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云計算技術下船舶通信平臺設計探析

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云計算技術下船舶通信平臺設計探析

摘要:現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,提取數據寫入特征?;谠朴嬎慵夹g設計多人船舶通信平臺軟件,獲取通信數據傳輸和通信數據接收的穩(wěn)定通路,設計多人通信調度優(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據傳輸效果最穩(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,不但能夠實現相互通信,還在不斷改善自身的通信穩(wěn)定性,提高通信效率。在現有的相關研究中,文獻[1]基于數據收集的完整性,提出了一種新式的船舶通信數據傳輸方式,但是其傳輸的完整性存在待改善的空間。文獻[2]為滿足多人通信的需求,在船舶數據實時通信過程中,以多組數據交互的方式,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,添加用戶訪問的數據總線,在以太網連接芯片的連接中,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,以保證數據電平的穩(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種數據信號的初始時間,可以在信號置高前將通信時序作為兩次數據讀寫的跟蹤周期[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,所有數據都需要至少15ns,至少80ns的讀寫周期,以保證數據被完全寫入。通過提取數據寫入特征,保證通信平臺的信息傳輸的穩(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通信數據傳輸

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度指揮中心取得聯系,此時就需要能夠快速、準確地向其他通信單位發(fā)送數據,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的損失。在通信數據的傳輸中,需要結合傳輸神經網絡,以提高平臺的整體數據傳輸效率,假設當前傳輸的最佳樣本期望值為,作為此時數據信息傳送的最佳傳輸結構可以表示為:PmPeHg(Fx,Fy)FxFy式中:表示艦船中通信數據傳輸的最佳單位;表示輸入樣本在船舶交通信息以及應急傳輸地區(qū)的緊張程度;表示傳輸樣本的當前最佳期望值。此時的通信數據傳輸在網絡樣本的訓練下,在信號中的表達方式為,其中和分別表示數據樣本的2個維度。通過此時的維度信息,即可得到最穩(wěn)定的通信數據傳輸通路。

2.2通信數據接收

由于大多數船舶中的網絡配置效果較差,直接導致整體網絡數據的傳輸效率較慢,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的應急局部變量:Hyλik(p)pi式中:表示神經網絡中誤差函數的局部應急變量;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。如果通過通信數據傳輸的維度樣本建立隱藏輸出函數,則此時可以將BP神經網絡的結構分別轉換成輸出量,并得到函數模型為:ˆh(x)ˆg(x)¯hik¯gikθdηfαip式中:和分別表示神經網絡輸入層和輸出層的數據遞推結果;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;表示i層矩陣單位中p個節(jié)點的神經元總數量。當計算出最佳的神經元節(jié)點后,就可以以此得到最穩(wěn)定的通信數據接收通路。

2.3設計多人通信調度優(yōu)化算法

q(t)S(t)每一個數據包在同數據傳送端口發(fā)送至數據接收窗口的過程中,均需要計算隊列的有效長度。結合通信數據的傳輸以及接收,計算數據調度速率,并分別獲得隊列平衡的期望值。若此時的數據丟包率小于95%,則需要重新設置動態(tài)模型,構建新的通信算法[4]。在多人數據的約束模型中,可以通過數據傳輸時間和數據接收時間計算數據的單位優(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,可以輸出調度結果。

3實驗測試

為了測試文中多人船舶通信平臺的網絡通信性能,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據源中采集通信信息,將數據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出一種數據實時傳播的效果。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;表示接收信息包的次數。該實驗環(huán)境下,測試不同的通信技術在長時間海量數據的沖擊下是否可靠,并統(tǒng)計丟包率結果如圖1所示??芍?,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,在長時間海量數據的沖擊下,同時通信人數以及報文長度越大,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,保證了船舶網絡通信的質量。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,在多個網絡通路下發(fā)送數據信息。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:信陽農林學院信息工程學院

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