云計算技術下船舶通信平臺設計探析

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摘要:現(xiàn)有的船舶通信平臺在多人通信的過程中易丟失關鍵信息，為提高通信穩(wěn)定性，基于云計算技術設計多人船舶通信平臺。設計多人船舶通信平臺硬件，提取數(shù)據(jù)寫入特征?；谠朴嬎慵夹g設計多人船舶通信平臺軟件，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，設計多人通信調(diào)度優(yōu)化算法。在對比實驗中，分別測試3種通信方法在不同通信人數(shù)下的丟包率，其中云計算技術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的數(shù)據(jù)傳輸效果最穩(wěn)定。

關鍵詞：云計算；云平臺；多人通信；艦船；通信平臺

0引言

由于洋流與風浪的因素，艦船在海面上行駛一直存在著相當程度的風險，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。但是自信息化社會以來，由于通信技術的改進，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)有的相關研究中，文獻[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[2]為滿足多人通信的需求，在船舶數(shù)據(jù)實時通信過程中，以多組數(shù)據(jù)交互的方式，不計設備協(xié)議的損耗，結合PLC技術，設計一種滿足多人實時通信的通信系統(tǒng)。但是通信過程中損耗較大。本文結合以上文獻，設計一種基于云計算技術的多人船舶通信平臺，用以滿足多人通信過程中的穩(wěn)定性。

1多人船舶通信平臺硬件設計

在網(wǎng)絡通信的端口中，只需要保證控制核心發(fā)射電路、接收信號探頭、電路模擬切換前端3個部分的性能，船舶通信平臺就能夠保證網(wǎng)絡通信的穩(wěn)定性。在多人通信的平臺設計中，還需要基于云計算技術，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位總線與片選信號連接在一起，就可以作為一個實際訪問類型的復位機制，并在其中添加管腳信號，以保證數(shù)據(jù)電平的穩(wěn)定性。而在總線的時序配置中，有一個十分關鍵的節(jié)點，可以作為時鐘的參考模塊。T1∼T4T5∼T8向地址總線中輸送電平的讀寫信號，可以將不同的讀寫間隔過程作為存儲器中的時序變化趨勢。作為5種數(shù)據(jù)信號的初始時間，可以在信號置高前將通信時序作為兩次數(shù)據(jù)讀寫的跟蹤周期[3]。而則表示在讀寫結束后，通過至少5ns的片選信號，將每一個讀寫信號的高電平裝置寄存在配置器中。在整個過程中，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，保證通信平臺的信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

2基于云計算技術的多人船舶通信平臺軟件設計

2.1通信數(shù)據(jù)傳輸

Hg當船舶在海洋中發(fā)生事故時，需要及時與其他船舶指揮調(diào)度指揮中心取得聯(lián)系，此時就需要能夠快速、準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產(chǎn)的損失。在通信數(shù)據(jù)的傳輸中，需要結合傳輸神經(jīng)網(wǎng)絡，以提高平臺的整體數(shù)據(jù)傳輸效率，假設當前傳輸?shù)淖罴褬颖酒谕禐?，作為此時數(shù)據(jù)信息傳送的最佳傳輸結構可以表示為：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應急傳輸?shù)貐^(qū)的緊張程度；表示傳輸樣本的當前最佳期望值。此時的通信數(shù)據(jù)傳輸在網(wǎng)絡樣本的訓練下，在信號中的表達方式為，其中和分別表示數(shù)據(jù)樣本的2個維度。通過此時的維度信息，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)絡配置效果較差，直接導致整體網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸效率較慢，如果在通信平臺中使用非線性的分析方式，則此時可以得到誤差函數(shù)的應急局部變量：Hyλik(p)pi式中：表示神經(jīng)網(wǎng)絡中誤差函數(shù)的局部應急變量；表示最大約束誤差分析的第i個需求量；表示第i個誤差約束條件。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)，則此時可以將BP神經(jīng)網(wǎng)絡的結構分別轉(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)絡輸入層和輸出層的數(shù)據(jù)遞推結果；和分別表示輸入層與輸出層中第k個權值屬性的第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個節(jié)點的神經(jīng)元總數(shù)量。當計算出最佳的神經(jīng)元節(jié)點后，就可以以此得到最穩(wěn)定的通信數(shù)據(jù)接收通路。

2.3設計多人通信調(diào)度優(yōu)化算法

q(t)S(t)每一個數(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，均需要計算隊列的有效長度。結合通信數(shù)據(jù)的傳輸以及接收，計算數(shù)據(jù)調(diào)度速率，并分別獲得隊列平衡的期望值。若此時的數(shù)據(jù)丟包率小于95%，則需要重新設置動態(tài)模型，構建新的通信算法[4]。在多人數(shù)據(jù)的約束模型中，可以通過數(shù)據(jù)傳輸時間和數(shù)據(jù)接收時間計算數(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)度結果。

3實驗測試

為了測試文中多人船舶通信平臺的網(wǎng)絡通信性能，設計如下實驗。將其與基于Hadoop平臺的通信系統(tǒng)、PLC技術下艦船實時通信系統(tǒng)相對比，通過丟包率的結果比較3種通信方法的可靠性。通過信息采集的硬件設備在數(shù)據(jù)源中采集通信信息，將數(shù)據(jù)源中的信息實時傳送到總服務器中，并不斷刷新，以保證信息傳遞的實效性。通過通信平臺的上層界面不斷發(fā)送信息接收請求，則此時的通信端服務器就會呈現(xiàn)出一種數(shù)據(jù)實時傳播的效果。計算丟包率的公式為：ωd=Nf−NjNf×100%，(5)ωdωdNfNj式中，表示丟包率，越接近100%，則該平臺的通信性能越好；表示發(fā)送信息報的次數(shù)；表示接收信息包的次數(shù)。該實驗環(huán)境下，測試不同的通信技術在長時間海量數(shù)據(jù)的沖擊下是否可靠，并統(tǒng)計丟包率結果如圖1所示。可知，在通信方為3人時，3種方法在報文長度為8192bit時的丟包率分別為99%，98.2%，98%。通信方為10人時，云計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%。當通信方為20人時，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，在長時間海量數(shù)據(jù)的沖擊下，同時通信人數(shù)以及報文長度越大，丟包率越低，且在3種方法的對比中，云計算的通信技術更穩(wěn)定。

4結語

設計了一種基于云計算技術的多人船舶通信平臺，在平臺中通過軟件與硬件的設計，分別提高了通信的穩(wěn)定性，保證了船舶網(wǎng)絡通信的質(zhì)量。并通過實驗，在丟包率的對比下，驗證了該通信平臺的優(yōu)越性。通過本文多人船舶通信平臺的設計，可以在同一時間內(nèi)，在多個網(wǎng)絡通路下發(fā)送數(shù)據(jù)信息。這樣一來，就能夠保證突發(fā)事故時不會遇到難以連接其他單位的情況。

作者:任杰 單位:信陽農(nóng)林學院信息工程學院