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基于云计算技术的区域安全通信技术研究

赵盛烨  
【摘要】:基于云计算技术的区域安全通信技术是计算机与通信的超融合技术,解决了无线通信技术中按身份分配不同通信权限的问题。其中,“云计算技术”是基于实时数据通信的控制方法,“区域”描述了精准限定的物理覆盖范围,“安全通信技术”是特定区域的受控通信控制技术。前人在通信速率和便捷程度的需求下,研发出的通信系统往往只是解决了通信的效率、可靠性、便捷性问题,较少考虑通信技术的发展对保密机构的破坏和这些机构的特殊需要,在各类通信协议的标准当中也不存在这样的信令集供特殊功能的通信设备研发。同时,当前在网的2G-3G通信系统出于通信效率考虑较少地使用了计算机辅助单元,因此作者在研究提升云计算算法效率的基础上,将2G-3G通信系统进行上云改良,再结合4G和5G通信协议,研究通信系统对移动台终端鉴权和定位的原理,并通过科研成果转化实验,在一定区域范围内对特定终端用户群体实现了这一目标,同时该固定区域之外的移动台用户不受该技术体系的影响。文章以区域安全通信为研究对象,结合当前云计算、人工智能的新兴技术展开研究,具体工作如下:1.提出一种云环境下异构数据跨源调度算法。针对云计算中异构数据跨源调度传输耗时问题,现有的调度方法很多都是通过启发式算法实现的,通常会引起负载不均衡、吞吐量和加速比较低的问题。因此,本文提出了一种云环境下异构数据跨源调度方法,在真正进行调度之前进行了数据预取,大大减小了调度时的计算量,从而减小了调度资源开销。然后,更新全部变量,对将要调度的异构数据跨源子数据流质量进行排列,并将其看做子流数据的权重,每次在调度窗口中选择异构多源子流数据中最佳质量的子流数据进行调度传输,直到全部数据子流处理完毕。实验结果表明,本文所提的方法能够在云环境下对异构数据进行跨源调度,同时具有较高的负载均衡性、吞吐量和加速比。2.提出一种云环境下改进粒子群资源分配算法。云计算中,云平台的资源分配,不仅面对单节点的资源请求,还有面对更复杂的多节点的资源请求,尤其对于需要并行运行或分布式任务的用户,对云集群中节点间的通信都有非常严格的时延和带宽要求。现有的云平台往往是逐个虚拟机进行资源分配,忽略或者难以保障节点间的链路资源,也就是存在云集群多资源分配问题。因此,本文提出了一种新的云资源描述方法,并且对粒子群云资源分配方法进行改进。仿真实验结果表明,本文方法能够有效地对云资源进行分配,提高了云资源的平均收益和资源利用率,在资源开销方面相比于传统方法减少了至少10%,而且有更短的任务执行时间(30ms以内)。3.提出一种智能化区域无线网络的移动台动态定位算法。无线网络影响因素较多,总是无法避免地产生定位误差,为取得更好的可靠性与精准度,针对智能化区域无线网络,提出一种移动台动态定位算法。构建基于到达时延差的约束加权最小二乘算法,获取到达时延差信息,根据移动台对应服务基站获取的移动台到达时延差与到达角度数据,利用约束加权最小二乘算法多次更新定位估计,结合小波变换,架构到达时延差/到达角度混合定位算法,依据智能化区域无线网络环境的到达时延差数据采集情况,将估算出的移动台大致位置设定为不同种类定位结果,通过多次估算实现移动台动态定位。选取不同无线网络环境展开移动台动态定位仿真,分别从到达时延测量偏差、区域半径以及移动台与其服务基站间距等角度验证算法定位效果,由实验结果可知,所提算法具有理想的干扰因素抑制能力,且定位精准度较高。4.构建了基于云计算技术的区域安全通信系统。系统包括软件系统和硬件系统,整个系统是完整的,并且已经得到了实践的验证。通过SDR软件定义的射频通信架构,实现系统间的通信超融合。对于非授权手机与非授权的SIM卡要进行通信阻塞,同时要对手机与SIM卡分别进行授权,当有非授权手机或者授权手机插入非授权SIM卡进入监管区域中后,要可实现对其通讯的完全屏蔽和定位,软件系统应对非法用户进行控制,所有非法用户的电话、短信、上网都应被记录和拦截。硬件系统主要对顶层模块、时钟模块、CPU接口模块、ALC模块、DAC控制模块进行了设计。同时,本文使用改进的卷积定理算法提高了信号的保真度。5.智能化区域安全体系研究。未来的区域安全管理员还需要对多个进入的移动台终端进行鉴别,解决谁是终端机主、是否有安全威胁、真实身份是什么等问题,针对这些问题建立智能化区域安全通信体系,并将其保存在存储设备中,该体系可以实现自我学习。最后,通过实际应用对上述研究工作进行了验证,取得了较好的应用效果,满足了特定领域特定场景下的区域安全通信需求。


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