專利名稱：一種基于p2p節點調度的移動地圖服務搜索方法
技術領域：
本發明涉及移動執法監察領域，尤其涉及一種基于P2P節點調度的移動地圖服務高效搜索方法。對其他相關移動GIS行業也具有一定的參考價值，該方法對國土和測繪部門的實時數據更新具有現實意義。
背景技術：
目前，我國很多地區使用的地理信息系統軟件各不相同，這些系統大都具有自己的數據結構和格式，存在不同的空間數據庫，影響了移動網絡中終端對數據的訪問、更新和互操作，此外通過傳統的GIS平臺搜索移動空間服務，存在網絡負載大，響應速度慢，用戶體驗差等方面問題，而移動客戶端與服務器的交互效率已經成為制約各種移動地圖服務的主要瓶頸。對等網絡(P2P)技術，恰恰能夠突破傳統GIS數據發布方式的束縛，形成一種新 型的分散的面向大眾的移動地圖信息獲取方式。這個方法的提出正是為了在開放、分布的移動網絡環境中發現并獲取地圖服務，發揮P2P在數據管理和查詢中的高效性，提高系統穩定性。

發明內容
本發明的目的是克服現有移動GIS技術中的問題，提供一種基于P2P節點調度的移動地圖服務搜索方法。基于P2P節點調度的移動地圖服務搜索方法包括以下步驟
1)當普通節點申請加入系統，在一個區域內按照網絡的IP類型和網絡帶寬對節點進行分組；
2)分組完成后，一個組內的節點根據它們之間的通信延遲來劃分級別；
3)節點通過上述兩部分組分級后，找到服務質量最高的組，將共享信息更新至每個節占.
4)采用基于語義檢索機制的一個有效計算查詢節點和相應節點的相似度的函數來引導查詢，最后得到最適合的地圖服務提供者。所述的步驟I)包括根據全球IP地址表，將通信質量較高，來源相同且服務帶寬基本相同的一類節點歸為一組，并賦予一個組號G，根據服務提供者之間所提供服務的相似性來分組，具體步驟如下
2.I)定義某個服務質量閥值M，表示對等網絡中通信質量的相似度；
2.2)把服務質量相似度小于M的兩個服務節點劃分到一個組內，表示這兩個服務提供者的服務質量比較接近；
2.3)從組中選取一個及節點作為組代理，并將所有節點屬性信息都保存在組代理處。所述的步驟2)包括一個組內節點根據節點之間的通信延遲來劃分級別，具體步驟如下
3.I)定義組內所有節點間的最小通信時延小于等于某固定值Tdelay的為Ltl級節點，第i級與第i_l級之間的通信時延差為ti; i=0 ,1 , ···,且設tfO ；
3.2)當i=0時，通信時延Ti小于等于Tdelay ;當i>0時，通信時延Ti大于等于第I級與第i_l級之間的通信時延差的總和Σ 與Tdelay的累加；同時通信時延小于等于第I級與第i級之間的通信時延差的總和Σ \與Tdelay的累加。3. 3)通過上述計算節點和組內其他節點之間的平均通信時延T，根據該時延T的大小為節點劃分級別，如果無法找到相互匹配的結果，則直接加入最差一級。所述的步驟3)包括節點分組分級調度過程中，對于頻繁加入或退出的節點，在下一次重新調度之前并沒有真正從組內刪除，僅僅更新標記，當一個普通節點共享或刪除一份文檔時，其共享信息將僅僅更新至該節點，對于共享資源Fx的查詢請求，P2P中心服務器返回一個響應事務，由請求文件項Fx和提供Fx文件片斷的一組節點項組成，記為T= (Fx7PijPj... Py)，系統的查詢事務集合構成查詢響應事務數據D= ITi }。所述的步驟4)包括
5. I)通過興趣相似度函數來引導查詢，由于節點從自身的層次興趣樹中的每個類別中抽出了前η個特征關鍵詞，每個節點根據自己的情況，再搜索其他空閑節點把任務分發下去，計算的中間結果層層上傳，最后將節點的倒排索引發送到最終任務節點，從而改善查詢效率，最終，得到一個移動地圖服務清單，列出了滿足用戶要求的一系列移動地圖服務；
5. 2)從服務清單中任意選擇一個服務節點作為組代理開始查詢，根據節點服務和用戶的服務質量的相似度，當相似度小于節點所在組的閥值M時，可確定就在組內；
5. 3)向組中出現在服務清單上的移動地圖服務提供者轉發用戶的服務質量信息，找到最相似的服務節點；
5. 4)當相似度大于此閥值M時，節點會直接把用戶的服務質量消息轉發組代理節點，組代理再向其他可能與用戶服務質量相似的組轉發，最終找到與用戶要求最接近的移動服務提供者。本發明與現有技術相比具有的創新成果有
I、根據移動終端移動性、分布性特點，提出了一種基于P2P框架的服務組織管理方法，并相應地設計出一個適合移動設備的GIS空間數據模型，對用戶訪問地理信息服務進行組織、管理和數據分發，改善了海量數據的傳輸問題，提升了服務加載的速度，減少了用戶操作中的等待時間。2、針對移動終端對大量空間數據信息獲取時受帶寬和無線網絡穩定性影響的問題，基于P2P的節點調度技術，提出高效移動服務訪問機制，從而發揮P2P在空間數據管理及查詢的高效性中的優勢，提升終端整體性能負載均衡，有效緩解了無線網絡不穩定、帶寬窄等缺陷帶來的問題，提高了系統穩定性。


圖I是節點緩存下載 圖2是移動節點搜索流程 圖3是基于P2P和服務質量的地圖服務選擇模型；
具體實施方式
基于P2P的高效地圖服務搜索方法包括以下步驟
1)當普通節點申請加入系統，在一個區域內按照網絡的IP類型和網絡帶寬對節點進行分組；
2)分組完成后，一個組內的節點根據它們之間的通信延遲來劃分級別；
3)節點通過上述兩部分組分級后，找到服務質量最高的組，將共享信息更新至每個節占.
4)采用基于語義檢索機制的一個有效計算查詢節點和相應節點的相似度的函數來引導查詢，最后得到最適合的地圖服務提供者。
所述的步驟I)包括根據全球IP地址表，將通信質量較高，來源相同且服務帶寬基本相同的一類節點歸為一組，并賦予一個組號G，根據服務提供者之間所提供服務的相似性來分組，具體步驟如下
2. I)定義某個服務質量閥值M，表示對等網絡中通信質量的相似度；
2. 2)把服務質量相似度小于M的兩個服務節點劃分到一個組內，表示這兩個服務提供者的服務質量比較接近；
2.3)從組中選取一個及節點作為組代理，并將所有節點屬性信息都保存在組代理處。所述的步驟2)包括一個組內節點根據節點之間的通信延遲來劃分級別，具體步驟如下
3.I)定義組內所有節點間的最小通信時延小于等于某固定值Tdelay的為Ltl級節點，第i級與第i_l級之間的通信時延差為ti; i=0 ,1 , ···,且設tfO ；
3.2)當i=0時，通信時延Ti小于等于Tdelay ;當i>0時，通信時延Ti大于等于第I級與第i_l級之間的通信時延差的總和Σ 與Tdelay的累加；同時通信時延小于等于第I級與第i級之間的通信時延差的總和Σ \與Tdelay的累加。3. 3)通過上述計算節點和組內其他節點之間的平均通信時延T，根據該時延T的大小為節點劃分級別，如果無法找到相互匹配的結果，則直接加入最差一級。所述的步驟3)包括節點分組分級調度過程中，對于頻繁加入或退出的節點，在下一次重新調度之前并沒有真正從組內刪除，僅僅更新標記，當一個普通節點共享或刪除一份文檔時，其共享信息將僅僅更新至該節點，對于共享資源Fx的查詢請求，P2P中心服務器返回一個響應事務，由請求文件項Fx和提供Fx文件片斷的一組節點項組成，記為T= (Fx7PijPj... Py)，系統的查詢事務集合構成查詢響應事務數據D= ITi }。所述的步驟4)包括
5. I)通過興趣相似度函數來引導查詢，由于節點從自身的層次興趣樹中的每個類別中抽出了前η個特征關鍵詞，每個節點根據自己的情況，再搜索其他空閑節點把任務分發下去，計算的中間結果層層上傳，最后將節點的倒排索引發送到最終任務節點，從而改善查詢效率，最終，得到一個移動地圖服務清單，列出了滿足用戶要求的一系列移動地圖服務；
5. 2)從服務清單中任意選擇一個服務節點作為組代理開始查詢，根據節點服務和用戶的服務質量的相似度，當相似度小于節點所在組的閥值M時，可確定就在組內；
5. 3)向組中出現在服務清單上的移動地圖服務提供者轉發用戶的服務質量信息，找到最相似的服務節點；
5.4)當相似度大于此閥值M時，節點會直接把用戶的服務質量消息轉發組代理節點，組代理再向其他可能與用戶服務質量相似的組轉發，最終找到與用戶要求最接近的移動服務提供者。
實施例第一步，在一個擁有多臺移動設備的系統區域，依據節點之間網絡的通信質量來分組，每個組由惟一的組號來標識，如用
來表示某組(i，j)的組號。網絡節點之間的通信質量按照IP地址類型(如A類、B類、
C類等)和網絡帶寬來劃分，根據全球IP地址表，將通信質量較高，來源相同且服務帶寬基本相同的一類節點歸為一組，并賦予一個組號G。第二步，當分組完成后，在這個區域內依據節點之間的通信時延進行分級，計算分級節點和組內其他節點之間的平均通信時延T，并根據該時延T的大小為節點劃分級別，如果無法找到相互匹配的結果，則直接加入最差一級。這樣就可以將所有節點放進多個不同 的區域。第三步，當一臺新的移動設備(天寶GPS6600)申請加入系統區域,會根據上述兩步得到一個移動地圖服務列表，列出了滿足用戶要求的一系列移動地圖服務，具體搜索流程如下
(a)從列表中任意選擇一個服務節點作為查詢起始，計算此節點服務和用戶的服務質量的相似度，當相似度小于此節點所在組的閥值M時，可確定就在組內。(b)向該組中出現在清單上的移動地圖服務提供者轉發用戶的服務質量信息，找到最相似的服務節點；
(C)當相似度大于此閥值M時，節點會直接把用戶的服務質量消息轉發組代理節點，組代理再向其他可能與用戶服務質量相似的組轉發，最終找到與用戶要求最接近的移動服務提供者。第四步，對某地圖服務Si和節點Mk，定義PC (節點能力)值，作為節點選擇依據，PC值最大的節點被選擇提供下載服務，如果存在相同PC的節點，則從中隨機選擇，由各個節點自行估計帶寬。此外需要得到服務請求隊列長度(表明負載大小)，并定義一個數組(指針)a用于存放是否擁有某地圖服務，即表示節點i是否擁有服務k，當數組a=l，表示擁有瓦片，為O則不擁有。代表服務排隊隊列大小(放大S倍，目的是和請求瓦片數量平衡大小)，代表可以被請求的服務數量，服務排隊隊列越長，節點負載越大。如圖I所示，橫向代表可以被請求的緩存服務S=10，縱向代表可以進行服務請求的P2P節點P= 4，綠色陰影表示節點擁有服務緩存，中心服務節點擁有所有緩存服務。在相同條件下，優先選擇負載小、熱點可能性小、且服務帶寬大的節點提供下載服務(在擁有該緩存服務的前提下)，對地圖服務進行顯示和數據操作。
權利要求
1.一種基于P2P節點調度的移動地圖服務搜索方法，其特征在于包括以下步驟 1)當普通節點申請加入系統，在一個區域內按照網絡的IP類型和網絡帶寬對節點進行分組； 2)分組完成后，一個組內的節點根據它們之間的通信延遲來劃分級別； 3)節點通過上述兩部分組分級后，找到服務質量最高的組，將共享信息更新至每個節占. 4)采用基于語義檢索機制的一個有效計算查詢節點和相應節點的相似度的函數來引導查詢，最后得到最適合的地圖服務提供者。
2.根據權利要求I所述的一種基于P2P節點調度的移動地圖服務搜索方法，其特征在于所述的步驟I)包括根據全球IP地址表，將通信質量較高，來源相同且服務帶寬基本相同的一類節點歸為一組，并賦予一個組號G，根據服務提供者之間所提供服務的相似性來分組，具體步驟如下 2. I)定義某個服務質量閥值M，表示對等網絡中通信質量的相似度； 2. 2)把服務質量相似度小于M的兩個服務節點劃分到一個組內，表示這兩個服務提供者的服務質量比較接近； 2.3)從組中選取一個及節點作為組代理，并將所有節點屬性信息都保存在組代理處。
3.根據權利要求I所述的一種基于P2P節點調度的移動地圖服務搜索方法，其特征在于所述的步驟2)包括一個組內節點根據節點之間的通信延遲來劃分級別，具體步驟如下 3. I)定義組內所有節點間的最小通信時延小于等于某固定值Tdelay的為Ltl級節點，第i級與第i_l級之間的通信時延差為ti; i=0 ,1 , ···,且設tfO ； 3. 2)當i=0時，通信時延Ti小于等于Tdelay ;當i>0時，通信時延Ti大于等于第I級與第i_l級之間的通信時延差的總和Σ 與Tdelay的累加；同時通信時延小于等于第I級與第i級之間的通信時延差的總和Σ \與Tdelay的累加； 3.3)通過上述計算節點和組內其他節點之間的平均通信時延T，根據該時延T的大小為節點劃分級別，如果無法找到相互匹配的結果，則直接加入最差一級。
4.根據權利要求I所述的一種基于P2P節點調度的移動地圖服務搜索方法，其特征在于所述的步驟3)包括節點分組分級調度過程中，對于頻繁加入或退出的節點，在下一次重新調度之前并沒有真正從組內刪除，僅僅更新標記，當一個普通節點共享或刪除一份文檔時，其共享信息將僅僅更新至該節點，對于共享資源Fx的查詢請求，P2P中心服務器返回一個響應事務，由請求文件項Fx和提供Fx文件片斷的一組節點項組成,記為T={FX, Pi, Pj...Py)，系統的查詢事務集合構成查詢響應事務數據D=ITi }。
5.根據權利要求I所述的一種基于P2P節點調度的移動地圖服務搜索方法，其特征在于所述的步驟4)包括 5.I)通過興趣相似度函數來引導查詢，由于節點從自身的層次興趣樹中的每個類別中抽出了前η個特征關鍵詞，每個節點根據自己的情況，再搜索其他空閑節點把任務分發下去，計算的中間結果層層上傳，最后將節點的倒排索引發送到最終任務節點，從而改善查詢效率，最終，得到一個移動地圖服務清單，列出了滿足用戶要求的一系列移動地圖服務； 5.2)從服務清單中任意選擇一個服務節點作為組代理開始查詢，根據節點服務和用戶的服務質量的相似度，當相似度小于節點所在組的閥值M時，可確定就在組內； .5.3)向組中出現在服務清單上的移動地圖服務提供者轉發用戶的服務質量信息，找到最相 似的服務節點； .5.4)當相似度大于此閥值M時，節點會直接把用戶的服務質量消息轉發組代理節點，組代理再向其他可 能與用戶服務質量相似的組轉發，最終找到與用戶要求最接近的移動服務提供者。
全文摘要
本發明公開了一種基于P2P節點調度的移動地圖服務搜索方法。它包括以下步驟1)當普通節點申請加入系統，在一個區域內按照網絡的IP類型和網絡帶寬對節點進行分組；2)分組完成后，一個組內的節點根據它們之間的通信延遲來劃分級別；3)直到找到服務質量最高的組，將共享信息更新至每個節點；4)采用基于語義檢索機制的一個有效計算查詢節點和相應節點的相似度的函數來引導查詢，最后得到最適合的地圖服務提供者。本發明采用P2P技術，提出移動節點的分組分級策略和查詢處理優化實現機制，故而地圖服務的搜索效率得到提高。本發明在移動GIS的相關工作及使用領域中有較大的應用前景，如導航定位、違法用地監控、礦產勘探、城市規劃等。
文檔編號G06F17/30GK102929914SQ20121034808
公開日2013年2月13日 申請日期2012年9月19日 優先權日2012年9月19日
發明者杜震洪, 張豐, 劉仁義, 許丹海 申請人:浙江大學