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基于自組織理論的戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)研究?

2018-02-07 05:45郭曉波李冠中
艦船電子工程 2018年1期
關(guān)鍵詞:合群信息系統(tǒng)預(yù)警

高 姝 郭曉波 李冠中

(1.國(guó)防大學(xué)信指部作戰(zhàn)指揮教研室 北京 110091)(2.北部戰(zhàn)區(qū)空軍指揮自動(dòng)化站 沈陽 110000)

1 引言

戰(zhàn)略預(yù)警作為一種新型力量,是聯(lián)合作戰(zhàn)的首要環(huán)節(jié),已成為聯(lián)合作戰(zhàn)指揮員高度關(guān)注和有效運(yùn)用的重要手段[1]。戰(zhàn)略預(yù)警行動(dòng)涉及多種類預(yù)警裝備的相互協(xié)調(diào),任何單一的預(yù)警裝備都不可能做到全維預(yù)警。戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)作為戰(zhàn)略預(yù)警體系的神經(jīng)中樞,發(fā)揮著預(yù)警指揮“戰(zhàn)斗力倍增器”和情報(bào)處理“決策力加速器”的作用,其采用高度集中的預(yù)警組織指揮模式,分布協(xié)同的情報(bào)處理方式,對(duì)各類預(yù)警裝備統(tǒng)一規(guī)劃、合理部署,使其密切配合、有序銜接、互補(bǔ)兼顧,形成全域覆蓋的戰(zhàn)略預(yù)警網(wǎng)。因此,戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)的構(gòu)成方式就成為發(fā)揮戰(zhàn)略預(yù)警體系作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵所在。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的多層性和不確定性特點(diǎn)對(duì)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)的自組織、自協(xié)同能力要求越來越高,傳統(tǒng)固定式網(wǎng)系結(jié)構(gòu)已難以有效駕馭紛繁復(fù)雜的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì),動(dòng)態(tài)靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑蔀閼?yīng)對(duì)新型作戰(zhàn)樣式的首選網(wǎng)絡(luò)模式[2]。為滿足聯(lián)合作戰(zhàn)信息網(wǎng)絡(luò)體系聯(lián)動(dòng)高效的作戰(zhàn)需求,基于系統(tǒng)科學(xué)的自組織理論,本文提出了戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)自組織合群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)想。并以預(yù)警情報(bào)處理的合群拓?fù)錇閷?shí)例,仿真分析了戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和吞吐量等方面帶來的效能提升,驗(yàn)證了其與傳統(tǒng)固定式網(wǎng)系結(jié)構(gòu)相比優(yōu)勢(shì)所在。

2 自組織理論的含義

系統(tǒng)科學(xué)中自組織理論主要包括耗散結(jié)構(gòu)論、協(xié)同論、超循環(huán)理論和突變論。自組織理論創(chuàng)始人之一H·哈肯在《信息與自組織》里指出:自組織就是系統(tǒng)在獲得空間的、時(shí)間的或功能的結(jié)構(gòu)過程中,沒有外界特定干預(yù),依靠自身調(diào)節(jié)能力產(chǎn)生組織性和相關(guān)性,完成從無序向有序演化的過程[3]。這種結(jié)構(gòu)和功能的產(chǎn)生并非外界強(qiáng)加于系統(tǒng),而是系統(tǒng)內(nèi)部各單元相互非線性作用的結(jié)果。

軍事系統(tǒng)的自組織是軍事系統(tǒng)在向新的空間、時(shí)間或功能的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化時(shí),依靠軍事系統(tǒng)內(nèi)部各軍事單元相互作用實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的過程[4]。具體來講是作戰(zhàn)單元圍繞上級(jí)預(yù)先明確的作戰(zhàn)意圖和實(shí)時(shí)感知的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行自主判斷和調(diào)控。在全域多維戰(zhàn)場(chǎng)空間里根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)隨機(jī)重組作戰(zhàn)力量,自主調(diào)整與作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)相匹配的組織結(jié)構(gòu)和功能。當(dāng)組織結(jié)構(gòu)和功能難以應(yīng)對(duì)作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)時(shí),可依據(jù)作戰(zhàn)規(guī)則迅速打破原有組織結(jié)構(gòu)及任務(wù)框架,形成新的力量組合以適應(yīng)瞬息萬變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境;當(dāng)組織結(jié)構(gòu)和功能能夠應(yīng)對(duì)作戰(zhàn)態(tài)勢(shì)時(shí),也可主動(dòng)求變、自主創(chuàng)新以獲取更強(qiáng)的作戰(zhàn)優(yōu)勢(shì)。

3 戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵及特征

戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)是開放型、智能型的復(fù)雜系統(tǒng),其內(nèi)部節(jié)點(diǎn)之間存在著非線性的密切聯(lián)系,且系統(tǒng)與外部系統(tǒng)、外部環(huán)境之間也不斷地發(fā)生著相互作用和影響,這些復(fù)雜的交互行為極大地促進(jìn)了戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)由平面向立體、由靜態(tài)向動(dòng)態(tài)的拓?fù)淠J桨l(fā)展演化。

3.1 戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)的內(nèi)涵

在自組織理論基礎(chǔ)上,本文提出了戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)自組織合群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)想,其內(nèi)涵是:將戰(zhàn)略預(yù)警體系中各預(yù)警探測(cè)力量看作是具有自主性和創(chuàng)造性的移動(dòng)節(jié)點(diǎn),在沒有特定外界干預(yù)情況下,戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中地理位置相近、功能相同的各類預(yù)警力量相互作用,以相同或相近的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)自發(fā)組合形成有利于作戰(zhàn)任務(wù)完成的合群組,通過合群組內(nèi)節(jié)點(diǎn)間動(dòng)作交互產(chǎn)生協(xié)同合作行為,以完成單個(gè)節(jié)點(diǎn)所不能完成的任務(wù)。各合群組既可以主動(dòng)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以獲取更強(qiáng)的預(yù)警效能,也可根據(jù)作戰(zhàn)需求改變現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?,自主協(xié)調(diào)形成新的合群結(jié)構(gòu)[5]。合群組中各節(jié)點(diǎn)地位平等,都具有網(wǎng)絡(luò)控制的功能,各節(jié)點(diǎn)根據(jù)情況變化輪流擔(dān)任控制節(jié)點(diǎn),從而避免一旦主節(jié)點(diǎn)被摧毀引起合群組癱瘓的危險(xiǎn),極大地提高了戰(zhàn)略預(yù)警網(wǎng)絡(luò)的抗毀性和應(yīng)變能力。

3.2 戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)

1)動(dòng)態(tài)有序

戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)是一種動(dòng)態(tài)有序的組合。網(wǎng)絡(luò)中完全對(duì)等的移動(dòng)節(jié)點(diǎn),因任務(wù)需要或相近的物理位置匯聚形成合群組,當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)具有相同運(yùn)動(dòng)特性合群組足夠靠近時(shí),也可以合并成一個(gè)新組。遇有新任務(wù)時(shí),合并群組內(nèi)各節(jié)點(diǎn)迅速打破原有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)框架,重新組合形成時(shí)空有序、功能有序的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),以適應(yīng)外界環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化。

2)自適應(yīng)性

戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)具有一定的自適應(yīng)優(yōu)化處理能力。首先表現(xiàn)為群組內(nèi)各節(jié)點(diǎn)之間的自適應(yīng),當(dāng)節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)出足夠的合群特性時(shí),節(jié)點(diǎn)自動(dòng)啟用合群管理方案形成合群組,群內(nèi)各節(jié)點(diǎn)自主協(xié)調(diào)、相互合作、彼此適應(yīng),共同完成任務(wù);當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)地域性、時(shí)段性擁塞時(shí),節(jié)點(diǎn)可自動(dòng)探測(cè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)湫畔?,自?dòng)更改傳輸路由;其次表現(xiàn)為合群組與外界環(huán)境之間的自適應(yīng),群組按照規(guī)則主動(dòng)采取與外界環(huán)境相匹配的合群方式,靈活調(diào)整組織結(jié)構(gòu),并行同步展開工作,以適應(yīng)復(fù)雜多變的外界環(huán)境。

3)自組織性

戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)是一種高度自組織的拓?fù)湫螒B(tài)。網(wǎng)絡(luò)中的個(gè)體都是自主的,不受其他個(gè)體控制,在沒有外部特定干預(yù)下,網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)根據(jù)環(huán)境及任務(wù)需要,著眼效能提升,動(dòng)態(tài)快速重組,自主選擇連接對(duì)象,自行調(diào)整組織結(jié)構(gòu)。當(dāng)組織結(jié)構(gòu)、功能能夠應(yīng)對(duì)環(huán)境時(shí),還可以主動(dòng)求變、創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟垣@取更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)性能[6]。

4 戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)自組織合群過程

在聯(lián)合防空反導(dǎo)作戰(zhàn)過程中,各類預(yù)警探測(cè)力量面對(duì)不確定和偶然突發(fā)事件,啟動(dòng)自治合群管理,圍繞戰(zhàn)略預(yù)警中心形成動(dòng)態(tài)變化的合群集合。各預(yù)警力量根據(jù)感知到的目標(biāo)屬性和動(dòng)向,自主調(diào)整探測(cè)角度與目標(biāo)方向相匹配,保持戰(zhàn)略預(yù)警作戰(zhàn)行動(dòng)的有序銜接、連續(xù)預(yù)警。戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)自組織演進(jìn)的合群過程有如下步驟:

1)選擇群過程

由于大多數(shù)戰(zhàn)略預(yù)警力量的實(shí)體在地理上是分散部署的,物理上是相對(duì)獨(dú)立的,要想建立適應(yīng)作戰(zhàn)需求的網(wǎng)系結(jié)構(gòu),各預(yù)警力量應(yīng)在正確分析和判斷由戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境變化帶來的網(wǎng)絡(luò)連鎖反應(yīng)的基礎(chǔ)上,按照分布式網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)管理機(jī)制,選擇適當(dāng)?shù)娜航M加入或調(diào)整補(bǔ)充到所需要的群組中。

2)進(jìn)入群過程

各預(yù)警力量根據(jù)群組選擇的結(jié)果,預(yù)先判斷戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境可能引起的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?,根?jù)變化趨勢(shì)分析群組的拓?fù)溥B通信息,在系統(tǒng)內(nèi)部與外部環(huán)境非線性作用下,各預(yù)警力量自我推動(dòng)、自我趨同、自主連接、優(yōu)化結(jié)構(gòu),迅速組建成群。

3)合群運(yùn)行過程

一個(gè)合群中包含多個(gè)群,最大的群就是它本身。群中各作戰(zhàn)要素根據(jù)任務(wù)動(dòng)態(tài)分配,產(chǎn)生戰(zhàn)術(shù)上的多種選擇。各群圍繞戰(zhàn)略預(yù)警中心,相互協(xié)同、自適應(yīng)運(yùn)行。當(dāng)遇到突發(fā)事件時(shí),各群可能會(huì)被割裂,被割裂開的作戰(zhàn)要素通過無線方式互傳拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化信息,并通過自動(dòng)拓?fù)溥B接功能迅速自愈,重新連通形成新的合群,繼續(xù)運(yùn)行完成作戰(zhàn)任務(wù)。

4)退出群過程

合群運(yùn)行一段時(shí)間后,根據(jù)作戰(zhàn)需要或已完成任務(wù),各預(yù)警力量可能會(huì)主動(dòng)退出群組,返回獨(dú)立狀態(tài),合群也隨之解散。

5 戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)自組織合群仿真

以戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為背景,采用OPNET仿真軟件對(duì)其合群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)建模仿真。OPNET是常用的系統(tǒng)建模及網(wǎng)絡(luò)仿真工具,其面向?qū)ο蟮慕7绞胶涂梢暬庉嬆苤庇^地反映網(wǎng)系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及網(wǎng)絡(luò)連接的時(shí)變性。從OPNET自帶的模型庫里逐層選擇需要的網(wǎng)絡(luò)模型、節(jié)點(diǎn)模型及進(jìn)程模型來建立戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)合群拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中,網(wǎng)絡(luò)模型描述整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),節(jié)點(diǎn)模型描述網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備特性,進(jìn)程模型描述模塊功能的實(shí)現(xiàn)過程[7]。通過對(duì)模型的動(dòng)態(tài)仿真,模擬整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的合群行為和運(yùn)作過程,并結(jié)合不同仿真場(chǎng)景對(duì)網(wǎng)絡(luò)平均時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)吞吐量這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1)網(wǎng)絡(luò)模型

建立一個(gè)150KM*200KM的矩形區(qū)域空網(wǎng)絡(luò),定義16個(gè)節(jié)點(diǎn),分別為戰(zhàn)略預(yù)警中心、雷達(dá)站、預(yù)警衛(wèi)星、遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)、地基多功能相控陣?yán)走_(dá)、天波超視距雷達(dá)、預(yù)警機(jī)、?;A(yù)警探測(cè)系統(tǒng)、空間目標(biāo)監(jiān)視力量、臨近空間探測(cè)系統(tǒng)。將這些節(jié)點(diǎn)劃分為五個(gè)子群,預(yù)警機(jī)根據(jù)作戰(zhàn)需要組成預(yù)警機(jī)群,天基預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)、天波超視距雷達(dá)、遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)、地基多功能相控陣?yán)走_(dá)組成遠(yuǎn)程預(yù)警雷達(dá)群,地理位置相近的常規(guī)雷達(dá)形成雷達(dá)群,海基預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)組成?;A(yù)警群,這些預(yù)警探測(cè)群均與戰(zhàn)略預(yù)警中心相連。各子群內(nèi)節(jié)點(diǎn)按需動(dòng)態(tài)輪流擔(dān)任控制節(jié)點(diǎn),由控制節(jié)點(diǎn)分配任務(wù)并控制群內(nèi)其他節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)請(qǐng)求、加入和退出,各子群之間通過中繼節(jié)點(diǎn)傳遞或轉(zhuǎn)發(fā)消息。

本文設(shè)定的場(chǎng)景如下:當(dāng)藍(lán)方戰(zhàn)略目標(biāo)來襲時(shí),紅方預(yù)警衛(wèi)星首先發(fā)現(xiàn)目標(biāo)紅外特征,與天波超視距雷達(dá)、遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)、地基多功能相控陣?yán)走_(dá)自動(dòng)組群,協(xié)同接替預(yù)警;在重點(diǎn)區(qū)域臨近空間預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)與空間目標(biāo)監(jiān)視力量合群,協(xié)同配合預(yù)警衛(wèi)星搜索跟蹤目標(biāo);空中預(yù)警機(jī)群、雷達(dá)群與?;A(yù)警群根據(jù)各自不同的預(yù)警探測(cè)范圍和預(yù)警能力協(xié)同搜索、交替預(yù)警、連續(xù)跟蹤目標(biāo)。各群組按照統(tǒng)一的作戰(zhàn)意圖,自主選用適當(dāng)?shù)穆酚赏ㄐ?、自?dòng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的控制和管理、自組織合群以適應(yīng)復(fù)雜多變的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境,形成具有合群特征的戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)自組織拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠P腿鐖D1所示。

圖1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠P?/p>

2)節(jié)點(diǎn)模型

限于篇幅,本文只對(duì)戰(zhàn)略預(yù)警中心節(jié)點(diǎn)模型進(jìn)行描述。戰(zhàn)略預(yù)警中心節(jié)點(diǎn)接收應(yīng)用層各預(yù)警探測(cè)系統(tǒng)的合群請(qǐng)求信息,把信息轉(zhuǎn)換成MAC層能處理的格式,根據(jù)信息中目的地址字段的數(shù)據(jù),將數(shù)據(jù)包經(jīng)MAC層轉(zhuǎn)發(fā)至目的地址,同時(shí)也接收來自MAC層發(fā)來的數(shù)據(jù)包,并把包傳送到更高一層進(jìn)程,完成合群請(qǐng)求信息的傳遞與反饋,同時(shí)還控制節(jié)點(diǎn)模塊的收發(fā)時(shí)隙等。需要說明的是,由于無線信道中信號(hào)傳輸?shù)膿p耗對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息傳遞影響不大,網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)變化不明顯,可近似認(rèn)為信息在理想的自由空間里傳遞[8]。節(jié)點(diǎn)模型如圖2所示。

圖2 節(jié)點(diǎn)模型

3)進(jìn)程模型

對(duì)節(jié)點(diǎn)MAC模塊進(jìn)行分析。節(jié)點(diǎn)MAC模塊負(fù)責(zé)傳遞廣播信息、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式、統(tǒng)計(jì)丟包率等任務(wù)。MAC進(jìn)程模型如圖3所示。

圖3 MAC模塊的進(jìn)程模型

圖中有五種狀態(tài),灰色狀態(tài)表示非強(qiáng)制性進(jìn)程,白色狀態(tài)表示強(qiáng)制性進(jìn)程;直線表示無條件轉(zhuǎn)移,虛線表示有條件轉(zhuǎn)移[9]。各狀態(tài)的作用描述如下:

init狀態(tài):是整個(gè)模型的入口[10]。完成節(jié)點(diǎn)模塊的初始化,包括戰(zhàn)略預(yù)警中心到各子群的距離,各子群中主節(jié)點(diǎn)到其余節(jié)點(diǎn)的距離,離主節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)作為群的備份節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的失效時(shí)間、時(shí)隙參數(shù)、數(shù)據(jù)包延時(shí)、信道吞吐量等初始化設(shè)置。完成初始化工作后進(jìn)入ready狀態(tài)。

ready狀態(tài):表示初始化后系統(tǒng)等待事件發(fā)生的狀態(tài)。

idle狀態(tài):根據(jù)轉(zhuǎn)移條件判斷進(jìn)程的具體走向。如果信息源發(fā)送的數(shù)據(jù)包到達(dá),則進(jìn)入tx_ar?rival狀態(tài);如果下層有數(shù)據(jù)包發(fā)來,則進(jìn)入rx_com?pletion狀態(tài);如果主節(jié)點(diǎn)發(fā)生中斷,則進(jìn)入備份節(jié)點(diǎn)接管狀態(tài)。

backup狀態(tài):備份節(jié)點(diǎn)升級(jí)為主節(jié)點(diǎn)狀態(tài)。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)故障或中斷時(shí),離主節(jié)點(diǎn)最近的節(jié)點(diǎn)即備份節(jié)點(diǎn)立即升為主節(jié)點(diǎn),接替主節(jié)點(diǎn)的工作保持群正常運(yùn)行。同時(shí)將tx_arrival和rx_completion模塊的數(shù)據(jù)包存儲(chǔ)到相應(yīng)的緩沖隊(duì)列中。

tx_arrival狀態(tài):判斷仿真時(shí)間是否能完成整個(gè)包的發(fā)送,如果條件滿足則發(fā)送數(shù)據(jù)包。

rx_completion狀態(tài):判斷仿真時(shí)間是否在該節(jié)點(diǎn)的時(shí)隙內(nèi)完成,如果完成則接收數(shù)據(jù)包。

4)仿真結(jié)果分析

設(shè)定仿真時(shí)間為800s,遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)群主節(jié)點(diǎn)失效時(shí)間為300s,數(shù)據(jù)分組大小240bits,數(shù)據(jù)開始發(fā)送時(shí)間0s,數(shù)據(jù)結(jié)束發(fā)送時(shí)間Infinity。

場(chǎng)景一仿真,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連通時(shí),分析靜態(tài)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)和的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)自組織合群結(jié)構(gòu)的平均時(shí)延,仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 網(wǎng)絡(luò)時(shí)延仿真結(jié)果

網(wǎng)絡(luò)平均時(shí)延是衡量網(wǎng)絡(luò)時(shí)效性的重要指標(biāo),是一個(gè)報(bào)文或數(shù)據(jù)包從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需要的時(shí)間[11]。平均時(shí)延越小,說明單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)傳輸信息的速率越快,網(wǎng)絡(luò)性能越好。在上圖中,實(shí)線曲線表示靜態(tài)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)平均時(shí)延的變化趨勢(shì),虛線曲線表示動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)自組織合群結(jié)構(gòu)平均時(shí)延的變化趨勢(shì)。由仿真結(jié)果可以看出,實(shí)線曲線的網(wǎng)絡(luò)時(shí)延指標(biāo)比虛線曲線高,兩條曲線開始時(shí)都有波動(dòng),且虛線曲線波動(dòng)要大些,隨著仿真的運(yùn)行,藍(lán)色曲線和虛線曲線都趨于平穩(wěn),說明靜態(tài)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)的平均時(shí)延高于動(dòng)態(tài)網(wǎng)系結(jié)構(gòu),動(dòng)態(tài)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)隨著節(jié)點(diǎn)自組織合群以后網(wǎng)絡(luò)平均時(shí)延趨于穩(wěn)定,形成有序的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?/p>

場(chǎng)景二仿真,當(dāng)遠(yuǎn)程預(yù)警相控陣?yán)走_(dá)群主節(jié)點(diǎn)失效時(shí),分析靜態(tài)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)和的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)自組織合群結(jié)構(gòu)中網(wǎng)絡(luò)吞吐量的變化,仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 網(wǎng)絡(luò)吞吐量仿真結(jié)果

網(wǎng)絡(luò)吞吐量是指在沒有幀丟失的情況下,每秒能接受并轉(zhuǎn)發(fā)的最大比特?cái)?shù)[12]。由于網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)每秒只發(fā)送30字節(jié)數(shù)據(jù),因此剛開始兩種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量都不是很高,隨著仿真運(yùn)行,每秒達(dá)到發(fā)送1200字節(jié)數(shù)據(jù),兩種網(wǎng)系結(jié)構(gòu)的最大吞吐量達(dá)到近4200kbps。當(dāng)仿真進(jìn)行到300s時(shí),網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)主節(jié)點(diǎn)失效,實(shí)線曲線表示的靜態(tài)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)由于主節(jié)點(diǎn)故障,少了一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù),網(wǎng)絡(luò)的吞吐量大幅下降。虛線曲線表示的動(dòng)態(tài)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)在主節(jié)點(diǎn)中斷后,群中最近的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)接管主節(jié)點(diǎn)工作,雖然網(wǎng)絡(luò)吞吐量有所下降但仍能保持網(wǎng)絡(luò)的連通、信息的傳遞。隨著仿真的進(jìn)行,動(dòng)態(tài)合群網(wǎng)系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)吞吐量又趨于平穩(wěn),說明網(wǎng)絡(luò)自組織合群結(jié)構(gòu)在一個(gè)主節(jié)點(diǎn)失效后,其余節(jié)點(diǎn)可自動(dòng)接替主節(jié)點(diǎn)工作,保持網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行,網(wǎng)絡(luò)性能良好。

通過對(duì)兩種場(chǎng)景的仿真可以得出網(wǎng)絡(luò)自組織合群結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)吞吐率等指標(biāo)都優(yōu)于固定式網(wǎng)系結(jié)構(gòu),具有組網(wǎng)靈活、自愈自調(diào)節(jié)、可擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì),能夠在短時(shí)間內(nèi)根據(jù)作戰(zhàn)需要形成動(dòng)態(tài)的戰(zhàn)略預(yù)警網(wǎng)絡(luò),有組織、有次序地實(shí)現(xiàn)各作戰(zhàn)要素自主協(xié)同的預(yù)警行動(dòng),產(chǎn)生巨大的預(yù)警效能。

6 結(jié)語

本文從網(wǎng)絡(luò)自組織演進(jìn)的角度對(duì)戰(zhàn)略預(yù)警指揮信息系統(tǒng)網(wǎng)系結(jié)構(gòu)展開研究,其目的是為了增強(qiáng)各種類戰(zhàn)略預(yù)警力量協(xié)同預(yù)警水平,提升戰(zhàn)略預(yù)警網(wǎng)絡(luò)自我適應(yīng)與抗毀能力,同時(shí)也為建設(shè)滿足聯(lián)合作戰(zhàn)需要的自組織、分布式、智能型的軍事信息網(wǎng)絡(luò)體系提供理論參考。

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