艦船通信網(wǎng)絡論文范文

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1艦船通信網(wǎng)絡結(jié)構及其拓撲模型

采用復雜網(wǎng)絡理論研究艦船通信系統(tǒng)特性，要將通信網(wǎng)絡簡化為拓撲模型。在這里，各個通信實體簡化為節(jié)點；由于通信實體之間存在信息的傳輸與交換，連線代表兩個通信實體之間有直接的通信聯(lián)系。圖1為某艦船通信網(wǎng)絡拓撲結(jié)構圖，出于保密要求，該圖為經(jīng)過適當處理后的部分拓撲結(jié)構圖。為了方便計算機進行處理，用鄰接矩陣A對網(wǎng)絡拓撲模型進行表示，A中元素aij規(guī)定為：aij＝1，當節(jié)點i與j相鄰；aij＝0，當節(jié)點i與j不相鄰。

2艦船通信網(wǎng)絡復雜性分析

在Watts和Strogatz關于復雜網(wǎng)絡的小世界現(xiàn)象的研究，以及Barabasi和Albert關于復雜網(wǎng)絡的無標度特性的工作之后，人們對不同領域的大量實際網(wǎng)絡的拓撲特性進行了廣泛的實證性研究，得到了各個領域、各種實際網(wǎng)絡的各項基本統(tǒng)計數(shù)據(jù)［9］。如社會領域中電子郵件網(wǎng)絡的平均路徑長度L＝2．0，聚類系數(shù)C＝0．16；信息領域WWW（nd．edu）網(wǎng)絡的平均路徑長度L＝2．4，聚類系數(shù)C＝0．29。這兩種網(wǎng)絡具有類似于規(guī)則網(wǎng)絡的較高聚類系數(shù)和類似于隨機網(wǎng)絡的較小平均路徑長度，即小世界特性。由式（1）和式（2）可以計算出某艦船通信網(wǎng)絡的平均路徑長度L＝2．4318和聚類系數(shù)C＝0．1934。通過與電子郵件網(wǎng)絡和信息領域網(wǎng)絡的平均路徑長度值和聚類系數(shù)值進行比較，發(fā)現(xiàn)某艦船信息化網(wǎng)絡的統(tǒng)計數(shù)據(jù)與上述兩種網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)接近。進一步驗證了某艦船通信網(wǎng)絡也具有小世界特性。可以看到，某艦船通信網(wǎng)絡具有較短的平均路徑長度，說明網(wǎng)絡中信息的流動比較順利。這也使得軍事網(wǎng)絡為各作戰(zhàn)單元提供迅速、準確、有效的通信支撐。通過計算，上述某艦船通信網(wǎng)絡節(jié)點的度分布如圖2所示。在這里，節(jié)點的度即為通信實體直接進行信息交換的通信實體數(shù)目。由圖2可見，第14號節(jié)點的度為4，在整個網(wǎng)絡中最大。這意味著該節(jié)點與其他節(jié)點的聯(lián)系比較緊密，十分重要。也就是說該節(jié)點受到攻擊或者損害會造成網(wǎng)絡的級聯(lián)故障，甚至造成整個網(wǎng)絡的癱瘓［10］。通信節(jié)點的重要性還可以從介數(shù)指標上得到驗證。如圖3所示，14號節(jié)點的介數(shù)最大。節(jié)點的介數(shù)值越高，說明該節(jié)點的影響力越大，地位也越重要。

3結(jié)語

本文首先介紹了復雜網(wǎng)絡理論，重點闡述了復雜網(wǎng)絡的四個度量參數(shù)：平均路徑長度、聚類系數(shù)、度數(shù)、介數(shù)；然后將某艦船通信網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構進行了抽象表示，并用鄰接矩陣表示了各通信實體之間的通信聯(lián)絡關系；最后通過仿真計算了該通信網(wǎng)的各項基本參數(shù)。計算結(jié)果表明，某艦船通信網(wǎng)絡具有復雜網(wǎng)絡的小世界特性。復雜網(wǎng)絡提供了一種全新的視角，幫助我們從整體上把握軍事通信網(wǎng)絡的復雜性，更好地認識其拓撲結(jié)構及相應的動力學特征。

作者：梅丹王公寶胡偉文張建軍單位：海軍工程大學應用數(shù)學系