南京邮电大学学报(自然科学版)杂志

南京邮电大学学报(自然科学版)杂志2021年第6期

• 一种低轨卫星边缘计算场景下联合资源分配的计算卸载策略

  余　翔,陈宇博,刘　晗,褚　轩

  卫星边缘计算突破地理限制，实现全球无缝覆盖，赋予偏远地区服务计算能力，针对低轨道（Low Earth Orbit，LEO）卫星边缘计算场景计算能力和通信时间有限的特性，在单LEO卫星边缘节点多地面用户的系统模型下，提出一种基于博弈论计算卸载联合资源分配（Game Theory with Computing Offloading and Resource Allocation, GT CORA）的策略。由于该问题表示为一个混合整数非线性规划问题，将该问题拆解为资源分配和计算卸载两个子问题，通过二分法和拉格朗日乘数法实现最优资源分配，通过博弈论和势博弈证明了纳什均衡的存在性并解决计算卸载问题。仿真结果表明了该策略的有效性，该策略相较全部本地卸载、全部卫星卸载以及贪婪卸载策略，在保持较高的任务成功率下，平均计算开销明显降低，可以满足地面用户任务需求。

• 基于电力业务时延敏感度和服务可靠性的虚拟网络映射方法

  郑伟军,徐　宏,王　征,唐锦江,胡景博,朱重希,姚继明

  在5G智能电网的应用场景下，针对电力控制类业务对时延、可靠性要求高等问题，文中首先基于时延敏感度和可靠属性参数对业务请求排序，以缩短虚拟网络请求的等待时间；然后，将网络拓扑属性和相邻节点重要性作为排序参数，对节点进行排序，避免了映射后链路负载不均衡的情况；最后，在链路映射层，提出了基于遗传算法的链路映射算法，求得最优映射链路。仿真结果表明，所提方法保障了电力业务的时延和可靠性需求，同时有效提高了虚拟映射请求接收率。

• PDMS基光子器件的耦合光栅与波导研究

  刘启发,张　琳,赵子岳,胡金高娃,宾璟橦,成谢锋

  基于柔性材料聚二甲基硅氧烷(PDMS)的优异特性，面向紫外和可见光波段进行光子器件基础研究和设计。通过单模波导以消除模间传输损耗，基于布拉格条件的数值解析和有限元仿真优化设计耦合光栅结构，实现了光栅刻蚀比为0.9、周期为570 nm的峰值损耗为6 dB的单模波导集成型耦合光栅。结果表明，基于PDMS的芯片光子结构可以实现低损耗波导传输和高效波导光子获取。该工作为PDMS基柔性芯片光子集成器件奠定了理论和设计基础。

• 基于MM算法的智能反射面辅助NOMA系统协作传输方案设计

  过仕安,王　鸿

  智能反射面(IRS)被视为第六代移动通信系统的尖端和革命性技术。文中研究了IRS辅助的协作多点与非正交多址接入(CoMP NOMA)融合系统的上行发射功率最小化问题。具体地，将IRS部署在两小区的边缘，用于提升边缘用户的传输性能。为了解决提出的功率最小化问题，文中利用发射功率与相位偏移之间的关系，将功率分配和相位偏移联合优化问题转化为纯相移优化问题。然而，由于恒模约束，转化后的相移优化问题仍为非凸问题，因此，提出了一种基于MM算法的相移优化方案。仿真结果表明，在相同的测试条件下，所提出解决方案的传输功耗明显低于其他基准方案。

• 基于HNBJSON的物联网数据压缩方法

  刘　凯,钟永彦,陈　娟,朱　震

  针对物联网中因通信数据量大而导致的时延问题，提出一种基于HNBJSON的数据压缩方法。在云端使用朴素贝叶斯分类器对实时JSON数据进行分类，再按哈夫曼编码原理将数据生成压缩字典；基于压缩率更新压缩字典，并将压缩字典同步至边缘设备，用于数据压缩。将该方法应用于某高校3个不同教学场景的电力监测，实验结果表明，每条数据平均压缩时长约为0.98ms，压缩率为76.9%左右，实现了边缘侧数据自适应无损压缩，具有较高的应用价值。

• 基于图信号处理的MVDR波束形成多通道语音增强

  杨　洋,杨　震

  新兴的图信号处理技术已经在不规则且复杂的信号处理上取得了许多研究成果，但基于图信号的多通道语音处理研究尚处于起步阶段。文中提出了一种基于图信号处理的最小方差无失真响应（Minimum Variance Distortionless Response, MVDR）波束形成方法来进行多通道语音增强。首先，考虑阵列之间位置关系与相位差的联系，定义了一种新的多通道语音邻接矩阵权值，在此基础上构建多通道语音图信号。然后，通过联合通道间图傅里叶变换和帧内图傅里叶变换，定义了多通道图傅里叶变换，在此基础上提出了图频域的MVDR方法来进行多通道语音增强。仿真表明，与传统数字信号处理中的MVDR波束形成方法相比，文中提出的基于图信号处理的MVDR波束形成方法明显提升了增强语音的质量和可懂性。

• 基于改进Mask RCNN的配电线路语义分割

  谢世朋,李　博,张　冬

  为避免配电线路检修时带来停电等问题，目前不停电作业已成为电力部门对配电线路进行检修的主要手段之一。为保证作业人员在进行不停电作业时的安全性，精准的不停电作业安全预警是非常重要的。其中对配电线路进行语义分割是不停电作业安全预警中的关键技术。文中提出了一种配电线路语义分割法——基于改进的Mask RCNN语义分割模型，对配电线路实现精准的语义分割。通过现场实地实验，该方法具有较好的分割效果。

• 一种基于多元数据的假位置筛选算法

  张　琳,张鸿刚,刘茜萍

  移动通信设备和定位技术的普及刺激了对基于位置的服务（Location Based Services，LBS）日益增长的需求和LBS的发展，这为人们的生活带来了极大的便利，同时也给隐私保护带来了新的挑战。因此，设计一种安全的方案来保护用户的位置隐私至关重要。 已存文献提出的假位置隐私保护方案没有充分考虑攻击者具有背景知识，不能很好地抵抗背景知识攻击。 因此，文中充分考虑访问概率、位置语义等地理位置的信息特征，提出了一种基于多元数据的位置隐私保护方案，并通过大量的仿真实验验证了提出方案的有效性。

• 基于有效稠密序列提取的用户评分数据增强及二值评分转换策略

  崔北亮,周小康,李树青

  通过评分数值提取反映每个用户主要兴趣特征的高兴趣项目特征，并利用用户高概率感兴趣的项目内容进行评分数据填充，形成用户评分数据的有效稠密序列，并进一步按照二值视图思想进行用户评分子序列的二值评分转换。文中所提出的算法普遍优于其他对比实验算法，随着最近邻居数量的不断增加，RMSE最优值达到0.8988，准确率和F值提高最为明显，其中准确度最高提高8.66%，F值最高提高33.96%。使用基于有效稠密序列提取的用户评分数据增强策略要比传统协同过滤方法表现更为优异，并且在表达用户兴趣特征的准确性和一致性方面，使用二值评分数据方法要明显优于原始评分数据方法。

• 具有无穷多共存类吸引子的保守混沌系统同步控制

  颜闽秀,林建峰,谢俊红

  提出了一个三维的保守混沌系统，在MATLAB中绘制它的类吸引子图、相图、Lyapunov指数图及分析它的动力学特性，可以验证该系统是一个保守混沌系统。之后对系统进行正弦项变换，得到了一个新的三维系统，对变换后的系统进行分析，可以验证其也是保守混沌系统，且具有无穷多共存类混沌吸引子。最后，构造了一种多通道误差系统及同步控制方案设计，以变换后的具有无穷多共存类吸引子的系统为研究对象进行误差及同步控制设计。仿真结果验证了多通道误差系统及同步控制方案的有效性。

• 基于无人机工作模式选择的无线传感器网络数据传输

  孙　颖,陈思光

  无人机以其高度的灵活性和按需部署能力成为满足下一代蜂窝用户需求的一种潜在技术。为了适应不断变化的无线环境，解决基于无人机的传感器网络能量有限问题以及突破其能量限制对无线传感器网络性能约束的瓶颈问题，文中研究了一种基于无人机覆盖的无线传感器网络，通过综合考虑无人机吞吐量以及能耗，提出基于状态转移的无人机工作模式选择方案。具体地，首先考虑了基于视距以及非视距通信链路的无人机到传感器用户的信道模型，并对静态模式下无人机坐标以及巡航模式下无人机工作周期等参数进行设计。然后通过无人机最佳坐标以及工作周期求得无人机最优吞吐量以及能耗，由于最大化吞吐量以及最小化能耗的目标是相悖的，基于此规划了能综合表征无人机吞吐量和能耗的经济效率最大化问题。最后通过最大化经济效率，达到无人机对工作模式进行自适应选择的目的。仿真结果表明，与传统方法相比，所提算法在经济效率方面可以获得更高的性能提升。

• 基于记忆增强的对抗自编码器异常检测算法

  蔚　焘,成卫青

  深度自编码器是异常检测领域中被广泛使用的深度学习模型。记忆增强的自编码器模型(Memory augmented Autoencoder Model, MemAE)通过记忆增强模块解决传统自编码器泛化能力过强的问题，并取得了良好的效果。针对自编码器对于训练数据的正常模式提取能力有限这个问题，通过融合对抗自编码器(Adversarial Autoencoder, AAE)的对抗学习过程，提出基于记忆增强的对抗自编码器模型(Memory augmented Adversarial Autoencoder Model, MemAAE)。相比于原模型，增加判别器模块，将自编码器与记忆模块视为生成器，使生成器输出的聚合后验分布与先验分布相匹配，弥补了自编码器能力不足的缺点，提高了重构的效果，并在一定程度上避免了可能出现的模式崩溃问题。在多个文本数据集和MNIST图像数据集上的实验结果表明，改进之后的模型与已有的异常检测模型相比，文中提出的模型MemAAE总体性能更优。

• 基于特征多样化的恶意域名检测

  刘善玲,祁正华

  恶意域名是威胁当前网络安全的重要因素之一，对恶意域名进行快速检测是维护网络环境安全的一个重要手段。针对现有检测方法存在开销大、检查时间较长、检测类型单一的问题，提出了一种基于特征多样化的检测方法，首先从域名词汇、域名访问量的角度提取多元特征，随后使用基于随机森林的分类检测模型来区分域名。实验结果表明：该方法在达到95%准确率的情况下，极大地降低了计算复杂度，并且具有一定的通用性。

• 支持多跳的多策略属性基全同态短密文加密方案

  荀艳梅,陈燕俐,彭春春

  多策略属性基全同态加密可在多用户环境下同时实现共享数据的细粒度访问控制和不同策略属性基密文的同态计算。针对目前支持多跳多策略的属性基全同态加密方案密文尺寸较大，同态计算效率不高的问题，提出了一个基于LWE（Learning With Error）问题，支持多跳多策略的属性基全同态短密文加密方案。方案可实现对满足不同访问策略的不同属性集密文进行同态计算；且具备完全动态多跳性质，即任何参与方都可以实时、动态地加入到密文运算的过程中，同态运算后输出的密文能够与新加入参与方的密文再次进行同态运算，即使新加入密文所对应属性集不满足已有的访问策略集。与同类方案相比，方案具有更短的密文和更高的同态计算效率，并且密文扩展更容易实现。最后证明了文中方案具有选择属性下的选择明文攻击不可区分性(IND CPA)安全性。