“气象云桌面”系统的虚拟化架构设计与核心技术研究

中国气象局气象探测中心于2019年建设了集国家级实时气象观测业务、研究型业务、对外展示于一体的国家级气象观测实时业务平台(以下简称实时业务平台)。实时业务平台采用"气象云桌面"系统的办公形式,将操作系统、应用程序和数据全部集中到数据中心进行统一管理,系统基于ICA(Independent Computing Architecture)协议核心技术,依托服务器、网络设备、存储构建,通过分布式部署和虚拟化架构,实现了桌面云的发布、管理等功能。同时,系统应用英伟达v GPU技术发布出基于GPU显卡的VDI虚拟设计桌面,满足业务人员的三维建模及CUDA计算需求。实时业务平台目前已建设云桌面系统80个,定制化操作系统及配套软件应用以满足业务需求,并通过内外网桌面云物理隔离彻底解决传统办公设备分散管理、数据易丢失、易泄密、运行维护成本高且无法实现移动办公等问题。本文详细介绍了气象云桌面系统的技术优势和架构设计,阐述了系统的设计部署过程与业务应用中涉及的关键技术。     

基于精化的可信执行环境内存隔离机制验证

可信执行环境(trusted execution environment, TEE)基于硬件隔离机制,为安全敏感应用提供隔离的执行环境,保护敏感数据的安全性.内存隔离机制是TEE的关键机制之一,用于对安全内存和非安全内存进行隔离,并对安全内存实施访问控制,如果其安全性不能保证,可能造成存储在安全内存中的敏感数据泄露.为验证TEE内存隔离机制的安全性,针对基于ARM TrustZone技术构建的TEE,提出一种基于精化的可信执行环境内存隔离机制安全性验证方法.建立抽象模型和具体模型,并定义两种模型之间的精化关系,在证明精化关系成立和抽象模型满足信息流安全性的前提下,验证具体模型的信息流安全性.具体模型建模了TEE内存隔离机制的关键硬件和软件,包括TrustZone地址空间控制器、MMU和TrustZone monitor等,在定理证明器Isabelle/HOL中,验证了该模型满足无干扰、无泄露、无影响等信息流安全属性.     

边缘网络中一种VNF需求预测方法

针对当前虚拟网络功能（Virtualization Network Functions,VNF）需求预测方法准确率较低且不适用于边缘网络的问题,提出了一种在边缘网络中基于支持向量回归（Support Vector Regression,SVR）与门控循环单元（Gated Recurrent Unit,GRU）神经网络模型结合的VNF需求预测方法。考虑到网络边缘流量具有突发性、自相似性及长相关性等特点,结合SVR和GRU两种模型的优点,利用计算复杂度较低的SVR和GRU模型分别提取网络服务历史时序数据的短期特征和长期特征,以提高VNF需求预测准确率,实现边缘网络中VNF的提前放置。实验表明,所提出的预测方法在边缘网络中针对不同网络服务的预测较于传统方法、循环神经网络（Recurrent Neural Networks,RNN）、长短期记忆网络（Long Short-Term Memory,LSTM）模型能够降低20%~30%的误差,有更佳的预测效果。     

W波段低电压宽带过模矩形同轴曲折波导行波管的研究

提出了一种具有高频率、宽频带和低电压特点的矩形同轴曲折波导慢波结构,所提出的矩形同轴曲折波导工作于过模状态,工作频率较高,同时具有不错的传输特性。设计了一种宽带的双脊加载的波导-同轴转换器,其带宽可以覆盖矩形同轴曲折波导行波管的整个工作频带。所设计的矩形同轴曲折波导行波管工作电压和电流分别为3230 V和150 mA,慢波结构长度为32 mm,PIC仿真结果表明,在76～110 GHz频率范围内,其输出功率超过13.7 W,在108GHz频点,输出功率达到最大值,约为27.4 W,对应的射频效率为 5.65%。     

基于同期线损的低压配电线路电量异常监测系统设计

为解决传统电量异常监测系统挖潜增效能力水平不平均、降损节能效果不明显等问题,设计基于同期线损的新型低压配电线路电量异常监测系统。从电量监测数据获取模块入手,对线损计算模块、配电监测电路的连接形式进行有效规划,完成低压配电线路电量异常监测系统的硬件运行环境搭建。在此基础上,通过计算低压配电线路原件同期线损的方式,完成异常电量监测轨迹对比,再连接所有输入、输出信道,完成异常监测存储数据库建立,实现低压配电线路电量异常监测系统的软件运行环境搭建。结合软、硬件运行环境,实现新型系统的顺利应用。在相同背景条件下设计对比实验结果显示,新型系统挖潜增效平均水平最大值可达67%、降损节能效果接近90%,远超传统系统。     

基于同期线损系统线路空载、轻载损耗的研究

传统方法在分析同期线损系统线路空载、轻载损耗时,计算量过大,抗干扰能力很差。针对上述问题,分别对同期线损系统线路空载、轻载损耗进行研究,当线路两侧的断路器处于停处热备用状态、停处冷备用状态、停处检修状态时,线损系统线路会出现空载,通过计算线损耗电量AP,计算出线损率,以数据采集层、数据处理层和数据应用层建立管理模型,解决同期线损系统线路空载损耗量过大这一问题。变换器的一些主要元器件或部分磁性元件出现问题会造成轻载损耗,轻载损耗量计算过程分为参数输入、线路负载电流计算、线损率计算三步。与传统研究方法进行对比实验,结果证明,给出的同期线损系统线路空载、轻载损耗研究方法计算过程简单,抗干扰能力强,具有很大的发展空间。     

移动云环境下高效属性基加密方案研究

目前适应移动云的属性基加密研究主要集中在单一机构,并不满足现实中的属性授权情况。针对以上问题提出了一个新的多机构属性基加密方案,该方案无中央权威,各授权机构可互不影响,分发的属性可添加;利用预计算、外包解密的方法降低用户端的计算开销;方案在随机预言模型下证明是静态安全的。实验结果表明,移动端在云环境下实施数据共享时,该方案可以减少移动设备端20%的计算开销,更符合于移动云环境实际应用场景。     

外尔半金属TaAs单晶的研究进展

外尔半金属是当两个自旋非简并能带在三维动量空间通过费米能级附近时,其低能准粒子激发具有外尔费米子的所有特征的一类材料体系。外尔费米子是狄拉克方程的无质量解,可以看作是在三维空间一对重叠在一起且具有相反手性的粒子。TaAs单晶作为一种非磁性的外尔半金属,在其中能够观测到外尔费米子,并产生许多奇异的物理现象,如费米弧、负磁阻效应、量子反常霍尔效应等,使其在发展新型电子器件和拓扑量子计算等领域有着重要应用潜力。介绍了外尔半金属的相关基础理论和重要实验,重点探讨了TaAs单晶生长相关的技术问题,分析了化学气相传输法的优缺点。