舰船通信网络论文范文

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1舰船通信网络结构及其拓扑模型

采用复杂网络理论研究舰船通信系统特性，要将通信网络简化为拓扑模型。在这里，各个通信实体简化为节点；由于通信实体之间存在信息的传输与交换，连线代表两个通信实体之间有直接的通信联系。图1为某舰船通信网络拓扑结构图，出于保密要求，该图为经过适当处理后的部分拓扑结构图。为了方便计算机进行处理，用邻接矩阵A对网络拓扑模型进行表示，A中元素aij规定为：aij＝1，当节点i与j相邻；aij＝0，当节点i与j不相邻。

2舰船通信网络复杂性分析

在Watts和Strogatz关于复杂网络的小世界现象的研究，以及Barabasi和Albert关于复杂网络的无标度特性的工作之后，人们对不同领域的大量实际网络的拓扑特性进行了广泛的实证性研究，得到了各个领域、各种实际网络的各项基本统计数据［9］。如社会领域中电子邮件网络的平均路径长度L＝2．0，聚类系数C＝0．16；信息领域WWW（nd．edu）网络的平均路径长度L＝2．4，聚类系数C＝0．29。这两种网络具有类似于规则网络的较高聚类系数和类似于随机网络的较小平均路径长度，即小世界特性。由式（1）和式（2）可以计算出某舰船通信网络的平均路径长度L＝2．4318和聚类系数C＝0．1934。通过与电子邮件网络和信息领域网络的平均路径长度值和聚类系数值进行比较，发现某舰船信息化网络的统计数据与上述两种网络的数据接近。进一步验证了某舰船通信网络也具有小世界特性。可以看到，某舰船通信网络具有较短的平均路径长度，说明网络中信息的流动比较顺利。这也使得军事网络为各作战单元提供迅速、准确、有效的通信支撑。通过计算，上述某舰船通信网络节点的度分布如图2所示。在这里，节点的度即为通信实体直接进行信息交换的通信实体数目。由图2可见，第14号节点的度为4，在整个网络中最大。这意味着该节点与其他节点的联系比较紧密，十分重要。也就是说该节点受到攻击或者损害会造成网络的级联故障，甚至造成整个网络的瘫痪［10］。通信节点的重要性还可以从介数指标上得到验证。如图3所示，14号节点的介数最大。节点的介数值越高，说明该节点的影响力越大，地位也越重要。

3结语

本文首先介绍了复杂网络理论，重点阐述了复杂网络的四个度量参数：平均路径长度、聚类系数、度数、介数；然后将某舰船通信网络的拓扑结构进行了抽象表示，并用邻接矩阵表示了各通信实体之间的通信联络关系；最后通过仿真计算了该通信网的各项基本参数。计算结果表明，某舰船通信网络具有复杂网络的小世界特性。复杂网络提供了一种全新的视角，帮助我们从整体上把握军事通信网络的复杂性，更好地认识其拓扑结构及相应的动力学特征。

作者：梅丹王公宝胡伟文张建军单位：海军工程大学应用数学系