云計(jì)算技術(shù)下船舶通信平臺(tái)設(shè)計(jì)探析

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摘要:現(xiàn)有的船舶通信平臺(tái)在多人通信的過程中易丟失關(guān)鍵信息，為提高通信穩(wěn)定性，基于云計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)多人船舶通信平臺(tái)。設(shè)計(jì)多人船舶通信平臺(tái)硬件，提取數(shù)據(jù)寫入特征?；谠朴?jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)多人船舶通信平臺(tái)軟件，獲取通信數(shù)據(jù)傳輸和通信數(shù)據(jù)接收的穩(wěn)定通路，設(shè)計(jì)多人通信調(diào)度優(yōu)化算法。在對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，分別測(cè)試3種通信方法在不同通信人數(shù)下的丟包率，其中云計(jì)算技術(shù)的丟包率在不同條件下均優(yōu)于其他2種方法，可見該多人船舶通信平臺(tái)的數(shù)據(jù)傳輸效果最穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：云計(jì)算；云平臺(tái)；多人通信；艦船；通信平臺(tái)

0引言

由于洋流與風(fēng)浪的因素，艦船在海面上行駛一直存在著相當(dāng)程度的風(fēng)險(xiǎn)，一旦艦船在海面上發(fā)生事故，很難將遇難信息或求救信息傳遞出去。但是自信息化社會(huì)以來，由于通信技術(shù)的改進(jìn)，艦船的通信系統(tǒng)發(fā)生了多次變革，不但能夠?qū)崿F(xiàn)相互通信，還在不斷改善自身的通信穩(wěn)定性，提高通信效率。在現(xiàn)有的相關(guān)研究中，文獻(xiàn)[1]基于數(shù)據(jù)收集的完整性，提出了一種新式的船舶通信數(shù)據(jù)傳輸方式，但是其傳輸?shù)耐暾源嬖诖纳频目臻g。文獻(xiàn)[2]為滿足多人通信的需求，在船舶數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信過程中，以多組數(shù)據(jù)交互的方式，不計(jì)設(shè)備協(xié)議的損耗，結(jié)合PLC技術(shù)，設(shè)計(jì)一種滿足多人實(shí)時(shí)通信的通信系統(tǒng)。但是通信過程中損耗較大。本文結(jié)合以上文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)一種基于云計(jì)算技術(shù)的多人船舶通信平臺(tái)，用以滿足多人通信過程中的穩(wěn)定性。

1多人船舶通信平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)

在網(wǎng)絡(luò)通信的端口中，只需要保證控制核心發(fā)射電路、接收信號(hào)探頭、電路模擬切換前端3個(gè)部分的性能，船舶通信平臺(tái)就能夠保證網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定性。在多人通信的平臺(tái)設(shè)計(jì)中，還需要基于云計(jì)算技術(shù)，添加用戶訪問的數(shù)據(jù)總線，在以太網(wǎng)連接芯片的連接中，需要將24位總線與片選信號(hào)連接在一起，就可以作為一個(gè)實(shí)際訪問類型的復(fù)位機(jī)制，并在其中添加管腳信號(hào)，以保證數(shù)據(jù)電平的穩(wěn)定性。而在總線的時(shí)序配置中，有一個(gè)十分關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)，可以作為時(shí)鐘的參考模塊。T1∼T4T5∼T8向地址總線中輸送電平的讀寫信號(hào)，可以將不同的讀寫間隔過程作為存儲(chǔ)器中的時(shí)序變化趨勢(shì)。作為5種數(shù)據(jù)信號(hào)的初始時(shí)間，可以在信號(hào)置高前將通信時(shí)序作為兩次數(shù)據(jù)讀寫的跟蹤周期[3]。而則表示在讀寫結(jié)束后，通過至少5ns的片選信號(hào)，將每一個(gè)讀寫信號(hào)的高電平裝置寄存在配置器中。在整個(gè)過程中，所有數(shù)據(jù)都需要至少15ns，至少80ns的讀寫周期，以保證數(shù)據(jù)被完全寫入。通過提取數(shù)據(jù)寫入特征，保證通信平臺(tái)的信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

2基于云計(jì)算技術(shù)的多人船舶通信平臺(tái)軟件設(shè)計(jì)

2.1通信數(shù)據(jù)傳輸

Hg當(dāng)船舶在海洋中發(fā)生事故時(shí)，需要及時(shí)與其他船舶指揮調(diào)度指揮中心取得聯(lián)系，此時(shí)就需要能夠快速、準(zhǔn)確地向其他通信單位發(fā)送數(shù)據(jù)，并在與其他單位的通信中獲取處理意外事故的方法，以避免船上人員的傷亡及財(cái)產(chǎn)的損失。在通信數(shù)據(jù)的傳輸中，需要結(jié)合傳輸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以提高平臺(tái)的整體數(shù)據(jù)傳輸效率，假設(shè)當(dāng)前傳輸?shù)淖罴褬颖酒谕禐?，作為此時(shí)數(shù)據(jù)信息傳送的最佳傳輸結(jié)構(gòu)可以表示為：PmPeHg(Fx,Fy)FxFy式中：表示艦船中通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴褑挝?；表示輸入樣本在船舶交通信息以及?yīng)急傳輸?shù)貐^(qū)的緊張程度；表示傳輸樣本的當(dāng)前最佳期望值。此時(shí)的通信數(shù)據(jù)傳輸在網(wǎng)絡(luò)樣本的訓(xùn)練下，在信號(hào)中的表達(dá)方式為，其中和分別表示數(shù)據(jù)樣本的2個(gè)維度。通過此時(shí)的維度信息，即可得到最穩(wěn)定的通信數(shù)據(jù)傳輸通路。

2.2通信數(shù)據(jù)接收

由于大多數(shù)船舶中的網(wǎng)絡(luò)配置效果較差，直接導(dǎo)致整體網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸效率較慢，如果在通信平臺(tái)中使用非線性的分析方式，則此時(shí)可以得到誤差函數(shù)的應(yīng)急局部變量：Hyλik(p)pi式中：表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中誤差函數(shù)的局部應(yīng)急變量；表示最大約束誤差分析的第i個(gè)需求量；表示第i個(gè)誤差約束條件。如果通過通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)木S度樣本建立隱藏輸出函數(shù)，則此時(shí)可以將BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分別轉(zhuǎn)換成輸出量，并得到函數(shù)模型為：ˆh(x)ˆg(x)¯hik¯gikθdηfαip式中：和分別表示神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層和輸出層的數(shù)據(jù)遞推結(jié)果；和分別表示輸入層與輸出層中第k個(gè)權(quán)值屬性的第i層矩陣單位；和分別表示輸入層和輸出層的隱層數(shù)；表示i層矩陣單位中p個(gè)節(jié)點(diǎn)的神經(jīng)元總數(shù)量。當(dāng)計(jì)算出最佳的神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)后，就可以以此得到最穩(wěn)定的通信數(shù)據(jù)接收通路。

2.3設(shè)計(jì)多人通信調(diào)度優(yōu)化算法

q(t)S(t)每一個(gè)數(shù)據(jù)包在同數(shù)據(jù)傳送端口發(fā)送至數(shù)據(jù)接收窗口的過程中，均需要計(jì)算隊(duì)列的有效長(zhǎng)度。結(jié)合通信數(shù)據(jù)的傳輸以及接收，計(jì)算數(shù)據(jù)調(diào)度速率，并分別獲得隊(duì)列平衡的期望值。若此時(shí)的數(shù)據(jù)丟包率小于95%，則需要重新設(shè)置動(dòng)態(tài)模型，構(gòu)建新的通信算法[4]。在多人數(shù)據(jù)的約束模型中，可以通過數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間和數(shù)據(jù)接收時(shí)間計(jì)算數(shù)據(jù)的單位優(yōu)化程度。D(f)=min{q(t)+S(t)}，(4)式中，D(f)表示優(yōu)化程度，若D(f)>1，則表示優(yōu)化成功，可以輸出調(diào)度結(jié)果。

3實(shí)驗(yàn)測(cè)試

為了測(cè)試文中多人船舶通信平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)通信性能，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。將其與基于Hadoop平臺(tái)的通信系統(tǒng)、PLC技術(shù)下艦船實(shí)時(shí)通信系統(tǒng)相對(duì)比，通過丟包率的結(jié)果比較3種通信方法的可靠性。通過信息采集的硬件設(shè)備在數(shù)據(jù)源中采集通信信息，將數(shù)據(jù)源中的信息實(shí)時(shí)傳送到總服務(wù)器中，并不斷刷新，以保證信息傳遞的實(shí)效性。通過通信平臺(tái)的上層界面不斷發(fā)送信息接收請(qǐng)求，則此時(shí)的通信端服務(wù)器就會(huì)呈現(xiàn)出一種數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳播的效果。計(jì)算丟包率的公式為：ωd=Nf−NjNf×100%，(5)ωdωdNfNj式中，表示丟包率，越接近100%，則該平臺(tái)的通信性能越好；表示發(fā)送信息報(bào)的次數(shù)；表示接收信息包的次數(shù)。該實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，測(cè)試不同的通信技術(shù)在長(zhǎng)時(shí)間海量數(shù)據(jù)的沖擊下是否可靠，并統(tǒng)計(jì)丟包率結(jié)果如圖1所示?？芍?，在通信方為3人時(shí)，3種方法在報(bào)文長(zhǎng)度為8192bit時(shí)的丟包率分別為99%，98.2%，98%。通信方為10人時(shí)，云計(jì)算方法的丟包率基本沒有變化，而其他2種方法的丟包率分別為96.8%，96.2%。當(dāng)通信方為20人時(shí)，3種方法的丟包率均有一定程度的降低，分別為97.8%，96.8%，95.1%。由此可見，在長(zhǎng)時(shí)間海量數(shù)據(jù)的沖擊下，同時(shí)通信人數(shù)以及報(bào)文長(zhǎng)度越大，丟包率越低，且在3種方法的對(duì)比中，云計(jì)算的通信技術(shù)更穩(wěn)定。

4結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)了一種基于云計(jì)算技術(shù)的多人船舶通信平臺(tái)，在平臺(tái)中通過軟件與硬件的設(shè)計(jì)，分別提高了通信的穩(wěn)定性，保證了船舶網(wǎng)絡(luò)通信的質(zhì)量。并通過實(shí)驗(yàn)，在丟包率的對(duì)比下，驗(yàn)證了該通信平臺(tái)的優(yōu)越性。通過本文多人船舶通信平臺(tái)的設(shè)計(jì)，可以在同一時(shí)間內(nèi)，在多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通路下發(fā)送數(shù)據(jù)信息。這樣一來，就能夠保證突發(fā)事故時(shí)不會(huì)遇到難以連接其他單位的情況。

作者:任杰 單位:信陽(yáng)農(nóng)林學(xué)院信息工程學(xué)院