基于滿意度的通信保障方案優(yōu)選方法

胡健生，羅衛(wèi)兵

（武警工程大學，西安 710086）

基于滿意度的通信保障方案優(yōu)選方法

胡健生，羅衛(wèi)兵

（武警工程大學，西安 710086）

針對當前通信保障方案缺少科學有效的評估方法，提出一種基于滿意度的優(yōu)選方法。從保障性、可靠性、時效性和經(jīng)濟性等4個方面，建立了評價指標體系；結(jié)合各個評價指標的特點，給出了具體量化方法，克服了評價時的主觀性，并對量化后的結(jié)果進行了規(guī)范化處理；利用滿意度理論，通過求解一系列關(guān)于指標權(quán)重的線性規(guī)劃問題，確定了各評價指標的權(quán)重值；計算各預(yù)選方案的綜合效能值，確定最終排序。最后，結(jié)合某次通信保障案例，對4個預(yù)選方案進行比較，該方法計算結(jié)果與實際相符，證明了其有效性。

通信保障，滿意度，指標權(quán)重，規(guī)范化

引言

目前軍事通信在有線通信方面，以光纜為骨干，而在無線電通信方面，以短波、超短波、衛(wèi)星以及定位系統(tǒng)為主。通信保障就是綜合運用各種通信手段，為各級指揮所和執(zhí)行任務(wù)部隊提供及時、準確、安全、保密、不間斷的整體通信保障。在軍事行動中，通信保障方案的優(yōu)劣直接關(guān)系到對部隊的有效指揮控制，最終影響軍事任務(wù)的完成效能。針對多套保障方案，方案優(yōu)選的任務(wù)是通過確定方案目標、建立備選方案、構(gòu)建評價指標體系、選取評價模型來綜合評價各預(yù)選方案，從中選擇最優(yōu)的方案，為決策者提供輔助決策。

目前，針對通信系統(tǒng)和通信組織的評估方法主要是基于層次分析法［1-3］和ADC（A，D，C分別表示為系統(tǒng)的可用度、可信度和能力亮度）模型［4-6］。盡管基于層次分析法可以建立科學的評價指標體系，但是在對指標權(quán)重的確定和對評價客體的打分等兩個方面難以克服主觀性，而ADC數(shù)學模型從系統(tǒng)的可用性、可信性和固有能力等3個指標出發(fā)評價對象，更適用于對通信系統(tǒng)和通信裝備的評價，而不適用于通信組織方案這種評價對象。

本文充分考慮軍事行動通信保障活動的復(fù)雜性，利用層次分析法建立科學的指標體系，基于滿意度理論確定了指標權(quán)重，對具有不同屬性的評價指標進行量化和規(guī)范處理，能夠在指標權(quán)重信息不完全的情況下，只需要給出各項指標權(quán)重的范圍，便能科學客觀地對通信保障方案的優(yōu)劣進行排序。

1 評價指標體系的建立

在通信保障時，需要根據(jù)部隊作戰(zhàn)任務(wù)的需要，建立縱橫交錯的各類網(wǎng)絡(luò)，需要消耗大量的裝備、人員和時間。為了評價保障方案的優(yōu)劣，不能僅從網(wǎng)絡(luò)的組織、網(wǎng)絡(luò)的安全性、網(wǎng)絡(luò)的消耗等某一個方面考慮進行研究，而應(yīng)涵蓋通信組織方案中的各個要素。通信組織方案的主要內(nèi)容包括：通信聯(lián)絡(luò)的組織、本級通信樞紐的開設(shè)與撤收、通信任務(wù)的區(qū)分、通信預(yù)備隊、通信聯(lián)絡(luò)的溝通時限、通信保密與對抗措施、通信裝備器材保障和人員的任務(wù)分工。

對此，建立評估模型的指標體系，如圖1所示。

圖1 通信組織保障方案評估指標體系

2 評價指標的量化和規(guī)范處理

2.1 各指標的量化方法

目前在大多數(shù)評價方法中，對評價對象的指標量化仍采用專家打分的方法，這就難以避免地受到主觀因素的影響，失去了評價結(jié)果的客觀性和公平性。本文不采用專家打分的方法，而是根據(jù)通信保障的實際情況，逐一針對上述指標，找到合適的量化表示方法。

2.1.1 保障性指標

按照通信指揮原則，軍事通信組織首先按照自上而下的順序，每個作戰(zhàn)單位都要與其直屬下級建立通信聯(lián)絡(luò)，即縱向指揮網(wǎng)絡(luò)；其次，對于沒有隸屬關(guān)系的部隊之間還要建立協(xié)同通信網(wǎng)，即橫向協(xié)同網(wǎng)；最后，對重點作戰(zhàn)單元，為了保證實時性和可靠性，還需要根據(jù)實際的指揮關(guān)系，使用多種通信手段，建立點對點的通信網(wǎng)。對于上述3個指標，這里都用實際組成的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量來進行量化。

部隊在機動時的通信能力，即“動中通”能力，它與機動通信裝備的穩(wěn)定性、所處的自然環(huán)境和部隊的行軍速度等因素有密切關(guān)系，對于這項指標的量化，文獻［6］作了詳細的闡述，采用該方法后，部隊在機動時的通信能力指標取值范圍為0～1。

2.1.2 可靠性指標

可靠性指標是保證通信聯(lián)絡(luò)的“保密、不間斷”的必備條件，主要從網(wǎng)絡(luò)的抗毀性、抗干擾性、安全保密性和設(shè)備的可靠性等4個方面進行評價。

（1）網(wǎng)絡(luò)的抗毀性

網(wǎng)絡(luò)的抗毀性主要考慮重要網(wǎng)絡(luò)的迂回路由性，這里用重點網(wǎng)絡(luò)的迂回路由數(shù)量來進行量化。

（2）網(wǎng)絡(luò)的抗干擾性

（3）信息的安全保密性

主要考慮是否采用了技術(shù)和戰(zhàn)術(shù)加密手段以及各種手段的效果。針對網(wǎng)絡(luò)信息安全評估，避免常規(guī)的專家分析法和層次分析法中主觀因素的影響，文獻［8］提出一種主層分分析和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)信息安全評價方法，減少了認為因素對評估結(jié)果的影響?；诖朔椒ǖ脑u價結(jié)果的取值范圍為0～1。

（4）裝備的可靠性

2.1.3 時效性指標

時效性是通信聯(lián)絡(luò)的“迅速”要求，主要從通信樞紐的開設(shè)和撤收時間、網(wǎng)絡(luò)的呼損率、網(wǎng)絡(luò)延遲和網(wǎng)絡(luò)誤信率等4個方面進行考慮，這4個指標都能用時間單位衡量。

2.1.4 經(jīng)濟性指標

經(jīng)濟性指標是指滿足任務(wù)要求的條件下衡量軍事成本的一個指標，對于通信保障而言，它不僅包括投入的通信兵力和通信裝備器材，還有兩個非常重要的指標，即無線電頻率資源和有線網(wǎng)絡(luò)的帶寬。

（1）通信兵力

投入的通信兵力，不僅與人員數(shù)量有關(guān)，還與參與作戰(zhàn)準備時間有關(guān)，因此，可以用兩者的乘積來表示，以“人·小時”為單位。

（2）通信裝備器材

（3）無線電頻率資源

當前對通信保障或通信系統(tǒng)的效能研究，都沒有將無線電頻率資源納入評價指標，而無線電頻率作為一種極為寶貴的有限軍事資源，必須按規(guī)定分配，按要求使用。因此，在評價時要反映出該資源的利用情況，可將使用的頻點數(shù)量作為量化結(jié)果，單位為“個”。

（4）有線電網(wǎng)絡(luò)資源

有線電網(wǎng)絡(luò)資源主要以所占用的網(wǎng)絡(luò)帶寬來衡量，單位為Mb/s。

2.2 指標的規(guī)范化處理

由于不同指標的量綱往往是不一致的，因此，為了便于對比，常常需要對其進行規(guī)范化處理，即無綱化處理。定量指標的規(guī)范化方法為：將指標值映射為上下限分別為100和0的實數(shù)；在通信保障能力評估中，定量指標有成本型指標和效益型指標兩種。保障性指標和可靠性指標屬于效益型指標，而時效性指標和經(jīng)濟性指標屬于成本型指標。

對于成本型指標，希望其值越小越好，規(guī)范化處理函數(shù)如下：

其中xmax和xmin分別是評估指標無效點和滿意點。

對于效益型指標的，希望其值越大越好，規(guī)范化處理函數(shù)為：

其中xmin和xmax分別是評估指標無效點和滿意點。

3 評價指標的權(quán)重計算

評價的關(guān)鍵在于對指標權(quán)重的賦值，而指標權(quán)重與評價主體、客體等諸多因素的關(guān)系錯綜復(fù)雜，確定合理的指標權(quán)重十分困難?；跐M意度的評價方法，只需將各項指標權(quán)重的取值范圍作為方案滿意度極大線性規(guī)劃的約束條件，其指標權(quán)重的最終取值就是該問題的最優(yōu)解。

在指標權(quán)重wi已知時，可按式（5）計算出各對象（Si）的綜合指標值z，按照其大小進行排序，作為方案綜合效能的優(yōu)劣順序的依據(jù)。其中rij是第i個方案中第j個指標規(guī)范化處理后的值。

若w=（w1，w2，…，wm）為線性規(guī)劃問題L1的最優(yōu)解，則

就是方案si（i∈N）的綜合指標理想值。

由以上定義可知，綜合權(quán)重理想點和負理想點分別是各方案的兩個極限值。一個方案若距離理想點越近，同時距離負理想點越遠，則該系統(tǒng)越優(yōu)。定義方案Si的滿意度，用式（6）表示。滿意度越大的系統(tǒng)，越合理。

在統(tǒng)一標準和沒有偏好的情況下，各評價指標的權(quán)重應(yīng)該使所有被評對象的滿意之和達到最大，即指標權(quán)重將為線性規(guī)劃問題L3的最優(yōu)解，記為w*=（w1*，w2*，…，wm*）T

4 案例分析

針對某次通信保障案例，有4種可供選擇的通信保障方案，依照文章第2部分的量化方法和規(guī)范化處理方法，分別對4個方面16項指標進行了量化處理，結(jié)果如表1所示：

表1 各方案指標量化處理結(jié)果

分別求解4個線性規(guī)劃問題（L1），得到4個方案綜合效能的理想值。

分別求解4個線性規(guī)劃問題（L2），得到4個方案綜合效能的負理想值

建立關(guān)于滿意度極大線性規(guī)劃模型如下：

求解上述線性規(guī)劃問題，確定最終權(quán)值結(jié)果如下：

根據(jù)求得最終指標權(quán)重值，計算4個方案的綜合效能，結(jié)果如下：

結(jié)果表明，方案4綜合得分最高。從表1中，可以看出，相對其他3個方案而言，方案4，一方面注重投入產(chǎn)出比，即占用相對較少的資源（C13～C16），完成相對較好的保障（C1～C4）；另一方面，注重網(wǎng)絡(luò)的抗毀性（C5）和信息傳輸?shù)膶崟r性（C11）。這些正是在軍事通信保障值得特別關(guān)注的地方。但是，方案4也存在一個缺點，就是過重地強調(diào)橫向協(xié)同網(wǎng)絡(luò)（C2），而相對忽視了縱向指揮網(wǎng)絡(luò)（C1）。在實際應(yīng)用時，應(yīng)該對該方案進行改進，適當減少橫向協(xié)同網(wǎng)的數(shù)量，將有限的資源多用于縱向指揮網(wǎng)絡(luò)的組織。

5 結(jié)論

基于方案滿意度的通信保障方案選優(yōu)方法，一方面運用了最優(yōu)化設(shè)計思想，通過求解一系列關(guān)于指標權(quán)重的線性規(guī)劃問題，較為客觀地確定了各項指標的權(quán)重，避免了人為賦權(quán)值的主觀不合理性。另一方面，針對不同的指標，采用較為科學的量化方法，對各方案中各指標的性能給出一個客觀的量化值，也避免了傳統(tǒng)方法（專家分析法）中主觀傾向性的影響。最后以綜合指標對預(yù)選方案進行了排序，使得在指標權(quán)重信息不全的情況下，能夠?qū)Ω魍ㄐ疟Ｕ戏桨高M行較為客觀的評價。該方案設(shè)計還具有便于編程實現(xiàn)的優(yōu)點。

［1］曾利新，李為民.防空通信系統(tǒng)效能評估［J］.火力與指揮控制，2007，31（6）:84-96.

［2］劉 進，王永杰，張義榮，等.層次分析法在網(wǎng)絡(luò)攻擊效果評估中的應(yīng)用［J］.計算機應(yīng)用研究，2005，22（3）: 113-115.

［3］吳 偉，王 博，張錚敏.基于AHP的應(yīng)急機動通信系統(tǒng)效能評估［J］.火力與指揮控制，2011，36（7）:92-94.

［4］王立武，陳正榮，朱 旭，等.通信對抗條件下通信裝備系統(tǒng)效能評估研究［J］.通信對抗，2010，21（3）:45-48.

［5］段守福，楊 凱，汪 軍，等.航空無線電通信系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估［J］.火力與指揮控制，2010，35（11）:117-119.

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Optimization Method of Communication Support Scheme Based on Satisfaction Degree

HU Jian-sheng，LUO Wei-bing
（Engineering University of Armed Police Force，Xi'an 710086，China）

Aiming at the lack of scientific and efficient evaluation for communication support，a method based on satisfaction degree is proposed.An evaluation system is established from four aspects: indemnificatory，reliability，time effectiveness and economy.A specific quantitative method by exploiting each factor is proposed，which overcomes the subjectivity existing in evaluation.The quantization results are also standardized after evaluation.Based on satisfaction degree theory，a series of linear programming problems about index is constructed and solved，resulting in the target weight value and the corresponding comprehensive effectiveness value to select the best scheme of communication support.Finally，a real example of communication support including the four preselected scheme is used to verify the proposed method.The compution results show that our method is more scientific and valid.

communication support，satisfaction degree，factor weight，standardize

TP911

A

1002-0640（2014）09-0060-04

2013-07-05

2013-10-09

胡健生（1984- ），男，遼寧興城人，碩士。研究方向：軍事通信組織與效能評估。