基于戰(zhàn)場環(huán)境的軍用通信網(wǎng)可靠性分析與評(píng)估

魏占利 關(guān)曉君

【摘要】 軍用通信網(wǎng)的可靠性對于奪取信息化條件下現(xiàn)代戰(zhàn)爭的勝利具有至關(guān)重要的意義。本文首先介紹了軍用通信網(wǎng)的概念并分析了戰(zhàn)場環(huán)境的特殊需求，然后研究了影響其可靠性的主要測度指標(biāo)，最后探討了軍用通信網(wǎng)可靠性的分析評(píng)估方法并且對三種可靠性模型進(jìn)行了分析比較。

【關(guān)鍵詞】 軍用通信網(wǎng) 戰(zhàn)場環(huán)境 可靠性 分析評(píng)估

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人類社會(huì)已由工業(yè)化時(shí)代步入信息化時(shí)代，現(xiàn)代戰(zhàn)爭形式也已發(fā)展成為信息化條件下的高科技戰(zhàn)爭，戰(zhàn)爭的勝利取決于軍用裝備作戰(zhàn)效能所形成的整體合力，而軍用通信網(wǎng)正是形成這種合力的粘合劑和倍増器。準(zhǔn)確分析評(píng)估基于戰(zhàn)場環(huán)境的軍用通信網(wǎng)的可靠性，對于促進(jìn)部隊(duì)信息化建設(shè)和打贏未來信息化戰(zhàn)爭具有重大理論和現(xiàn)實(shí)意義。

一、軍用通信網(wǎng)的概念以及戰(zhàn)場環(huán)境的特殊性

通信網(wǎng)是指分布在不同地點(diǎn)的諸多用戶設(shè)備、傳輸設(shè)備、交換設(shè)備使用通信線路互聯(lián)互接，在相應(yīng)通信軟件支持下所構(gòu)成的傳遞信息的系統(tǒng)。軍用通信網(wǎng)則是指用于軍事目的、保障作戰(zhàn)指揮的通信網(wǎng)，基本要求是能夠保障情報(bào)、指揮、武器系統(tǒng)控制、后勤支持和日常管理等信息的準(zhǔn)確傳遞。

戰(zhàn)場環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜、瞬息萬變，作為戰(zhàn)場環(huán)境下軍事信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)載體，直接服務(wù)于作戰(zhàn)部隊(duì)的通信載體，軍用通信網(wǎng)必須滿足特定的軍事需求，具體包括：第一，綜合保障能力。現(xiàn)代軍事通信在保障方向上有多向性、重點(diǎn)方向上有多變性、層次上有交叉性的特點(diǎn)，這就要求軍用通信網(wǎng)必須具有多層次、全方位、大縱深、立體覆蓋能力，能夠?qū)⒏鱾€(gè)層次、各個(gè)領(lǐng)域緊密聯(lián)系起來，形成一個(gè)有機(jī)整體以實(shí)施整體作戰(zhàn)。第二，抗毀保密能力。信息化戰(zhàn)爭中，作戰(zhàn)雙方均把入侵、摧毀對方的軍用通信系統(tǒng)作為重要任務(wù)，而通信設(shè)備所處的電磁環(huán)境也會(huì)受到諸多自然和人為因素影響和干擾，因此對通信網(wǎng)的抗毀保通性和信息傳輸?shù)陌踩Ｃ苄砸筝^高。第三，快速反應(yīng)能力?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭作戰(zhàn)空間廣闊，作戰(zhàn)樣式多種多樣，部隊(duì)機(jī)動(dòng)性程度高，因此要求軍用通信網(wǎng)具備快速機(jī)動(dòng)、快速響應(yīng)和實(shí)時(shí)調(diào)整的能力，以保障作戰(zhàn)部隊(duì)、信息平臺(tái)和武器平臺(tái)的“動(dòng)中通”。

二、軍用通信網(wǎng)可靠性及其測度指標(biāo)

軍用通信網(wǎng)的可靠性是指其在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)滿足用戶需求的能力。其中，“規(guī)定的條件”包括軍用通信網(wǎng)運(yùn)行的內(nèi)部（軟硬件、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、人員素質(zhì)等）和外部（氣候、地理、電磁環(huán)境等）條件?！耙?guī)定的時(shí)間”則是指是軍用通信網(wǎng)滿足通信需求的任務(wù)時(shí)間?！皾M足用戶需求”是指軍用通信網(wǎng)滿足設(shè)備提供者、運(yùn)行維護(hù)者以及終端用戶等各類人員對于通信質(zhì)量、通信范圍和通信時(shí)間等多方面需求的能力。軍用通信網(wǎng)可靠性的測度指標(biāo)主要包括三項(xiàng)：

第一，網(wǎng)絡(luò)的抗毀性?？箽允侵竿ㄐ啪W(wǎng)在自然或人為破壞作用下的網(wǎng)絡(luò)可靠性，僅考慮網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)因素的連通性能。抗毀性主要通過粘聚度和連通度測定，分別指代破壞通信網(wǎng)所需去掉的最小鏈路數(shù)和最小節(jié)點(diǎn)數(shù)，它們分別描述了鏈路和節(jié)點(diǎn)對網(wǎng)絡(luò)連通性的影響。第二，網(wǎng)絡(luò)的生存性。生存性是指通信網(wǎng)在隨機(jī)性破壞作用下的網(wǎng)絡(luò)可靠性，僅考慮部件失效情況下的網(wǎng)絡(luò)連通性能，并假定網(wǎng)絡(luò)部件不可修復(fù)和網(wǎng)絡(luò)部件故障之間是相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的。生存性主要通過端到端可靠度、K端可靠度、全端可靠度和連通概率測定。第三，網(wǎng)絡(luò)的有效性。有效性是基于網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)性能的可靠性測度，描述了網(wǎng)絡(luò)部件故障條件下滿足通信業(yè)務(wù)性能需求的程度。衡量通信網(wǎng)業(yè)務(wù)性能的重要指標(biāo)包括吞吐量和時(shí)延。網(wǎng)絡(luò)的有效性主要研究了網(wǎng)絡(luò)部件失效所導(dǎo)致的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)性能下降的問題。

三、軍用通信網(wǎng)可靠性的分析評(píng)估

軍用通信網(wǎng)可靠性分析評(píng)估的一般途徑包括兩步。首先，選擇一個(gè)合適的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)性能指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上確定一個(gè)用戶可以接受的、反映網(wǎng)絡(luò)可靠性的性能閾值；其次，進(jìn)行可靠性建模，分析評(píng)估其可靠性，即定義通信網(wǎng)部件的工作模式，確定通信網(wǎng)工作狀態(tài)，計(jì)算各狀態(tài)的出現(xiàn)概率，并把所有滿足條件的狀態(tài)的概率進(jìn)行綜合，從而得到通信網(wǎng)的可靠性測度。

通常可以采用三種方式構(gòu)建軍用通信網(wǎng)的可靠性模型，即數(shù)學(xué)解析法、計(jì)算機(jī)仿真法和試驗(yàn)驗(yàn)證法。其中，數(shù)學(xué)解析法適用于網(wǎng)絡(luò)可靠性指標(biāo)的計(jì)算問題，可以在通信網(wǎng)建設(shè)之前進(jìn)行模型分析，且不受時(shí)間、地域等條件約束，在通信網(wǎng)論證階段即可開展，缺點(diǎn)是假設(shè)條件的科學(xué)與否對計(jì)算結(jié)果有較大影響，此外也可能無法得出解析模型從而無法實(shí)施。計(jì)算機(jī)仿真法是在難以建立數(shù)學(xué)解析模型時(shí)，通過計(jì)算機(jī)輔助建模、模型試驗(yàn)以及試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，對影響通信網(wǎng)行為的要素進(jìn)行處理，獲得通信網(wǎng)可靠性指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)估計(jì)，從而快速、經(jīng)濟(jì)、有效地分析評(píng)估整個(gè)通信網(wǎng)的可靠性水平，缺點(diǎn)在于仿真結(jié)果只是一種近似解，其有效性與仿真精度成正比。試驗(yàn)驗(yàn)證法則是在通信網(wǎng)建成后通過試驗(yàn)取得相關(guān)數(shù)據(jù)，再結(jié)合評(píng)價(jià)模型進(jìn)行可靠性分析評(píng)估，其數(shù)據(jù)結(jié)果具有較高的可信度，缺點(diǎn)是受試驗(yàn)規(guī)模、進(jìn)度、環(huán)境、人員、費(fèi)用的多方面限制，組織管理復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性較差。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]熊蔚明，劉有恒.關(guān)于通信網(wǎng)可靠性的研究進(jìn)展.通信學(xué)報(bào)[J]，1990，11（4）：44～49.

[2]李瑞瑩，康銳.網(wǎng)絡(luò)可靠性評(píng)價(jià)研究綜述[J].可靠性工程，2008：1～6.