上有可用频隙数满足业务传输所需空闲频谱块时,计算剩余频谱连续度作为子业务合并触发的判决条件,将子业务再合并后继续传输。仿真结果表明该文提出的策略能有效降低网络的带宽阻塞率,并节约网络的能耗。

基于免疫算法的光组播最少网络编码链路研究

最少网络编码链路数目有利于控制光网络的复杂性,并获得最大网络吞吐量。提出一种基于免疫算法解决最少网络编码链路问题的算法,修正了反映个体优秀程度的适应度函数以保护次优备选网络编码链路不被淘汰,增加了一个反映网络编码链路概率的个体浓度函数以确保备选编码链路的多样性,同时,算法通过对选中的编码链路采用精英保留策略简化免疫过程。仿真结果表明:此算法在搜索最小光网络编码链路时不仅收敛速度显著加快,而且能够找到更少的网络编码链路。

最小故障风险损失的弹性光网络多链路故障概率保护策略

针对弹性光网络中多链路故障100%保护的资源消耗冗余度较高的问题,该文提出一种最小故障风险损失的概率保护(MFRL-PP)策略,在多链路故障时为业务提供高效率的概率保护。在MFRL-PP策略中,该文设计了一个综合考虑链路负载和故障风险的代价函数,为业务选择故障风险小且频谱资源消耗少的概率保护光路。当最小故障风险路径无法传输时,为进一步降低概率保护光路的故障风险损失,该文还设计了一种非对称业务流分流的最小故障风险损失概率保护机制,以便选择故障风险损失最小的分流路径组作为传输光路。同时,在传输光路的频谱分配阶段,提出了基于最大频谱重合度的可用频谱块选择策略,以减少频谱碎片的产生。仿真结果表明所提策略不仅有效地提升了频谱利用率,还较好地实现了带宽阻塞率与故障风险的平衡。

弹性光网络中基于安全性感知的差异化虚拟光网络的映射策略

针对虚拟环境下底层网络中光纤的概率性故障,传统的100%保护至少需要配置一条保护路径,造成资源冗余度高和虚拟网络请求接受率低的问题,该文提出一种基于安全性感知的差异化虚拟光网络的映射(SA-DVNM)策略,在链路发生故障时为差异化虚拟网络请求提供安全保证。在SA-DVNM策略中,设计了一个综合考虑物理节点对之间跳数和相邻带宽大小的节点权重式避免链路映射过长,并提出路径频谱资源使用均衡的链路映射机制,最小化瓶颈链路的数量。当单路径传输失败时,SA-DVNM策略设计允许路径分割的资源分配机制,为保障时延敏感业务的安全性,SA-DVNM策略在路由选择中设计了基于时延差优化的多路径路由频谱分配方法。仿真结果表明该文所提策略在概率故障环境中能够降低带宽阻塞率,提高频谱资源利用率和虚拟光网络接受率。

面向业务的弹性光网络光路损伤感知能效路由策略

针对弹性光网络中物理损伤导致业务频谱利用率低和传输能耗高问题,该文提出一种面向业务的链路损伤感知频谱分区(LI-ASP)能效路由策略。在LI-ASP策略中,为降低不同信道间非线性损伤,基于负载均衡设计一个综合考虑链路频谱状态和传输损伤的路径权重公式,根据调制方式的频谱效率和最大传输距离构造分层辅助图,从最高调制等级开始,为高质量业务选择K条边分离的最大权重传输路径;为低质量业务选择K条边分离的最短能效路径。然后,LI-ASP策略根据业务速率比值对频谱分区,采用首次命中(FF)和尾端命中(LF)联合频谱分配方式,减少不同传输速率业务间的交叉相位调制。仿真结果表明,该文所提LI-ASP策略在有效降低带宽阻塞率的同时,减少了业务传输能耗。

基于多目标遗传算法优化弹性光网络的多路径保护机制

弹性光网络中多路径的保护方案相比单路径有效地降低网络带宽阻塞率,但会导致接收端多径时延差的问题,且业务的多路径分割传输策略使用了光网络较多的频谱资源。该文基于多目标遗传算法提出了遗传多路径保护算法(Genetic Multipath Protection Algorithm,GMPA),解决多路径时延差和节约频谱资源问题。在GMPA算法中,根据业务请求在光网络中建立K条边分离最短路径和带宽分配方案作为GMPA算法的初始种群,设计了一种联合考虑传输时延差和带宽资源分配的向量函数优化种群分类和拥挤距离排序。为提高算法的搜索能力和收敛速度,算法在交叉操作中设计个体自交叉方式,在变异过程中设置了带宽基因位变异范围及约束条件。仿真结果表明,相比多路径保护(Multiple Path Protection,MPP)算法和工作路径首次分配保护路径最后分配(Primary First-fit Modified Backup Last-fit,PF-MBL)算法,GMPA算法获得最低的带宽阻塞率,其频谱资源利用率接近最优的MPP算法,路径间距离差异性能优于MPP算法。

基于距离自适应和有效共享路径感知的光疏导方法

针对灵活网格光网络中如何节约转发器与频谱资源的问题,该文研究了多点到多点组播业务的光路环路由机制,提出一种基于距离自适应和有效共享路径感知的光疏导方法。通过设计一种基于距离自适应的预处理机制,该疏导方法能根据业务成员节点的分布特点和距离自适应准则灵活地为业务构建光路环;在路由与频谱分配阶段,该疏导方法通过构造一个面向光疏导的业务决策矩阵和一个优先调度向量,将业务疏导到与当前业务具有有效共享路径最多的已路由业务上,并优先分配所需的频谱空间以提高光疏导的成功率,实现节约转发器与频谱资源的目的。仿真结果表明,该文提出的光疏导方法可以有效地减少业务消耗的转发器数目和子载波数目。

基于无色无向无冲突可重构光分插复用器节点的全光IP组播能效调度

为了提高无色无向无冲突灵活的可重构光分插复用器(CDC-F ROADM)节点的弹性光网络IP组播频谱-能耗效率,该文提出一种全光组播能效调度算法(AMEESA)。在算法路由阶段,考虑能耗和链路频谱资源使用情况设计链路代价函数,构建最小代价光树算法组播光树。在频谱分配阶段,设计基于高效光谱分辨率(HSR)光树中间节点频谱转换方法,选择节能频谱转换方案为组播光树分配频谱块资源。仿真分析表明,所提算法能有效提升网络能效,降低IP组播带宽阻塞率。

物理损伤感知的多芯光纤网络动态路由资源分配方法

针对多芯光纤空分复用弹性光网络中物理损伤导致网络的频谱利用率低与带宽阻塞率高的问题,提出一种物理损伤感知的业务动态路由和资源分配方法 .在路由阶段,设计考虑路径跳数、可用资源和路径上链路资源利用率的动态路径资源评判公式,选择负载均衡和资源占用较少的候选路径.在频谱和纤芯分配阶段,设计满足业务串扰和非线性阈值的纤芯和频谱分配方法,最小化资源分配碎片值.仿真结果表明,当业务负载为900 Erlang时,与其他算法相比,本文所提方法的带宽阻塞率至少降低16%,频谱利用率提高3.02%以上.

弹性光网络中面向可靠性的链路故障概率保护与保护资源重配置策略

为解决弹性光网络中多链路故障保护的高保护资源冗余度问题,该文提出一种面向可靠性的多链路故障概率保护与保护资源重配置(ROPP-BR)策略。在ROPP-BR策略中,该文综合考虑频谱资源消耗和链路故障概率,分别设计了工作与保护路径的链路代价函数,以较小代价分别选择业务可靠性高且频谱资源消耗少的备选工作与保护光路。为满足业务差异化的可靠性需求,ROPP-BR策略设计了一种面向可靠性的概率保护机制,建立了业务可靠性评估模型,在满足业务的可靠性需求的限制下灵活地配置概率保护路径。当业务将要被阻塞时,该文提出一种基于极大团的保护光路重配置方法,对网络中的业务保护资源进行重配置,提高保护频隙的共享度。仿真表明,所提策略兼顾了带宽阻塞率与可靠性性能,有效地降低了保护资源冗余度。

串扰感知的空分弹性光网络频谱转换器稀疏配置和资源分配方法

针对大容量多芯光纤空分复用弹性光网络(SDM-EON)中芯间串扰导致业务传输质量下降和阻塞率上升的问题,该文提出了节点稀疏配置频谱转换器降低芯间串扰的路由纤芯频谱分配方法。该方法根据网络中节点中介中心性稀疏配置频谱转换器。在业务路由阶段,设计综合考虑光路负载和节点频谱转换能力的光路选择的权重方法;为了降低串扰,在纤芯频谱分配阶段,设计纤芯分组和频谱分区分配方法;最后,针对串扰较大的业务,采用频谱转换以降低业务串扰和改善带宽阻塞率。仿真结果表明,所提算法能有效地提高频谱利用率,降低因芯间串扰导致的带宽阻塞率。