水声网络自重组技术研究和仿真

　　0 引言

　　作为担负水下警戒任务的水声网络,必将成为敌人破坏的目标之一。因此,水声网络自身的安全性显得十分重要。同时,这也是水声对抗的一种新的形式。尽管不希望发生,但必须考虑到水声网络有被攻击成功的可能,就是说,水声网络有可能被敌人毁坏。水声网络(如Seaweb forFRONT)研究的长期目标是达到自组织、自优化、自愈和环境自适应[1]。这里提到的自愈应该包含自重组的概念,但目前尚未见到这方面公开的文献报道。因此,必须同时考虑这个严肃的问题。

　　1 水声网络受损程度估计

　　水声网络遭受破坏,最直接的判断就是某些节点行为出现了异常。受损程度估计对于水声网络的重组是必须知晓的。

　　1.1 受损节点重要程度

　　图1给出了一个水声网络的拓扑结构。这是一个分级结构的水声网络,图中1单位表示100m。由于分级拓扑结构,可以认为不是所有的网络节点都具有同样的重要性。比如ClusterB中, node_14对网络的影响显然要比node_4的大,因此可以认为在该网络拓扑中,它更重要一些。

　　这是该问题的第一个方面,即探知受损的节点及其重要性。这相对而言是容易实现的。例如,可以通过看门狗和评估机制[2]判断行为异常的节点,而其重要性指数可以通过查询网络初始化时的记录得到。

　　1.2 受损节点恢复可能

　　受损节点被检测出后,由最邻近的与之有连接的节点向其发出修复信号。如果连续3次未能有积极的应答,则说明该节点无法进行软恢复,放弃之。这里的修复信号可以是要求受损节点启动备份程序,或者格式化现有内存的指令。

　　1.3 受损节点数量及比例

　　经过前面两个步骤,可以得出受损节点的数目及其占总的节点数的比例。如果受损的节点数目很大,比例很高,即水声网络受损非常严重,则说明水声网络处于一个极度危险的环境之中,敌人具有强大的破坏力。在这种情况下,水声网络的自重组就成为一个需要折中考虑的问题,即有没有必要进行自动重组。当然,这些决策还需要由指挥中心做出。

　　2 水声网络受损原因分析

　　在水声网络受损程度明了的情况下,重组之前需要了解水声网络受损的原因,以有利于选择合理的重组方案。

　　2.1 节点物理损坏

　　节点物理损坏可能由于敌人的硬毁,也可能由恶劣的海洋环境(比如海啸、地震等)引起,或者能源耗尽造成。对于这几种不同的原因,一方面不易区分,实践中亦无需分别。

　　对于这样的损坏,可以通过上面/受损节点恢复可能0中提到的方法进行辨别。结果当然是它被排除在重组进程之外。