一种基于分布式网络的消息处理方法与流程

本发明属于无线通信技术领域，涉及一种分布式网络的消息处理方法。

背景技术：

随着无线信息网络技术的迅速发展，需要传输的信息种类和数量日益增多。传统的无线网络消息一般采用固定格式进行传输，每一种固定格式报文内容都是预先定义的，无论网络所处的形势如何变化，都必须按照事先定义好的格式完成完整的消息发送，即使该报文中有很多信息是当时不需要甚至无法确定的，也同样需要传输。这就带来了传输过程中的巨大数据冗余，浪费了有限的传输带宽。除此之外，传统消息处理中并不涉及消息的语义信息，只是根据固定的消息格式进行后续的路由寻址和消息分发，存在消息处理时延长、网络资源开销大等问题。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：为提升分布式网络的消息处理能力，一种基于分布式网络的消息处理方法，通过设计其可变消息格式、可变消息规则和可变消息功能域，根据不同业务等定义不同的消息格式、赋予不同的语义，并依据语义、规则和功能域对消息进行快速处理、寻址和分发。可以为无人机群等分布式节点构成的无线自组织网络提供一种消息处理方案。

本发明的技术解决方案是：一种基于分布式网络的消息处理方法，包括步骤如下：

步骤一、制定消息的格式；

所述消息的格式如下：消息的基本元素包括消息编号、消息语义、索引号、位数、重复标识及说明；

步骤二、制定消息中每个格式的生成规则；

所述生成规则如下：

其中，消息编号：用字符串表示消息的样式、功能和分组信息：字符串的第1位表示消息样式，可选项为j/x/d/q，其中j为无人机间通信所用的消息样式、x为无人机与卫星间通信所用的消息样式、d为无人机与地面间通信所用的消息样式、q为其它通信所用的消息样式；字符串的第2-3、4-5位分别表示消息功能一级、二级索引，第2-3位用n、4-5位用m分别表示消息功能一级、二级索引字符，n和m的值均从00至99；第6位为消息分组号，用s表示不同的分组，通过可变消息编号规则定义。

可变消息编号包括优先级、密级和回执要求。其中消息优先级从0-1-2-3逐级递增；密级从0-1-2-3逐级递增，分别代表不加密、秘密、机密和绝密；回执要求中0和1分别为不发送和发送回执。

消息语义：消息语义表征消息的作用、类型和内容。不同的消息语义相应不同的消息编号。

索引号：索引号分三级，包括数据域级、数据子域级和数据项级。自数据域级至数据项级从粗到细描述索引的内容。

位数：位数表示消息的数据位数。

重复标识及说明：重复标识表示消息是否多次重发，不重发标识为0，重发1次标识为1，重发2次标识为2，依次类推，重发次数限制在9次以内；发送间隔定义为9种特定间隔，分别为0连续发送，1间隔1个单位间隔，2间隔2个单位间隔，依次类推，1个单位间隔的时间为1ms。说明为消息的其它特征。

步骤三、依据步骤二中的生成规则及可变消息域规则生成消息，并按照编码约定和发送规则发送；

其中编码约定包括时间标准、位置信息、字段技术标志、数据字段编码、逻辑/数字字段说明；

标准时间以格林尼治平均时间表示；位置信息以世界测地系统经度/纬度坐标表示，其它时间需要对应的变换算法；字段结束标志中文字字段的结束标志为ascii值1111111，用于指示文本和基于字符的文字字段的结束；数据字段编码为7bit的ascii字符串组成的文字字符型数据字段，其消息字段的线性连接顺序为每个相继的数据字段的第二个字符的最低有效位紧接着第一个字符的最高有效位，直至全部连接；逻辑/数据字段在说明中明确定义，数值数据比特表示实际数值。

发送规则包括发送机会及重复发送、数据可用性、消息优先级、消息接收、回执、语义索引。

发送机会及重复发送规则规定在首个发送机会到来时进行第一次发送，如果重复标识不为1，则按照重复次数、时间间隔、优先级在后续发送机会；数据可用性表示消息各字段是完整的；消息优先级从0-1-2-3逐级递增，在相同的优先级编组内，按照先入先出顺序处理。

可变消息功能域规则根据语法和标记构造消息的功能域，标记包括组重复标记、组存在标记和返回分组。组重复标记中，1表示重复，0表示不重复；组存在标记，1表示存在，0表示不存在；返回分组，1表示1级，0表示2级；统一资源名称为节点的唯一表示。

步骤四、按照编码约定和接收规则接收步骤三中生成的消息，并按照消息语义进行消息索引及后续处理，获得消息中承载的信息。

消息接收规则为收到消息后，系统核实消息格式、关键字段的合法性，并进行后续处理；如果需要消息回执，则按照回执规则处理，回执规则为：1)系统对要求回执的消息作出回应，回执的优先级与原消息一致；2)若消息回执没有收到，最多可重复发送2次；3)若不能服从所接收消息时，需在回执中说明理由。

消息语义索引规则包括：1)网络中各节点按照j、x、d、q进行划分，再进步组内分为二级组，每个二级组成员从1～全部节点n，每个二级组的最大个数为c(1，n)+c(2，n)+…+c(n，n)，其中n为正整数，c(i，n)表示n中选i的排列组合，i＝1，2…n；2)消息分组索引s为每个二级组的编号，根据不同的二级组，完成基于消息语义的路由和分发；3)若s不填则按照j/x/d/q的不同分组，对组内所有成员广播。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明所提出的一种基于分布式网络的消息处理方法，相比与传统网络内相对固定的消息格式，其可根据不同业务和网络条件灵活改变消息的内容、长度等，传输效率和环境适应性更强；

(2)本发明将消息语义概念引入消息格式的构建中，使得多变的消息格式无需处理即可获得类型、目的、分发对象等基本信息，相比与传统方式其分发和处理速度更快；

(3)本发明提出利用编程的思想，以语法和标记形成可变的消息功能域，相比传统方式更加灵活，对不同业务、数据的适应性更好；

(4)本发明定义了可变消息编码约定和收发规则，以简洁、高效的方式保证消息的快速分发和处理。

附图说明

图1为本发明消息生成与处理过程示意图；

表1为本发明可变消息格式中消息编号定义表；

表2为本发明可变消息规则中编码约定表；

表3为本发明可变消息规则中收发规则表；

表4为本发明可变消息功能域中网络监视消息形成过程。

具体实施方式

下面结合附图、附表，详细描述本发明的实施例。

图1为本发明消息生成与处理过程示意图。

一种基于分布式网络的消息处理方法，包括步骤如下：

步骤一、制定消息的格式；

所述消息的格式如下：消息的基本元素包括消息编号、消息语义、索引号、位数、重复标识及说明；

步骤二、制定消息中每个格式的生成规则；

所述生成规则如下：

其中，消息编号：用字符串表示消息的样式、功能和分组信息：字符串的第1位表示消息样式，可选项为j/x/d/q，其中j为无人机间通信所用的消息样式、x为无人机与卫星间通信所用的消息样式、d为无人机与地面间通信所用的消息样式、q为其它通信所用的消息样式；字符串的第2-3、4-5位分别表示消息功能一级、二级索引，第2-3位用n、4-5位用m分别表示消息功能一级、二级索引字符，n和m的值均从00至99；第6位为消息分组号，用s表示不同的分组，通过可变消息编号规则定义。

可变消息编号包括优先级、密级和回执要求。其中消息优先级从0-1-2-3逐级递增；密级从0-1-2-3逐级递增，分别代表不加密、秘密、机密和绝密；回执要求中0和1分别为不发送和发送回执。

消息语义：消息语义表征消息的作用、类型和内容。不同的消息语义相应不同的消息编号。

索引号：索引号分三级，包括数据域级、数据子域级和数据项级。自数据域级至数据项级从粗到细描述索引的内容。

位数：位数表示消息的数据位数。

重复标识及说明：重复标识表示消息是否多次重发，不重发标识为0，重发1次标识为1，重发2次标识为2，依次类推，重发次数限制在9次以内；发送间隔定义为9种特定间隔，分别为0连续发送，1间隔1个单位间隔，2间隔2个单位间隔，依次类推，1个单位间隔的时间为1ms。说明为消息的其它特征。

步骤三、依据步骤二中的生成规则及可变消息域规则生成消息，并按照编码约定和发送规则发送；

其中编码约定包括时间标准、位置信息、字段技术标志、数据字段编码、逻辑/数字字段说明；

标准时间以格林尼治平均时间表示；位置信息以世界测地系统经度/纬度坐标表示，其它时间需要对应的变换算法；字段结束标志中文字字段的结束标志为ascii值1111111，用于指示文本和基于字符的文字字段的结束；数据字段编码为7bit的ascii字符串组成的文字字符型数据字段，其消息字段的线性连接顺序为每个相继的数据字段的第二个字符的最低有效位紧接着第一个字符的最高有效位，直至全部连接；逻辑/数据字段在说明中明确定义，数值数据比特表示实际数值。

发送规则包括发送机会及重复发送、数据可用性、消息优先级、消息接收、回执、语义索引。

发送机会及重复发送规则规定在首个发送机会到来时进行第一次发送，如果重复标识不为1，则按照重复次数、时间间隔、优先级在后续发送机会；数据可用性表示消息各字段是完整的；消息优先级从0-1-2-3逐级递增，在相同的优先级编组内，按照先入先出顺序处理。

可变消息功能域规则根据语法和标记构造消息的功能域，标记包括组重复标记、组存在标记和返回分组。组重复标记中，1表示重复，0表示不重复；组存在标记，1表示存在，0表示不存在；返回分组，1表示1级，0表示2级；统一资源名称为节点的唯一表示。

步骤四、按照编码约定和接收规则接收步骤三中生成的消息，并按照消息语义进行消息索引及后续处理，获得消息中承载的信息。

消息接收规则为收到消息后，系统核实消息格式、关键字段的合法性，并进行后续处理；如果需要消息回执，则按照回执规则处理，回执规则为：1)系统对要求回执的消息作出回应，回执的优先级与原消息一致；2)若消息回执没有收到，最多可重复发送2次；3)若不能服从所接收消息时，需在回执中说明理由。

消息语义索引规则包括：1)网络中各节点按照j、x、d、q进行划分，再进步组内分为二级组，每个二级组成员从1～全部节点n，每个二级组的最大个数为c(1，n)+c(2，n)+…+c(n，n)，其中n为正整数，c(i，n)表示n中选i的排列组合，i＝1，2…n；2)消息分组索引s为每个二级组的编号，根据不同的二级组，完成基于消息语义的路由和分发；3)若s不填则按照j/x/d/q的不同分组，对组内所有成员广播。

实施例：

表1为本发明可变消息格式中消息编号定义表。

消息编号用字符串表示此消息的样式、功能和分组信息等：字符串的第1位表示消息样式，可选项为j/x/d/q，其中j为无人机间、x为机星、d为机地、q为其它消息样式；字符串的第2-3，4-5位表示消息功能一级、二级索引，n、m分别为消息功能一级、二级索引字符，均从00至99；第6位为消息分组号，s表示不同的分组，通过可变消息规则定义。消息语义对消息进行关键词描述，表征整个消息的作用、类型、内容等。如表1中所示一级索引字符01为网络控制，二级字符01为网络控制中的网络监视消息，02为系统协调消息，03为安全消息。消息中优先级从0-1-2-3逐级递增。密级从0-1-2-3逐级递增，分别代表不加密、秘密、机密和绝密。回执要求中0和1分别为不发送和发送回执。根据表1内容查询，消息编号j0101表示无人机间的网络控制中的网络监视消息。

表2为本发明可变消息规则中编码约定表。

其中标准时间以格林尼治平均时间(gmt)表示；位置信息以世界测地系统(wgs-84)经度/纬度坐标表示，其它时间需要对应的变换算法；字段结束标志中文字字段的结束标志为ascii值1111111(删除)，用于指示自有文本和基于字符的文字字段的结束；数据字段编码为7bit的ascii字符串组成的文字字符型数据字段，其消息字段的线性连接顺序为每个相继的数据字段的第二个字符的最低有效位紧接着第一个字符的最高有效位，直至全部连接；逻辑/数据字段需要在说明中明确定义，数值数据比特表示实际数值。

表3为本发明可变消息规则中收发规则表。

发送机会及重复发送规则规定在首个发送机会到来时进行第一次发送，如果重复标识不为1，则按照重复次数、时间间隔、优先级等在后续发送机会；数据可用表示消息各字段是完整的；消息中优先级从0-1-2-3逐级递增，在相同的优先级编组内，按照先入先出顺序处理；消息接收规则为收到消息后，系统将合适消息格式、关键字段等的合法性，并按照相应规则进行处理；回执规则为：1)系统对要求回执的消息作出回应，回执的优先级与原消息一致，必要时可更改优先级，2)若消息回执没有收到，最多可重复发送2次，3)若不能服从所接收消息时，需在回执中说明理由；语义索引规则包括：1)网络中各节点按照j、x、d、q进行划分，再进步组内分为二级组，每个二级组成员从1～全部节点n，每个二级组的最大个数为c(1，n)+c(2，n)+…+c(nn)，2)消息分组索引s即为每个二级组的编号，根据不同的二级组，完成基于消息语义的路由和分发，3)若s不填则按照j/x/d/q的不同分组，对组内所有成员广播。

表4为本发明可变消息功能域中网络监视消息生成过程。

网络监视消息用于收集和提供网络状态信息，是整个信息链路的基础，以其消息生成过程为例对可变消息功能域进行说明。可变消息功能域是指根据语法和标记构造消息的功能域，标记包括组重复标记(gr)、组存在标记(ge)、返回分组(ug)等。重复标记，1表示重复，0表示不重复，决定是否重复(repeat)；组存在标记，1表示存在，0表示不存在，决定组数(buildgroup)；返回分组，1表示1级，0表示2级，决定返回(upgrade)；统一资源名称(urn)，节点的唯一表示。在表4中，可变消息功能域中网络监视消息生成过程可以看作一个嵌套的消息编写过程，其结构如下所示：

(1)

(2)

(3)

repeat(4.1)——gr(在原基础上自动下调一级)

(4.2)

repeat(4.3.1)——gr

(4.3.2)

(4.3.3)

(4.3.4)

(4.3.5)

(4.3.6)——ug(1)

bulitgr(4.4)——ge(内容在原基础上自动下调一级)repeat(4.4.1)——gr

(4.4.2)

repeat(4.4.3.1)——gr

(4.4.3.2)

(4.4.3.3)

(4.4.3.4)——ug(1)

bulitgr(4.4.4)——ge

(4.4.4.1)

repeat(4.4.4.2.1)——gr

(4.4.4.2.2)

(4.4.4.2.3)

(4.4.4.2.4)

(4.4.4.2.5)——ug(2)

bulitgr(4.4.5)——ge

(4.4.5.1)

repeat(4.4.5.2.1)——gr

(4.4.5.2.2)

(4.4.5.2.3)

(4.4.5.2.4)

(4.4.5.2.5)——ug(2)

(4.4.6)——ug(2)

(5)——end

因此，消息的结构、内容都是可变的。根据节点所处的不同网络类型、连接节点个数，对发送和接收进行统计和监视，并形成不同的消息用于传递给其它节点。

表1

表2

表3

表4

以上所述，仅为本发明典型的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。