一种空中交通管制网络拓扑结构生成方法及系统与流程

本发明涉及网络路由
技术领域：
，尤其涉及一种空中交通管制网络拓扑结构生成方法及系统。
背景技术：
：新一代空中交通管制系统将在全国范围内实现的信息共享和信息按需服务，目标航迹信息，飞行数据、气象数据、航行数据、空管设施状态信息、流量信息、空域信息等大数据信息如何实时和准确实现高效信息传输，对于网络基础设施提出了更高的要求。分布式发布/订阅路由技术满足新一代空中交通管制系统广域信息共享和按需服务的设计要求。其中路由技术作为发布/订阅系统的关键技术，就是要解决如何在事件代理网络中寻找一条恰当的路径，使事件低成本、高效和可靠地到达各相关的订阅者的。而发布/订阅路由技术不同于一般的网络路由技术在于，在发布/订阅系统中，当一个事件被发布时，并没有指明具体的接收者。然而事件转发的网络效率、订阅维护的网络效率、负载平衡以及路由与匹配性能的平衡是路由算法设计的目标，其中事件转发的网络效率是最重要的目标。技术实现要素：为克服现有技术存在的不足，本发明实施例提供一种空中交通管制网络拓扑结构生成方法，从最底层网络拓扑优化路由效率，实现按需发布，精准路由。一方面，本发明实施例提供一种空中交通管制网络拓扑结构生成方法，包括以下步骤：s1，向根服务器注册订阅信息；具体包括订阅事件、订阅覆盖、订阅空间形式化描述方法和规则；s2，依据所述订阅信息权重划分订阅空间；具体包括依据所述订阅信息注册数量、类型分配订阅权重，根订阅信息权重选取代理节点，生成基于订阅权重的子树空间；s3，依据所述订阅覆盖规则建立覆盖层次拓扑模型；具体包括通过所述订阅覆盖规则，计算过滤条件之间的覆盖关系。另一方面，本发明实施例提供一种空中交通管制网络拓扑结构生成系统，包括：信息注册模块，向根服务器注册订阅信息；具体包括订阅事件、订阅覆盖、订阅空间形式化描述方法和规则；空间划分模块，依据所述订阅信息权重划分订阅空间；具体包括依据所述订阅信息注册数量、类型分配订阅权重，根订阅信息权重选取代理节点，生成基于订阅权重的子树空间；结构生成模块，依据所述订阅覆盖规则建立覆盖层次拓扑模型；具体包括定义所述订阅覆盖规则，计算过滤条件之间的覆盖关系。本发明实施例提供一种空中交通管制网络拓扑结构生成方法及系统，依据订阅权重划分订阅空间，通过订阅覆盖规则优化订阅层次拓扑结构，从底层拓扑模型建立角度优化网络路由性能，实现按需发布，精准路由，提高了网络路由效率。附图说明为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例方法流程示意图；图2为本发明实施例自适应生成算法流程示意图；图3为本发明实施例覆盖层次拓扑模型示意图；图4为本发明实施例一种空中交通管制网络拓扑结构生成系统结构示意图；附图标记:信息注册模块-1空间划分模块-2结构生成模块-3。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1为本发明实施例方法流程示意图；如图1所示，包括以下步骤：s1，向根服务器注册订阅信息；具体包括订阅事件、订阅覆盖、订阅空间形式化描述方法和规则；s2，依据所述订阅信息权重划分订阅空间；具体包括依据所述订阅信息注册数量、类型分配订阅权重，根订阅信息权重选取代理节点，生成基于订阅权重的子树空间；s3，依据所述订阅覆盖规则建立覆盖层次拓扑模型；具体包括通过所述订阅覆盖规则，计算过滤条件之间的覆盖关系。具体地，订阅信息包括订阅事件、订阅覆盖、订阅空间形式化描述方法和规则进行定义。例如，定义1属性(attribute)；属性a是一个三元组<type,name,value>，类似于关系数据库中的记录项。type指属性的数据类型，其属于一组预先规定的原始数据类型，可以是一般的编程语言所支持的类型，如int，bool，float，string等简单数据类型，或者是由简单数据类型构成的复合数据类型，如数组、集合等。name是属性的名称，它是一个string类型。value是属性的值，它的值域就是该属性的数据类型所能表示的范围。需要说明的是属性的值一般是离散的。定义2事件(event)；事件e由一组属性集合{a1,a2,…,an}以及属性下的数据组成，表示为：event＝∪attribute∪数据。同一类型的属性名是唯一的，即a2∈e：例如，定义3订阅(subscription)；订阅s是一个原子命题，它是一个无状态的布尔表达式，表示为<type,name,operator,value>四元组。其中，type代表该订阅的数据类型；name是该订阅所针对属性的名称，用字符描述；operator是数据类型所对应的测试操作符，包括＞，＜，＝，≤，≥，对于字符串则包括子串substring、前缀prefix、postfix等操作；value是具体的匹配阈值。相对于属性的值，订阅是连续的。typea1＝types1∧namea1＝names1∧valuea1满足{operator,value}事件a1匹配订阅s1。定义4订阅空间(subscriptionspace)订阅空间由一个订阅集合{s1,s2,…,sn}组成，订阅之间的关系是“或”关系，表示为：subscriptionspace＝∪subscription。订阅空间是在订阅之上的“或”关系的复合命题，一般的订阅空间{type,name}相同，根节点依据订阅名称集合建立subspace。订阅空间内子树定义为二级树状结构，由指定代理节点dsb(designatedsubbroker，简称dsb)和其子节点组成。例如，定义5订阅权重(subscriptionweight)；订阅权重为wpre，对于相同订阅事件，wpre值定义规则：max{<operator1,value1>,<operator2,value2>…<operatorn,valuen>}。根服务器依据节点权重值wpre，定义权重值最大的为指定代理节点dsb。依据订阅信息，划分订阅空间，并分配订阅空间id；依据订阅信息注册数量、类型分配订阅权重，根订阅信息权重选取代理节点dsb，生成基于订阅权重的子树空间。通过订阅覆盖规则，计算过滤条件之间的覆盖关系，建立覆盖层次拓扑模型；先依据订阅信息权重划分不同兴趣空间，通过订阅覆盖规则优化层次拓扑结构；订阅覆盖规则减轻发布/订阅系统的负载，减少不必要的事件或订阅在网络中的传播，使系统具有更好的扩展性。本发明实施例提供一种空中交通管制网络拓扑结构生成方法及系统，依据订阅权重划分订阅空间，通过订阅覆盖规则优化订阅层次拓扑结构，从底层拓扑模型建立角度优化网络路由性能，实现按需发布，精准路由，提高了网络路由效率。进一步地，s2步骤还包括所述订阅空间节点向dsb节点注册路由信息；所述子树空间采用自适应生成算法；由于层次性拓扑结构的特点，会产生任意一个节点或物理链路失效而导致的网络分割问题，所以层次拓扑模型需要考虑具有容错和自愈的能力。在层次拓扑结构初始化时，每个节点将构建一张路由表，仅保留相邻节点的信息；假定节点的度为2，如下层次拓扑路由表所示：直接父节点node_idss_idnode_ipnode_type直接子节点1node_idss_idnode_ipnode_type直接子节点2node_idss_idnode_ipnode_type直接子节点3node_idss_idnode_ipnode_type进一步地，图2为本发明实施例自适应生成算法流程示意图；如图2所示，自适应生成算法包括：s21，在划分的所述订阅空间中，依据订阅权重值，选取dsb节点；s22，所述dsb节点周期性地向对应的直接子节点发送“心跳”信息；s23，所述子节点接收到“心跳”信息，生成所述子树空间；s24，所述子节点未收到“心跳”信息，所述dsb节点失效，重新选定新的dsb节点，所述订阅空间中的所有节点以及原dsb的父节点修改相应的路由表。其中，所述s24具体包括：所述dsb节点失效时，选定所述订阅空间id最大的node为新的dsb；所述订阅空间id最大的node失效时，选定所述订阅空间id次之的node为新的dsb，依次类推；所述dsb的父节点失效时，则向所述dsb的父节点发送连接信息，成为新的子节点，所述子节点以及对应新的父节点修改路由表。具体地，在订阅空间中，代表某个订阅空间的dsb节点周期性地向自己对应的直接子节点发送“心跳”信息。“心跳”信息是验证订阅空间的dsb节点是否存在的验证信息，同时在“心跳”信息中，包括了所有其子节点(node)和父节点的相关信息(如：节点id、节点ip、节点type)；如果在一段时间内，node没有接收到dsb的“心跳”信息，就认为该订阅空间的dsb失效。由于所有node已经通过dsb的“心跳”了解到此订阅空间其他node的id，选定id最大的node为新的dsb；id最大的node将自己的类型设置为dsb，并且在订阅空间中转发“心跳”信息，同时要向原dsb的父节点发送连接信息，成为新的子节点；如果id最大的node也已经失效，那么其他的node没有接收到“心跳”，就选定id次之的node为dsb，依次类推；空间中的所有节点以及原dsb的父节点需要修改自己的路由表。如果在一段时间内，dsb没有接收到父节点的“心跳”，就认为父节点失效或者该段物理链路失效；由于dsb已经通过父节点的“心跳”了解到祖父节点的信息，则向祖父节点发送连接信息，成为新的子节点，该节点以及其新父节点需要修改自己的路由表。图3为本发明实施例覆盖层次拓扑模型示意图；如图3所示，订阅覆盖规则包括对订阅覆盖以及匹配的定义和覆盖判定规则；本发明实施例对订阅覆盖以及匹配做如下定义：定义3.1约束匹配(constraintmatching)称事件的一个属性a(typea,namea,valuea)与某约束c(typec,namec,opc,valuec)匹配，指记做aψc。如果不满足以上任一条件，则称属性a和约束c不匹配，记做aψc。定义3.2事件匹配(eventmatching)如果对于订阅s中的任一属性约束c，事件e中都存在一个属性a，使得aψc，则称事件e和订阅s匹配，记做eψs，即：反之，如果订阅s中至少存在一个属性约束c，事件e中不存在任何属性a，使得aψc，则称事件e和订阅s不匹配，记做即：相对全局事件集合，匹配某个订阅的事件构成了一个子集，根据事件子集之间的关系，我们可以定义订阅间的关系。定义3.3订阅覆盖记匹配订阅s的所有事件通知为n(s)，对订阅s1和s2，如果则称s1覆盖s2，记为如果n(s1)≡n(s2)，则称s1等价s2，记为s1≡s2；如果则称s1真覆盖s2，记为定义3.4约束覆盖对约束c1和c2，如果typec1＝typec2∧namec1＝namec2∧δ(valuec1,valuec2)＝true，δ是覆盖判定规则，则称约束c1覆盖c2，记为因为订阅是由一组关于事件属性的约束构成，因此判定订阅间是否存在覆盖关系是通过判定订阅包含的所有约束间是否存在覆盖关系来实现的。本发明实施例对于简单值类型约束的覆盖判定规则简单的值类型可以应用等价(equality)与不等价(inequality)测试。对简单值类型约束的覆盖关系可以简化为对约束的常量值进行比较判断；如下表所示，简单值类型的等价与不等价约束间的覆盖判定规则：简单值类型可以应用的操作还有比较操作，覆盖关系可以简化为对约束的常量值进行比较判断，如下表给出了简单值类型的比较约束间“大于”的覆盖判定规则，在此，其它比较操作略。本发明实施例对于字符串类型约束的覆盖判定规则字符串类型除了按字符顺序的比较操作之外，还可以应用前缀(prefix)、后缀(postfix)和子串(substring)操作。字符串约束的覆盖关系需要比较复杂的测试；判定规则如下表：根节点依据以上订阅规则，计算订阅覆盖关系，依次生成根节点子树，不具备订阅覆盖关系的节点成为该节点的兄弟节点，形成订阅覆盖层次拓扑模型。本发明实施例提供一种空中交通管制网络拓扑结构生成方法及系统，依据订阅权重划分订阅空间，通过订阅覆盖规则优化订阅层次拓扑结构，从底层拓扑模型建立角度优化网络路由性能，实现按需发布，精准路由，提高了网络路由效率。通过自适应算法，使层次拓扑模型具有容错和自愈的能力，提高网络路由效率。以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页1 2 3