北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室

网络与交换技术国家重点实验室,是依托北京邮电大学,1988年成立的首批国家重点实验室之一。陈俊亮院士是实验室创始人,现任实验室主任为张平院士。在三十多年的发展进程中,实验室先后承担国家重点研发计划、“973计划”“863计划”、国家自然科学基金等各类科研项目700余项,为国家的信息通信网络发展做出了历史性贡献,推动了我国信息通信网络的发展,研究成果荣获国家科学技术进步奖特等奖1项、国家技术发明奖二等奖2项、国家科学技术进步奖二等奖/三等奖8项、省部级科技进步奖50余项。

技术趋于统一 业务走向综合——从Cebit’94看世界电信与计算机技术的发展

今天的世界电信界和计算机界正处在一个飞速发展的变化时期,高技术日新月异,新产品层出不穷。面对这样一个技术与产品令人眼花缭乱的形势,如何把握世界电信与计算机技术发展的主旋律,看准市场方向,已成为大家非常关心的问题。作者于今年3月下旬赴德国现代科技城汉诺威参加了Cebit’94——国际电信与计算机产品展览会,本文介绍了Cebit’94所展示的最新技术和产品,并围绕当今电信与计算机工业一些主要的技术发展热点进行了讨论。

轨道交通移动边缘计算网络安全综述

在环境复杂、乘客密集、高速移动的轨道交通场景中引入移动边缘计算(MEC)技术可满足其对低时延、移动性和海量连接等的需求。然而,MEC在改善轨道交通通信网络性能的同时也带来了安全挑战。首先对轨道交通通信网络和MEC进行了概述;然后讨论了MEC在轨道交通中的价值和轨道交通移动边缘计算网络的架构;接着分析了轨道交通移动边缘计算网络面临的安全威胁并提出了防护方案;最后提出了一些开放性问题,希望对后续的研究提供思路。

量子网络系统研究进展与关键技术分析

量子信息领域的迅速发展为现代信息技术带来了新的机遇与挑战,其中的热门研究方向之一即量子网络,旨在利用量子力学的基本特性实现长距离的(安全)通信任务,或通过分布式计算提供优于经典计算网络的计算能力,相关研究对推动量子信息的实用化具有重要意义。本文根据量子网络应用场景和技术手段的差异性,从量子密码网络、量子云计算网络、量子隐形传态网络3个细分类别出发,全面梳理了国内外的研究进展及发展挑战,以便掌握量子网络系统的最新发展态势;结合量子网络的实施情况,阐述了量子网络系统发展中亟待攻克的链路建立、信息传输、网络协议、物理硬件等关键技术。综合来看,量子网络仍处于初级发展阶段,当前需积极应对挑战并把握机遇,以增强我国前沿领域的科技硬实力。研究建议,加强基础硬件设施研发投入、重视量子网络理论研究、加强交叉学科研究和相关人才培养,以促进我国量子网络系统的发展。

高性能计算机体系结构综述

高性能计算机的研制水平受探求复杂的物理世界与人类社会本身的应用计算需求的驱动及研制者所处环境及当时的可选择的实现技术的影响.首先以时间为主线回顾了从20世纪60年代到目前为止的高性能计算机体系结构的发展情况;其次介绍了高性能计算技术目前的发展情况,包括高性能计算机目前比较流行的体系结构技术;最后根据目前的发展状况,预测了高性能计算体系结构的发展趋势.

6G网络技术专题导读

近年来随着6G研究热情的持续高涨,世界许多国家和地区均已启动6G的研究计划。中国也在“十四五”规划纲要中明确提出,要前瞻布局6G网络技术的研究,推进6G技术的各项研究工作。目前,关于6G网络的研究工作主要集中在通信与人工智能(AI)深度融合的智能内生网络、空天地一体化的星地融合通信网络、通用高效的无线/有线连接和极致性能体验的智简网络等方面。本期专题和专家论坛栏目以6G网络技术为主题,邀请该领域的专家学者撰写了11篇文章。

面向空天地一体化信息网络的边缘计算资源融合管理方法

随着空天地一体化信息网络的建设与发展,无线网络的全球无缝覆盖与泛在的人工智能成为了可能.卫星与无人机作为天基边缘计算节点,辅助地面设备完成各项任务,成为6G网络中的重要应用场景.当前针对卫星、无人机边缘计算的研究处于起步阶段,这些研究在边缘计算服务模式及实际应用方面仍有待进一步深入.单个卫星或无人机的计算能力薄弱,通常难于独立提供较复杂的数据处理服务.现有资源管理算法通常需要多轮博弈才能收敛,难于满足空天地一体化场景中资源管理方法快速收敛的需求.针对以上挑战,本文在天算星座边缘计算服务场景基础上,对空天地一体化网络中天基资源的服务模式进行了分析,提出了组合及聚合两种计算服务融合方式.本文将天基边缘计算资源的管理建模为两阶段的斯坦科尔伯格博弈模型,提出了分布式混合动态迭代算法与分布式分组动态迭代算法,加快了博弈过程的收敛速度.本文基于分布式场景构建了仿真实验,并在典型参数设置下对算法性能进行了分析.仿真实验结果表明:在两种不同服务模式下,本文提出的方法能够使空中边缘计算节点与用户设备获得最大收益;相比近年相关研究,本文所提方法的收敛时间能够缩短60%以上.

服务定制网络体系架构的设计与思考

系统性阐述了服务定制网络(SCN)新型网络架构,可为互联网应用提供一种全新的网络底层能力与使用方式。在TCP/IP网络架构中,网络为应用提供“尽力而为”的服务质量,而SCN架构转换了应用与网络两者之间的主客体关系,允许应用“按需定制”网络的服务质量。以应用视角出发,挖掘了“可声明”“细粒度”“端到端”三大能力内涵,由此推演了SCN的总体设计思路,并给出了一种具象的SCN体系架构和一种可行的SCN系统实现。SCN未来可应用于远程工控、增强现实等人机物全场景,为网络即服务(NaaS)的实现提供一种新颖、实用、理想的手段。

空间卫星网络组网与管控技术综述

随着航空航天技术以及卫星互联网技术的快速发展,高速率、高带宽的卫星通信系统逐渐成为下一代移动通信体制的重要组成部分。卫星互联网的发展推进了卫星网络商业化进程,低轨卫星成为构建卫星互联网的重要组成部分。如何实现大规模低轨卫星网络高效可靠的网络管控,完成星地融合组网与路由,逐渐成为了发展卫星互联网的前沿课题。近年来,随着卫星网络规模逐渐扩大,网络管控方法被大量提出。首先,从国内外大规模卫星星座的发展现状出发,调研已有的多种卫星网络的组网架构和协议体系;然后,根据现阶段大规模卫星网络的发展现状,分析对其进行网络管控的难点和关键技术;最后,基于星地融合的组网方式,对现有的解决方案进行调研与分析。

算力网络中面向计算重用的任务调度优化

为应对未来算力需求爆炸性增长所带来的挑战,将计算重用技术引入算力网络中,通过重用计算任务结果,来缩短服务时延并减少计算资源消耗。在此基础上,提出基于服务联盟的上下文感知在线学习算法。首先,设计重用指数来减少额外查找时延;然后,基于服务联盟机制进行在线学习,根据上下文信息及历史经验做出计算任务调度决策。仿真实验结果表明,所提算法在服务时延、计算资源消耗等方面均优于基准算法。

面向低轨卫星网络的组网关键技术综述

随着信息通信技术的不断发展,人类对于扩大网络覆盖范围和降低通信时延的要求越来越高。低轨卫星网络是一种利用轨道高度较低的卫星构建的网络体系,具有覆盖范围广、通信时延低等优势。基于此,首先概述了低轨卫星网络的国内外发展现状及其组网所面临的挑战,进一步阐述了低轨卫星网络组网关键技术难点及建议,最后结合分布式、博弈论和人工智能等方法,对潜在可行的低轨卫星组网方案进行了探讨。

算力网络平台中多方算力交易技术研究

由我国运营商率先提出的算力网络旨在通过网络将泛在算力广泛连接,实现资源整合并更合理地分配,提供算力以赋能各行各业的新兴应用,从而推动我国信息通信网络与相关产业的长期快速发展。算力网络平台中的多方算力交易技术是激发算力网络发展潜力并使算力网络基础设施和服务迅速扩张的关键技术。文章重点分析了算力网络平台多方算力交易的需求与现状,介绍当前算力交易应用的技术和实现机制流程,旨在总结当前技术经验以更好地推动多方算力交易技术使能算力网络持续发展演进。

6G车联网络面向多源感知的数据融合技术

为满足未来自动驾驶车辆全方位、高可靠的感知性能需求,6G需要对不同维度、来源、颗粒度的多源感知数据进行实时传输与全局融合处理。然而,由于激光雷达、摄像机易受环境影响,毫米波雷达分辨率有限,不同车辆多视角点云姿态估计不准确等问题,分布在车联网络中的多源感知数据难以实现精确融合,同时有限通信带宽难以支撑海量感知数据的协同共享。为此,基于通信-感知-计算融合(通感算融合)的思想,提出了一种6G车联网络面向多源感知的数据分级融合处理方法。首先车侧借助于激光雷达、毫米波雷达与摄像机之间的空间校准,实现多传感器优势互补的深度融合,之后多车自组织成簇,采用ICP算法融合多车感知数据,并通过压缩去冗处理降低通信上传开销,最后路侧在无线感知辅助下,通过两步配准方法实现多源感知数据的全局融合。通过搭建仿真平台对所提方法进行性能验证,仿真结果表明所提多源感知数据分级融合方法可在通信开销较小的前提下保证感知精度,扩展车联网络感知范围和感知维度,并能保证恶劣天气下感知可靠性。

通算存智一体协同的未来网络模型

针对智能时代多样化多形态业务对未来网络按需、精准、高效服务的诉求,提出了一种通算存智一体协同的网络模型(3CI-CoNet)。首先以通信技术连接计算设备与存储设备,构建网内计算和网内存储的硬件底座,然后在底座上部署智能网络模型及算法,为网内业务构建智能的网络环境,同时链接与行业/应用相关的智能设备、平台及算法,为新兴应用提供智能的网络服务,保障各业务的有序高效运行。设计了3CI-CoNet的层次化功能架构,包含基础资源层、智能接入层、按需服务层和业务表达层,各层次间相辅相成,协同构建了智能的网络环境和网络服务。进一步,结合自动驾驶和智能制造中的典型场景,论述了3CI-CoNet及其功能架构、运营机制对多形态业务高效运行的支撑作用,阐述了3CI-CoNet在智能时代的推广和应用价值。以智能制造中多AGV按需调度业务场景为原型,通过将3CI-CoNet与其他网络模型相对比,定性定量论证了3CI-CoNet对提升业务效能具有积极作用。最后,总结了3CI-CoNet的未来发展趋势和面临的技术挑战。

6G太赫兹通信:架构、技术与挑战

随着无线网络传输速率需求的日益增大,第六代移动通信系统(the sixth generation of mobile communication system,6G)将向太赫兹频段演进。亟须破解巨容量太赫兹无线通信难题,以开发太赫兹宽带频谱资源,同时实现超高传输速率、超高频谱效率、超高能量效率等6G性能目标。本文主要介绍了国内外太赫兹通信发展现状、太赫兹无线通信系统架构与分类、巨容量太赫兹无线通信技术,总结了巨容量太赫兹无线通信研究进展及瓶颈难题,包括太赫兹信号收发与通信系统架构、宽频信号的高效调制与处理、无线与光纤融合、硬件实验系统等。通过分析研究现状,展望了6G太赫兹无线通信未来发展趋势与挑战。

面向空间信息网络的免配对无证书链上接入认证方法

传统的地面网络接入认证方法存在单点故障和证书分发过程不透明的问题,难以应对空间信息网络中高度复杂和动态多变的拓扑网络,因此提出了一种面向空间信息网络的免配对无证书链上接入认证方法。首先,结合联盟链和无证书公钥密码分发技术,构建了星链通信模型。在此基础上,提出了基于区块链的免配对无证书公钥-椭圆曲线混合加密算法,设计了接入认证机制,以保障接入认证过程的安全性和操作的可追溯性。最后,通过扩展的区块结构记录接入认证清单,设计了批处理机制,实现高效切换。安全分析与仿真结果表明,所提方法与现有方法相比,在提供更强安全性保障的前提下,降低了信令开销约50%、认证时延至少约12.4%、批处理认证时延约23%。

低快拍下混合信号DOA快速估计算法

实时定位移动设备在电子对抗系统中至关重要,其性能主要取决于波达角(direction of arrival,DOA)的估计速度。低快拍是快速DOA估计的先决条件。目前基于稀疏重构算法的DOA估计具有适应低快拍的优势,但估计精度受限于初始观测矩阵,且估计速度受限于观测矩阵高维度的多次迭代。为此,提出一种空间差分矩阵和稀疏重构耦合的低快拍下高精度快速估计算法。首先利用空间差分矩阵消除非相干信号和噪声对相干信号估计结果的影响,提升初始观测矩阵的准确度;然后对完备字典做前后空间平滑处理,克服高维度信号处理复杂难题,实现快速估计;最后分别估计非相干信号和相干信号。仿真验证结果表明,相比稀疏重构方法,所提方案初值敏感度显著降低,在保障精度相当甚至小幅度提升的前提下,运行时间复杂度降低50%以上。

社交网络服务中一种基于用户上下文的信任度计算方法

电子商务中的信任问题一直备受关注.随着近些年社交网络的流行,其真实的社交网络及信任关系开始受到关注,基于社交网络开展各种电子商务活动逐渐成为一种新的发展趋势.因此,研究用户间的信任度对基于社交网络的电子商务具有重要意义.文中通过借鉴社会心理学中人与人之间的信任产生原理,提出了社交网络中基于用户上下文的信任度计算方法.该方法将社交网络中用户之间的信任度分为熟悉性产生的信任度和相似性产生的信任度;同时又根据所起作用的重要程度不同,把相似性划分为内部相似性和外部相似性,并给出了信任度计算的具体方法.最后,仿真实验验证了该方法的合理性和有效性.

移动边缘计算卸载技术综述

移动边缘计算(MEC,mobile edge computing)中计算卸载技术即将移动终端的计算任务卸载到边缘网络,解决了设备在资源存储、计算性能以及能效等方面存在的不足。同时相比于云计算中的计算卸载,MEC解决了网络资源的占用、高时延和额外网络负载等问题。首先介绍了MEC的网络架构及其部署方案,并对不同的部署方案做了分析和对比;然后从卸载决策、资源分配和系统实现这3个方面对MEC计算卸载关键技术进行了研究;通过对5G环境及其MEC部署方案的分析提出了两种计算卸载优化方案,总结归纳了目前MEC中计算卸载技术面临的移动性管理、干扰管理以及安全性等方面的核心挑战。

未来网络技术与发展趋势综述

对面向2030的未来网络领域的发展趋势进行了综述。首先,介绍了网络体系架构和试验设施领域的研究进展;其次,从网络控制与编排、网络深度可编程、网络确定性服务、网络计算存储一体化、网络与人工智能、网络与区块链、智能安全网络、网络空天地海一体化8个方面阐述了当前热点网络技术的背景、进展和主要成果;最后,分析了面向2030的未来网络发展趋势,预计到2030年未来网络将支撑万亿级、人机物、全时空、安全、智能的连接与服务。希望能为未来网络相关领域的研究提供参考和帮助。