謝玉林 劉永平

摘要：傳統(tǒng)電子信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信存在延遲，為解決這一問題，提出基于自適配通信環(huán)境的電子信息系統(tǒng)。硬件設(shè)計(jì)方面，優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)，將總體架構(gòu)從上到下分為應(yīng)用層、服務(wù)層、中間構(gòu)件層以及基礎(chǔ)資源層，在中間層中加入自適配通信環(huán)境中間件，優(yōu)化通信接口。軟件設(shè)計(jì)方面，優(yōu)化電子信息抗干擾流程，使電子信息的合成場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到最大值，建立電子信息調(diào)度集，壓縮冗余數(shù)據(jù)特征，得到大規(guī)模存儲(chǔ)分布空間結(jié)構(gòu)，提高電子信息存儲(chǔ)效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此次系統(tǒng)縮短了通信時(shí)延，提高了信息數(shù)據(jù)傳輸速率，通信性能要優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：自適配通信;電子信息系統(tǒng);通信接口

中圖分類號(hào)：U611.35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

電子信息系統(tǒng)主要針對(duì)多格式的輸入信息，進(jìn)行采集、加工、上報(bào)、傳輸和檢索等服務(wù)，實(shí)時(shí)展現(xiàn)多源信息，并將處理后的信息按需分發(fā)給相關(guān)用戶，在軍事領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，對(duì)區(qū)域信息進(jìn)行一體化、綜合化集成，發(fā)展信息優(yōu)勢(shì)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)外電子信息系統(tǒng)研究較為成熟，在集成設(shè)計(jì)與分析技術(shù)領(lǐng)域，將系統(tǒng)快速原型作為設(shè)計(jì)目標(biāo)，應(yīng)用C4ISR體系結(jié)構(gòu)框架，通過STK設(shè)計(jì)分析工具，對(duì)系統(tǒng)組件進(jìn)行開發(fā)，將建模與仿真作為系統(tǒng)評(píng)估的主要手段，根據(jù)仿真試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)電子信息系統(tǒng)進(jìn)行修改和優(yōu)化，在復(fù)雜的開發(fā)環(huán)境中，通過Rhapsody為集成軟件的開發(fā)提供支持，分布式協(xié)作仿真與評(píng)估等功能，以此滿足開發(fā)環(huán)境的一體化需求。國(guó)內(nèi)的電子信息系統(tǒng)研究起步較晚，對(duì)開發(fā)工具進(jìn)行劃分，將其劃分為指控系統(tǒng)的構(gòu)件化工具集，以及逆向工程工具集，然后無縫集成到網(wǎng)絡(luò)通信中，提高通信軟件的開發(fā)質(zhì)量。在以上理論的基礎(chǔ)上，提出一種基于自適配通信環(huán)境的電子信息系統(tǒng)，進(jìn)一步改善傳統(tǒng)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信功能。

1電子信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1電子信息系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1.1設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體架構(gòu)

對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，采取SOA為核心的技術(shù)框架，將服務(wù)中間件作為運(yùn)行支撐，以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，將基礎(chǔ)服務(wù)作為系統(tǒng)架構(gòu)的中心，將總體架構(gòu)從上到下分為應(yīng)用層、服務(wù)體系層、中間構(gòu)件層、基礎(chǔ)資源層。利用基礎(chǔ)資源層，為系統(tǒng)開發(fā)提供各種資源，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和信息庫，控制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不受開發(fā)影響，利用文字、程序、圖形、框圖、文件等形式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，使基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以不同形式儲(chǔ)存于資源層中。在中間構(gòu)件層，對(duì)構(gòu)件接口標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行定義，通過多層消息總線，對(duì)運(yùn)算構(gòu)件和表現(xiàn)構(gòu)件進(jìn)行集成，通過輕量級(jí)的構(gòu)件集成框架，管理構(gòu)件實(shí)體和運(yùn)行時(shí)態(tài)，提供系統(tǒng)服務(wù)運(yùn)行的環(huán)境，使構(gòu)件間的信息和功能進(jìn)行交互，提供運(yùn)行時(shí)所需的核心服務(wù)，包括用戶管理、安全作業(yè)等。將中間構(gòu)件層劃分為消息中間件和集成構(gòu)件，通過集成構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件運(yùn)行管理、組件訪問、環(huán)境信息集成和構(gòu)件注冊(cè)，屏蔽構(gòu)件的開發(fā)、運(yùn)行以及通信環(huán)境，為上層網(wǎng)絡(luò)通信提供一致的通信方式，綜合集成網(wǎng)絡(luò)通信，實(shí)現(xiàn)消息傳輸和時(shí)間統(tǒng)一等功能，以及專用協(xié)議轉(zhuǎn)換、通用信息傳輸和通信代理。利用服務(wù)體系層，為應(yīng)用層提供服務(wù)，最后將應(yīng)用層作為系統(tǒng)架構(gòu)中服務(wù)的消費(fèi)者，為支撐工具的開發(fā)提供支持，通過一致形式，將信息處理產(chǎn)品展現(xiàn)給操作者，集成界面構(gòu)件，包括各種業(yè)務(wù)顯示、非實(shí)時(shí)信息顯示、實(shí)時(shí)信息顯示。至此完成系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)化。

1.1.2基于自適配通信環(huán)境優(yōu)化系統(tǒng)通信接口

在總體架構(gòu)的中間構(gòu)件層中，利用自適配通信環(huán)境這一主機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施中間件，對(duì)電子信息的網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行優(yōu)化，簡(jiǎn)化系統(tǒng)進(jìn)程間的通信。在底層網(wǎng)絡(luò)通信中，加入自適配通信環(huán)境中間件，接收處理網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)哪繕?biāo)信息，充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)氖录?qū)動(dòng)特性，利用自適配通信環(huán)境提供公共接口，處理網(wǎng)絡(luò)連接的I/O事件，使系統(tǒng)通過中間件在接口間進(jìn)行通信。通信接口采用UDP協(xié)議采集數(shù)據(jù)，對(duì)I/O事件進(jìn)行監(jiān)視，使自適配通信環(huán)境應(yīng)用Wrapper Facade模式，接收實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)播的數(shù)據(jù)。調(diào)用自適配通信環(huán)境中間件的登記對(duì)象，設(shè)置組播地址和端口號(hào)，使登記對(duì)象加入不同的組播地址，保持端口號(hào)相同，對(duì)電子信息數(shù)據(jù)進(jìn)行接收。數(shù)據(jù)接收后，通過掛鉤方式處理網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，解析網(wǎng)路報(bào)文協(xié)議標(biāo)識(shí)，對(duì)不同類型的報(bào)文進(jìn)行區(qū)分，最后使網(wǎng)絡(luò)接口更新電子信息數(shù)據(jù)，通知用戶界面。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)傳輸存在長(zhǎng)時(shí)間不通信的目標(biāo)報(bào)文時(shí)，利用自適配通信環(huán)境反應(yīng)器，登記I/O事件，判斷報(bào)文到達(dá)時(shí)間是否超時(shí)，當(dāng)判斷為超時(shí)事件，則根據(jù)上一次收到位置，自動(dòng)推算報(bào)文的當(dāng)前位置，對(duì)目標(biāo)報(bào)文進(jìn)行定位，再次接收后轉(zhuǎn)入網(wǎng)絡(luò)報(bào)文接口，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。至此完成基于自適配通信環(huán)境中間件，系統(tǒng)通信接口的優(yōu)化。

1.2電子信息系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

1.2.1設(shè)計(jì)電子信息抗干擾流程

在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)完畢的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)電子信息抗干擾流程，排除數(shù)據(jù)傳輸過程中的干擾信號(hào)。首先改變電子信息的傳輸信號(hào)，對(duì)傳輸信號(hào)的發(fā)射頻率進(jìn)行合理調(diào)控，減小電子信號(hào)的干擾程度。然后利用擴(kuò)頻技術(shù)，對(duì)傳輸信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于電流會(huì)改變?cè)O(shè)備總電阻，對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)作造成影響，因此降低接地線自身帶有的抗阻，使地線抗阻僅由電阻和電感兩部分組成，當(dāng)電阻值較大時(shí)，避免電流在線路中受到阻礙。最后采用固態(tài)功率合成技術(shù)，預(yù)估傳輸信號(hào)到達(dá)的相位，計(jì)算距離相位一定距離處的場(chǎng)強(qiáng)，對(duì)各個(gè)單元信號(hào)的場(chǎng)強(qiáng)進(jìn)行疊加，得到傳輸信號(hào)的分布式干擾源，利用矩量法，對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行耦合求解，控制傳輸信號(hào)到接收點(diǎn)的相位皆為0，使合成場(chǎng)強(qiáng)的幅值達(dá)到最大值。分布式干擾下的耦合傳輸函數(shù)為：

1.2.2提高電子信息存儲(chǔ)效率

接收傳輸?shù)男畔?shù)據(jù)，采用負(fù)載均衡控制理論，提高信息存儲(chǔ)密度。設(shè)置信息特征調(diào)度條件，建立電子信息的調(diào)度集，在存儲(chǔ)空間中，獲取電子信息存儲(chǔ)的任務(wù)調(diào)度向量，根據(jù)電子信息系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境，得到信息相應(yīng)的用戶偏好程度，組建多用戶規(guī)則調(diào)度集，對(duì)電子信息的適應(yīng)度函數(shù)進(jìn)行計(jì)算，將其作為電子信息的自適應(yīng)特征，從而對(duì)信息存儲(chǔ)的規(guī)則集屬性進(jìn)行分類。其分類目標(biāo)函數(shù)x為：

x=（t+1）cTwζ（2）

公式中，t為存儲(chǔ)開銷，c為電子信息傳輸閾值，T為信息數(shù)據(jù)規(guī)則集的規(guī)模，w為權(quán)重系數(shù)，ζ為調(diào)度信息的傳輸時(shí)長(zhǎng)。針對(duì)不同類別的電子信息，設(shè)置存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，對(duì)信息存儲(chǔ)密度進(jìn)行最大化處理，使存儲(chǔ)空間負(fù)載均衡，滿足特征調(diào)度條件。對(duì)調(diào)度的電子信息進(jìn)行散布輸出，得到冗余數(shù)據(jù)的特征子集，進(jìn)而壓縮處理冗余數(shù)據(jù)，針對(duì)剩余的電子信息數(shù)據(jù)，校驗(yàn)其特征約束，得到大規(guī)模的存儲(chǔ)分布空間結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，按照時(shí)間序列，對(duì)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行空間重構(gòu)，根據(jù)最近鄰點(diǎn)的聯(lián)合概率，分布重組信息數(shù)據(jù)，將大規(guī)模信息流映射至相空間中，獲得信息最優(yōu)特征分解條件。最后對(duì)特征集合進(jìn)行輸出，實(shí)現(xiàn)電子信息的聚類處理，得到若干個(gè)數(shù)據(jù)塊，將數(shù)據(jù)塊關(guān)聯(lián)至緩存空間區(qū)域，提高電子信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)效率。至此完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，結(jié)合硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，完成基于自適配通信環(huán)境的電子信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2實(shí)驗(yàn)論證分析

將此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，比較兩種電子信息系統(tǒng)的通信性能。部署兩種系統(tǒng)的測(cè)試環(huán)境，使每臺(tái)計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)與其他計(jì)算機(jī)相連，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為帶寬100M/s的局域網(wǎng)，計(jì)算機(jī)配置為WindowsXP系統(tǒng)，內(nèi)存為1G，主頻1.90GHz。使用實(shí)時(shí)模擬信號(hào)源，模擬實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信源，控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的批量和速率，將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示工具部署在客戶端主機(jī)上，通過圖形的方式顯示在終端。利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議對(duì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)進(jìn)行切片，設(shè)置socket緩沖區(qū)，避免兩個(gè)系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)產(chǎn)生阻塞。在不同時(shí)間段，啟動(dòng)模擬信號(hào)源和分發(fā)服務(wù)，發(fā)送不同長(zhǎng)度數(shù)據(jù)，將信息數(shù)據(jù)產(chǎn)生速率設(shè)定為60報(bào)/s，發(fā)送報(bào)文數(shù)量10000次為一個(gè)樣本空間，設(shè)置數(shù)據(jù)報(bào)文長(zhǎng)度為1000byte。測(cè)試可得兩種系統(tǒng)的信息數(shù)據(jù)到達(dá)率都為100%，記錄報(bào)文序號(hào)、發(fā)送時(shí)間和接收時(shí)間，得到系統(tǒng)傳輸信息的延時(shí)均值，對(duì)比結(jié)果見表1所列。

當(dāng)發(fā)送報(bào)文數(shù)量不同時(shí)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)延遲時(shí)間要少于傳統(tǒng)系統(tǒng)，平均延時(shí)為16.9ms，而傳統(tǒng)系統(tǒng)平均延時(shí)為24.7ms，信息數(shù)據(jù)的傳輸延時(shí)縮短了7.8ms。在第一組實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)置發(fā)送報(bào)文數(shù)量為10000，改變傳輸數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，測(cè)試兩種系統(tǒng)的傳輸速率，對(duì)比結(jié)果見表2所列。

當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度不同時(shí)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)傳輸速率要大于傳統(tǒng)系統(tǒng)，平均傳輸速率為8.11M/s，傳統(tǒng)系統(tǒng)平均傳輸速率為5.25M/s，傳輸速率提高了2.86M/s。綜上所述，此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)利用自適配通信環(huán)境構(gòu)件，處理傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，縮短了信息傳輸時(shí)延，提高了傳輸速率，信息傳輸更加高效，其通信性能要優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了信息傳輸性能。

3結(jié)束語

此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)充分發(fā)揮了自適配通信環(huán)境構(gòu)件的優(yōu)勢(shì)，提高了電子信息傳輸速率，縮短了數(shù)據(jù)延遲時(shí)間。但此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)仍存在不足，線程間通信機(jī)制有待完善，在今后的研究中，會(huì)給系統(tǒng)添加安全模塊，合理使用ACE的并發(fā)能力，提高系統(tǒng)的安全性和并發(fā)性。