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針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中惡意節(jié)點產(chǎn)生的選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊行為,該文提出一種有效的攻擊檢測方法。該方法將簡化云模型引入信任評估中,結(jié)合改進的K/N投票算法確定目標(biāo)節(jié)點的信任值,將目標(biāo)節(jié)點信任值與信任閾值比較,進行選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊節(jié)點的判定。仿真結(jié)果表明,當(dāng)信任閾值為0.8時,經(jīng)過5個時間段后,該方法能夠有效地檢測出網(wǎng)絡(luò)中的選擇性轉(zhuǎn)發(fā)攻擊節(jié)點,具有較高的檢測率和較低的誤檢率。
容錯控制平面通過將多個控制器部署在不同的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上進而增強網(wǎng)絡(luò)的可靠性,但是大量的控制器部署帶來了巨大的布局成本,嚴(yán)重地限制了容錯控制平面在實際網(wǎng)絡(luò)中的部署與應(yīng)用。為了解決上述問題,該文首先構(gòu)造了容錯控制平面的最小覆蓋布局模型,然后設(shè)計了一種基于局部搜索策略的啟發(fā)式控制器布局算法,避免搜索結(jié)果陷入局部最優(yōu)解。在不同規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中的仿真結(jié)果表明,相對于其他算法,所提算法可以在保證網(wǎng)絡(luò)容錯需求的同時,降低網(wǎng)絡(luò)中部署控制器的數(shù)量。
針對當(dāng)前分支混淆方法僅對整數(shù)比較分支有效的缺陷,該文分析浮點數(shù)二進制表示與大小比較的關(guān)系,證明了浮點數(shù)二進制區(qū)間的前綴集合與浮點數(shù)區(qū)間內(nèi)數(shù)據(jù)之間具有前綴匹配關(guān)系。使用哈希函數(shù)對前綴集合進行保護,利用哈希函數(shù)的單向性實現(xiàn)對抗符號執(zhí)行,通過哈希值比對替換浮點數(shù)比較,提出一種基于前綴哈希值比較的分支條件混淆技術(shù),實現(xiàn)了一種在符號執(zhí)行對抗和混淆還原對抗上具有較強對抗性的混淆方法。最后,通過實驗證和分析,證實了該文提出的混淆方法有消耗小、能夠有效對抗符號執(zhí)行和混淆還原的優(yōu)點,具備較好的實用性。
小麥多生理生化指標(biāo)變化趨勢反映了儲藏品質(zhì)的劣變狀態(tài),預(yù)測多指標(biāo)時序數(shù)據(jù)會因關(guān)聯(lián)性及相互作用而產(chǎn)生較大誤差,為此該文基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)(LSTM)和生成式對抗網(wǎng)絡(luò)(GAN)提出一種改進拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的長短期記憶生成對抗網(wǎng)絡(luò)(LSTM-GAN)模型。首先,由LSTM預(yù)測多指標(biāo)不同時序數(shù)據(jù)的劣變趨勢;其次,根據(jù)多指標(biāo)的關(guān)聯(lián)性并結(jié)合GAN的對抗學(xué)習(xí)方法來降低綜合預(yù)測誤差;最后通過優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)及訓(xùn)練模型得出多指標(biāo)預(yù)測結(jié)果。經(jīng)實驗分析發(fā)現(xiàn):小麥多指標(biāo)的長短期時序數(shù)據(jù)的變化趨勢不同,進一步優(yōu)化模型結(jié)構(gòu)及訓(xùn)練時序長度可有效降低預(yù)測結(jié)果的誤差;特定條件下小麥品質(zhì)過快劣變會使多指標(biāo)預(yù)測誤差增大,因此應(yīng)充分考慮儲藏期環(huán)境變化對多指標(biāo)數(shù)據(jù)的影響;LSTM-GAN模型的綜合誤差相對于僅使用LSTM預(yù)測降低了9.745%,并低于多種對比模型,這有助于提高小麥品質(zhì)多指標(biāo)預(yù)測及分析的準(zhǔn)確性。
認(rèn)證協(xié)議的設(shè)計是目前車載自組網(wǎng)(VANET)安全領(lǐng)域的研究熱點?,F(xiàn)有的認(rèn)證方案中普遍存在密鑰托管帶來的安全問題,以及使用計算量大的雙線性對導(dǎo)致認(rèn)證效率很低。針對以上問題,該文提出可證明安全的無證書批認(rèn)證方案,方案中車輛的密鑰由車輛自身和一個密鑰生成中心共同生成,解決密鑰需要托管給第三方維護的問題;方案的簽名構(gòu)造不使用計算量大的對運算,減少了計算開銷;引入批認(rèn)證來減少路邊設(shè)施的認(rèn)證負(fù)擔(dān),提高認(rèn)證效率?;谇蠼鈾E圓曲線上的離散對數(shù)問題的困難性假設(shè),在隨機預(yù)言機模型中證明了該方案可以抵抗自適應(yīng)選擇消息和身份攻擊,從而抵抗更改攻擊和假冒攻擊,并具有匿名性、可追蹤性等特點。與現(xiàn)有方案相比,該方案實現(xiàn)了更高效的認(rèn)證。
針對衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)(IoT)場景下信號長距離傳輸衰減大以及單個終端節(jié)點傳輸性能受限的問題,該文提出一種基于節(jié)點選擇的協(xié)作波束成形算法,增強終端節(jié)點的傳輸能力。在實際終端位置信息存在誤差的條件下,推導(dǎo)出了協(xié)作波束成形平均方向圖函數(shù),分析了不同系統(tǒng)參數(shù)對于協(xié)作波束成形平均方向圖和瞬時方向圖差異的影響。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)衛(wèi)星物聯(lián)網(wǎng)鏈路傳輸性能需求,提出一種區(qū)域分組優(yōu)化的協(xié)作節(jié)點選擇算法。仿真結(jié)果表明,相比于傳統(tǒng)的分布式協(xié)作波束成形節(jié)點選擇算法,該文提出的算法在實際的誤差模型中旁瓣抑制和零陷生成方面具有更好的性能。
隨著物聯(lián)網(wǎng)(IoT)迅速發(fā)展,移動邊緣計算(MEC)在提供高性能、低延遲計算服務(wù)方面的作用日益明顯。然而,在面向IoT業(yè)務(wù)的MEC(MEC-IoT)時變環(huán)境中,不同邊緣設(shè)備和應(yīng)用業(yè)務(wù)在時延和能耗等方面具有顯著的異構(gòu)性,對高效的任務(wù)卸載及資源分配構(gòu)成嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。針對上述問題,該文提出一種動態(tài)的分布式異構(gòu)任務(wù)卸載算法(D2HM),該算法利用分布式博弈機制并結(jié)合李雅普諾夫優(yōu)化理論,設(shè)計了一種資源的動態(tài)報價機制,并實現(xiàn)了對不同業(yè)務(wù)類型差異化控制和計算資源的彈性按需分配,仿真結(jié)果表明,所提的算法可以滿足異構(gòu)任務(wù)的多樣化計算需求,并在保證網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性的前提下降低系統(tǒng)的平均時延。
在密集異構(gòu)蜂窩網(wǎng)絡(luò)和無線局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的超密集異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中, 變速移動的車輛終端會面臨更加頻繁的切換,導(dǎo)致用戶服務(wù)質(zhì)量(QoS)變差。該文針對上述問題,首先,利用高斯馬爾可夫移動模型,預(yù)測車輛下一時刻的位置,篩選出滿足終端服務(wù)質(zhì)量的候選網(wǎng)絡(luò)集,與當(dāng)前的候選網(wǎng)絡(luò)集做交運算,其次,當(dāng)前接入網(wǎng)絡(luò)不在交集中,則使用變步長的螢火蟲算法尋找最佳網(wǎng)絡(luò);再次,對因預(yù)測誤差導(dǎo)致的切換失效,則把終端用戶遷移到宏蜂窩,以保證通信的持續(xù)性。仿真結(jié)果表明,在超密集異構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)中,使用該文所提算法能夠減少乒乓切換等頻繁切換現(xiàn)象,同時,提升了用戶的服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
針對非信任雙向中繼網(wǎng)絡(luò)的能量受限和信息安全問題,該文提出一種基于無線攜能通信(SWIPT)與人工噪聲輔助的物理層安全傳輸方案。該方案中的非信任中繼采用功率分割(PS)策略輔助合法用戶進行保密通信,而全雙工干擾機在進行能量采集的同時發(fā)送人工噪聲以確保系統(tǒng)安全。以最大化系統(tǒng)保密性能為目標(biāo),優(yōu)化了中繼的PS因子,推導(dǎo)了保密和速率的解析式及高信噪比條件下最佳PS因子的閉式解。特別針對非理想信道狀態(tài)信息的情況,分析了信道估計誤差對系統(tǒng)保密性能的影響。仿真結(jié)果驗證了理論推導(dǎo)的正確性,并證明了所提的基于PS策略的干擾機協(xié)同傳輸方案相比采用時間切換(TS)策略或目的節(jié)點協(xié)同干擾的方案具有更優(yōu)的保密性能。
在設(shè)備到設(shè)備(D2D)通信輔助的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)中,為了盡可能提高傳輸成功率,D2D接收端需要預(yù)留較多的通信時隙(可以允許多次重傳)。然而,這顯著地增加了用戶設(shè)備(UE)的能耗,特別是在信道條件較差或者相鄰D2D鏈路干擾較嚴(yán)重的情況下。該文基于中繼和能耗模型構(gòu)造了一個傳輸成功率和能耗折中的優(yōu)化問題,進而提出一個基于二分法的通信時隙最優(yōu)配置算法。數(shù)值結(jié)果表明較多的預(yù)留時隙數(shù)量極大地增加了UE的能耗,但是不會顯著提高傳輸成功率,與多中繼傳輸、隨機中繼傳輸和100%成功傳輸?shù)绕渌惴ㄏ啾?,該文提出的預(yù)留時隙最優(yōu)配置算法獲得了最小的能耗和幾乎最大的傳輸成功率(只比100%成功傳輸方案低)。
針對無線自組織網(wǎng)絡(luò)在竊聽環(huán)境中的安全傳輸問題,該文提出了一種無線多跳自組織網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)合安全路由和功率優(yōu)化算法。首先,在竊聽者服從泊松簇過程(PCP)這一假設(shè)下推導(dǎo)得到了系統(tǒng)安全中斷概率(SOP)和連接中斷概率(COP)的表達式;然后以安全中斷概率約束下的連接中斷概率最小為準(zhǔn)則,針對給定路徑推導(dǎo)得到了源與各跳中繼的最優(yōu)傳輸功率,并進一步獲得了源與目的節(jié)點間的最優(yōu)路由。仿真結(jié)果表明,該文所提系統(tǒng)安全中斷概率和連接中斷概率的表達式與蒙特卡洛仿真結(jié)果相符,所提算法可獲得與窮舉搜索方法接近的安全性能,顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法。
針對當(dāng)前關(guān)于服務(wù)功能鏈(SFC)的部署問題都未考慮到虛擬網(wǎng)絡(luò)功能(VNF)的失效重要度,該文提出了基于深度強化學(xué)習(xí)的SFC可靠部署算法。首先建立VNF和虛擬鏈路可靠映射模型,為重要的VNF設(shè)置高可靠性需求,并通過鏈路部署長度限制盡可能保證虛擬鏈路可靠性需求。其次,以負(fù)載均衡為資源協(xié)調(diào)原則,與VNF可靠性聯(lián)合優(yōu)化,最終使用深度強化學(xué)習(xí)得到服務(wù)功能鏈部署策略。另外,提出了基于重要度的節(jié)點備份和鏈路備份策略,用于應(yīng)對部署過程中VNF/鏈路可靠性難以滿足的情況。仿真結(jié)果表明,該文的可靠部署算法在保證可靠性需求的基礎(chǔ)上能夠有效減少SFC失效損失,同時使虛擬網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定可靠。
針對全負(fù)載蜂窩網(wǎng)絡(luò)中D2D通信的功率分配問題,該文提出了一種基于非合作完全信息博弈納什均衡解的多復(fù)用D2D通信功率分配算法。以優(yōu)先保證蜂窩用戶通信質(zhì)量與D2D用戶接入率為前提,設(shè)置D2D通信系統(tǒng)上行鏈路幀結(jié)構(gòu),之后建立非合作完全信息博弈系統(tǒng)模型,引入定價機制到功率分配博弈模型中并分析納什均衡解的存在性與唯一性,最后給出該模型的分布式迭代求解算法。仿真結(jié)果表明,隨著D2D用戶復(fù)用數(shù)量的增加,該算法在提升系統(tǒng)吞吐量的同時,能有效地控制系統(tǒng)內(nèi)部干擾,大幅度降低系統(tǒng)總能耗。
針對現(xiàn)有的密鑰生成方案需要在通信流程中增加額外的密鑰協(xié)商協(xié)議,導(dǎo)致在5G等標(biāo)準(zhǔn)通信系統(tǒng)中應(yīng)用受限的問題,該文提出一種基于極化碼的無協(xié)商密鑰物理層安全傳輸方案。首先基于信道特征提取未協(xié)商的物理層密鑰,然后針對物理信道與密鑰加密信道共同構(gòu)成的等效信道設(shè)計極化碼,最后利用未協(xié)商的物理層密鑰對編碼后的序列進行簡單的模二加加密后傳輸。該方案通過針對性設(shè)計的極化碼糾正密鑰差異和噪聲引起的比特錯誤,實現(xiàn)可靠的安全傳輸。仿真表明,該文基于等效信道設(shè)計的極化碼在保證合法雙方以最優(yōu)的碼率可靠傳輸?shù)耐瑫r可以防止竊聽者竊聽,實現(xiàn)了安全與通信的一體化。
針對目前極化碼參數(shù)盲識別問題,該文提出一種基于零空間矩陣匹配的極化碼參數(shù)盲識別算法。由于極化碼生成矩陣的構(gòu)造是確定的,其生成矩陣都是滿秩的方陣,該算法首先利用極化碼編碼中信道可靠性估計刪除生成矩陣中凍結(jié)位碼字對應(yīng)的行,再找出該矩陣在二元域中的零空間矩陣作為該碼長下的監(jiān)督矩陣,用不同長度碼長的監(jiān)督矩陣與待檢測的碼字迭代相乘,根據(jù)乘積結(jié)果中“1”的比例來判斷碼字的碼長、信息位個數(shù)和位置分布。仿真結(jié)果表明,針對200組碼長64,信息位個數(shù)30的極化碼,在最大誤比特率不超過0.06時,識別率能保持在80%以上。
在大規(guī)模機器類通信(mMTC)系統(tǒng)中,以用戶活躍性為先驗信息,接收機可以基于稀疏感知最大后驗概率(S-MAP)準(zhǔn)則來檢測多用戶信號。為了降低S-MAP檢測的計算復(fù)雜度,基于干擾消除的思想,該文提出一種改進的活躍性感知有序正交三角分解(IA-SQRD)算法,以適用于mMTC系統(tǒng)上行鏈路多用戶信號檢測。IA-SQRD算法將傳統(tǒng)的活躍性感知有序正交三角分解(A-SQRD)算法的最終解作為初始解,并額外增加迭代干擾消除操作,以進一步提高檢測性能。此外,利用與改進A-SQRD算法相似的思路,該文對稀疏感知串行干擾消除(SA-SIC)、有序正交三角分解(SQRD)及數(shù)據(jù)相關(guān)的排序和正則化(DDS)算法亦進行了改進設(shè)計,分別獲得了相應(yīng)的改進型算法,即ISA-SIC、I-SQRD及I-DDS算法。仿真結(jié)果表明:相對于A-SQRD算法,在未顯著增加計算復(fù)雜度的情況下,在系統(tǒng)誤比特率(BER)為
時,該文所提IA-SQRD算法可取得3 dB性能增益;并且,對于不同的活躍概率或擴頻序列長度等參數(shù)配置下的mMTC系統(tǒng),IA-SQRD算法相對于其它算法均表現(xiàn)出更優(yōu)良的多用戶檢測性能。
針對強電磁干擾環(huán)境下無人機之間的隱秘通信,該文提出了無人機編隊中無線紫外光隱秘通信的能耗均衡算法。該算法能夠結(jié)合紫外光非直視、低竊聽等優(yōu)點,克服傳統(tǒng)無線電易被監(jiān)聽的缺點,在均衡能耗的同時為長機收集僚機信息提供可靠保證。通過引入考慮距離和剩余能量的優(yōu)先級函數(shù),提出基于分簇機制的改進算法BEAD-LEACH,并采用改進算法對無人機隨機部署和呈圓形編隊部署時進行仿真。仿真結(jié)果表明,在兩種部署方式下,網(wǎng)絡(luò)中50%節(jié)點出現(xiàn)死亡經(jīng)歷的時間分別延長了12%, 16%,改進算法能夠有效地均衡網(wǎng)絡(luò)的通信能耗,延長無人機網(wǎng)絡(luò)的生存時間。