2025年能源網(wǎng)絡通信創(chuàng)新應用大會:全時全域(ATAZ)通信網(wǎng)釋_第1頁
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文檔簡介

《配電市場價格分析及價格監(jiān)管模式》《基于協(xié)網(wǎng)理論的ERP上線之路》《配電市場價格分析及價格監(jiān)管模式》《基于協(xié)網(wǎng)理論的ERP上線之路》《心岳集》《心岳詞》天津大學、天津商業(yè)大學企業(yè)導師;《文化型企業(yè)“道”與“術”》作家、詩人。1楊挺,天津大學電氣自動化與信息工程學院教授/博士生導師223第一章背景及意義1.1通信發(fā)展史1.2通信網(wǎng)絡現(xiàn)狀41.1通信發(fā)展史4451.1通信發(fā)展史44聲光電編碼萌芽光信號的二進制編碼,通過燈泡的明滅組合(0,1)及閃爍間隔實現(xiàn)信息傳遞,建立光波作為信息載體的基礎編碼體系聲光電編碼萌芽光信號的二進制編碼,通過燈泡的明滅組合(0,1)及閃爍間隔實現(xiàn)信息傳遞,建立光波作為信息載體的基礎編碼體系2把文字等信息按照特定的編碼規(guī)則轉換為不同組合的電信號進行傳輸光信號轉換為電信號編碼處理后進把文字等信息按照特定的編碼規(guī)則轉換為不同組合的電信號進行傳輸光信號轉換為電信號編碼處理后進行傳輸,在電視機端再將接收到的電信號解碼并轉換為光信號34661.1通信發(fā)展史現(xiàn)代通信革命的核心邏輯:從模擬到數(shù)字、利用有線和無線的方式,實現(xiàn)從地面到空間、從人連接到物的連接。771.2通信網(wǎng)絡現(xiàn)狀高速無線通信網(wǎng)絡架構演進加速、毫米波/太赫茲高速無線通信網(wǎng)絡架構演進加速、毫米波/太赫茲高頻段技術突破、邊緣計算節(jié)點下沉至城域網(wǎng)、高速化與低延遲不斷提升高速化與低延遲不斷提升確定性網(wǎng)絡切片技術商用落地確定性網(wǎng)絡切片技術商用落地寬帶化與大容量需求持續(xù)增長光纖骨干網(wǎng)向400G/800G超高速迭代、空分復用光纖容量突破100Tbps、MassiveMIMO天寬帶化與大容量需求持續(xù)增長跨域化與跨界融合趨勢明顯星鏈通信技術開啟衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)時代、算力網(wǎng)絡實現(xiàn)云網(wǎng)邊端協(xié)同、算用協(xié)同、車聯(lián)網(wǎng)賦能智慧交通、數(shù)字孿生重構網(wǎng)絡體系跨域化與跨界融合趨勢明顯多元化與安全性挑戰(zhàn)疊加量子通信與量子計算技術重構網(wǎng)絡加密體系、零信任與內生安全重構防護邊界、AI對抗防御系統(tǒng)動態(tài)升級、區(qū)塊鏈保障數(shù)據(jù)確權溯源多元化與安全性挑戰(zhàn)疊加88無縫連接全域性(深空/深海/深地)天空地海一體化AI驅動網(wǎng)絡智能化全時全域通信網(wǎng)99第二章全時全域通信網(wǎng)的定義第二章全時全域通信網(wǎng)的定義2.12.1ATAZ通信網(wǎng)的定義2.2ATAZ通信網(wǎng)的核心特征copyright@全時全域特戰(zhàn)隊2024102.1全時全域通信網(wǎng)的定義過整合天基、空基和地基等多種通信資源,實現(xiàn)覆蓋包括海陸、低空、太空(地、空、天)在內的所有區(qū)域的全時空、全連接的通信網(wǎng)絡系統(tǒng)。ATAZ通信網(wǎng)基于控制論、網(wǎng)絡演算等多種理論,通過融合星鏈通信、光通信、移動通信等多種技術,集成感知、采集、傳輸、處任何地點能提供連續(xù)穩(wěn)定的信息傳輸和通信服務能力。ATAZ通信網(wǎng)具有廣域連接大帶寬、低時延、高可靠、2.2ATAZ通信網(wǎng)的核心特征確保在全天候的任何時間內,能夠處理海量并發(fā)請求,實支持不同業(yè)務領域間的通信需求,推動跨域的數(shù)據(jù)共享和智能協(xié)同。具備低延遲和高帶寬特性,滿足實現(xiàn)全球范圍內無縫連接,從陸地到海洋、沙漠甚至太空都能提從物理層到應用層提供全方位防護,具備自愈能力和智能監(jiān)控,有效應對內外部威脅,保障數(shù)據(jù)2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構回安全層:確保數(shù)據(jù)安全與系統(tǒng)抗風險能力。業(yè)務應用層:通過網(wǎng)絡優(yōu)化與深度學習提升業(yè)務性能。資源調控層:利用SDN、VNF等技術優(yōu)化資源回安全層:確保數(shù)據(jù)安全與系統(tǒng)抗風險能力。業(yè)務應用層:通過網(wǎng)絡優(yōu)化與深度學習提升業(yè)務性能。資源調控層:利用SDN、VNF等技術優(yōu)化資源全時全域通信網(wǎng)網(wǎng)絡性能監(jiān)控流量特性分析業(yè)務應用層資源動態(tài)配置業(yè)務平滑演進網(wǎng)絡演算深度強化學習邊云協(xié)同計算業(yè)務聚合與優(yōu)化網(wǎng)絡性能監(jiān)控流量特性分析業(yè)務應用層資源動態(tài)配置業(yè)務平滑演進網(wǎng)絡演算深度強化學習邊云協(xié)同計算業(yè)務聚合與優(yōu)化安全層安全層身份認證技術數(shù)據(jù)加密技術網(wǎng)絡空間網(wǎng)絡空間零信任理論實時威脅響應數(shù)據(jù)實時威脅響應數(shù)據(jù)隔離處理持續(xù)監(jiān)控審計身份驗證授權數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)加密保護全局全局訪問控制趨勢分析優(yōu)化建議資源調控層資源調控層SDN(軟件定義網(wǎng)絡) VNF(網(wǎng)絡功能虛擬化)博弈論網(wǎng)絡資源靈活管理跨層資源協(xié)同與路徑調度提升資源利用率高層策略下發(fā)控制命令下發(fā)網(wǎng)絡鏈路層靈活的功能擴展多場景服務支持網(wǎng)絡鏈路層靈活的功能擴展多場景服務支持排隊理論控制論虛擬化排隊理論控制論虛擬化圖論圖論多租戶支持網(wǎng)絡設備硬件設備層計算節(jié)點多租戶支持網(wǎng)絡設備硬件設備層計算節(jié)點虛擬化平臺多模態(tài)通信鏈路多模態(tài)通信鏈路覆蓋衛(wèi)星、無人機、基站、光纖等天空地一體化通信基礎設施無人機等,構建兼容天空地一體化的通信基礎無人機等,構建兼容天空地一體化的通信基礎高空平臺站、光纖通信系統(tǒng)、終端設備等天基通信設備:包括地球同步軌道(GEO)和低軌道(LEO)衛(wèi)星,用于遠距離覆蓋和高速數(shù)據(jù)傳輸,并通過天基接入網(wǎng)與空基及地基系統(tǒng)連空基通信設備:依托飛機、無人機、高空平臺、空中基站等,提供靈活的中繼和擴展能地基通信設備:包括地面通信關站、基站綜合站、骨干網(wǎng)和移動通信系統(tǒng),負責陸地、2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構管理平臺光數(shù)據(jù)傳輸器(發(fā)送部)光數(shù)據(jù)傳輸器(接受部)接收電路LDPD驅動電路輸入信號輸出信號光連接器光連接器網(wǎng)絡設備網(wǎng)絡設備管理平臺光數(shù)據(jù)傳輸器(發(fā)送部)光數(shù)據(jù)傳輸器(接受部)接收電路LDPD驅動電路輸入信號輸出信號光連接器光連接器網(wǎng)絡設備網(wǎng)絡設備地基通信技術是指通過部署在地面的固定或移動基礎設施構建的有線及無線通信網(wǎng)絡,是基礎性通信體系。其核心是利用光纖、電纜、基 B網(wǎng)B網(wǎng)網(wǎng)絡出入口防火墻光纖路由器路由器光纖通信子系統(tǒng)(FiberOpticCommunicationSub-System)服務器群光纖路由器路由器光纖通信子系統(tǒng)(FiberOpticCommunicationSub-System)服務器群光纖通信網(wǎng)調制器解調器輸出輸入輸出交換機網(wǎng)絡設備信號信號交換機交換機交換機交換機網(wǎng)絡設備信號信號無線頻段無線終端無線通信子系統(tǒng)(WirelessCommunicationSub-System)無線通信網(wǎng)網(wǎng)絡設備無線頻段無線終端無線通信子系統(tǒng)(WirelessCommunicationSub-System)無線通信網(wǎng)網(wǎng)絡設備Λ有線終端圖2-5地基通信原理圖地基通信主要功能:通過光纖網(wǎng)絡、移動基站和微波傳輸?shù)鹊孛嬖O施圖2-5地基通信原理圖地基通信主要功能:通過光纖網(wǎng)絡、移動基站和微波傳輸?shù)鹊孛嬖O施,實現(xiàn)地面通信覆蓋、專網(wǎng)通信支持、深度信號覆蓋、應急通信保2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構空基通信技術不僅包括航空器之間的通信,還涵蓋航空器與地面站、其他航空器甚至衛(wèi)星之間的通信。航空器調制解調無線單元▲調制解調民航局平臺互聯(lián)網(wǎng)航司平臺圖2-7空基通信原理圖空基通信主要功能:圖2-7空基通信原理圖空基通信主要功能:通過飛機、無人機、高空平臺等空中載體,實現(xiàn)應急通信保障、軍事偵察指揮、偏遠地區(qū)覆蓋、移動通信增強以及導航定位融合,為軍事和民用領域提供靈活、快速的臨時通信解決方案。2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構天基通信技術是指利用人造衛(wèi)星、空間站或其他航天器作為中繼節(jié)點,實現(xiàn)地球表面、空中、太空或深海等不同區(qū)域之間信息傳輸?shù)耐ㄐ?通信衛(wèi)星………通信衛(wèi)星————天基網(wǎng)絡天基網(wǎng)絡衛(wèi)星網(wǎng)······通信衛(wèi)星 星簇通信衛(wèi)星通信衛(wèi)星網(wǎng)關地面云計算平臺地面站服務增強衛(wèi)星高空平臺通信系統(tǒng)地面網(wǎng)網(wǎng)關地面云計算平臺地面站服務增強衛(wèi)星高空平臺通信系統(tǒng)地面網(wǎng)飛機飛機車輛傳感器輪船浮標圖2-9天基通信網(wǎng)絡結構示意圖地面網(wǎng)絡圖2-9天基通信網(wǎng)絡結構示意圖地面網(wǎng)絡圖2-10天基通信網(wǎng)絡連接圖用戶端天基通信主要功能:通過衛(wèi)星等太空平臺實現(xiàn)全球覆蓋通信、應急救災通信、軍事戰(zhàn)略通信、廣播與互聯(lián)網(wǎng)服務、導航定位、以及物聯(lián)網(wǎng)定義:利用虛擬化、排隊論、控制論等技和動態(tài)資源調配,保障服務質量。定義:利用虛擬化、排隊論、控制論等技和動態(tài)資源調配,保障服務質量。虛擬化技術網(wǎng)絡鏈路層網(wǎng)絡鏈路層排隊論控制論虛擬化跨域性、多領域、多業(yè)務場景鏈路高效管理資源動態(tài)調配靈活的功能擴展多場景服務支持排隊論控制論虛擬化跨域性、多領域、多業(yè)務場景鏈路高效管理資源動態(tài)調配靈活的功能擴展多場景服務支持資源分配和實時計算,旨和自適應傳輸,通過網(wǎng)絡源管理和目標優(yōu)化,提在減少網(wǎng)絡延遲。功能虛擬化,實現(xiàn)高質量 排隊論:又稱隨機服務系統(tǒng)理論,由服務機構和服務對象構成,用于分析優(yōu)化服務系統(tǒng)中的等待現(xiàn)象,服務對象到來占用服務系統(tǒng)的時間都是隨機的,排隊論用以研究服務過程初始隊列初始隊列 顧客到達顧客到達服務機構服務率服務臺數(shù)量單服務/多服務客戶到達率客戶到達時間分布先到先服務規(guī)則優(yōu)先級排隊規(guī)則顧客離開服務機構服務率服務臺數(shù)量單服務/多服務客戶到達率客戶到達時間分布先到先服務規(guī)則優(yōu)先級排隊規(guī)則顧客離開平均等待時間系統(tǒng)利用率隊列長度輸入服務規(guī)則服務性能評價指標圖2-13ATAZ通信網(wǎng)排隊系統(tǒng)處理流程基于排隊論的ATAZ低時延優(yōu)化方法:針對ATAZ多元數(shù)據(jù)包輸入的圖2-13ATAZ通信網(wǎng)排隊系統(tǒng)處理流程基于排隊論的ATAZ低時延優(yōu)化方法:針對ATAZ多元數(shù)據(jù)包輸入的大規(guī)模實時數(shù)據(jù)涌入與網(wǎng)絡資源競爭的問題,采用多級排隊模型(M/M/C)調整隊列優(yōu)先級,依據(jù)任務緊急程度、資源占用率以及當前網(wǎng)絡負載優(yōu)化資源分配,有效管理數(shù)據(jù)流。注:M/M/C:到達時間服從泊松分布的馬爾科夫過程/服務時間服從泊松分布的馬爾科夫過程/N個并行的服務臺2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構Dijkstra算法:作為圖論中的經(jīng)典算法,用于解決單源最短路徑問題,采用貪心策略逐步擴展最短路徑前沿,每次遍歷到始點距離最近且未訪問過的頂點的 傳入 傳入12424 1數(shù)據(jù)包傳入節(jié)點編號節(jié)點距離來源節(jié)點6935 20 1數(shù)據(jù)包傳入節(jié)點編號節(jié)點距離來源節(jié)點69352046距離來源節(jié)點552046距離來源節(jié)點5123456-1∞∞-114123456-14∞∞-1224 35201數(shù)據(jù)包檢驗所有標記點k到未標記點j的距4 35201數(shù)據(jù)包檢驗所有標記點k到未標記點j的距4NumN(是否遍歷節(jié)點)6找到最終最短路徑距離5123456-1848-14245是選入節(jié)點待選節(jié)點選入節(jié)點待選節(jié)點確求得一條最短路徑。然而,面對規(guī)模較大、節(jié)丟包率最短路徑D傳輸終點通信中斷數(shù)據(jù)包K最短路徑算法:用于尋找起點到目的節(jié)點間丟包率最短路徑D傳輸終點通信中斷數(shù)據(jù)包K最短路徑算法:用于尋找起點到目的節(jié)點間多條接近最優(yōu)的路徑集合,通過分散流量到不同路徑上避免網(wǎng)絡擁塞,以最大程度//7474次短路徑是次短路徑8-O8-O圖2-16K最短路徑算法流程圖強QoS約束的ATAZ路由算法:ATAZ通信網(wǎng)具備全天候、全點,對網(wǎng)絡的高可靠性和實時性要求更為嚴格,當傳輸路徑故障或鏈路擁塞導致數(shù)圖2-16K最短路徑算法流程圖強QoS約束的ATAZ路由算法:ATAZ通信網(wǎng)具備全天候、全點,對網(wǎng)絡的高可靠性和實時性要求更為嚴格,當傳輸路徑故障或鏈路擁塞導致數(shù)據(jù)傳輸中斷,KSP算法能夠迅速計算從當前節(jié)點到目的節(jié)點的前K條//實時路徑計算與資源調度生成路徑策略李雅普諾夫穩(wěn)定分析狀態(tài)信息李雅普諾夫穩(wěn)定性理論:該理論是一種基于狀態(tài)空間描述的穩(wěn)定性分析方法,用于分析一個系統(tǒng)在受到擾動時,是否會回歸平衡狀生成路徑策略李雅普諾夫穩(wěn)定分析狀態(tài)信息建立系統(tǒng)狀態(tài)方程取狀態(tài)方程零解 求解平衡點不穩(wěn)定,則調整系統(tǒng)參數(shù)導數(shù)負導數(shù)負定性函數(shù)正定性函數(shù)二次型函數(shù)能量函數(shù)穩(wěn)定控制策略生李雅普諾夫穩(wěn)定性判定ATAZ服務質量控制方法:將ATAZ通信網(wǎng)依控制理論構建系統(tǒng)模型,采用李雅普諾夫判穩(wěn)方法和自適應優(yōu)化,生成控制策略,網(wǎng)絡負載狀態(tài)反饋全時全域通信網(wǎng)網(wǎng)絡負載狀態(tài)反饋控制策略實施圖2-19ATAZ通信網(wǎng)協(xié)同閉環(huán)控制系統(tǒng)架構網(wǎng)絡功能虛擬化(VNF):通過虛擬化技術將傳統(tǒng)專用硬件的通信資源、計算資源和存儲資源解耦為軟件能力,運行通用資源調度方法網(wǎng)絡功能虛擬化(VNF):通過虛擬化技術將傳統(tǒng)專用硬件的通信資源、計算資源和存儲資源解耦為軟件能力,運行通用資源調度方法,實現(xiàn)彈性調度、服 圖2-20VNF管理流程圖服務提供商VNF-7VNF-2VNF-8VNF-6VNF-5VNF-1服務提供商VNF-7VNF-2VNF-8VNF-6VNF-5VNF-1VNF-4VNFVNF-3資源優(yōu)化調配資源優(yōu)化調配VNFVNF分布式聚類算法VNFVNF向網(wǎng)絡切片關聯(lián)圖譜映射基于強化學習基于強化學習動態(tài)調配算法ATAZ通信網(wǎng)ATAZ通信網(wǎng)??存儲資源Rs?計算資源Rc?通信資源Rn/實現(xiàn)ATAZ通信網(wǎng)業(yè)務驅動的彈性資源調度,并且依托服務鏈快速重構技術,顯著提升涉及的理論技術:復雜網(wǎng)絡理論、軟件定義網(wǎng)絡資源靈活管理跨層資源協(xié)同與路徑調度提升資源利用率復雜網(wǎng)絡理論SDN(軟件定義網(wǎng)絡)博弈論網(wǎng)絡資源靈活管理跨層資源協(xié)同與路徑調度提升資源利用率復雜網(wǎng)絡理論SDN(軟件定義網(wǎng)絡)博弈論控制器軟件定義網(wǎng)絡(編碼方法)OpenFlow協(xié)議接口通信機制小世界網(wǎng)絡復雜網(wǎng)絡理論(解析方法)網(wǎng)絡拓撲結構無標度網(wǎng)絡動態(tài)模型分析ATAZ資源調控層的技術理論方法控制器軟件定義網(wǎng)絡(編碼方法)OpenFlow協(xié)議接口通信機制小世界網(wǎng)絡復雜網(wǎng)絡理論(解析方法)網(wǎng)絡拓撲結構無標度網(wǎng)絡動態(tài)模型分析合作博弈博弈論(調控方法)合作博弈納什均衡機制設計演化博弈n基于復雜網(wǎng)絡理論,通過小世界網(wǎng)絡或無標度網(wǎng)絡分析,解析復雜網(wǎng)絡的行為和特性。界網(wǎng)絡或無標度網(wǎng)絡分析,解析復雜網(wǎng)絡的行為和特性。2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構 復雜網(wǎng)絡理論:復雜網(wǎng)絡理論是研究由節(jié)點和邊構成的系統(tǒng),其核心特征包括小世界特性、無標度特性及動態(tài)演化機制,旨在揭示復雜系統(tǒng)的拓撲結構、功能涌現(xiàn)及動力學行為規(guī)律。其核心方法論是通過抽象網(wǎng)絡模型分析系統(tǒng)的自組織性、魯棒性及社 計算拓撲特征計算拓撲特征 隨機網(wǎng)絡 隨機網(wǎng)絡小世界網(wǎng)絡 節(jié)點數(shù) 連接概率無邊邊數(shù)網(wǎng)絡ATAZ網(wǎng)絡連接行為和特性分析方法:通過計算ATAZ網(wǎng)絡ATAZ網(wǎng)絡連接行為和特性分析方法:通過計算ATAZ網(wǎng)絡聚類系數(shù)、介數(shù)等拓撲指標,實現(xiàn)對網(wǎng)絡連接行為和特征分析,實現(xiàn)對不同ATAZ網(wǎng)絡的分軟件定義網(wǎng)絡(SDN):SDN通過控制層與數(shù)據(jù)層解耦及集中化可編程管控,實現(xiàn)網(wǎng)絡資源動態(tài)編排與策略實時適配,其核心架構基于開放接口(如OpenFlow)和全局視圖調度,滿足ATAZ場景下高彈性拓撲重構、多業(yè)務流智應用平面網(wǎng)絡應用業(yè)務應用安全應用抽象網(wǎng)絡資源的編程控制北向接口(如RESTAPP)控制平面東向API西向API東向APISDN控制器SDN控制器SDN控制器SDN控制器SDN控制器邏輯網(wǎng)絡資源的集中控制南向接口(如OpenFlow)數(shù)據(jù)平面虛擬交換機物理交換機圖2-25ATAZ軟件定義網(wǎng)絡編碼方法的結構圖ATAZ軟件定義網(wǎng)絡編碼方法:依托SDN的集中化控制與OpenFlow可編程理論,突破跨域資源協(xié)同瓶頸。在骨干網(wǎng)流量工程中動態(tài)調整路徑,或空圖2-25ATAZ軟件定義網(wǎng)絡編碼方法的結構圖2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構調控端通信網(wǎng)關B調控端調控端通信網(wǎng)關A 17648532納什均衡調控端通信網(wǎng)關B調控端調控端通信網(wǎng)關A 17648532納什均衡博弈論:博弈論是研究理性決策者在互動情境中策略選擇及其結果的數(shù)學理論。骨干網(wǎng)第一平面開始骨干網(wǎng)第一平面開始骨干網(wǎng)第二平面服務商更改策略骨干網(wǎng)第二平面服務商更改策略用戶更改策略用戶更改策略服務商收益是否減少是用戶收益是否減少是否否恢復原策略恢復原策略▲維持改變后調度策略維持改變后調度策略v結束合作博弈服務商收益是否減少是用戶收益是否減少是否否恢復原策略恢復原策略▲維持改變后調度策略維持改變后調度策略v結束合作博弈結束(博弈博弈)本級接入網(wǎng)結束(博弈博弈)本級接入網(wǎng)上級或下級接入網(wǎng)vv策略組合策略組合環(huán)境選擇環(huán)境選擇38276541廠站端ATAZ資源優(yōu)化調控方法:基于納什均衡與合作博弈理論同子域間博弈演化過程分析和信道-鏈路-業(yè)務匹配,實現(xiàn)資源最優(yōu)分配和網(wǎng)物理連接網(wǎng)絡連接38276541廠站端ATAZ資源優(yōu)化調控方法:基于納什均衡與合作博弈理論同子域間博弈演化過程分析和信道-鏈路-業(yè)務匹配,實現(xiàn)資源最優(yōu)分配和網(wǎng)物理連接網(wǎng)絡連接廠站通信網(wǎng)關B廠站通信網(wǎng)關A匹配選擇深度強化學習等技術,實現(xiàn)通信性能的實時業(yè)務應用層業(yè)務應用層全時、高穩(wěn)定、無縫通信全時、高穩(wěn)定、無縫通信網(wǎng)絡演算網(wǎng)絡演算網(wǎng)絡性能監(jiān)控資源動態(tài)配置網(wǎng)絡性能監(jiān)控資源動態(tài)配置深度強化學習深度強化學習邊云協(xié)同計算流量特性分析流量特性分析業(yè)務平滑演進業(yè)務平滑演進邊云協(xié)同計算邊云協(xié)同計算n基于網(wǎng)絡演算理論,通過流量建n基于深度強化學習,通過策略n基于邊云協(xié)同計算,通過智模和服務管理,分析網(wǎng)絡性能和和價值函數(shù),優(yōu)化網(wǎng)絡決策和能體和服務管理,實現(xiàn)邊緣計算與云計算的協(xié)同優(yōu)化。網(wǎng)絡演算:網(wǎng)絡演算是一種基于min-plus代數(shù)的數(shù)學框架,通過建模數(shù)據(jù)流的到達曲線與網(wǎng)絡節(jié)點的服務曲線,以卷積運算推導端到端時延、積壓等性能指標的確定性上界,為實時通信系統(tǒng)提供嚴格的時概率密度最小最大概率密度最小最大算理論以精準建模流量動態(tài)與資源分配,在超大規(guī)模場景中,通過時延與帶寬的量化分析,可優(yōu)化路由策略、降低擁塞風險,顯深度強化學習:深度強化學習是結合強化學習和深度學習的機器學習方法,通過智能體與環(huán)境的交互學習策略,以最大化邊云協(xié)同計算:邊云協(xié)同計算是將邊緣計算與云計算相結合的計算模式,通過邊緣設備處理實時數(shù)據(jù),云端進行復雜計算和存儲,兩者協(xié)同提高數(shù)據(jù)回端分布式智能與動態(tài)資源分配,可在智能交通場景中高效處理大規(guī)模流量數(shù)據(jù),提升2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構智能交通智能交通車聯(lián)網(wǎng)V2X、北斗高精定位等)實現(xiàn)人車路全要素實時交互,構建零時延的立體化智能家居智能中控、低延時家電互聯(lián)等)實現(xiàn)家居設備毫秒級響應與場景聯(lián)動,構建24小時無縫銜接的智慧生活空間。智慧城市智慧城市(如全域感知物聯(lián)網(wǎng)、多網(wǎng)融合通信等)實現(xiàn)百萬級終(如全域感知物聯(lián)網(wǎng)、多網(wǎng)融合通信等)實現(xiàn)百萬級終端數(shù)據(jù)秒級匯聚分析,構建智能制造孿生等)實現(xiàn)全球產(chǎn)能實時調度與故障預測,構建跨時區(qū)不間斷的智能工廠網(wǎng)絡。2.3ATAZ通信網(wǎng)的體系架構精準農業(yè)遠程醫(yī)療精準農業(yè)5G農技傳輸?shù)龋崿F(xiàn)農田數(shù)據(jù)實時互聯(lián)與智能決策,構建全天候無人化農業(yè)生產(chǎn)體5G農技傳輸?shù)龋崿F(xiàn)農田數(shù)據(jù)實時互聯(lián)與智能決策,構建全天候無人化農業(yè)生產(chǎn)體數(shù)智教育現(xiàn)代軍事數(shù)智教育天基偵察鏈、抗干擾量子通信等)實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢全時感知與跨域協(xié)同,構建全球瞬天基偵察鏈、抗干擾量子通信等)實現(xiàn)戰(zhàn)場態(tài)勢全時感知與跨域協(xié)同,構建全球瞬定義:基于零信任理念,貫穿全網(wǎng),提供身份認證、威脅監(jiān)控和數(shù)據(jù)加密等功定義:基于零信任理念,貫穿全網(wǎng),提供身份認證、威脅監(jiān)控和數(shù)據(jù)加密等功靠性和抗風險能力,防止?jié)撛谕{引發(fā)絡空間零信任理論等安全層安全層身份驗證授權零信任理論身份認證技術數(shù)據(jù)加密技術全局訪問控制實時威脅響應數(shù)據(jù)加密保護身份驗證授權零信任理論身份認證技術數(shù)據(jù)加密技術全局訪問控制實時威脅響應數(shù)據(jù)加密保護加密算法對稱加密密鑰管理數(shù)據(jù)加密技術非對稱加密認證因素身份認證技術特征識別單點登錄令牌認證數(shù)字證書ATAZ安全層的技術理論方法加密算法對稱加密密鑰管理數(shù)據(jù)加密技術非對稱加密認證因素身份認證技術特征識別單點登錄令牌認證數(shù)字證書最小權限原則網(wǎng)絡空間零信任理論最小權限原則持續(xù)驗證微分段動態(tài)策略和令牌認證,確保用戶身份的真實微分段和動態(tài)策略,增強網(wǎng)絡的 身份認證技術:身份認證技術是用于驗證用戶身份的技術方法和工具,通過驗證用戶提供的身份信息(如密碼、生物特征、物理令牌等)與預設數(shù)據(jù)的一致性,確保只有授權用戶能訪問系統(tǒng)或資源,從而保護信 適用于適用于ATAZ的身份認證技術:ATAZ通信網(wǎng)需要身份認證技術以確保終端和用戶的合法接入,在遠程醫(yī)療、移動支付等場景中,通過多因素高級加密標準(AES)數(shù)據(jù)加密技術:是將數(shù)據(jù)通過加密算法轉換為密文,只有使用正確的密鑰才能解密還原,從而保護數(shù)據(jù)的保密性、完整性和可用加密信件加密信件圖2-38AES數(shù)據(jù)加密流程圖圖2-38AES數(shù)據(jù)加密流程圖傳輸和存儲的機密性,在政務通信、軍事指揮等場景中,通過端到端加密和量子零信任安全機制:零信任安全機制是一種基于“永不信任,始終驗證”理念的安全模型,通過持續(xù)驗證用戶身份、設備狀態(tài)和訪問行為,動態(tài)調整訪問權限,確保只有合法用戶基于基于ATAZ的零信任安全機制:ATAZ通信網(wǎng)需要零信任理論以構建動態(tài)安全邊界,在跨域接入、遠程辦公等場景中,通過持續(xù)驗證和最小第三章全時全域通信網(wǎng)的實現(xiàn)方法第三章全時全域通信網(wǎng)的實現(xiàn)方法3.1規(guī)劃理論方法3.1規(guī)劃理論方法3.2運行理論方法3.3安全理論方法3.4評價理論方法copyright@全時全域特戰(zhàn)隊202444基于覆蓋的規(guī)劃方法l描述:優(yōu)先滿足信號或服務覆蓋范圍(如無線基站部署再優(yōu)化容量,基于覆蓋的規(guī)劃方法l描述:優(yōu)先滿足信號或服務覆蓋范圍(如無線基站部署再優(yōu)化容量,基于流量需求的規(guī)劃方法l描述:根據(jù)當前及預測的流量數(shù)據(jù)設計網(wǎng)絡容量和拓撲,確保高效資源分配與基于流量需求的規(guī)劃方法l描述:根據(jù)當前及預測的流量數(shù)據(jù)設計網(wǎng)絡容量和拓撲,確保高效資源分配與l關鍵詞:動態(tài)帶寬、擁塞控制、SDN適配基于優(yōu)化算法的規(guī)劃方法基于優(yōu)化算法的規(guī)劃方法分層分級規(guī)劃方法l分層分級規(guī)劃方法l描述:將網(wǎng)絡劃分為核心層、匯聚層和接入層,分層管理以提升可擴l關鍵詞:骨干網(wǎng)設計、流量聚合、ll描述:通過數(shù)學建模和智能算法(如遺傳算法)優(yōu)化資源分配、路l關鍵詞:多目標優(yōu)化、成本最小化、3.1ATAZ通信網(wǎng)的規(guī)劃理論方法衛(wèi)星通信、衛(wèi)星通信、5G/6G、量子網(wǎng)絡接口標準不統(tǒng)一。大帶寬與低時延需求往往難以同時多元化終端安全加固了安全性,但顯著增加了能耗。接入層、匯聚層、核心層協(xié)議不兼容,數(shù)據(jù)流跨層時延高。靜態(tài)分層導致突發(fā)流量下資源利用分層協(xié)議棧冗余,傳輸開銷大等問分布式架構問題去中心化節(jié)點間通信協(xié)議不一致,跨域資源調度效率低。局部節(jié)點失效引發(fā)級聯(lián)故障,缺乏分布式系統(tǒng)時鐘同步誤差大,容錯3.1ATAZ通信網(wǎng)的規(guī)劃理論方法“二”次優(yōu)化引入聚類系數(shù)的概念,探討ATAZ通信網(wǎng)終端在網(wǎng)絡中的聚類分析“二”次優(yōu)化引入聚類系數(shù)的概念,探討ATAZ通信網(wǎng)終端在網(wǎng)絡中的聚類分析“三”次優(yōu)化研究網(wǎng)絡拓撲中節(jié)點的介數(shù),可反映出終端或鏈路承擔通信業(yè)務流量的多少,從而優(yōu)化通信流量的分配。主動攻擊仿真主動攻擊仿真第一次節(jié)點度優(yōu)化第一次節(jié)點度優(yōu)化聚類系數(shù)聚類系數(shù)協(xié)同協(xié)同第二次聚類函數(shù)優(yōu)化通信網(wǎng)絡拓撲第三次介數(shù)優(yōu)化連通度函數(shù)在ATAZ通信網(wǎng)中進行三次協(xié)同優(yōu)化,旨在通過多層次、多維度的性能提升,實第二次聚類函數(shù)優(yōu)化通信網(wǎng)絡拓撲第三次介數(shù)優(yōu)化連通度函數(shù)通信網(wǎng)絡拓撲優(yōu)化通信網(wǎng)絡拓撲優(yōu)化隨著ATAZ通信網(wǎng)三次協(xié)同優(yōu)化規(guī)劃方法的提出,對網(wǎng)絡規(guī)劃進行系統(tǒng)性評價變得至關重要。通過綜合評估ATAZ通信網(wǎng)的可靠穩(wěn)定性協(xié)調性安全性經(jīng)濟性穩(wěn)定性協(xié)調性安全性經(jīng)濟性穩(wěn)定運行與故障應對成本控制與效益優(yōu)化系統(tǒng)兼容與靈活擴展數(shù)據(jù)保護與威脅防御標準化程度數(shù)據(jù)加密投入與運行成本標準化程度數(shù)據(jù)加密投入與運行成本故障恢復速度可擴展性與靈活性故障恢復速度可擴展性與靈活性兼容性與互操作性冗余設計與容錯機制兼容性與互操作性冗余設計與容錯機制3.2ATAZ通信網(wǎng)的運行理論方法nn實時監(jiān)控與故障處理使用SNMP采集設備狀態(tài)和流量數(shù)據(jù),快速發(fā)現(xiàn)并處理網(wǎng)絡故障,保障基礎運行穩(wěn)定。n業(yè)務分級與資源保障基于QoS技術按業(yè)務優(yōu)先級分配帶寬和時延資源,確保語音、視頻等關鍵業(yè)務的高質量負載均衡與系統(tǒng)容錯n流量均衡與資源優(yōu)化采用DNS負載均衡和服務器集群分散業(yè)務流量,提升資源利用率,防止單點過載。n冗余容災與快速恢復通過設備冗余和自動切換機制,在故障時啟用備份資源,確保業(yè)務不中斷,提高網(wǎng)絡可靠性。n動態(tài)路由與交換優(yōu)化通過RIP、OSPF、BGP等協(xié)議自動規(guī)劃最優(yōu)路徑,確保網(wǎng)絡n智能帶寬與流量管理利用動態(tài)帶寬分配(DBA)和流量工程(TE)實時調整帶寬資源,按業(yè)務需求優(yōu)化流量分布,提升傳輸效率。3.2ATAZ通信網(wǎng)的運行理論方法端到端傳輸路徑不可視(如衛(wèi)星-地面跨協(xié)議跳轉丟包定位突發(fā)業(yè)務搶占通道資源跨域傳輸中敏感數(shù)據(jù)泄露風險動態(tài)場景下頻譜/算力分配沖突時空分布不均導致局部過載/閑高動態(tài)網(wǎng)絡拓撲引發(fā)能耗突變。垂直業(yè)務獨立部署,跨平臺協(xié)標準化服務無法適配長尾場景。多運營商/多技術體系下全局狀3.2ATAZ通信網(wǎng)的運行理論方法3.2ATAZ通信網(wǎng)的運行理論方法n基于SDN的多服務期望的服務優(yōu)化方案:基于服務體驗(QoE)標準衡量ATAZ網(wǎng)絡中的用戶滿意度,通過設計適用于實時視頻流、語音通信及數(shù)據(jù)下載等多業(yè)務的平均意見得分(MOS)計算方法,以MOS為優(yōu)化指標進行路由規(guī)劃。該方法從用戶角度提升網(wǎng)絡圖3-5QoE的影響因素圖3圖3-5QoE的影響因素圖33.2ATAZ通信網(wǎng)的運行理論方法數(shù)據(jù)平面流信息儲存鏈路狀態(tài)信息收集流信息處理智能路由重路由流表管理 fi!流表信息管理表數(shù)據(jù)平面流信息儲存鏈路狀態(tài)信息收集流信息處理智能路由重路由流表管理 fi!流表信息管理表n基于SDN深度強化學習的流量調度方法:該方法面向ATAZ通信網(wǎng)的流量優(yōu)化,首先采用隨機森林算法實現(xiàn)業(yè)務分類與通信方式選擇,然后基于多智能體近端策略優(yōu)化(MAPPO)算法進行重路由優(yōu)化,最后通過SDN集成實現(xiàn)智能資源調度,從而顯著提升網(wǎng)絡效率和服數(shù)據(jù)平面B.....數(shù)據(jù)平面B.....——心實時路由信息流+重路由信息流——>控制器與數(shù)據(jù)平面交互信息流圖3-7基于SDN深度強化學習的流量調度方案圖3-8基于MAPPO的重路由算法3.2ATAZ通信網(wǎng)的運行理論方法在構建面向城市能源互聯(lián)網(wǎng)場景的過程中,結合ATAZ通信網(wǎng),提出一種基于電力業(yè)務QoS流映射的定制化5G通信接入方法。該方法通過建立電力業(yè)務QoS需求與5G網(wǎng)絡參數(shù)的映射關系,實現(xiàn)能源互聯(lián)網(wǎng)多業(yè)務終端接入5G網(wǎng)絡時的適配性該方案解決了多層級通信的適配問題,精準滿足了電力業(yè)務的剛性QoS需求,完善了服務質量映射機制,為通信時延優(yōu)化和業(yè)務高效劃分提供了可3.3ATAZ通信網(wǎng)的安全理論方法ll借助數(shù)據(jù)加密處理、訪問權限設定等方式,防止未授權用戶接觸系統(tǒng)數(shù)據(jù),確保用戶數(shù)據(jù)在存儲、傳輸與使用過程中的安全性和完整性,平衡網(wǎng)絡數(shù)據(jù)利用與用戶隱私保護的流量識別方法及傳輸模式等,準確判別流量性質與用途,l通過系統(tǒng)性分析通信網(wǎng)面臨的潛在威脅、薄弱環(huán)節(jié)及可能造成的影響,確定安全風險等級,為網(wǎng)絡安全策略制定、系統(tǒng)開發(fā)與運行模式優(yōu)化提供依據(jù),是構建網(wǎng)絡安關鍵節(jié)點識別方法l通過對通信網(wǎng)絡中節(jié)點的功能、地位及對網(wǎng)絡運行的影響程度進行分析,判別出對網(wǎng)絡性能和穩(wěn)定性起關鍵作用的節(jié)點,進而實施針對性保護措施,提升網(wǎng)絡抵御攻3.3ATAZ通信網(wǎng)的安全理論方法數(shù)據(jù)安全問題數(shù)據(jù)安全問題跨域節(jié)點(如衛(wèi)星、跨域節(jié)點(如衛(wèi)星、無人機)身份認證機制缺失。弱信任環(huán)境下過度授權引發(fā)橫向攻擊(如邊緣節(jié)點被劫持)。動態(tài)網(wǎng)絡拓撲中惡意節(jié)點難以實跨域傳輸中敏感數(shù)據(jù)明文暴露(如衛(wèi)星-地面鏈路未加密)。數(shù)據(jù)篡改難以檢測(如邊緣節(jié)點分布式存儲節(jié)點數(shù)據(jù)冗余與一致跨協(xié)議跳轉點(如衛(wèi)星-5G切換)易受中間人攻擊。開放信道中業(yè)務流量被竊聽(如低軌衛(wèi)星廣播信號)。高動態(tài)網(wǎng)絡拓撲下攻擊源難以溯3.3ATAZ通信網(wǎng)的安全理論方法3.3ATAZ通信網(wǎng)的安全理論方法 量子隨機數(shù)發(fā)生器量子隨機數(shù)發(fā)生器n面向多樣化策略需求的量子加密服務技術總覽:量子安全服務平臺融合量子密鑰生成(QKD)、量子隨機數(shù)兩種技術,通過量子安全服務移動引擎統(tǒng)一調度管控,實現(xiàn)ATAZ通信網(wǎng)絡量子密鑰的離線充注和在線分發(fā),為ATA中的量子應用設備的加密通信提供高安全的密鑰服務。<加密通信>" " 通信<>3.3ATAZ通信網(wǎng)的安全理論方法n面向多樣化策略需求的量子加密服務技術移動引擎:量子安全服務移動引擎(QSS-ME)將量子密鑰資源通過量子安全介質產(chǎn)品融合到各種ATAZ通信設備中,并對移動密鑰進行動態(tài)管理,為用戶提供任意多點間密鑰協(xié)商、接入認證、訪問控制、安入網(wǎng)第一幀(入網(wǎng)第一幀(Challenge)②入網(wǎng)第二幀(Response)④量子CPEQSS-ME-2003.量子CPE生成并向QSS-ME發(fā)送消息認證碼4.QSS-ME讓密鑰系統(tǒng)交換密碼機(ECM)計算MAC2;5.QSS-ME比對MAC1與MAC2,二者一致則返回給量子CPE身份①①③③3.3ATAZ通信網(wǎng)的安全理論方法主控單元業(yè)務通信接口管理業(yè)務終端業(yè)務主站量子密鑰存儲及管理主控單元業(yè)務通信接口管理業(yè)務終端業(yè)務主站量子密鑰存儲及管理量子密鑰加解密量子密鑰接口管理量子密鑰移動存儲設備密鑰系統(tǒng)交換密碼機:該產(chǎn)品的部署應用可以有效提升量子安全服務平臺對量子密鑰的安全性保護、處理性能及網(wǎng)絡擴展能力,主密碼算法安全終端數(shù)使用的SM2、SM3、SM4算法均符終端數(shù)ECM-200密鑰安全ECM-200使用國密局鑒定的信創(chuàng)密碼卡密碼協(xié)議安全使用三次握手協(xié)議保證設備間獲取會話密鑰每秒并發(fā)數(shù)獲取會話密鑰每秒并發(fā)數(shù)采用多種物理安全機制以限制對模塊內容的非授權物理訪問,阻止對敏感安全參數(shù)充注密鑰存儲量3.4ATAZ通信網(wǎng)的評價理論方法節(jié)點度分布、連通性等時延、抖動、丟包率和帶寬利用率等拓撲冗余度、鏈路故障概率、節(jié)點可用性等通過注入探測流量或監(jiān)控業(yè)務流量,分析流行為以評估網(wǎng)絡性能。利用OPNET、OMNeT++等工具模運用大數(shù)據(jù)技術挖掘通信網(wǎng)絡運行規(guī)律,生成性能評估報告。專家意見、經(jīng)驗總結或案例分析。基于統(tǒng)計分析的指標、數(shù)學建模。結合多個評估維度和指標,通常通過加權、評分等方式得出綜合3.4ATAZ通信網(wǎng)的評價理論方法難以量化難以量化主成分分析法(主成分分析法(PCA)依賴線性假設,難以捕捉非線性安全威脅降維過程中丟失關鍵安全特征無法動態(tài)適應高維度、高動態(tài)的缺乏統(tǒng)一的安全量化標準。傳統(tǒng)通信環(huán)境下安全數(shù)據(jù)采集不難以量化高動態(tài)環(huán)境下的安全風僅從單一維度分析安全風險,忽略主體、數(shù)據(jù)等多維度關聯(lián)。無法綜合評估跨域、跨層、跨協(xié)缺乏對動態(tài)網(wǎng)絡拓撲的適應性分3.4ATAZ通信網(wǎng)的評價理論方法3.4ATAZ通信網(wǎng)的評價理論方法該方法按照以下四個步驟開展多維度綜合評價工作:①模糊層次聚類分析法聚合不同層級;②基于不同聚合層級建立模糊評價矩陣;③基于健壯度評價流程計算各評價指標值;④使用蛛網(wǎng)分析法對各指標進行可視化展示。1、模糊層次聚類分析法網(wǎng)絡密度、網(wǎng)絡平均度、網(wǎng)絡直徑、連通魯棒度、效能函數(shù)、度分布函數(shù)、邊介數(shù)分布函數(shù)、運行年限、節(jié)點故障率、故障時長、雙路備用率、類型分布、芯長利用率、光纜長度分布、業(yè)務保障率、業(yè)務通道可靠性、故障態(tài)業(yè)務損失度、故障態(tài)帶寬占用率、歷史缺陷等級、平均響應時長、平均3.4ATAZ通信網(wǎng)的評價理論方法4、蛛網(wǎng)圖分析法4、蛛網(wǎng)圖分析法

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