◆郑 坤



基于超网络的通信网络建模及重构方法分析

◆郑 坤

（武警吉林总队通信站 吉林 130062）

随着信息技术、网络技术的不断发展，作为信息的载体，通信网络具有不可或缺的重要作用。针对通信网络而言其网络结构不仅具有一般的功能特点，且其自身也具有非常独特的特征，而针对其功能需求的特殊性，如何进行通信网络建模、分析以及重构等。因此本文对基于超网络的通信网络建模、分析及重构方法进行深入的研究从而对基于超网络的通信网络重构方法做了详细的阐述。

超网络；通信网络；建模分析；重构方法

1 基于超网络的通信网络概述

1.1相关定义

近些年，超网络这一概念主要应用在供应链网络、物流网络、交通网络以及Internet等领域中，用以研究均衡网络流以及网络结构进行分析，目前已经发展成为了研究复杂大型系统的主要工具。超网络指的是通过多种连交际方式，连接多种类型的节点，使之形成一个对整体功能加以强调的异构多重边网络。按照超网络的链路属性或者节点，能够将这异构多重边网络划分成多个交互型的子网。实质上，超网络就是由多种网络共同构成。而通信超网络指的是中心网络环境下，在火力网、指控网以及探测网之间实现信息传输的通信网络。基于超网络对通信网络建立结构模型，有利于对该结构的特点、网络的效能以及性能等进行探索，从而为设计通信网络结构提供一些意见参考。

1.2通信网络基本特征

（1）网络与网络相互嵌套。从传输方式上来说，即无线电台网和电话网；而从功能上来说，即火力网、指控网以及探测网等。

（2）多层特征。即可以分为管理层、信息层以及物理层；另外也可以按照传输信息的协议进行分层。

（3）多级特征。这一特征主要表现在指控关系上，例如团级指挥、师级指挥、战区指控中心、国家指控战略重心等。它们之间存在级别关系。

（4）多维流量。即传输的信息为数据、音频以及视频等。而信息流中不仅包括指控信息，又包括态势信息。

（5）多种准则或属性。即信息的传输方式包括有线和无线，同时还有卫星、无线电台以及数据链等。

（6）拥塞性。即信息需求以及宽带限制的增加，容易造成拥塞信息。

（7）优化不一致。即各个节点必须对自身需求的信息予以考虑，这就可能会因为宽带而导致信息拥塞。

2 基于超网络的通信网络建模分析

2.1参考模型

（1）通信网络的链路。在节点之间，信息进行交换和传输的基础就是链路。一般来说通信方式主要包括两类，即无线和有线。其中无线方式氛围卫星、散射、微波、超短波以及短波等；而有线方式分为光纤和电缆。从整个产生信息、融合信息、使用信息以及信息效果形成的过程可以看出，在通信网络中，各个节点之间的链路可以有不同类型的信息流进行表示，例如状态流、指控流、P-态势流以及C-态势流等，而这些信息流一般存在于类型不同的节点交互中。

（2）通信网络的节点。通信网络是不可或缺的组成部分，具有一定的人工功能，它主要是在网络节点之间，利用不同方式的通信进行信息传递。该节点主要指的是在中心网络环境中，能够完成一个或者多个中心网络基本活动的实体，同时还能与其他的节点之间实现交互。例如卫星、飞机、坦克以及舰船等。

2.2数据模型

在网络中通信网络也是不可或缺的组成部分与网络在结构上的信息传递具有一定的相似性。因此在对通信网络进行建模的过程中，通常可以借鉴网络建模的原理。通信网络中如果一共有k个节点，每个节点的属性为m个，且链路的属性为s个，则可以将通信网络定义为四元组GC：GC=（N，L，N*，L*），其中N指的是节点集，L=[lij]指的是网络中各个节点之间信息传输的链路矩阵，lij链路则指的是ni节点与nj节点之间存在的通信关系。N*指的是N节点集的属性集，L*指的是L链路集的属性集。针对动态网络来说，如果将其用时间函数来进行表示，例如，在时刻t时，采用Ni（t）来表示ni节点的状态向量，用Lij（t）表示lij链路状态向量。

2.3能力分析

从均衡信息流的角度，以及产生信息、处理信息、使用信息以及信息的效果上，对通信网络的抗毁性、可靠性以及时效性等进行分析，能够设计和构建网络结构提供有效的意见参考，从而更好的适应战争环境中的更多的不确定性。在通信网络中，结合各节点操作的信息，按照网络拆分理念，可以将节点拆分为：收集信息节点、处理信息节点、使用信息节点以及效果信息的节点等。在网络中，将类型相同的节点组合在一起能够达到一定的功能，然后构成一个子网络。

3 基于超网络的通信网络拓扑重构方法

3.1评估方法

在研究网络可靠性的过程中，评估链路和节点的重要性是主要的内容，它反映出了网络整体性能中，链路和节点所产生的影响，对链路以及节点的重要性进行有效的评估，对于设计、规划、管理和维护网络，以及增强运行网络的可靠性具有十分重要的作用。例如按照评估链路以及节点重要性的结果，设计规划网络的工作人员就能在设计网络的过程中，采用重点保护或者备份的方式，提高重要链路和节点的可靠性，避免故障的发生，同时还能促使整个网络达到较高的可靠性。当网络中多条链路以及多个节点在同一时间产生故障时，还能对维修链路以及节点的先后顺序进行确定，从而保证网络损失降到最小。

3.2重构策略

通过对通信网络基本特点的分析，网络中链路和节点的重要性主要体现为：能在周围的邻近相接的节点之间对信息进行传输。因此在对通信网络进行拓扑重构的过程中，必须对链路以及节点的重要性加以考虑。策略一：将链接重要节点的几条链路删除，然后在邻近相接的节点之间将链路增加几条，这样就能有效的缓解这些节点的负载。因此在重构的过程中，需要对邻接节点与重要节点之间的链路连接关系进行重新设计。策略二：在网络中对重要链路加以保存。在邻接节点与链路的两个端点之间，增加几条链路，这样就能有效的缓解链路的负载。因此需要对邻接节点与链路的两个端点之间的链路连接关系进行重新设计。通过这两种重构策略，对于一些结构简单，且节点较少的网络，就能将重构的方案直接给出。但是在增加网络规模的前提下，一般不能直接将重构网络的方案给出，但是能将选择删除或者增加链路的空间缩小，并为之后的重构方案求解奠定一定的基础。

4 总结

综上所述，通过对基于超网络的通信网络建模、分析以及重构方法的研究和分析，首先阐述了超网络以及通信网络的基本定义，并对通信网络的基本特征做了详细的阐述。其次对基于超网络的通信网络建模中的参考模型以及数据模型进行了分析，并对这些模型的基本性能和能力进行了阐述。最后对基于超网络的通信网络的拓扑结构的重构方法和策略进行了分析，阐述了评估节点和链路重要性的意义，并对重构的策略做了详细的阐述。通过上述的分析和研究，从而为通信网络的模型建立以及网络结构重构提供一些参考的依据。

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