科教融合 未来网络——科研创新与人才培养

由清华大学、北京邮电大学、中国科学院三个理事单位共同建立的江苏未来网络创新研究院从成立之初即致力于探索协同攻关的科研模式，解决国家一些重大科研需求。当前，为聚焦于工科领域的研究，江苏未来网络研究院成立了未来网络工作委员会以积极参与“新工科”建设。江苏未来网络研究院作为牵头部门，希望推动工科领域的产教融合和科教融合。以下从科研的角度谈谈人才培养方面的工作。

基于SDN/NFV的未来网络实验平台

依据SDN/NFV集中管控、动态、灵活、高效、可编排等特点,提出了基于SDN/NFV技术的未来网络实验平台的构建方案。该平台主要采用Open Stack和Open Daylight的开源架构,同时研发设计SDN跨域虚拟网络通信、虚拟网元管理以及网络服务编排三大关键技术,实现了底层异构资源的实时动态管理与开放共享。同时,根据实验用户对网络资源的需求,灵活按需编排各种网络资源与SFC服务,为用户提供端到端的网络实验验证服务。

NFV技术在未来网络试验设施及运营商网络中的应用

未来网络试验设施作为我国在网络信息领域唯一的重大科技基础设施,其面向各类用户不同试验支持的需求使网络功能虚拟化(NFV)技术在其建设中得到重要的应用。阐述了NFV技术在试验设施从设备研发、网络组网到服务支持等方面的应用,并对其相关产品在当前运营商网络中的应用进行了分析和研究。

基于网络测量的P4P CDN自动构建策略研究

针对运营商必须参与才能完成电信运营商主动参与P2P网络(Proactive network Provider Participation for P2P,P4P)组网的这一P4P内容分发网络(Content Delivery Network,CDN)组网缺陷,文章提出了基于网络测量的P4P CDN自动构建策略,脱离了运营商的束缚,在没有运营商参与的情况下,就可以自动构建一张P4P CDN。采用网络测量子系统,对各个节点所属的运营商以及各个节点到缓存节点的距离及网络状况进行测量,最终围绕各个CDN边缘缓存节点,自动构建自治域,提高了P4P CDN节点服务域的合理性及P4P CDN服务能力的稳定性。

国家未来网络试验设施的特点及其作用发挥的思考

国家重大科技基础设施是推动国家科学和技术发展的"国之重器",是实现重大科技创新、前沿技术引领、颠覆性技术开创的"国之利器"。未来网络试验设施作为我国在网络信息领域唯一的重大科技基础设施,其建设的要求是什么,它能为我国"网络创新"和"网络强国"建设带来什么,是值得思考的问题。本文回顾了未来网络试验设施的建设目标与特点,并就其面向全国科研、产业的作用发挥和后期运营提出了一些考虑。

走近未来网络之WiFi篇

近年来,"未来网络"逐渐成为了一个高频词。江苏省未来网络创新研究院承担的"未来网络试验设施项目",是通信行业唯一的国家重大科技基础设施项目,引起了各方面的高度关注。本文作为未来网络科普系列的一部分,将从WiFi这个大家最熟悉的网络入手,由浅至深,与大家共同了解网络的过去与现在,共同展望网络的未来。

未来网络设施之探秘

未来网络试验设施是我国信息通信领域唯一的国家重大科技基础设施,该项目通过自主研发的、覆盖全国的未来网络试验平台,为网络基础理论与核心技术研究提供规模验证手段,在促进未来网络成果产业化、网络空间安全方面发挥着重大作用。本文作为未来网络科普系列的一部分,将为大家介绍"未来网络试验设施"的相关情况。

基于SDN的网络试验床综述

基于软件定义网络(SDN,software defined networking)技术构建网络试验床(简称SDN试验床)近年来引起了学术界和产业界的广泛关注,并出现了很多具有参考价值的系统平台建设案例。因此,针对全球范围内的SDN试验床进行综述研究,首先探讨SDN试验床相比传统网络试验床的优势以及大规模SDN试验床的基本设计原则;其次从项目目标与进展情况、关键技术、网络部署和特色应用4个方面对已有的SDN试验床项目进行深入分析;最后从网络切片、光与无线兼合、安全性、可靠性4个方面介绍了该领域面临的挑战,并提出了未来可行的研究方向。

一种运营商网络安全功能虚拟化系统部署方法

在边缘网络部署专用设备实现网络安全防护的方法存在建设成本高、维护困难、功能受限等问题。网络功能虚拟化技术通过在骨干网络部署通用平台,可以实现传统专用安全设备的功能,有效降低建设与维护成本,提升安全防护能力。文章提出一种针对运营商的网络安全功能虚拟化系统部署方法,能够在不改变网络拓扑与主干网路由的条件下实现快速部署,为用户提供稳定可靠的定制化网络安全服务。该方法已在江苏某运营商网络试用并取得良好效果。

面向网络安全资源池的智能服务链系统设计与分析

传统网络安全架构通过将流量引导经过硬件形式的网络安全功能设备来保障网络安全,该架构由形式固定的硬件组成,导致网络安全区域部署形式单一,可扩展性较差,在面对网络安全事件时无法灵活地做出调整,难以满足未来网络的安全需求。面向网络安全资源池的智能服务链系统基于软件定义网络与网络功能虚拟化技术,能够有效解决上述问题。基于网络功能虚拟化技术新增虚拟形式的网络安全功能网元,结合已有的硬件网元构建虚实结合的网络安全资源池,并基于软件定义网络技术实现对连接网元的交换设备的灵活控制,从而构建可动态调节的网络安全服务链;基于安全日志检测与安全规则专家库实现对网络安全事件的检测与生成对应的响应方案,从而能够在面对网络安全事件时通过集中式控制的方式实现服务链的动态智能调节;对服务链的部署过程进行数学建模并设计了一种启发式的服务链优化编排算法,实现服务链的优化部署。通过搭建原型系统并进行实验,结果表明,所设计系统能够在面对安全事件时在秒级时间内完成安全事件的检测,并能够在分钟级时间内完成对安全服务链的自动调整,所设计的服务链优化部署算法能够将服务链对虚拟安全资源池中资源的占用降低65%。所设计系统有望运用于园区与数据中心网络出口处的网络安全区域,简化该区域的运维并提高该区域的部署灵活度。

基于SDN的流量监控研究

基于SDN的流量监控系统是一种现代1G/10G/40G网络监视连接结构,采用高性能、开放式以太网交换机以超低资本支出/运营支出成本来对组织的网络流量进行无处不在的安全监控和流量监视。它是全新设计的新一代网络数据包代理(NPB),旨在服目前基于NPB的监控解决方案所面临的难题。基于SDN的流量监控系统以SDN为中心的体系结构,具备以下特点:实现了横向扩展连接结构,从而可以在整个企业范围内进行监控;采用单一平台进行管理,使操作变得轻松简单;提供多租户机制,使多个IT团队(Net Ops、Dev Ops、Sec Ops)能够采用具体租户专用的被动式/在线式工具和策略来同时执行网络监控。上述特性均在自有数据监控平台UMS上得到验证。

高效可扩展的网络流量分析系统优化方法

以网络流量分析系统(Network Traffic Analysis,NTA)为代表的网络安全设备面临着严峻的性能挑战,主要体现为处理能力的扩展性问题。影响NTA系统处理能力扩展性的主要有两个方面:一是硬件层面的资源竞争问题;二是软件层面的资源竞争问题。针对第一个问题,设计了一套基于DPDK的可扩展收包架构,提供接口,对影响收包性能的硬件资源进行配置,可以使整个系统在收包层面获得合适的硬件资源。针对第二个问题,在对NTA业务模型进行分析的基础上,提出一种基于硬件的资源分区竞争消除方法,使该系统可以按照硬件资源增加而得到与之相匹配的性能扩展性。测试结果表明,优化后的NTA系统在一款Hygon C86 7185核心的海光处理器上达到了近似线性的性能扩展能力,最大支持200Gbps的网络流量处理。

SDN在云数据中心网络的应用与实现

本文首先介绍了云数据中心的物理网络、虚拟网络和业务网络,接着阐述了SDN架构及所具备的特点,进而结合云数据中心网络的需求和SDN的特点,给出了软件定义云网络的方案,并基于OpenDaylight和VxLAN协议对云数据中心虚拟网络进行了原型实现。

基于加权朴素贝叶斯的水质数据分类研究

为更好地实施水环境管理政策,水质评价是基础环节,即根据某一水域多个水质参数,如何将其合理地划分到特定水质类别。针对该问题,提出了一种改进的朴素贝叶斯分类方法,该方法赋予不同属性以不同的权值,削弱了朴素贝叶斯条件独立性的假设,使分类结果更接近实际类别。首先,参考国家地表水水质自动监测站(以下简称国控水站)发布的数据,选取其中500条水质数据作为样本,基于溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮和总磷4个指标建立评价体系;然后,利用改进朴素贝叶斯分类方法对样本进行学习与评价,并采用五折交叉验证法验证其分类性能。结果表明,改进朴素贝叶斯分类方法的准确率、精确率、召回率和F1值分别达到96.0%、95.9%、93.8%和94.8%,水质数据分类的性能指标相较于其他朴素贝叶斯分类方法更高,可对实际工程中遇到水质数据分类的问题提供一定的参考。

动态网络下交替优化正交匹配追踪混合预编码

为解决毫米波大规模多输入多输出(multiple input multiple output,MIMO)系统中混合预编码频谱性能损失严重的问题,本文提出了一种动态网络下交替优化正交匹配追踪混合预编码算法。首先,通过恒模约束条件下的模拟预编码矩阵确定固定相位移相器与天线之间较好的初始连接状态,以提高迭代收敛速率;然后,根据连接状态构造最佳候选模拟预编码矩阵,从而求解全局最优的索引向量;最后,由最优索引向量组成的数字预编码矩阵反馈到动态网络,可动态实现移相器与天线阵列连接状态的交替优化更新。同时,所提出的算法只需要少量固定相位的移相器,在频谱性能和复杂度之间达到良好平衡。仿真结果表明,与其他现有算法相比,该算法具有更高频谱效率、更高迭代收敛速率和更低复杂度,特别是当射频链路数大于数据流数时,频谱效率的提升更加显著。

专题:基于软件定义的空天地一体化网络技术

内容导读,近年来,随着低轨卫星商业计划的相继落地、高空平台的逐渐普及、地面移动通信技术的持续演进,空天地网络融合已成为重要的发展趋势。当前,发展空天地一体化信息网络已成为6G的共识,技术融合需要在5G时代起步实践,在6G时代全面实现。我国也将其作为重大使命纳入“新基建”范畴。

未来网络试验设施(CENI)赋能产业创新

网络空间是继陆、海、空、天之后的人类第五疆域,是各国谋求行业话语权的新赛场和维护国家安全的新领域。回望互联网在中国的发展历程,我将它分为三个阶段:第一阶段是1980一2000年,彼时所谓的通信业务或互联网业务主要的载体是电话网,其特征是服务质量确定、连接数量受限;第二阶段是2000一2020年,形成了以社交.

基于FPGA的分子动力学模拟多流水数据预取系统

为提高分子动力学模拟中短程力的计算效率,设计并实现了基于FPGA的分子动力学模拟短程力多流水计算系统。针对在短程力多流水计算过程中多个计算模块频繁调用大量的粒子信息导致的高带宽需求和访问内存冲突问题,提出了多流水数据预取系统的设计,可减少对粒子数据的重复读取,缓解访问冲突,保证计算模块的效率。本文使用Xilinx Virtex UltraScale+HBM VCU128 FPGA开发板,实验结果表明,与短程力单流水计算系统相比,短程力多流水计算系统的计算效率提高了3.29倍,同时验证了多流水数据预取系统的有效性。

SDN广域网关键技术创新与应用

近年来,国家高度重视技术创新,强调实施网络强国、数字中国战略,对“核心技术自主创新”和“统筹安全与发展”提出了明确的要求。同时,客户业务需求也发生了变化,数字化转型、云网服务一体化服务等新业务场景成为刚性需求。而长久以来,运营商提供的业务存在诸如“业务开通难、新业务上线时间长、无法提供线上化、智能化功能”等问题。随着大数据与人工智能技术发展、IPv6+战略的推进,运营商传统网络有着向“自动化、智能化、零等待、零故障、自配置、自修复”的自智网络方向演进的迫切需要。

基于改进Richardson的大规模MIMO信号检测算法

在大规模多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统信号检测中,最小均方误差(minimum mean square error,MMSE)算法可以得到近似最优检测性能,然而该算法需要高维矩阵求逆,其复杂度很高,无法保证信号的实时检测。因此提出一种改进Richardson信号检测方法,利用最速下降法和整体修正法改进Richardson算法性能,最速下降法可以提供更有效地搜索路径,得到不同近似解,并且为了提高求解精度,利用整体修正法对不同近似解进行修正,使算法收敛速度更快,同时将算法复杂度数量级由O(K^(3))降低到O(K^(2))。仿真结果表明,该算法只需3次迭代就可接近MMSE,在降低复杂度的同时提高了误码率性能。