CN105740045B - 一种适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法，该信息传输优化方法包括如下步骤：S1：利用多联邦配置模块生成网关运行所需的网关配置初始化文件；S2：利用通讯组播地址管理模块生成组播地址映射表；S3：利用时统模块协调各联邦的时间推进。所述信息传输优化方法的突出特点是采用了多联邦架构以及高度可扩展的HLA网关技术，通过生成多联邦统一的组播地址映射表，使网关不再承担多联邦间信息通讯的功能，降低了负载。同时，通过建立专用的时统模块，完成多联邦仿真时间协调的功能。

Description

一种适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法
技术领域
本发明涉及分布式联合仿真系统中的信息传输技术领域。更具体地，涉及一种适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法。
背景技术
针对分布式仿真系统的构建，通常采用基于HLA(High Level Architecture，HLA)/RTI(RunTime Infrastructure，联邦运行支撑环境)的分布式仿真架构，将仿真系统中各仿真结点设计为独立的联邦成员，各联邦成员在同一联邦内部进行数据交互，推动仿真运行。但随着仿真系统规模的增大和联邦成员数目的增多，联邦内部各联邦成员之间数据交互关系复杂，交互数据规模呈指数级增长，使得网络数据传输成为系统运行的瓶颈，导致仿真系统运行效率急剧降低。因此，如何基于现有的HLA/RTI架构，设计系统内部信息的传输优化方法，已经成为构建大规模的分布式仿真系统中亟待解决的技术问题。
因此，需要提供一种适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法，该信息传输优化方法包括如下步骤：
S1：利用多联邦配置模块生成网关运行所需的网关配置初始化文件；
S2：利用通讯组播地址管理模块生成组播地址映射表；
S3：利用时统模块协调各联邦的时间推进。
优选地，所述步骤S1中，根据信息传输优化系统中各结点间的信息交互关系，利用多联邦配置模块将信息传输优化系统中的结点划分到不同的联邦成员中。
优选地，所述步骤S1中，利用多联邦配置模块1将信息传输优化系统中的结点划分到不同的联邦成员中的划分原则为：通信关系复杂、交互频繁、聚合度高的结点划分到同一联邦内；交互数据较少、相对独立的结点划分到不同的联邦内。
优选地，所述步骤S1中，利用多联邦配置模块，采用分治策略将交互密集类型的数据限制在同一联邦内，每一个联邦内部各联邦成员之间需要交互的状态数据通过组播方式实现，且每一个联邦对应一个组播地址，使得各个联邦之间的数据交互量降低。
优选地，所述步骤S1中，上述网关配置初始化文件中的每条数据记录包括以下描述项：联邦名称、该联邦使用的Fed文件名、以及该联邦中各个节点使用的最小时间步长。
优选地，所述步骤S1中，根据所述网关配置初始化文件，利用多联邦配置模块实现对每一个联邦内部各联邦成员之间交互的所有状态数据数据记录的Fed文件的检查，以保证其中定义的HLA对象类和交互类的通讯方式使用Best_Effort的UDP方式。
优选地，所述步骤S2中，利用所述网关配置初始化文件，由通讯组播地址管理模块生成HLA/RTI所需的组播地址映射表，使信息传输优化系统内部的各个子系统之间互联的信息交换通过统一的组播地址映射表来实现。
优选地，所述步骤S2中，利用通讯组播地址管理模块生成组播地址映射表时采用的规则如下：
采用如下公式统一所有联邦中联邦成员的句柄分配算法：
分配的联邦成员句柄＝联邦中允许的最大联邦成员数*该联邦成员所属的联邦的句柄+该联邦成员在联邦中的顺序号；
利用通讯组播地址管理模块对多联邦使用的Fed文件进行扫描，按照HLA对象类和交互类同名合并的原则，生成统一的组播地址映射表，对于HLA接口规范V1.3，该组播地址映射表采用Fed文件格式，并增加专用的仿真控制交互类。
优选地，所述步骤S3中，利用时统模块读入所述网关配置初始化文件，并分别作为单独的联邦成员，加入到定义的各个联邦中；
所述步骤S3中，时统模块加入到各个联邦中后，利用时统模块调用HLA接口规范的modifyLookahead服务，设置信息传输优化系统的时间超前量为所有联邦成员的时间超前量的最小值；同时通过专用的仿真控制交互类，利用时统模块调用HLA接口规范的sendInteraction服务发送初始化命令、启动命令、暂停命令、继续命令、和停止命令，控制各个联邦和/或各个联邦成员的运行。
优选地，所述步骤S3中，时统模块按照所述网关配置初始化文件中的记录，在多联邦中循环进行时间推进，所述步骤S3进一步包括如下子步骤：
S3.1：设置更新后的仿真时间为时统模块的仿真时间与所有联邦成员的时间超前量的最小值之和；
S3.2：利用时统模块调用HLA接口规范的时间推进请求timAdvanceRequest(TNew(i))；
S3.3：利用时统模块调用HLA接口规范的tick服务直至被允许时间推进；
循环所述步骤S3.1至所述步骤S3.3直至仿真结束。
本发明的有益效果如下：
(1)与现有技术相比，本发明的信息传输优化方法能够用于构建具有高度可扩展性的大规模分布式仿真系统，解决了仿真系统中由于扩展性和数据交互量过大而导致的系统运行效率降低的瓶颈问题。
(2)与现有技术相比，本发明的信息传输优化方法的突出特点是采用了多联邦架构以及高度可扩展的HLA网关技术，通过生成多联邦统一的组播地址映射表，使网关不再承担多联邦间信息通讯的功能，降低了负载。同时，通过建立专用的时统模块，完成多联邦仿真时间协调的功能。
(3)与现有技术相比，本发明的信息传输优化方法可应用于多个基于HLA分布式仿真系统的互联，扩展分布式仿真系统的规模。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法采用的信息传输优化系统的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
如图1所示，本实施例提供的适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法采用信息传输优化系统实现。该信息传输优化系统包括多联邦配置模块1、通讯组播地址管理模块2和时统模块3。
多联邦配置模块1用于完成多联邦的配置和网络传输类型的一致性检查；通讯组播地址管理模块2用于生成多联邦运行所需的组播地址映射表；时统模块3用于协调多联邦的仿真时间。
本实施例提供的适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法包括如下步骤：
S1：利用多联邦配置模块1生成网关运行所需的网关配置初始化文件；
S2：利用通讯组播地址管理模块2生成组播地址映射表；
S3：利用时统模块3协调各联邦的时间推进。
上述步骤S1中，根据信息传输优化系统中各结点间的信息交互关系，利用多联邦配置模块1将信息传输优化系统中的结点划分到不同的联邦成员中。利用多联邦配置模块1将信息传输优化系统中的结点划分到不同的联邦成员中的划分原则为：通信关系复杂、交互频繁、聚合度高的结点划分到同一联邦内；交互数据较少、相对独立的结点划分到不同的联邦内。利用多联邦配置模块1，采用分治策略将交互密集类型的数据限制在同一联邦内，每一个联邦内部各联邦成员之间需要交互的状态数据通过组播方式实现，且每一个联邦对应一个组播地址，使得各个联邦之间的数据交互量降低。
上述步骤S1中，上述网关配置初始化文件中的每条数据记录包括以下描述项：联邦名称(FederationName)、该联邦使用的Fed文件名(FedFileName)、以及该联邦中各个节点使用的最小时间步长(MinStep)。
上述步骤S1中，根据上述网关配置初始化文件，利用多联邦配置模块1实现对每一个联邦内部各联邦成员之间交互的所有状态数据数据记录的Fed文件的检查，以保证其中定义的HLA对象类和交互类的通讯方式使用Best_Effort的UDP(User Datagram Protocol，用户数据报协议)方式，而不是使用Reliable的TCP(Transfer Control Protocol，传输控制协议)方式，否则多联邦配置模块1输出错误提示。
上述步骤S2中，利用上述网关配置初始化文件，由通讯组播地址管理模块2生成HLA/RTI所需的组播地址映射表，使信息传输优化系统内部的各个子系统之间互联的信息交换通过统一的组播地址映射表来实现，而不是通过网关来接收和转发。
上述步骤S2中，利用通讯组播地址管理模块2生成组播地址映射表时采用的规则如下：
采用如下公式统一所有联邦中联邦成员的句柄分配算法：
分配的联邦成员句柄＝联邦中允许的最大联邦成员数*该联邦成员所属的联邦的句柄+该联邦成员在联邦中的顺序号。
利用通讯组播地址管理模块2对多联邦使用的Fed文件进行扫描，按照HLA对象类和交互类同名合并的原则，生成统一的组播地址映射表，对于HLA接口规范V1.3，该组播地址映射表采用Fed文件格式，并增加专用的仿真控制交互类。
上述步骤S3中，利用时统模块3读入上述网关配置初始化文件，并分别作为单独的联邦成员，加入到定义的各个联邦中。
上述步骤S3中，时统模块3加入到各个联邦中后，利用时统模块3调用HLA接口规范的modifyLookahead服务，设置信息传输优化系统的时间超前量为所有联邦成员的时间超前量的最小值；同时通过专用的仿真控制交互类，利用时统模块3调用HLA接口规范的sendInteraction服务发送初始化命令、启动命令、暂停命令、继续命令、和停止命令，控制各个联邦和/或各个联邦成员的运行；
上述步骤S3中，时统模块3按照上述网关配置初始化文件中的记录，在多联邦中循环进行时间推进，上述步骤S3进一步包括如下子步骤：
S3.1：设置更新后的仿真时间为时统模块3的仿真时间与所有联邦成员的时间超前量的最小值之和；
S3.2：利用时统模块3调用HLA接口规范的时间推进请求timAdvanceRequest(TNew(i))；
S3.3：利用时统模块3调用HLA接口规范的tick服务直至被允许时间推进。
循环上述步骤S3.1至上述步骤S3.3直至仿真结束。
时间推进被允许后，设置信息传输优化系统的仿真时间为更新后的仿真时间。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (7)

1.一种适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法，该信息优化方法采用信息传输优化系统实现，该信息传输优化系统包括多联邦配置模块、通讯组播地址管理模块和时统模块，其特征在于，该信息传输优化方法包括如下步骤：
S1：利用多联邦配置模块生成网关运行所需的网关配置初始化文件；
S2：利用通讯组播地址管理模块生成组播地址映射表；
S3：利用时统模块协调各联邦的时间推进；
所述步骤S1中，根据所述网关配置初始化文件，利用多联邦配置模块实现对每一个联邦内部各联邦成员之间交互的所有状态数据数据记录的Fed文件的检查，以保证其中定义的HLA对象类和交互类的通讯方式使用Best_Effort的UDP方式；
所述步骤S1中，利用多联邦配置模块，采用分治策略将交互密集类型的数据限制在同一联邦内，每一个联邦内部各联邦成员之间需要交互的状态数据通过组播方式实现，且每一个联邦对应一个组播地址，使得各个联邦之间的数据交互量降低；
所述步骤S2中，利用所述网关配置初始化文件，由通讯组播地址管理模块生成HLA/RTI所需的组播地址映射表，使信息传输优化系统内部的各个子系统之间互联的信息交换通过统一的组播地址映射表来实现。
2.根据权利要求1所述的适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，根据信息传输优化系统中各结点间的信息交互关系，利用多联邦配置模块将信息传输优化系统中的结点划分到不同的联邦成员中。
3.根据权利要求2所述的适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，利用多联邦配置模块将信息传输优化系统中的结点划分到不同的联邦成员中的划分原则为：通信关系复杂、交互频繁、聚合度高的结点划分到同一联邦内；交互数据较少、相对独立的结点划分到不同的联邦内。
4.根据权利要求1所述的适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法，其特征在于，所述步骤S1中，上述网关配置初始化文件中的每条数据记录包括以下描述项：联邦名称、该联邦使用的Fed文件名、以及该联邦中各个节点使用的最小时间步长。
5.根据权利要求1所述的适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法，其特征在于，所述步骤S2中，利用通讯组播地址管理模块生成组播地址映射表时采用的规则如下：
采用如下公式统一所有联邦中联邦成员的句柄分配算法：
分配的联邦成员句柄＝联邦中允许的最大联邦成员数*该联邦成员所属的联邦的句柄+该联邦成员在联邦中的顺序号；
利用通讯组播地址管理模块对多联邦使用的Fed文件进行扫描，按照HLA对象类和交互类同名合并的原则，生成统一的组播地址映射表，对于HLA接口规范V1.3，该组播地址映射表采用Fed文件格式，并增加专用的仿真控制交互类。
6.根据权利要求1所述的适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，利用时统模块读入所述网关配置初始化文件，并分别作为单独的联邦成员，加入到定义的各个联邦中；
所述步骤S3中，时统模块加入到各个联邦中后，利用时统模块调用HLA接口规范的modifyLookahead服务，设置信息传输优化系统的时间超前量为所有联邦成员的时间超前量的最小值；同时通过专用的仿真控制交互类，利用时统模块调用HLA接口规范的sendInteraction服务发送初始化命令、启动命令、暂停命令、继续命令、和停止命令，控制各个联邦和/或各个联邦成员的运行。
7.根据权利要求1所述的适用于大规模分布式联合仿真的信息传输优化方法，其特征在于，所述步骤S3中，时统模块按照所述网关配置初始化文件中的记录，在多联邦中循环进行时间推进，所述步骤S3进一步包括如下子步骤：
S3.1：设置更新后的仿真时间为时统模块的仿真时间与所有联邦成员的时间超前量的最小值之和；
S3.2：利用时统模块调用HLA接口规范的时间推进请求timAdvanceRequest(TNew(i))；
S3.3：利用时统模块调用HLA接口规范的tick服务直至被允许时间推进；
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