有关本科通信学毕业论文
人类活动离不开信息交互,信息交互离不开通信技术。通信技术发展和人类文明进步齐头并进,相互促进,相互发展。下面是学习啦小编为大家整理的有关本科通信学毕业论文，供大家参考。
有关本科通信学毕业论文范文一：M2M移动通信网络架构研究
【摘 要】文章对M2M业务特征和MTC通信网络架构进行了探讨。首先详细分析M2M业务特征以及对现网架构的影响;然后借鉴国际标准组织提出的M2M网络架构，并在此基础上根据现阶段的网络现状和M2M业务需求提出了3G网络阶段适用的网络架构。
【关键词】M2M 网络架构 PCRF 核心网 专用网元
1 引言
物物通信(M2M，Machine to Machine)是一种涉及一个或多个实体的不需要人为干预的数据通信，也称为机器类型通信(MTC，Machine-Type Communication)。随着M2M业务的快速发展，基于移动通信网络的MTC正日益成为一种主要的移动通信方式，但是传统移动通信网络毕竟是面向人人通信(H2H，Hu-man to human)业务设计的，适应H2H的业务需求，却不能满足M2M业务需求。具体来说，MTC和传统人人通信的不同之处包括以下方面[1]：
(1)基于MTC通信的应用场景比H2H通信的场景丰富很多，而且具有差异性。根据功能特性划分大致可归纳为位置感知和共享、环境信息感知、远程控制与执行、数据收集发布、视频监控、近场通信等。这些应用的差异化一方面表现为功能上的多样性;另一方面也体现在应用特征以及对网络的需求上的差异化。
(2)数据通信为主，包括小流量数据包、视频流等。
(3)要求MTC通信成本比H2H更低。由于M2M业务是在H2H业务之后发展起来的，最小化成本是M2M业务生存的重要考虑。不同的应用因其重要性不同，对通信的要求也是不同的，需要结合事件发生的可能性和需要付出的通信等综合成本来考虑进行成本的最小化。
(4)M2M终端数目巨大，需要更灵活和有策略的终端管理。潜在的海量M2M终端接入通信网络，而且M2M终端无论是从传输特性、QoS要求和移动性，还是从终端的分布密度方面，都与H2H终端有很大不同。
(5)以小数据量传输为主。
如果继续使用传统移动通信系统来进行MTC通信，其系统的效率、成本和适用性都无法达到最优。因此，在考虑M2M业务特征的同时减少对H2H业务的影响，从而设计MTC专用的通信系统，是当前物物通信不断发展背景下的一个重要课题。
2 M2M业务特征分析
网络架构的设计，需要以网络所承载的具体业务为出发点[2]。也就是说，M2M网络架构的设计需要充分分析M2M业务特征和需求，结合终端上下行数据量、频度、QoS需求等方面的业务特征，将物联网应用分为如下五类。其中，对各类应用的部分需求和特征进行了分析，包括移动性、群组通信、鉴权以及按计划周期性处理等，不同场景间有较大差异。
(1)监控报警类：传感器本地监测数据，当发生不符合预期的数据变化时通过网络通知应用层进行报警。
平均数据传输速率：低，仅在某些触发条件下发送少量上行数据流量。
尖峰数据传输速率：不同场景间有较大差异，与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求：不同场景间有较大差异，与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据可靠传递要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据持续性：低，仅在发生预置的事件时存在短暂的或者持续时间较短的数据传输。
与人交互性：低，通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求：需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性：因无下行流量需求，所以无移动性需求。
举例：输血车血液环境监测;井盖监控;移动资产跟踪。
(2)数据收集类
平均数据传输速率
上行流量：中，数据量较大，持续的数据上报或者周期性数据上报;下行流量：低，更多的是用于修改上报规则等。
尖峰数据传输速率：不同场景间有较大差异，与应用需求确定的传输的数据内容有关。
QoS要求：不同场景间有较大差异，与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据可靠传递要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据持续性：取决于数据传输间隔和传输方式的选择。[论文网]
与人交互性：低，通常由系统根据预置处理方式自动处理。
对连接性的需求：需要监控连接性以防破坏或无效。
终端移动性：因偶尔有下行数据，所以需要优化的移动性管理。
举例：气象信息监测;火灾现场数据收集;路况信息收集。
(3)信息推送类
平均数据传输速率
上行流量：通常较低，主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如位置信息);下行流量：通常较大，主要用于传递所推送的信息(如广告、视频媒体等)，持续的、基于交互等外界条件出发的或者周期性的数据推送。
尖峰数据传输速率：具有明显的尖峰数据特征，在条件触发后下发匹配的信息。
QoS要求：不同场景间有较大差异，与应用需求以及当前数据所代表的含义有关。
数据安全要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据可靠传递要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据持续性：通常具有较长时间的持续性。
与人交互性：高，通常用户会做出反馈，系统根据反馈对推送的信息进行调整。
对连接性的需求：较强，需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性：两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例：智能博物馆等。
(4)视频监控类
平均数据传输速率
上行流量：高，主要用于传递所监控的多媒体数据;下行流量：低，主要用于传递控制和调节命令等。
尖峰数据传输速率：无明显的尖峰数据特征，数据传输通常维持一个相对稳定的传输速率。
QoS要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据安全要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据可靠传递要求：不同时刻有不同的要求。如在正常情况下要求适中，但一旦发生某些预置的事件则需要较高的可靠性传递。
数据持续性：通常具有长时间的持续性。
与人交互性：低，用户偶尔会对视频监控过程进行干预。
对连接性的需求：较强，需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性：两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例：家庭安防中的视频监控等。
(5)远程控制执行器类
平均数据传输速率
上行流量：通常较低，主要用于提供应用所需的过滤或输入条件(如预置事件的发生);下行流量：取决于控制对象和控制命令的复杂程度。
尖峰数据传输速率：通常具有明显的尖峰数据特征。
QoS要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据安全要求：不同场景间有较大差异，与应用需求有关。
数据可靠传递要求：要求较高，因涉及到控制过程是否能够正常实现。
数据持续性：通常具有长时间的持续性。
与人交互性：高，通常是对人操作指令的具体反映。
对连接性的需求：较强，需要维护网络连接以便于进行数据的正确传输。
终端移动性：两极分化。部分终端有很强的移动性;部分终端则通常不移动。
举例：工业自动化等。
3 M2M业务对现网架构的影响
从对现网架构的影响来说，M2M业务可以分为两类：A类是现有网络不能满足需要网络优化的业务，这类业务需要过载控制功能来避免网络过载，以及针对客户的业务需求提供差别化的服务;B类是对于现有网络影响较小的业务，这类业务是对时效性要求不高的MTC业务，而且这些业务和现在的移动网络业务有类似的需求。从整体来说，M2M业务中大部分是A类业务，以下分析的是A类业务对现网架构的影响[3]。
M2M业务的多样性、差异化，网络的多种接入方式，M2M终端的海量性、差异化，以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点，都对现网架构和网元设备产生了很大影响，其直接后果是现网的核心网元如HLR/PCRF/GGSN的能力已经不能满足M2M业务所带来的信令、流量冲击和业务控制需求，主要体现在以下方面：
(1)由于物联网业务的特殊性，可能会产生瞬时大量的信令，会对无线网络的关键信令控制设备(STP/HLR/PCRF)造成影响而导致全网的瘫痪。因此，一方面要大规模提高相关信令控制设备的容量或设备的信令处理能力;另一方面需要进行差异化、分优先级的接入控制;此外，关键信令控制和处理设备要具备一定的设备过载保护机制以及高容灾、高流控能力，避免关键网元的过载，从而有效提升整网的可靠性。
(2)由于物联网业务的特殊性，其接入方式的多样性，涉及行业及用户和设备的多样性、海量性，因此需要对用户数据管理HLR网元进行相应增强，包括其数据库的可扩展性和灵活性，除了标准的用户签约信息，还有设备序列号、设备驱动程序信息、位置信息和配额信息等运营商、M2M客户私有字段等;对多种接入类型的支持，可对由不同接入类型(2G/3G/LTE)接入网络的设备进行鉴权;对用户标识和寻址的灵活动态支持，支持一卡多号或一号多卡;支持对终端设备基本状态的查询，能通过网络侧下发终端“苏醒”请求，发现设备被盗时能够立刻锁死等。
(3)由于物联网业务的特殊性及多样性、群组性，因此有必要对业务进行区分，包括业务分类分级、QoS分级、用户分组、设备分组，从而进行流量管理和业务管理，根据忙闲时、地理位置等各种特性采取不同的接入和传输处理策略等。此外，在现网PCC架构中叠加物联网策略控制，因其特殊性，PCRF(Policy and Charging Rules Function，策略与计费规则功能)进行策略控制时需先判断是个人用户还是物联网用户，而且物联网数据的瞬时爆发性会影响现网PCC架构，所以有必要设置专用的物联网M2M PCRF。
总之，需要对相关网元进行能力的增强和升级，可以改造现有相关网元，也可以设置M2M的专用网元叠加在现有H2H网络上来解决相应问题。
4 国际标准组织提出的M2M网络架构
国际标准组织如ITU、ETSI和3GPP等分别从不同角度提出了M2M的网络架构[4]。
根据ITU-T发布的定义，物联网体系架构主要可划分为三个层面：感知层、网络层和应用层。如图1所示，该架构基本达成业界共识，但是其体系架构过于抽象属于概念模型，在转化为技术实现的过程中还需要细化。
在ITU-T物联网体系架构的基础上，ETSI提出了一种可看作逻辑模型的M2M应用顶层架构[5]。如图2所示，ETSI把M2M体系架构划分为M2M设备及网关和M2M网络两个大域。M2M设备及网关域包括M2M设备、M2M网关和M2M局域网，可以基于现有的各类标准实现;M2M网络域则包括广域网和M2M应用系统。
相较于ITU的概念模型，ETSI的逻辑模型侧重于M2M服务能力层，通过对服务能力和接口的定义来实现屏蔽网络细节的M2M应用、M2M服务能力及网络三者之间的相互调用，可供在研究平台和网关设备功能及接口时参考。
在ETSI的体系架构基础上，3GPP也提出了一种支持MTC应用的通信架构。如图3所示，涉及到的实体包括MTC终端、承载网络、MTC服务器和MTC应用。其中，MTC服务器是MTC业务的管理平台;MTC应用负责业务逻辑的实现。承载M2M通信的移动网络包括GPRS、EPC以及短消息和IMS网络。
3GPP提出的MTC通信架构侧重于M2M网络层，对M2M网络中各通信网元的功能和接口进行了定义，其适用于研究MTC业务的管理平台以及M2M核心网络的功能和接口时参考。
以上标准组织虽然都提出了M2M的网络体系架构，但是有其局限性。ITU和ETSI的架构过于框架性，对于实际的网络部署没有较好的指导意义;3GPP虽然对于网络网元功能增强有一定的研究，但是由于目前部署的H2H网络大多处于R7或R8版本，而MTC网络体系的研究是在R10以上版本的网络基础上进行的。因此，在现有网络中按照标准来部署MTC网络还为时尚早，需要研究一种网络架构既具有在现有网络基础上投资和部署的可行性，又能满足现阶段MTC业务应用的需求。
5 3G网络阶段的M2M网络架构
在现有的3G网络阶段，为解决发展M2M业务面临的网络运营和网络资源问题，运营商可以通过采用物理上隔离的网络来单独承载机器通信业务，在初期可以通过核心网中专设的网元实现业务的隔离，在后期演进也可以延伸到采用专用的接入网实现物联网业务的接入隔离。此外，物联网管理平台也是物联网解决方案中必不可少的组成部分。物联网管理平台与物联网独立网元配合，在物联网业务发展的初期阶段主要实现物联网独立码号集中管理和物联网业务有效管控等功能。随着物联网的发展，平台的功能也会逐步支撑更多资源管控与更多的业务流程，并开放更多资源及能力。可以根据M2M业务的特性，实现基于位置、时间段、接入类型的QoS控制和相应的计费策略;还可以根据用户的属性及行为进行相应的分组，实行基于群组的流量统计、事件分发和策略执行等，这体现在核心网中PCRF/SPR/M2MSP的功能实现。综上所述，在3G发展阶段，M2M网络架构的特征具体体现在以下四个方面：
(1)在无线接入侧对Wi-Fi、2G、3G、无线传感网络等多种方式的整合，实现移动通信网络对行业应用领域的广覆盖，构建面向行业的M2M移动网络。
(2)在核心侧构建M2M专用的HLR、GGSN、SMSC等网元，实现对M2M等物联网业务的集中运维和管理，并能够实现与“现网”的有效隔离，有利于网络的安全、稳定、扩容及升级。
(3)在核心网中部署M2M专用的PCRF等策略控制网元，利用M2M业务的业务特性和用户属性，实现对网络资源的高效利用和对业务服务的精细支撑。
(4)在核心网中搭建M2M业务支撑平台，实现对业务和终端的统一管理。
在物联网业务发展的初期阶段，考虑针对物联网网络通信需求，进行最小成本隔离：只新建核心网的关键节点，实现网络支撑隔离。对于业务系统，需要单独建设物联网平台，实现业务承载隔离;对于接入网络，则公用，不考虑单独建设。如图4所示，是一种在现网上叠加专用M2M核心网络的架构。在该方案中，与现网共用无线和SGSN，新建物联网专用的GGSN/DPI，通过APN选路将物联网数据路由到处理物联网数据的GGSN，新建物联网专用的PCRF+SPR，完成对物联网业务的流量、安全、QoS控制，新建物联网专用的HLR进行物联网设备签约信息、标识及安全管理。
3G阶段的M2M网络架构如图5所示。
其中，主要网元的功能如下：
HLR：由于现网的HLR都是支持H2H的HLR，支持的能力和M2M的支持能力还是有所不同。HLR也有自己特殊的一些需求，包括：需要支持群组签约数据能力;支持终端监控(如位置监控、IMEI监控等)能力，支持某个时间段接入控制，支持扩展ID到MSISDN、IMSI的映射能力，支持终端特征签约(如终端的低优先级、是否为PS only等)，供SGSN控制UE的行为;HLR要支持多profile的签约，降低终端漫游时的资费，支持一卡多号和一号多卡的M2M业务。
GGSN：扩展的GGSN需要增强支持基于群组流量统计，基于流的计费信息、QoS策略执行和基于群的事件上报等。
短消息中心：除了现有的短消息的功能外，需要支持短消息完成设备触发的功能，支持在一号多卡的M2M业务中短消息的群发功能。
PCRF：支持群组的策略数据动态下发、更新和删除，支持群组用户的流量监控。
SCP：完成M2M业务中的紧急呼叫等语音呼叫的计费，产生语音呼叫话单。
OCS：实时信用控制、预付费使用数据业务和增值业务实时计费。
M2MSP业务平台：M2M平台为集团客户提供统一的M2M终端管理、终端设备鉴权。提供数据路由、监控、用户鉴权等管理功能;承载信息上报、参数配置、终端状态检测、终端注册等业务功能的短信上下行通道;支持一卡多号和一号多卡的M2M业务，进行动态的号码管理。在实际部署中，物联网业务支撑管理平台按照功能划分为总部平台、省平台两个层面。
6 结语
M2M业务的多样性、差异化以及M2M业务表现出来的传统电信业务所不具有的各种特点，都对现网架构和网元设备产生了很大影响。本文在研究M2M业务特征及其对现网的影响和国际标准组织提出的网络体系架构的基础上，提出了在现有移动通信网络上部署具有可行性，又能一定程度上满足MTC业务应用需求的网络架构。
运营商发展M2M业务的基础与发展移动通信是一致的，在专用的M2M网络架构中，必须长远规划网络资源，根据业务发展实施网络优化和数据分流，加强平台建设，完善网络覆盖，加大网络容量，从根本上满足M2M业务需求，同时又不影响当前的人人通信业务，提高用户体验。
参考文献：
[1] 沈嘉，刘思扬. 针对移动M2M业务的优化技术研究[J]. 现代电信科技， 2011(10)： 37-44.
[2] 沈嘉，刘思扬. 面向M2M的移动通信系统优化技术研究[J]. 电信网技术， 2011(9)： 39-46.
[3] 孙其博，刘杰，黎羴，等. 物联网：概念、架构与关键技术研究综述[J]. 北京邮电大学学报， 2010(3)： 1-9.
[4] 诸瑾文，王艺. 从电信运营商角度看物联网的总体架构和发展[J]. 电信科学， 2010(4)： 1-5.
[5] 沈苏彬. 物联网技术架构[J]. 中兴通讯技术， 2011(1)： 8-10.
有关本科通信学毕业论文范文二：体系对抗下的跨层协同指挥与控制网络的性能分析
【摘 要】文章以未来信息化战争环境为前提，以传统的指挥与控制网络为基础，对未来一体化联合作战特点进行了分析，构建跨层协同指挥与控制网络模型，并采取网络建模和仿真的方法对网络模型的结构、抗毁能力进行详细探讨。
【关键词】网络中心战 跨层协同 指挥与控制网络 抗毁能力
1 引言
传统的作战思想以作战平台为中心，编制呈树状结构，各个平台依靠自身的传感器和武器，平台之间缺乏信息共享和协同能力，从而限制了整体作战效能的发挥。
美国国防部提出的网络中心战[1]是一种全新概念的战争模式，它是一种典型的网络体系之间的对抗作战。美军利用强大的信息网络将多种类型的侦察定位系统、指挥机构、武器装备等互联互通，实现情报信息共享，作战指挥与控制一体化[2-3]，获取战场信息主导权，快速掌握战争的主动权，实现对敌方关键节点的确定性打击，以最短的时间、最小的代价破击敌方作战体系。
网络中心战将系统中的各个作战平台网络化，极大地增强了平台间的横向联系，呈扁平化结构，以提高信息获取和共享能力，增强了战场态势感知能力，加快决策和指挥速度，实现协同作战，提高作战效能。自上世纪90年代以来，这种信息化战争模式在多次战争的应用效果已充分地展示其强大的打击能力，目前已被世界各国公认为最先进的作战模式，网络中心战必然成为未来战争的主要形式。
网络中心战平面模型如图1所示：
通过基础信息网络将整个作战空间的各种传感器和武器装备(包括陆基、海基、空基、天基等)组成一个包括传感器网络、指挥与控制网络、作战武器装备网络的一体化强大网络。传感器网络从各个传感器收集信息，并快速生成战场感知，指挥与控制网络根据战场感知网络提供的态势信息以及武器交战网络反馈的作战效果，动态地调整作战命令，保证各交战单元的同步进行，并动态分配任务，最终通过火力打击网络单元实现对目标的实时精确打击。
作战体系网络是由超大规模的传感、指挥、交战实体或系统经由射频等各种无线或光/电缆等有线连接形成的复杂网络系统[4]。从图论拓扑[5]角度，在该系统中，传感、作战和指挥实体抽象为节点，这些实体间的信息/物质/能量交互可以抽象为链接边。
(1)传感节点：获取战场信息，发现、锁定和跟踪目标，并将目标信息传给其它节点。
(2)指挥与控制节点：是作战体系网络的核心。对战场环境信息和作战双方军事实力进行综合分析，形成指挥决策，再交由其它节点进行执行。它接受上级任务，对下级进行指挥决策，从全局层次上协调、监督、控制各个交战单元，对系统的目标、资源等进行合理安排和调度。
(3)交战节点：由硬杀伤和软杀伤武器组成。交战单元只接受唯一指挥与控制节点指挥控制。交战节点要与其它交战节点进行作战协同，必须通过与其连接的指挥与控制节点间接实现协同。交战网是指由部署在陆、海、空、天的各种武器系统以及干扰设备经由有线或无线通信协议联结而成的受指挥控制网络支配的网络。
在信息化战争条件下，作战一方通过传感器网络侦察探测敌方目标信息，这些感知信息包括反射光、红外信号、无线电频谱能量、通信或音频能量等，然后通过信息网络传输与分发，经过数据融合、分析与处理后，传递到指挥所加以利用，从而形成作战方案、计划和命令，实施火力打击。
作战体系网络内部节点之间的信息流主要特点如下：
(1)体系对抗之初，所有节点都是可控的。传感节点和交战节点必须在指挥与控制单元的控制下，各指挥与控制单元都有上下级关系。
(2)指挥与控制单元同时指挥控制多个传感单元和交战单元。指挥控制依托信息网络系统直接地链接到重要/关键节点[6]。重要节点是连接度大的节点，如前方指挥所;关键节点是连接度不高的节点，但担负重要的任务，如卫星站。
(3)传感单元为多个指挥与控制单元提供传感信息，实现目标信息共享。
(4)传感单元之间共享目标传感信息，减少自身获取信息的时间，提高传感信息质量。
(5)传感单元对己方交战单元的探测、跟踪和定位等信息感知，并将感知信息发送到指挥与控制单元，便于指挥与控制单元及时掌握其任务完成和毁伤等信息。
(6)交战单元只能执行唯一确定的指挥与控制单元发出的指令，避免命令冲突。
2 指挥与控制网络的特征参数
主要的网络特征参数如下：
(1)网络节点数。其定义为网络中所包含的全部节点数量，反映了作战双方的参战规模。
(2)网络边数。其定义为网络中所包含边的总数，反映了作战体系中各单元之间关系的复杂程度。但是，指挥与控制系统中的有线或无线通信装备数量、指挥与控制机构和装备的信息处理能力以及信道传输能力都受到限制，因此网络的边数也不宜过多。当网络中边的总数与节点总数的比值超过一定限度时，网络有可能由于过多的向前或向后的反馈环路导致瘫痪。
(3)节点的度。其定义为该节点与其它节点链接的数量。在交战网络中，节点的度在一定程度上反映了它的重要程度，度值越大表明节点越重要，是己方保护的重点，更是敌方打击的重点目标。
(4)节点/网络的聚类系数。在传统层级树状指挥与控制网络中，节点之间不具有区域协同能力，只能通过间接方式进行作战组织协同，在遭到打击时，不能有效地自主网络重建。节点的聚类系数定义为所有与该节点相邻接的节点之间的实际连边数目占它们之间可能的最大连边数目的比例。网络的聚类系数即网络中所有节点的聚类系数的平均值。聚类系数的含义在两个方面得到充分体现：当网络中各个节点之间需要共同完成某一任务时，节点聚类系数大小反映出相互协同能力的强弱;网络聚类系数反映了交战单元之间的区域协同能力以及网络在通信故障或遭到毁伤时的自重建能力。当一些交战单元通信故障或损毁，聚类系数较高的其它交战单元则通过邻近节点与重要节点链接，从而有效地完成网络重建。
(5)平均路径长度。即网络中任意两个节点间距离的平均值。两个节点间距离定义为两个节点之间的最短路径上的边数;网络的平均路径长度表征网络传递信息的能力。一般地，路径长度与信息传递的延迟时间呈线性关系，路径长度短，信息的实时性程度高，情报信息的共享程度高，组织协同时效性高，从而获得更好的作战效能。因此，交战网络的平均路径长度需要设计得尽量短小。
3 指挥与控制网络的特点
网络中心战的指挥与控制网络取决于军事体制编制、作战规则、指挥机构、作战平台、作战武器装备性能等因素，它是一个特殊的复杂网络系统。一体化联合作战是网络中心战思想的具体体现，它是两个或两个以上军兵种的统一作战行动，在传统的层级树状垂直的指挥体系的基础上增加横向联系，具有作战体系横向链接的特征，以纵向联通为前提，强调横向联通。在战时将所需要的作战力量，快速地拼接成为一个具有整体作战能力的作战系统[7]。目前各国军队都普遍地在横向上扩大指挥跨度的数量，在纵向上压缩指挥层次。如美军指挥跨度由原来的5～6个增加到9个，空军指挥层次由原来的5级减少到4级。在指挥方式上，从集中/委托式指挥向多级跨越、上下互动转变，从单级封闭式集中决策向多级开放式分布决策转变，从计划控制向动态控制转变。因此，未来的指挥与控制网络具备以下主要特点：
(1)指挥机构在纵向上呈现层次关系。指挥机构由上至下具有层次区分，由上至下节点的等级由高到低。指挥层次数是指挥机构上下级所区分的层级，不同层次的指挥与控制节点所需的协同态势信息并不相同。指挥与控制节点随着层次等级的提高，所需要的态势信息更加全面。
(2)交战单元在横向上呈现协同关系。在同一作战集团内部，同一级别交战单元之间协同关系;在不同作战集团之间，它们的同一级别交战单元之间也有协同关系。
(3)跨级指挥。在同一作战集团内部，上级指挥与控制单元可以对其内部的指挥单元进行跨级指挥。跨级指挥主要对重要/关键的节点进行越级指挥。指挥跨度是指挥机构在同级的每一层所指挥和管辖单位的数量。当网络节点总数量固定时，指挥跨度越小，指挥层次越少，意味着横向指挥的单元越多，因此对指挥与控制节点提出了更高的要求，需要节点具有更强的信息处理能力，稳健的信息传输需要得到更强的抗干扰技术支持。此外，一旦某些节点遭受打击，受其影响的节点将会更多，所以需要加强隐藏伪装防护措施。
(4)指挥决策时间开销受到严格限制。由于协同作战过程为一个相互嵌套的“观察→评估→决策→行动→观察”循环，每一个循环都必须在规定的时间窗口内完成。战场环境瞬息万变，指挥决策机构在对所掌握的战场情报信息进行分析研究时，可能情报信息所反映的战场情况已经失去了部分真实性甚至完全失效，而新的战场环境信息不断产生和起效用。指挥决策机构根据敌我双方作战态势适时调整作战行动，快速决策，缩短“目标发现→指挥决策→打击目标”的周期。
4 指挥与控制网络的抗毁能力
作战指挥与控制网络是作战体系对抗的重要部位，也是体系破坏的主要打击对象。信息化条件下的体系攻击作战主要采取精确打击的方式，破坏敌方作战体系网络，实现速胜的目标。
4.1 指挥与控制网络可靠性度量指标
作战指挥可靠性定义为在体系对抗中，当指挥控制机构受到敌方攻击、摧毁、干扰、压制时，能够持续指挥并完成任务的可靠程度。对作战指挥体系结构的指挥可靠性研究，其重点在于分析指挥体系结构节点损毁，以及节点之间信息传输通路遭破坏情况下指挥的稳定性，即在删除网络中部分节点或链接边的情况下，网络整体的连通性能，也就是网络的抗毁能力分析。
从指挥与控制网络拓扑结构的角度分析，指挥与控制网络在遭受攻击后的网络可靠性取决于三个方面因素的综合结果：网络中最大连通分量中节点的数目、网络中连通分量的个数和平均路径长度。其中，连通分量定义为无向图中的极大连通子图。网络中最大连通分量中的节点个数越多，说明网络在遭受打击后的可连通性越好，整体作战效能发挥越充分，初始状态时最大连通分量就是整个网络，所有指挥与控制节点都是连通的;各连通分量的平均路径越小，说明信息流在该连通分量中的传输时效性越高，指挥与控制信息效能发挥越好;各连通分量的节点数越多，说明在节点总数一定的情况下连通分量越少，网络的破碎程度越小，网络可靠性越高。
指挥与控制网络可靠性评估指标定义为：
(1)
其中，nmax为网络中最大连通分量的节点个数，m为整个网络中连通分量的个数，nj为第j个连通分量中节点的个数，lj为第j个连通分量的平均路径长度，孤立节点的最短路径长度设定为无穷大。
4.2 跨层协同指挥与控制网络抗毁能力分析
随着精确制导和远程攻击武器的发展与应用，为了达成预期作战效果，只需要对某些重要或关键目标实施精确打击。一方的侦察探测能力和另一方隐藏伪装的防护能力，是影响精确打击效果的两个决定性因素。如果一方的侦察探测能力占据优势，那么作战就成为确定性打击;如果另一方隐藏伪装的防护能力占据优势，那么作战就成为随机性攻击。
随机和确定性攻击模式的仿真流程如图2所示。
对作战指挥与控制网络结构的抗毁能力分析，即对网络拓扑结构可靠性的分析，本文不涉及节点和链接边的自身可靠性，假设各节点的信息处理和链接边的传输速度相同，各指挥节点之间的指挥可靠性通过网络的连通性和节点之间的路径长度来体现。
多级跨层协同需要较多的有线或无线信息传输通路，但网络的平均路径长度非常小，指挥与控制信息传输的实时性较好。当交战网络节点总数固定时，在指挥与控制节点信息处理能力和信息传输容量等因素许可的条件下，应尽可能增加网络的指挥跨度，减少网络指挥层次，从而提高指挥与控制网络的指挥时效性。相反，指挥跨度越小，指挥层级越多，作战指挥信息交互时效性越差，很可能错失最佳战机。
跨层协同指挥与控制网络抗毁性能仿真参数设置如表1所示。
随机/确定性攻击模式下的5级跨层协同网络可靠性如图3所示。
随机/确定性攻击模式下的8级跨层协同网络可靠性如图4所示。
由上述仿真结果分析，初步得出以下结论：
(1)对于多级跨层协同指挥与控制网络，高效能网络的跨度大、层次少，同一作战集团内部连接较紧密，不同作战集团连接较少。
(2)确定性攻击的效果强于随机攻击效果，这个结论意味着攻击前目标探测和侦察的准确性在信息化战争中起着重要地位。一方面，准确、实时的情报信息是攻击敌方重要/关键节点的关键，从而毁坏敌方作战体系网络;另一方面，需要对己方的重要/关键节点采取隐藏伪装防护措施，重点加强保护。
5 结束语
在未来的信息化战争中，需要提高侦察与反侦察手段，攻击敌方重要/关键节点，同时保护己方重要/关键节点。从武器装备研发角度，需要提高武器装备的攻击性能，同时提高战场环境下武器装备的侦察与反侦察能力，加强目标信息探测和信息处理等新技术、新方法的研究。
参考文献：
[1] D S Alberts， J Moffat. 网络中心战与复杂性理论[M]. 北京： 电子工业出版社， 2004.
[2] J R Cares. 分布式网络化作战[M]. 于全，译. 北京： 北京邮电大学出版社， 2006.
[3] 郭武君. 联合作战指挥体制研究[M].北京： 国防大学出版社， 2003.
[4] 汪小帆，李翔，陈关荣. 复杂网络理论及其应用[M]. 北京： 清华大学出版社， 2006.
[5] 谢政，李建平. 网络算法与复杂性理论[M]. 长沙： 国防科技大学出版社， 1995.
[6] 谭跃进，吴俊，邓宏钟. 复杂网络中节点重要度评估的节点收缩方法[J]. 系统工程理论与实践， 2006(11)： 79-83.
[7] 朱涛，常国岑，张水平，等. 基于复杂网络的指挥控制信息协同模型研究[J]. 系统仿真学报， 2008，20(22)： 6058-6060.
通信学毕业论文相关文章：
1.通信学论文
