CN110837583A - 一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法、系统及介质 - Google Patents

一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法、系统及介质 Download PDF

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Abstract

一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法、系统及介质,属于卫星通信技术领域。本发明在静态路由表建立的树状结构上,根据获得一段时间T内数据链终端的活跃度(即数据链消息的活跃度),动态调整结点在树状结构中的位置深度,使活跃度较高的结点在树中位置深度较小,从而使活跃度较高的数据链消息能够快速地找到转发通道,提高转发效率。该设计方法新颖,能有效解决活跃度高的数据链消息快速转发,工程实现简单,具有较高的应用价值。

Description

一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法、系统及介质
技术领域
本发明涉及一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法、系统及介质,属于卫星通信技术领域。
背景技术
卫星数据链载荷提供了N(N<64)路数据链基本信道,通过地面网管中心向星上传输静态路由表信息,星载数据链处理器要可靠无时延地转发N路信道的并发业务消息。卫星数据链业务消息的处理转发依赖于查找到目的转发通道实现。因此,星上静态路由表查找算法的效率将成为影响地面数据链终端间数据链消息交互时延的主要原因。
数据链消息的快速转发性能与数据的查表效率密切相关,现有查找算法有多种,主要有顺序查找、二分查找、分块查找、哈希表查找等,顺序查找即线性查找,查找速率是最慢的,二分查找要求数据按照顺序线性存储,数据插入或删除比较麻烦,分块查找与哈希表查找算法,构建表的过程比较复杂,并且会占用很大的内存,因此,都不能直接应用于设备维护不便、星上资源有限且空间电磁环境复杂的星载数据链处理器中。
通过对卫星数据链载荷的应用背景特点及数据传输需求的分析,将星上静态路由表信息存储成树状结构,即左子树值比根结点值小,右子树值比根结点值大,在实际数据业务进行转发时,有时频繁转发的数据链终端信息在树中的位置深度较大,需要多次遍历树才能查找到转发通道号,就会造成查找效率特别的慢。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法、系统及介质,解决了活跃度较高的数据链消息能被快速查找到转发通道的问题,同时满足大量数据快速转发、工程实现简单实用等要求。
本发明的技术解决方案是:一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法,包括如下步骤:
S1,根据数据链的静态路由表信息建立以目的平台号为关键字的树状结构,并获得所述树状结构中各个结点的深度;
S2,获得一段时间内各个数据链终端的活跃度;
S3,根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系,使得树状结构的整体加权深度最小;
S4,根据所述深度之间的关系创建新的树状结构,将深度最小的结点作为新的树状结构的根节点,然后按照深度从小到大的顺序依次将对应的结点插入到新的树状结构中;当且仅当所有结点重新插入完成后,销毁原来的老树;
S5,在所述一段时间内按新的树状结构进行数据链业务转发通道号的查找;如果下一段时间即将转发的数据链业务消息涉及的数据链终端的活跃度值有更新,则重复S2~S5。
进一步地,所述树状结构和新的树状结构均为左小根中右大的二叉排序树状结构。
进一步地,所述活跃度为一段时间内数据链终端被访问时间的归一化值,所述活跃度随着时间的递增而递减,且小于1。
进一步地,所述归一化值为
Figure RE-GDA0002341610350000021
其中,t为当前数据链终端将转发的时间,Ti为上一个时间内数据链终端转发的时刻。
进一步地,所述树状结构的整体加权深度为
Figure RE-GDA0002341610350000022
其中,Hi为树状结构中各个结点的深度,Pi为各个数据链终端的活跃度,n为数据链终端的数量。
进一步地,所述根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系的方法为:如果不同数据链终端的活跃度之间的关系为 P1≥P2≥P3≥P4≥…≥Pn,则树状结构中各个结点的深度之间的关系为 H1≤H2≤H3≤H4≤…≤Hn
一种基于数据链消息活跃度的快速查找系统,包括
第一模块,根据数据链的静态路由表信息建立以目的平台号为关键字的树状结构,并获得所述树状结构中各个结点的深度;
第二模块,获得一段时间内各个数据链终端的活跃度;
第三模块,根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系,使得树状结构的加权深度最小;
第四模块,根据所述深度之间的关系创建新的树状结构,将深度最小的结点作为新的树状结构的根节点,然后按照深度从小到大的顺序依次将对应的结点插入到新的树状结构中;当且仅当所有结点重新插入完成后,销毁原来的老树;
第五模块,在所述一段时间内按新的树状结构进行数据链业务转发通道号的查找;如果下一段时间即将转发的数据链业务消息涉及的数据链终端的活跃度值有更新,继续后续步骤,重新获取数据链终端的活跃度。
进一步地,所述树状结构和新的树状结构均为左小根中右大的二叉排序树状结构;
所述活跃度为一段时间内数据链终端被访问时间的归一化值,所述活跃度随着时间的递增而递减,且小于1;
所述归一化值为其中,t为当前数据链终端将转发的时间,Ti为上一个时间内数据链终端转发的时刻。
进一步地,所述树状结构的整体加权深度为
Figure RE-GDA0002341610350000032
其中,Hi为树状结构中各个结点的深度,Pi为各个数据链终端的活跃度,n为数据链终端的数量;
所述根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系的方法为:如果不同数据链终端的活跃度之间的关系为P1≥P2≥P3≥P4≥…≥Pn,则树状结构中各个结点的深度之间的关系为H1≤H2≤H3≤H4≤…≤Hn
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时,实现所述一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法的步骤。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明根据数据链消息活跃度值,使得活跃度较高的结点在树中深度较小,降低了该结点的数据链消息查表时间,从而提升路由表查找效率的整体性能。
(2)本发明为确保静态路由表构建的树状结构的加权深度最小,通过重新计算树中各个结点的深度关系值,来重新建立新树,简化了老树结点深度调整的繁冗以及复杂,提高了建立新树的时间,从而提升路由表查找效率的整体性能。
附图说明
图1为本发明方法流程图;
图2为本发明每条路由表项内容;
图3为本发明树状结点存储结构;
图4为本发明具体实施例初始二叉树结构示意图;
图5为本发明具体实施例新二叉树结构示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进行进一步解释和说明。
如图1,一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法。
S1,根据数据链的静态路由表信息建立以目的平台号为关键字的树状结构,并获得所述树状结构中各个结点的深度;
优选地,所述树状结构和新的树状结构均为左小根中右大的二叉排序树状结构。静态路由表信息图2按照图3的树状结构进行存储,并且要保证路由信息结点在树状存储结构“左小中根右大”的特点,即左子树值比根结点值小,右子树值比根结点值大。根据建立的树状结构,确定数据链终端在树中的初始位置,即获取每个树结点的深度Hi。
S2,获得一段时间内各个数据链终端的活跃度;
优选地,所述活跃度为一段时间内数据链终端被访问时间的归一化值,所述活跃度随着时间的递增而递减,且小于1。每一条数据链业务消息中的目的平台号标记该消息将发往哪个数据链终端的转发通道,因此每一条数据链消息的活跃度与数据链终端的活跃度紧密相关,其值为数据链终端的活跃度值。因此,数据链终端Gi平均活跃度Pi定义:是指在一段时间T(24小时)内,数据链消息涉及到数据链终端Gi在时刻Ti转发,在下一个时间t即将转发的时间归一化与1的最小值。根据该用示如下表示的公式计算,获取数据链消息的活跃度Pi。
Figure RE-GDA0002341610350000051
其中,t为当前数据链终端将转发的时间,Ti为上一个时间内数据链终端转发的时刻。
S3,根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系,使得树状结构的加权深度最小;
根据Pi值,树结构中每个结点的加权深度将变为(Hi*Pi),则整个树的整体加权深度表示为
Figure RE-GDA0002341610350000052
其中,Hi为树状结构中各个结点的深度,Pi为各个数据链终端的活跃度,n为数据链终端的数量。
所述根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系的方法为:
如果在一段时间范围内,各个数据链终端Gi的活跃度Pi之间的关系:
P1≥P2≥P3≥P4≥…≥Pn
为了保证数据链业务的快速转发,即每个结点的检索次数为最小,因此要满足整个树的平均加权深度ΔH为最小值,根据不同数据链终端的活跃度Pi之间的关系,可以推导出,树中的各个结点深度关系为:
H1≤H2≤H3≤H4≤…≤Hn
S4,根据所述深度之间的关系创建新的树状结构,将深度最小的结点作为新的树状结构的根节点,然后按照深度从小到大的顺序依次将对应的结点插入到新的树状结构中;当且仅当所有结点重新插入完成后,销毁原来的老树;
根据新建立的树各个结点深度值关系,对其对应的结点重新建立树状存储结构,Hi值最小的的结点Gi成为根节点,其余依次按照深度的大小插入新的树结构中,等所有结点完全插入后,即构建新的树形态,并且销毁原有的树。
S5,在所述一段时间内按新的树状结构进行数据链业务转发通道号的查找;如果下一段时间即将转发的数据链业务消息涉及的数据链终端的活跃度值有更新,则重复S2~S5。
本发明的一个具体实施例。
假设静态路由表项中有六个表项,每个表项内容(目的平台号Pnb,通道号 Lnb),则这六个表项N1(5,1),N2(1,2),N3(10,3),N4(6,4),N5(15,5),N6(8,6) 按照目的平台号为关键字,构建的二叉排序树结构如图4所示。
该六个结点的深度分别为H1=2,H2=3,H3=2,H4=1,H5=3,H6=3;获取该段时间内各个结点的活跃度分别为P1=0.3,P2=0.1,P3=0.4,P4=0.5, P5=0.2,P6=0.9;即当前的活跃度之间的关系如下所示:
P6>P4>P3>P1>P5>P2
为保证整个树状结构的整体加权深度
Figure RE-GDA0002341610350000061
最小,则得出的结点深度之间的关系如下所示:
H6<H4<H3<H1<H5<H2
可以得出结点N6的深度最小,根据二叉树中深度最小的结点为根节点,并且其值为1,因此,结点N6将成为新树中的根节点,其余结点按照深度大小依次插入到新的树状结构中,如图5所示。
因此,活跃度最高P6的数据链消息(目的平台号标识)在新树中的深度H6最小,为1,只需要一次查表就能找到转发通道号,能够实现快速转发。
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。

Claims (10)

1.一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1,根据数据链的静态路由表信息建立以目的平台号为关键字的树状结构,并获得所述树状结构中各个结点的深度;
S2,获得一段时间内各个数据链终端的活跃度;
S3,根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系,使得树状结构的整体加权深度最小;
S4,根据所述深度之间的关系创建新的树状结构,将深度最小的结点作为新的树状结构的根节点,然后按照深度从小到大的顺序依次将对应的结点插入到新的树状结构中;当且仅当所有结点重新插入完成后,销毁原来的老树;
S5,在所述一段时间内按新的树状结构进行数据链业务转发通道号的查找;如果下一段时间即将转发的数据链业务消息涉及的数据链终端的活跃度值有更新,则重复S2~S5。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法,其特征在于:所述树状结构和新的树状结构均为左小根中右大的二叉排序树状结构。
3.根据权利要求1所述的一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法,其特征在于:所述活跃度为一段时间内数据链终端被访问时间的归一化值,所述活跃度随着时间的递增而递减,且小于1。
4.根据权利要求3所述的一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法,其特征在于:所述归一化值为
Figure FDA0002218926000000011
其中,t为当前数据链终端将转发的时间,Ti为上一个时间内数据链终端转发的时刻。
5.根据权利要求1所述的一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法,其特征在于,所述树状结构的整体加权深度为
Figure FDA0002218926000000012
其中,Hi为树状结构中各个结点的深度,Pi为各个数据链终端的活跃度,n为数据链终端的数量。
6.根据权利要求1所述的一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法,其特征在于,所述根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系的方法为:如果不同数据链终端的活跃度之间的关系为P1≥P2≥P3≥P4≥…≥Pn,则树状结构中各个结点的深度之间的关系为H1≤H2≤H3≤H4≤…≤Hn
7.一种基于数据链消息活跃度的快速查找系统,其特征在于:包括
第一模块,根据数据链的静态路由表信息建立以目的平台号为关键字的树状结构,并获得所述树状结构中各个结点的深度;
第二模块,获得一段时间内各个数据链终端的活跃度;
第三模块,根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系,使得树状结构的加权深度最小;
第四模块,根据所述深度之间的关系创建新的树状结构,将深度最小的结点作为新的树状结构的根节点,然后按照深度从小到大的顺序依次将对应的结点插入到新的树状结构中;当且仅当所有结点重新插入完成后,销毁原来的老树;
第五模块,在所述一段时间内按新的树状结构进行数据链业务转发通道号的查找;如果下一段时间即将转发的数据链业务消息涉及的数据链终端的活跃度值有所更新,则继续后续步骤,重新获取数据链终端的活跃度。
8.根据权利要求7所述的一种基于数据链消息活跃度的快速查找系统,其特征在于:所述树状结构和新的树状结构均为左小根中右大的二叉排序树状结构;
所述活跃度为一段时间内数据链终端被访问时间的归一化值,所述活跃度随着时间的递增而递减,且小于1;
所述归一化值为
Figure FDA0002218926000000021
其中,t为当前数据链终端将转发的时间,Ti为上一个时间内数据链终端转发的时刻。
9.根据权利要求7所述的一种基于数据链消息活跃度的快速查找方法,其特征在于:所述树状结构的整体加权深度为
Figure FDA0002218926000000031
其中,Hi为树状结构中各个结点的深度,Pi为各个数据链终端的活跃度,n为数据链终端的数量;
所述根据各个数据链终端的活跃度之间的关系确定深度之间的关系的方法为:如果不同数据链终端的活跃度之间的关系为P1≥P2≥P3≥P4≥…≥Pn,则树状结构中各个结点的深度之间的关系为H1≤H2≤H3≤H4≤…≤Hn
10.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:该计算机程序被处理器执行时,实现权利要求1~6之一所述方法的步骤。
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