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“下一代超100G光接入网关键技术”专题前言

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光通信研究 2024年第1期 5-6页

作者：义理林付松年张俊文张德智贺志学 FSAN国际标准组织鹏城实验室光通信系统研究所上海交通大学上海交通大学电子信息与电气工程学院上海交通大学电子工程系上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室广东工业大学复旦大学复旦大学电磁波信息科学教育部重点实验室中国电信集团中国电信研究院网络技术研究所接入网络研究中心

宽带光接入网作为“十四五”信息化建设的“新基建”之一,是夯实经济社会高质量发展的“基石”。随着下一代互联网、云计算、物联网、B5G/6G、4K/8K高清视频等新兴业务的蓬勃发展,光纤接入网作为人、物和云互联互通的“最后一公里”,正...

宽带光接入网作为“十四五”信息化建设的“新基建”之一,是夯实经济社会高质量发展的“基石”。随着下一代互联网、云计算、物联网、B5G/6G、4K/8K高清视频等新兴业务的蓬勃发展,光纤接入网作为人、物和云互联互通的“最后一公里”,正在演绎一场更高速率、更大容量、更灵活和更广覆盖范围的深刻变革。层出不穷的新兴业务,使得光纤接入网的带宽需求呈现巨大的增长,业务形态更加灵活,这对光接入网通信系统的础——物理层的传输性能提出了更高的要求。单通道50 Gbit/s无源光网络(PON)标准化研究工作已基本完成,光接入系统向着更大容量、更高速率的方向发展,低成本、广覆盖、高灵活度的单通道超100G接入技术将成为下一代光接入网的研究目标,需要进一步探索新型调制与解调、机器学习先进算法、相干探测与新型多址复用等技术在光接入网的应用。

关键词：

基于一致性算法的虚拟电厂调度指令动态跟踪策略

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电力建设 2024年第5期45卷 71-79页

作者：蔡光宗王伊晓袁智强杨莉黄文焘余墨多上海电力设计院有限公司上海市200025 上海市智能船舶综合电力系统工程技术研究中心(上海交通大学) 上海市200240

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)可以聚合大量的分布式能源资源(distributed energy resources,DER)作为一个整体参与电力系统的调度。为实现VPP内部DER的高效调控,提出了一种虚拟电厂集群自治调度架构。为解决理想通信网络下VPP内部... 详细信息

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)可以聚合大量的分布式能源资源(distributed energy resources,DER)作为一个整体参与电力系统的调度。为实现VPP内部DER的高效调控,提出了一种虚拟电厂集群自治调度架构。为解决理想通信网络下VPP内部DER动态跟踪调度指令的优化问题,分别从集群层面和DER层面提出了调节成本一致性和调节时间一致性算法,通过本地相邻DER的信息交互,更新自治节点参数,降低了通信压力,且提高了求解效率。在此基础上,通过引入共识增益函数和虚拟共识变量,解决了实际通信网络中的传输延迟和噪声问题。仿真结果验证了所提算法的有效性和可行性。

关键词：虚拟电厂多智能体分布式能源一致性算法调度指令跟踪控制

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基于多混沌系统的多层置乱的OFDM-PON物理层加密方案

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光电子．激光 2024年第3期35卷 225-233页

作者：鄢诚浩毕美华周玉鑫滕旭阳胡淼杭州电子科技大学通信工程学院浙江杭州310018 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240 江苏省新型光纤技术与通信网络工程研究中心江苏苏州215000

针对正交频分复用无源光网络(orthogonal frequency division multiplexing passive optical network, OFDM-PON)系统中的数据传输安全问题,本文设计了一种基于多混沌系统及多层加密的数字序列加密方案,通过在OFDM信号生成的每个步骤都... 详细信息

针对正交频分复用无源光网络(orthogonal frequency division multiplexing passive optical network, OFDM-PON)系统中的数据传输安全问题,本文设计了一种基于多混沌系统及多层加密的数字序列加密方案,通过在OFDM信号生成的每个步骤都采用密钥集选择性对信号加密,可有效提升系统的加密空间进而增加系统的保密性。首先,将明文进行分组,利用Logistic混沌系统选取构建混沌序列集中的混沌序列对每组明文进行异或加密调制成16-QAM(quadrature amplitude modulation)信号;然后,对QAM信号分组,利用Logistic混沌系统对每组QAM信号进行判定是否进行星座图置乱加密;最后,对OFDM的子载波进行分组,利用Logistic系统对每组进行判定是否需要进行频域置乱加密。搭建了仿真系统以进一步验证方案的可行性。仿真实验结果表明,该加密方法极大地增大了密钥空间,达10540,为数据传输提供良好的保密性。

关键词：混沌加密混沌系统正交频分复用无源光网络(OFDM-PON) 光通信

基于通道权重和数据效用特征的医学图像分割数据增强方法

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生物医学工程学杂志 2024年第2期41卷 220-227,236页

作者：武星陶晨杰李智张健孙群韩先花陈延伟上海大学计算机工程与科学学院上海200444 上海大学上海先进通信与数据科学研究院上海200444 上海大学医学院上海200444 上海全景医学影像诊断中心上海200233 上海交通大学附属第六人民医院消化内科上海200233 山口大学理学部日本山口753-8511 立命馆大学情报理工学部日本滋贺525-8577

在计算机辅助医疗诊断领域,获取含标签的医学数据代价昂贵,同时对模型的可解释性要求较高,而目前大多数深度学习模型存在数据缺乏和可解释性差的局限。为此,本文提出一种新颖的用于医学图像分割的数据增强方法,其优势和新颖之处在于,通... 详细信息

在计算机辅助医疗诊断领域,获取含标签的医学数据代价昂贵,同时对模型的可解释性要求较高,而目前大多数深度学习模型存在数据缺乏和可解释性差的局限。为此,本文提出一种新颖的用于医学图像分割的数据增强方法,其优势和新颖之处在于,通过梯度类激活热力图提取数据效用特征并与原图像进行融合,然后构建新的通道权重特征提取器来学习不同通道间的权重,最终实现了不具有破坏性的数据增强效果,提升了模型的性能、数据效用和可解释性。将本文方法应用于超光谱-克瓦希尔(Hyper-Kvasir)数据集,U型网络(U-net)模型的交并比(IoU)和戴斯(Dice)系数分别有所提升;在国际皮肤成像合作组织(ISIC)档案文件(Archive)数据集(ISIC-Archive)上,深度研究实验室V3+网络(DeepLabV3+)模型的指标IoU和Dice系数也分别有所提升。此外,在仅使用70%的训练数据的情况下,依然取得了原模型在整个数据集上训练所得性能的95%,表现出良好的数据效用。而且,该方法所使用的数据效用特征具有内置的可解释信息,有助于提高模型的可解释性。本文所提方法普适性较好,可以即插即用,适用于不同的分割方法,且无需修改网络结构,因此易于集成到现有的医学图像分割工作中,可提高今后研究和应用的便利性。

关键词：医学图像分割数据增强数据效用深度学习可解释性

面向边缘光算力网络的上行链路资源协同调度算法

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光通信技术 2024年第3期48卷 45-51页

作者：王蕴林霄楼芝兰李军孙卫强福州大学物理与信息工程学院福州350116 浙江财经大学数据科学学院杭州310018 苏州大学江苏省新型光纤技术与通信网络工程研究中心江苏苏州215006 上海交通大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室上海200240

为满足冷、热业务实时、高效的算力调度需求,提出一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)与时间卷积网络(TCN)的算力负载预测模型(简称C-TCN模型),并设计了基于C-TCN与Q学习的资源协同调度算法(CTQ算法),利用C-TCN模型提前感... 详细信息

为满足冷、热业务实时、高效的算力调度需求,提出一种基于自适应噪声完全集合经验模态分解(CEEMDAN)与时间卷积网络(TCN)的算力负载预测模型(简称C-TCN模型),并设计了基于C-TCN与Q学习的资源协同调度算法(CTQ算法),利用C-TCN模型提前感知下一时刻负载变化,通过Q学习协同调度波长与存储资源,寻找最佳波长划分与边缘存储分配方案。实验结果表明:CTQ算法的调度性能不仅优于现有调度算法,能满足冷、热业务调度性能要求,而且还能提高波长利用率。

关键词：边缘光算力网络算力调度数据传输资源调度网络优化

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基于轻量级注意力生成对抗网络的TEDS图像盲去模糊研究

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铁道科学与工程学报 2024年

作者：王登飞苏宏升陈光武吕晓聪赵小娟中国铁路上海局集团有限公司南京动车段甘肃省高原交通信息工程及控制重点实验室兰州交通大学自动化与电气工程学院

列车高速运行易导致列车表面部件出现机械损伤，影响列车的运行安全。用于损伤检测的动车组运行故障图像检测系统（TEDS）需进行检测的部件形态多样、体积大小不一，且因列车运动、拍摄设备的震动等会带来所拍摄图片不同程度的模糊，给... 详细信息

列车高速运行易导致列车表面部件出现机械损伤，影响列车的运行安全。用于损伤检测的动车组运行故障图像检测系统（TEDS）需进行检测的部件形态多样、体积大小不一，且因列车运动、拍摄设备的震动等会带来所拍摄图片不同程度的模糊，给工作人员对故障的分析和标注带来干扰，影响检测的实时性和准确率，故提出一种基于轻量级注意力生成对抗网络的TEDS图像盲去模糊算法。首先采用改进的带通道注意力和空间注意力机制的线性倒残差瓶颈模块构建轻量级特征提取网络，随后将其提取的5种尺度的特征送入特征金字塔网络（FPN）构建生成器，使生成器能有效的关注重点信息、综合底层和高层信息、从多尺度提取特征。其次采用谱归一化U＿Net作为判别器网络，对局部信息产生更精确的梯度反馈，并在局部，全局双判别器的基础上加入逐像素判别，增强对图像纹理和细节上的对抗学习。研究表明，本算法处理后TEDS图片较其他算法对不同尺度的目标均有更好的去模糊效果，图像有更高的清晰度。评价指标PSNR和SSIM达到28.6和91.2%，较其他算法分别提升了0.7和3.8%，且轻量级网络参数文件只有13.6M，可取得其他算法几十倍的速度提升，在不用GPU时每分钟可对75张TEDS图片进行去模糊处理，达到TEDS系统的实时性需求。研究成果可有效提高TEDS系统的图片质量，提高损伤检测和标注的精准度，提升工作人员的效率，更好地保障铁路的安全运行。

关键词：动车组运行故障图像检测系统盲去模糊注意力机制生成对抗网络 MobileNet

基于多尺度注意力半监督学习的老照片划痕修复

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计算机工程 2022年第10期48卷 245-251,261页

作者：高伟吴顺上海文广科技(集团)有限公司上海200233 上海交通大学图像通信与网络工程研究所上海200240

老照片由于长时间的磨损或保存不当,会出现照片的划痕损伤。随着深度学习在图像重建中的应用,基于深度学习方法能够在纹理修复的基础上获取图像的语义信息并预测语义内容,使老照片修复的整体效果更加符合客观事实,但利用深度学习进行老... 详细信息

老照片由于长时间的磨损或保存不当,会出现照片的划痕损伤。随着深度学习在图像重建中的应用,基于深度学习方法能够在纹理修复的基础上获取图像的语义信息并预测语义内容,使老照片修复的整体效果更加符合客观事实,但利用深度学习进行老照片划痕修复缺乏学习所需数据集。提出一种基于半监督学习的老照片划痕自动修复的方法,创建划痕合成数据集SynOld用于网络训练,同时搜集真实的划痕老照片用于训练和测试,将合成数据集和真实老照片加入网络学习,两者共享网络参数,并通过鉴别器来区分网络生成图像与真实图像。对于合成数据集有监督的分支采用均方差损失、感知损失和对抗损失约束训练,对于真实老照片无监督的分支采用总变差损失控制训练。实验结果表明,相比于多尺度特征注意力网络的监督学习方法,该方法在合成数据集SynOld和真实老照片上都具有较好的修复效果。

关键词：老照片划痕图像修复多尺度注意力半监督学习划痕合成数据集

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基于时间敏感网络的列车通信网络研究及应用

城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 184-189页

作者：齐玉玲黄涛张军贤贾焱鑫徐龙熊伟朱海龙彭开来中车南京浦镇车辆有限公司南京210031 深圳市三旺通信股份有限公司深圳518055 上海三旺奇通信息科技有限公司上海201601 北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876 网络通信与安全紫金山实验室南京211111

[目的]TCN(列车通信网络)拓扑结构复杂而且对传输实时性要求较高,目前列车数据传输主要采用TRDP(列车实时数据协议)进行承载,但会存在网络时延不确定的问题,故研究采用TSN(时间敏感网络)保证数据传输的有界时延,来解决TCN面临的以上问题... 详细信息

[目的]TCN(列车通信网络)拓扑结构复杂而且对传输实时性要求较高,目前列车数据传输主要采用TRDP(列车实时数据协议)进行承载,但会存在网络时延不确定的问题,故研究采用TSN(时间敏感网络)保证数据传输的有界时延,来解决TCN面临的以上问题。[方法]提出了TTAM(一种TRDP与TSN自适应的方法),以实现TRDP与TSN的协议转换,保证列车数据在网络中传输的时间确定性。[结果及结论]通过搭建TSN测试台,对TSN网络功能及性能(IEEE 802.1 AS与IEEE 802.1 Qbv协议)进行测试,验证了TTAM在TSN技术应用中的有效性。

关键词：列车通信网络时间敏感网络列车实时数据协议

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基于时间敏感网络的列车通信时间同步研究

城市轨道交通研究 2024年第5期27卷 51-56页

作者：张军贤梁汝军黄涛张稳亿徐龙熊伟朱海龙彭开来中车南京浦镇车辆有限公司南京210031 深圳市三旺通信股份有限公司深圳518055 上海三旺奇通信息科技有限公司上海201601 北京邮电大学信息与通信工程学院北京100876 网络通信与安全紫金山实验室南京211111

[目的]列车通信网络中NTP(网络时间协议)的毫秒级精度,已日渐无法满足大流量和确定性传输的要求,同时现有研究局限于将PTP(精确时钟同步协议)应用于列车通信场景,而缺乏列车通信网络中的时间敏感网络时间同步研究,因此有必要进行相关分... 详细信息

[目的]列车通信网络中NTP(网络时间协议)的毫秒级精度,已日渐无法满足大流量和确定性传输的要求,同时现有研究局限于将PTP(精确时钟同步协议)应用于列车通信场景,而缺乏列车通信网络中的时间敏感网络时间同步研究,因此有必要进行相关分析。[方法]首先,结合列车通信网络中时间同步的研究现状,根据时间敏感网络同步协议分析了列车通信网络中的偏差和时延;其次,提出了时钟服务源故障和跳变情况下的冗余机制;最后,通过模拟时间同步过程,验证了冗余机制的效果。[结果及结论]时间敏感网络能较好地适用于列车通信网络中时钟服务源的时间同步,且其冗余机制能较好地避免时钟服务源的故障和跳变带来的同步误差。

关键词：列车通信网络时间敏感网络时间同步

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