1SIS-CA模型

文獻［12］使用元胞自動機建立的病毒傳播隨機模型如下:CA=(C，Q，V，f)(1)此模型建立在病毒傳播機制具有隨機特性的基礎(chǔ)上，即感染節(jié)點以相同的概率感染它的所有鄰居節(jié)點，其中C表示元胞空間，Q表示有限狀態(tài)集，V表示節(jié)點的鄰域，f代表狀態(tài)轉(zhuǎn)換規(guī)則函數(shù)。該模型中節(jié)點狀態(tài)只有兩種:健康狀態(tài)(susceptible)和感染狀態(tài)(infected)之一。節(jié)點狀態(tài)變換關(guān)系:suscep-tible→infected→susceptible。網(wǎng)絡(luò)G=(N;E)，N表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的個數(shù)，E表示網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點與節(jié)點的邊，令A(yù)表示網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣，它反映網(wǎng)絡(luò)的拓撲信息。根據(jù)元胞自動機4要素，建立模型:元胞空間C:建立包含N個元胞的一維元胞空間，一維元胞空間中的一個元胞即代表網(wǎng)絡(luò)中的一個節(jié)點;鄰域V:該模型中以網(wǎng)絡(luò)的鄰接矩陣A定義各元胞鄰居關(guān)系，所以節(jié)點i的鄰域Vi就被定義為A中的第i行的向量，即Vi={aij|aij∈A，j=1，2，…，N};若aij=1，表示節(jié)點i和j之間存在連接。

2本文所提SIS-CA模型

2．1傳播策略

在上述的SIS-CA模型中，感染節(jié)點在單位時步以相同的概率感染它的所有鄰居，而實際情況并非如此，例如在Internet網(wǎng)絡(luò)中，兩個主機之間雖然有通信連接但是沒有數(shù)據(jù)包的傳輸，那么也就不會有病毒的傳播;在人際網(wǎng)絡(luò)中，互為朋友(鄰居)的兩個人，在一方患病期間并沒有和他的這個朋友(鄰居)有任何聯(lián)系，那么他的這個朋友也不會被感染?？紤]到網(wǎng)絡(luò)中通信流量的不均衡特性以及數(shù)據(jù)包傳輸路徑的選取與具體的路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議有關(guān)的特點，我們對上述SIS-CA模型進行改進。為了便于問題的分析，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點生成數(shù)據(jù)包的平均速率為α，則在每一個時步，網(wǎng)絡(luò)中生成新數(shù)據(jù)包的總量即網(wǎng)絡(luò)通信流量［13］為Nα。在每個時步，網(wǎng)絡(luò)中任何一個節(jié)點生成的數(shù)據(jù)包都隨機選擇目的節(jié)點進行發(fā)送，數(shù)據(jù)包傳輸路徑的選取則采用最短路徑優(yōu)先(ShortestPathFirst，SPF)算法［14］實現(xiàn)，基于此定義網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點算法介數(shù)［15］(algorithmicbetween-ness)balg為穿過一個節(jié)點的所有最短數(shù)據(jù)包傳輸路徑的總和。那么，網(wǎng)絡(luò)中任一健康節(jié)點i在單位時步被感染的概率取決于單位時步穿過這個節(jié)點的帶病毒的數(shù)據(jù)包的個數(shù)Ni。顯然Ni的值與網(wǎng)絡(luò)通信流量Nα和節(jié)點算法介數(shù)balg有關(guān):網(wǎng)絡(luò)通信通量越大，帶病毒的數(shù)據(jù)包數(shù)目發(fā)送量越多，Ni的值就會越大;節(jié)點算法介數(shù)balg越大，穿過這個節(jié)點的數(shù)據(jù)包越多，Ni的值就會越大。在這里，一個健康節(jié)點收到或者轉(zhuǎn)發(fā)的帶病毒的數(shù)據(jù)包的個數(shù)Ni來自以下幾個方面:(1)感染鄰居節(jié)點產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包數(shù)，這樣的數(shù)據(jù)包一定帶有病毒;(2)感染鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的帶有病毒的數(shù)據(jù)包，這樣的數(shù)據(jù)包一定帶有病毒;(3)感染鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的不帶病毒的數(shù)據(jù)包，這樣的數(shù)據(jù)包以一定的概率β變?yōu)閹Р《镜臄?shù)據(jù)包，可見感染鄰居節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包也是有可能不攜帶病毒的;(4)健康鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的帶有病毒的數(shù)據(jù)包，這樣的數(shù)據(jù)包一定帶有病毒，可見健康節(jié)點發(fā)送的數(shù)據(jù)包也可能是帶有病毒的。以上第(3)、(4)兩個方面顯然與以往的沒有考慮網(wǎng)絡(luò)通信流量的SIS-CA病毒傳播模型不同。當然，健康鄰居產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包和健康鄰居轉(zhuǎn)發(fā)的健康數(shù)據(jù)包都是不攜帶病毒的。我們假設(shè)一個健康節(jié)點接受或者轉(zhuǎn)發(fā)一個帶病毒的數(shù)據(jù)包，這個健康節(jié)點被感染的概率和一個健康數(shù)據(jù)包經(jīng)過一個感染節(jié)點，這個數(shù)據(jù)包被感染的概率都為β。那么一個健康節(jié)點i在單位時步被感染的概率為1－(1－β)N?？梢?，任何節(jié)點僅能被它的鄰居發(fā)送的帶病毒的數(shù)據(jù)包感染，健康節(jié)點在單位時步被感染的概率不僅與其鄰居在上一時刻自身的狀態(tài)有關(guān)(健康鄰居產(chǎn)生并發(fā)送健康數(shù)據(jù)包，感染鄰居產(chǎn)生并發(fā)送帶病毒的數(shù)據(jù)包)，還與鄰居轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包的狀態(tài)有關(guān)(健康鄰居也可能轉(zhuǎn)發(fā)帶病毒的數(shù)據(jù)包，感染鄰居也可能轉(zhuǎn)發(fā)不帶病毒的數(shù)據(jù)包)。

2．2算法描述

1短波通信

短波通信是指利用波長為100m～10m(頻率3MHz～30MHz)的電磁波進行的無線電通信。實際上,在許多無線通信技術(shù)人員心目中,也把中波的高端(1.5MHz～3MHz)歸到短波段中去,所以現(xiàn)有的許多通信設(shè)備,其波段范圍往往擴展到1.5MHz～30MHz。短波通信之所以能廣泛地用于傳送信息,最基本的原因是除在進行遠距離通信時僅需不大的發(fā)射功率和不多的設(shè)備外,而且它有不易摧毀的“中繼系統(tǒng)”——電離層。遼寧省的地震監(jiān)測預(yù)報及地震科研工作,是以分布在省內(nèi)各地震觀測臺站提供觀測數(shù)據(jù)和地震信息資料為基礎(chǔ)的,而將地震觀測臺站這些離散、種類繁多的地震信息及時可靠地傳遞到省乃至國家地震分析預(yù)報部門,供地震專家們分析判斷和進行地震科學領(lǐng)域的研究,則是至關(guān)重要環(huán)節(jié)。遼寧省地震信息傳遞的通信網(wǎng)信道選擇了短波信道,也是基于短波通信與其它無線通信相比具有設(shè)備簡單、建網(wǎng)成本低廉等優(yōu)點,很適于地震臺站臺位分散且多分布在偏遠山區(qū)的特點。遼寧省區(qū)域地震通信網(wǎng)分布見圖1。人們在建設(shè)短波通信網(wǎng)時期,往往忽略網(wǎng)絡(luò)內(nèi)通信主臺與子臺之間電波傳播特性與最佳可用頻率選擇的研究、計算,而僅滿足于實際的可通性。遼寧省區(qū)域地震通信網(wǎng)的建設(shè)也是在時間緊、任務(wù)重、經(jīng)費有限情況下匆匆上馬的,因此,在沒有來得及仔細計算研究網(wǎng)絡(luò)短波傳播特性和頻率選擇情況下,以拉距試驗及實際聯(lián)系溝通為依據(jù),進行省內(nèi)各子臺建設(shè),給以后通信網(wǎng)絡(luò)的運行造成了后患。主要有兩方面的問題,一是對發(fā)起通信方來說,對電磁波傳播特性很不了解,或若明若暗,不知如何取舍電波傳播方式而選用頻率,導(dǎo)致通信失敗;二是在頻率選擇上,由于沒有預(yù)測、計算,常常是固定使用一個頻率,使在季節(jié)變化、磁暴等電離層變化了的時候,不知如何更換選擇頻率為好,而導(dǎo)致通信失敗。鑒于這種情況,在短波通信線路確定以后,如何選用合適的頻率,以確保短波數(shù)據(jù)通信的質(zhì)量,顯得尤為重要。

2遼寧區(qū)域地震短波通信網(wǎng)傳播方式

遼寧區(qū)域地震短波通信網(wǎng)是限定在1.5MHz～30MHz的頻率范圍的,它的傳播方式可以有兩種,即靠地波和電離層反射(天波)來傳播。這兩種傳播方式具有各自的頻率范圍和傳播距離,當采用合適的通信設(shè)備時,都可以獲得滿意的信息傳輸。

2.1地波傳播方式

一般說來,利用地波傳播方式的頻率范圍大致在1.5MHz～5MHz范圍內(nèi)。為了適應(yīng)地波傳播,通常都采用各種型式的輻射垂直極化波的垂直天線。地波的衰減隨著頻率的增高而增大(見圖2)。資料表明[1],地波傳播時,即使用1000W功率的發(fā)射機,陸地上的傳播距離也僅為100km左右,所以這種傳播方式不宜用作遠距離通信。此外,傳播距離在很大程度上還和傳播路徑上媒介的電性參數(shù)密切相關(guān)。由此可見,遼寧區(qū)域地震短波通信網(wǎng)絡(luò)內(nèi),中心臺與圖1中所列的沈陽、遼陽、鞍山、本溪、撫順子臺通信,基本上是靠地波傳播來完成的,而盤錦、營口、阜新子臺也可能部份的地波傳播方式。通信網(wǎng)幾年來的運行實踐也證明,這種傳播方式受傳播路徑上的介質(zhì)電性參數(shù)變化影響較大。在與上述幾個子臺通信時我們體會到,在路徑上出現(xiàn)陰雨天氣,空氣濕度較大,或者連續(xù)降雨過后地面潮濕,通信效果都不太好,而相對比較起來,傳播路徑上平坦地形比山區(qū)要好。同時,在地波傳播通信時,在選擇頻率上的經(jīng)驗是應(yīng)盡量向低端靠近,目的也是使發(fā)射場強在傳播中的衰減損耗小些,使到達接收點的場強盡量提高。

即時通信（InstantMes-senger，簡稱IM），是指能夠即時發(fā)送和接收互聯(lián)網(wǎng)消息等的業(yè)務(wù)。從1996年11月Mirabilis公司推出全世界第一個即時通信軟件ICQ（“我在找你”———“ISeekYou”，簡稱ICQ）開始，到現(xiàn)在形成了其與MSN、Skype（誕生于2003年）和QQ（誕生于1999年，前身為OICQ）等即時通信工具并存的格局。隨著近幾年的迅速發(fā)展，即時通信的功能日益豐富。即時通信工具的價值已經(jīng)不僅僅是我們進行網(wǎng)絡(luò)交往的軟件，它作為網(wǎng)民網(wǎng)絡(luò)信息交流、網(wǎng)絡(luò)交往的重要媒介，在滿足人們信息溝通、工作、商務(wù)等需要的同時對人們的生活、交往、思維方式以及人們的價值觀念產(chǎn)生著深遠的影響，成為網(wǎng)絡(luò)傳播中的重要力量。

那么，即時通信具有哪些特點呢？即時通信打破了主客體之分，點對點進行傳播。麥克盧漢認為：萬物皆媒介，媒介皆萬物，但是作為信息交換的介質(zhì)隨著時代的發(fā)展產(chǎn)生了巨大的變化。在傳統(tǒng)的媒介中，傳者和受者的雙方角色分明。隨著網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，傳者和受者之間的界限被打破，產(chǎn)生著革命性的影響?！凹磿r通信作為一種媒介，它區(qū)別于微博、博客、E-mail等其他網(wǎng)絡(luò)傳播媒介，它是人的大腦的延伸，是人的一種思維方式的延伸。”①即時通信的出現(xiàn)徹底打破了傳受雙方的界限，實時的在線交流，信息的流動是一種點到點的方式，不需要再經(jīng)過其他介質(zhì)的干擾。使用雙方都有傳播過程的主動權(quán)，更加凸顯了傳播過程的雙向性、主動性。

點對點的傳播結(jié)構(gòu)更有利于傳播者進行交流溝通，從而保持傳播的穩(wěn)定和連續(xù)。即時通信是一種同步時效性的傳播，傳播互動性強。即時通信，顧名思義就是指傳播的即時性，是一種時時都能夠交流的平臺。即時通信媒介中的互動頻率、互動方式、互動規(guī)模是傳統(tǒng)的傳播媒介所望塵莫及的。傳播者與受傳者可以實現(xiàn)實時的交流和溝通，從而節(jié)約了大量的成本和時間，使得傳播更為迅速和快捷。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的一些即時通信工具還有離線傳播的功能，更符合人類的需求，因此即時通信的實時傳播特性就更為突出。即時通信傳播同步時效，再現(xiàn)了真實的傳播環(huán)境。即時通信將傳統(tǒng)的面對面的交流延伸到了網(wǎng)絡(luò)中，可以通過語音、視頻和文本的實時互動創(chuàng)造一個三維的“擬態(tài)環(huán)境”，它可以將傳受雙方聚焦在這個小小的平臺上，憑借著這個平臺的功能，使得傳播雙方的距離瞬間消失。傳受雙方發(fā)出的信息能夠得到迅速的反饋互動，同時可以通過語音、視頻、表情圖片等非語言符號共同營造一個仿真的面對面交流的場景。

這種對現(xiàn)實的虛擬使得人與人的交流在現(xiàn)實和虛擬中交叉進行，節(jié)約了大量的成本和時間，方便快捷。即時通信傳播方式多樣，傳播效果迅速及時。在面對面的交流過程中，受眾可以通過肢體語言等輔助話語表達，從而使傳播能夠有效地進行。隨著技術(shù)的發(fā)展，即時通信也具備了這個特點，即時通信的功能越來越符合傳播者的需求。它整合了在線文件傳輸、網(wǎng)絡(luò)電話、在線音頻播放、在線視頻播放等媒介，跨越了時空，縮短了距離。但它并不僅僅是這一系列媒介功能的簡單疊加，而是拓展了人的傳播能力，傳播效果及時迅速。這種多樣化迅速及時的交流從根本上說是傳統(tǒng)的面對面交流在新的技術(shù)平臺下的一種新的發(fā)展趨勢，是面對面交流在網(wǎng)絡(luò)傳播中的體現(xiàn)。即時通信的特點決定了其對人們的生活、交往、思維方式以及人們的價值觀的深遠影響，具體表現(xiàn)為以下幾個方面：即時通信已成為改變互聯(lián)網(wǎng)生活方式的個性化標簽。

即時通信除了能滿足個性化的信息傳遞交流的同時，最重要的是將網(wǎng)站信息與聊天用戶直接聯(lián)系在一起。通過即時通信工具，用戶可以瀏覽新聞、接收郵件、玩網(wǎng)絡(luò)游戲等，還可以通過即時通信登錄其門戶網(wǎng)站，并且按個人需求將各種功能集成在個人賬號上，用的時候就打開它。這樣的模式將傳統(tǒng)的門戶網(wǎng)站信息、搜索引擎的功能、電子郵件的功能、社交網(wǎng)絡(luò)的功能等整合到即時通信工具中，只需要通過賬戶號登錄即可方便快捷地滿足用戶的需求。即時通信已經(jīng)成為一個完整的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，同時這個互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)又具有獨特的個人特點，更人性化。即時通信節(jié)約了信息傳播成本。使用即時通信媒介，減少了傳統(tǒng)的信息傳播中的紙張費、運費；而實時語音、在線視頻等功能省去了面對面交流時所花的費用，并且即時通信的功能更是節(jié)約了人們大量的時間，使得信息傳播的成本大大降低。這些優(yōu)勢也改變了工作場景和生活場景的界限，影響著人們的生活方式?！癝OHO族”的出現(xiàn)就是一個很好的例證。通過使用即時通信工具，人們可以方便地接收傳遞信息、表達意見，并且可以通過加入不同的群體來增強自己的交際能力。例如在線文件傳遞、視頻交流、加入不同的QQ群體等這些都促使社會的信息交流更為密集，人與社會的接觸更頻繁。即時通信促進了娛樂的盛行以及流行文化的傳播。社會學家查爾斯•賴特在《大眾傳播：功能的探討》中提出了大眾傳播的娛樂功能，這個功能隨著傳播技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)越來越凸顯。

而網(wǎng)絡(luò)則使全民娛樂的趨勢更為明顯，CNNIC《第24次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》顯示我國網(wǎng)民上網(wǎng)最愛做的三件事分別是“娛樂、聊天、看新聞。即時通信的使用率已經(jīng)達到了72.2%，網(wǎng)絡(luò)游戲達到了64.2%”②。娛樂活動已經(jīng)越來越盛行，而娛樂的盛行在很大程度上與流行文化相聯(lián)系。即時通信媒介的一個重要功能就是在聊天的同時，可以邀請朋友一起玩游戲?！伴_心農(nóng)場”、“斗地主”等游戲的盛行，“寂寞黨”、“粉絲團”、“犀利哥”等文化的盛行都證明了即時通信工具有獨特的優(yōu)勢。通過即時通信工具的使用，傳播者可以分享快樂、減輕壓力、溝通情感，最大程度地滿足了人們生活娛樂的需要。即時通信促進了社會化營銷的發(fā)展。社會化營銷是借助社會化網(wǎng)絡(luò)來進行產(chǎn)品和服務(wù)的推廣。即時通信平臺可以實現(xiàn)單體、小眾、大眾的協(xié)調(diào)統(tǒng)一的溝通與傳播。在單體溝通上，即時通信可以替代電話，群和組的功能可以將信息定向傳遞到有著共同需求的小眾群體之中，而其操作框的廣告位可以到達大眾群體。它主要以人際交流為基礎(chǔ)，用戶的黏性高，受眾之間的信任度高，是進行社會化營銷的天然平臺。

1.短波的傳播方式

民航通信中使用到的短波實質(zhì)為無線電波,主要用于地面與飛機間的通信,其通信傳播方式主要有以下三種:

1.1地面波。地面波是沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟?它沿著半導(dǎo)電性質(zhì)和起伏不平的地表面進行傳播,一方面使電波的場結(jié)構(gòu)不同于自由空間傳播的情況而發(fā)生變化并引起電波吸收,另一方面使電波不像在均勻媒質(zhì)中那樣以一定的速度沿著直線路徑傳播,而是由于地球表面呈現(xiàn)球形使電波傳播的路徑按繞射的方式進行。

1.2天波。天波是經(jīng)過地面上空40~800公里高度含有大量自由電子離子的電離層的反射或折射后返回地面的電波傳輸方式。天波是短波的主要傳播途徑,可實現(xiàn)長距離的傳播,短波信號由天線發(fā)出后,經(jīng)電離層的多次反射,傳播距離可以由幾百公里達到上萬公里,且不受地面障礙物阻擋。在天波傳播的過程中,路徑衰耗、大氣噪聲、時間延遲、電離層衰落、多徑效應(yīng)等因素,都會造成信號的畸變與弱化,影響短波通信的效果。

1.3直接波。直接波是從發(fā)射天線到接收天線之間,不經(jīng)過任何發(fā)射,直接到達,電波就象一束光一樣,所以有人稱它為視線傳播。由于民航中,飛機大多數(shù)時間都是在飛行,所以有些時候地、空之間的短波通信,實際上是可以靠直接波完成的。

2.短波通信的特點

[摘要]當今社會是一個信息快速傳播、人們不再局限自身生活圈的時代，高速經(jīng)濟全球化進程下，生活范圍的擴大和通信手段的增多、加強都豐富了人們的生活。尤其是隨著計算機和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，利用計算機通信在擴大人們交往和聯(lián)系的時間、空間范圍的同時節(jié)約了通信成本，為人們的生活帶來便利。本文以計算機為突破口，講述計算機通信技術(shù)的利用與發(fā)展。

[關(guān)鍵詞]計算機；通信技術(shù)；發(fā)展與應(yīng)用

隨著信息化時代的到來，計算機與互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用與發(fā)展奠定了信息無國界的可能，這種利用網(wǎng)絡(luò)快節(jié)奏、寬領(lǐng)域的信息收集方式適應(yīng)了人們生活和工作的需要。而在計算機與互聯(lián)網(wǎng)優(yōu)點相結(jié)合方式下，通信方法的產(chǎn)生更是為人們的生活帶來巨大的便利，節(jié)省時間的同時將不同地點的人們帶入同一交流平面，為快節(jié)奏的生活方式帶來支撐情感交流的平臺。

1計算機通信技術(shù)的優(yōu)勢及特點

1.1利用網(wǎng)絡(luò)信息傳遞量大

計算機是世界不同國家、不同種族相聯(lián)系的橋梁，其與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，傳遞的是世界各地獨具特色的奇聞異事，匯集世界不同語言、地點和時間信息，通過計算機廣泛、無國界傳播，這種無國界的搜集方式廣泛擴大了信息量。同時，計算機將人們經(jīng)歷過的事通過特殊技術(shù)處理應(yīng)用，利用圖像、視頻等展現(xiàn)出來，打破傳統(tǒng)的實物傳播的局限；通過數(shù)字化的應(yīng)用與突破，打破傳播載體的限制；通過壓縮信息空間，打破時間和地域的限制，科學合理的轉(zhuǎn)化信息內(nèi)容的同時擴大信息的傳遞量。