云计算技术下船舶通信平台设计探析

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摘要:现有的船舶通信平台在多人通信的过程中易丢失关键信息，为提高通信稳定性，基于云计算技术设计多人船舶通信平台。设计多人船舶通信平台硬件，提取数据写入特征。基于云计算技术设计多人船舶通信平台软件，获取通信数据传输和通信数据接收的稳定通路，设计多人通信调度优化算法。在对比实验中，分别测试3种通信方法在不同通信人数下的丢包率，其中云计算技术的丢包率在不同条件下均优于其他2种方法，可见该多人船舶通信平台的数据传输效果最稳定。

关键词：云计算；云平台；多人通信；舰船；通信平台

0引言

由于洋流与风浪的因素，舰船在海面上行驶一直存在着相当程度的风险，一旦舰船在海面上发生事故，很难将遇难信息或求救信息传递出去。但是自信息化社会以来，由于通信技术的改进，舰船的通信系统发生了多次变革，不但能够实现相互通信，还在不断改善自身的通信稳定性，提高通信效率。在现有的相关研究中，文献[1]基于数据收集的完整性，提出了一种新式的船舶通信数据传输方式，但是其传输的完整性存在待改善的空间。文献[2]为满足多人通信的需求，在船舶数据实时通信过程中，以多组数据交互的方式，不计设备协议的损耗，结合PLC技术，设计一种满足多人实时通信的通信系统。但是通信过程中损耗较大。本文结合以上文献，设计一种基于云计算技术的多人船舶通信平台，用以满足多人通信过程中的稳定性。

1多人船舶通信平台硬件设计

在网络通信的端口中，只需要保证控制核心发射电路、接收信号探头、电路模拟切换前端3个部分的性能，船舶通信平台就能够保证网络通信的稳定性。在多人通信的平台设计中，还需要基于云计算技术，添加用户访问的数据总线，在以太网连接芯片的连接中，需要将24位总线与片选信号连接在一起，就可以作为一个实际访问类型的复位机制，并在其中添加管脚信号，以保证数据电平的稳定性。而在总线的时序配置中，有一个十分关键的节点，可以作为时钟的参考模块。T1∼T4T5∼T8向地址总线中输送电平的读写信号，可以将不同的读写间隔过程作为存储器中的时序变化趋势。作为5种数据信号的初始时间，可以在信号置高前将通信时序作为两次数据读写的跟踪周期[3]。而则表示在读写结束后，通过至少5ns的片选信号，将每一个读写信号的高电平装置寄存在配置器中。在整个过程中，所有数据都需要至少15ns，至少80ns的读写周期，以保证数据被完全写入。通过提取数据写入特征，保证通信平台的信息传输的稳定性。

2基于云计算技术的多人船舶通信平台软件设计

2.1通信数据传输

Hg当船舶在海洋中发生事故时，需要及时与其他船舶指挥调度指挥中心取得联系，此时就需要能够快速、准确地向其他通信单位发送数据，并在与其他单位的通信中获取处理意外事故的方法，以避免船上人员的伤亡及财产的损失。在通信数据的传输中，需要结合传输神经网络，以提高平台的整体数据传输效率，假设当前传输的最佳样本期望值为，作为此时数据信息传送的最佳传输结构可以表示为：PmPeHg(Fx,Fy)FxFy式中：表示舰船中通信数据传输的最佳单位；表示输入样本在船舶交通信息以及应急传输地区的紧张程度；表示传输样本的当前最佳期望值。此时的通信数据传输在网络样本的训练下，在信号中的表达方式为，其中和分别表示数据样本的2个维度。通过此时的维度信息，即可得到最稳定的通信数据传输通路。

2.2通信数据接收

由于大多数船舶中的网络配置效果较差，直接导致整体网络数据的传输效率较慢，如果在通信平台中使用非线性的分析方式，则此时可以得到误差函数的应急局部变量：Hyλik(p)pi式中：表示神经网络中误差函数的局部应急变量；表示最大约束误差分析的第i个需求量；表示第i个误差约束条件。如果通过通信数据传输的维度样本建立隐藏输出函数，则此时可以将BP神经网络的结构分别转换成输出量，并得到函数模型为：ˆh(x)ˆg(x)¯hik¯gikθdηfαip式中：和分别表示神经网络输入层和输出层的数据递推结果；和分别表示输入层与输出层中第k个权值属性的第i层矩阵单位；和分别表示输入层和输出层的隐层数；表示i层矩阵单位中p个节点的神经元总数量。当计算出最佳的神经元节点后，就可以以此得到最稳定的通信数据接收通路。

2.3设计多人通信调度优化算法

q(t)S(t)每一个数据包在同数据传送端口发送至数据接收窗口的过程中，均需要计算队列的有效长度。结合通信数据的传输以及接收，计算数据调度速率，并分别获得队列平衡的期望值。若此时的数据丢包率小于95%，则需要重新设置动态模型，构建新的通信算法[4]。在多人数据的约束模型中，可以通过数据传输时间和数据接收时间计算数据的单位优化程度。D(f)=min{q(t)+S(t)}，(4)式中，D(f)表示优化程度，若D(f)>1，则表示优化成功，可以输出调度结果。

3实验测试

为了测试文中多人船舶通信平台的网络通信性能，设计如下实验。将其与基于Hadoop平台的通信系统、PLC技术下舰船实时通信系统相对比，通过丢包率的结果比较3种通信方法的可靠性。通过信息采集的硬件设备在数据源中采集通信信息，将数据源中的信息实时传送到总服务器中，并不断刷新，以保证信息传递的实效性。通过通信平台的上层界面不断发送信息接收请求，则此时的通信端服务器就会呈现出一种数据实时传播的效果。计算丢包率的公式为：ωd=Nf−NjNf×100%，(5)ωdωdNfNj式中，表示丢包率，越接近100%，则该平台的通信性能越好；表示发送信息报的次数；表示接收信息包的次数。该实验环境下，测试不同的通信技术在长时间海量数据的冲击下是否可靠，并统计丢包率结果如图1所示。可知，在通信方为3人时，3种方法在报文长度为8192bit时的丢包率分别为99%，98.2%，98%。通信方为10人时，云计算方法的丢包率基本没有变化，而其他2种方法的丢包率分别为96.8%，96.2%。当通信方为20人时，3种方法的丢包率均有一定程度的降低，分别为97.8%，96.8%，95.1%。由此可见，在长时间海量数据的冲击下，同时通信人数以及报文长度越大，丢包率越低，且在3种方法的对比中，云计算的通信技术更稳定。

4结语

设计了一种基于云计算技术的多人船舶通信平台，在平台中通过软件与硬件的设计，分别提高了通信的稳定性，保证了船舶网络通信的质量。并通过实验，在丢包率的对比下，验证了该通信平台的优越性。通过本文多人船舶通信平台的设计，可以在同一时间内，在多个网络通路下发送数据信息。这样一来，就能够保证突发事故时不会遇到难以连接其他单位的情况。

作者:任杰 单位:信阳农林学院信息工程学院