专利名称：一种基于p2p节点调度的移动地图服务搜索方法
技术领域：
本发明涉及移动执法监察领域，尤其涉及一种基于P2P节点调度的移动地图服务高效搜索方法。对其他相关移动GIS行业也具有一定的参考价值，该方法对国土和测绘部门的实时数据更新具有现实意义。
背景技术：
目前，我国很多地区使用的地理信息系统软件各不相同，这些系统大都具有自己的数据结构和格式，存在不同的空间数据库，影响了移动网络中终端对数据的访问、更新和互操作，此外通过传统的GIS平台搜索移动空间服务，存在网络负载大，响应速度慢，用户体验差等方面问题，而移动客户端与服务器的交互效率已经成为制约各种移动地图服务的主要瓶颈。对等网络(P2P)技术，恰恰能够突破传统GIS数据发布方式的束缚，形成一种新 型的分散的面向大众的移动地图信息获取方式。这个方法的提出正是为了在开放、分布的移动网络环境中发现并获取地图服务，发挥P2P在数据管理和查询中的高效性，提高系统稳定性。
发明内容
本发明的目的是克服现有移动GIS技术中的问题，提供一种基于P2P节点调度的移动地图服务搜索方法。基于P2P节点调度的移动地图服务搜索方法包括以下步骤
1)当普通节点申请加入系统，在一个区域内按照网络的IP类型和网络带宽对节点进行分组；
2)分组完成后，一个组内的节点根据它们之间的通信延迟来划分级别；
3)节点通过上述两部分组分级后，找到服务质量最高的组，将共享信息更新至每个节占.
4)采用基于语义检索机制的一个有效计算查询节点和相应节点的相似度的函数来引导查询，最后得到最适合的地图服务提供者。所述的步骤I)包括根据全球IP地址表，将通信质量较高，来源相同且服务带宽基本相同的一类节点归为一组，并赋予一个组号G，根据服务提供者之间所提供服务的相似性来分组，具体步骤如下
2.I)定义某个服务质量阀值M，表示对等网络中通信质量的相似度；
2.2)把服务质量相似度小于M的两个服务节点划分到一个组内，表示这两个服务提供者的服务质量比较接近；
2.3)从组中选取一个及节点作为组代理，并将所有节点属性信息都保存在组代理处。所述的步骤2)包括一个组内节点根据节点之间的通信延迟来划分级别，具体步骤如下
3.I)定义组内所有节点间的最小通信时延小于等于某固定值Tdelay的为Ltl级节点，第i级与第i_l级之间的通信时延差为ti; i=0 ,1 , ···,且设tfO ；
3.2)当i=0时，通信时延Ti小于等于Tdelay ;当i>0时，通信时延Ti大于等于第I级与第i_l级之间的通信时延差的总和Σ 与Tdelay的累加；同时通信时延小于等于第I级与第i级之间的通信时延差的总和Σ \与Tdelay的累加。3. 3)通过上述计算节点和组内其他节点之间的平均通信时延T，根据该时延T的大小为节点划分级别，如果无法找到相互匹配的结果，则直接加入最差一级。所述的步骤3)包括节点分组分级调度过程中，对于频繁加入或退出的节点，在下一次重新调度之前并没有真正从组内删除，仅仅更新标记，当一个普通节点共享或删除一份文档时，其共享信息将仅仅更新至该节点，对于共享资源Fx的查询请求，P2P中心服务器返回一个响应事务，由请求文件项Fx和提供Fx文件片断的一组节点项组成，记为T= (Fx7PijPj... Py)，系统的查询事务集合构成查询响应事务数据D= ITi }。所述的步骤4)包括
5. I)通过兴趣相似度函数来引导查询，由于节点从自身的层次兴趣树中的每个类别中抽出了前η个特征关键词，每个节点根据自己的情况，再搜索其他空闲节点把任务分发下去，计算的中间结果层层上传，最后将节点的倒排索引发送到最终任务节点，从而改善查询效率，最终，得到一个移动地图服务清单，列出了满足用户要求的一系列移动地图服务；
5. 2)从服务清单中任意选择一个服务节点作为组代理开始查询，根据节点服务和用户的服务质量的相似度，当相似度小于节点所在组的阀值M时，可确定就在组内；
5. 3)向组中出现在服务清单上的移动地图服务提供者转发用户的服务质量信息，找到最相似的服务节点；
5. 4)当相似度大于此阀值M时，节点会直接把用户的服务质量消息转发组代理节点，组代理再向其他可能与用户服务质量相似的组转发，最终找到与用户要求最接近的移动服务提供者。本发明与现有技术相比具有的创新成果有
I、根据移动终端移动性、分布性特点，提出了一种基于P2P框架的服务组织管理方法，并相应地设计出一个适合移动设备的GIS空间数据模型，对用户访问地理信息服务进行组织、管理和数据分发，改善了海量数据的传输问题，提升了服务加载的速度，减少了用户操作中的等待时间。2、针对移动终端对大量空间数据信息获取时受带宽和无线网络稳定性影响的问题，基于P2P的节点调度技术，提出高效移动服务访问机制，从而发挥P2P在空间数据管理及查询的高效性中的优势，提升终端整体性能负载均衡，有效缓解了无线网络不稳定、带宽窄等缺陷带来的问题，提高了系统稳定性。
图I是节点缓存下载 图2是移动节点搜索流程 图3是基于P2P和服务质量的地图服务选择模型；
具体实施方式
基于P2P的高效地图服务搜索方法包括以下步骤
1)当普通节点申请加入系统，在一个区域内按照网络的IP类型和网络带宽对节点进行分组；
2)分组完成后，一个组内的节点根据它们之间的通信延迟来划分级别；
3)节点通过上述两部分组分级后，找到服务质量最高的组，将共享信息更新至每个节占.
4)采用基于语义检索机制的一个有效计算查询节点和相应节点的相似度的函数来引导查询，最后得到最适合的地图服务提供者。
所述的步骤I)包括根据全球IP地址表，将通信质量较高，来源相同且服务带宽基本相同的一类节点归为一组，并赋予一个组号G，根据服务提供者之间所提供服务的相似性来分组，具体步骤如下
2. I)定义某个服务质量阀值M，表示对等网络中通信质量的相似度；
2. 2)把服务质量相似度小于M的两个服务节点划分到一个组内，表示这两个服务提供者的服务质量比较接近；
2.3)从组中选取一个及节点作为组代理，并将所有节点属性信息都保存在组代理处。所述的步骤2)包括一个组内节点根据节点之间的通信延迟来划分级别，具体步骤如下
3.I)定义组内所有节点间的最小通信时延小于等于某固定值Tdelay的为Ltl级节点，第i级与第i_l级之间的通信时延差为ti; i=0 ,1 , ···,且设tfO ；
3.2)当i=0时，通信时延Ti小于等于Tdelay ;当i>0时，通信时延Ti大于等于第I级与第i_l级之间的通信时延差的总和Σ 与Tdelay的累加；同时通信时延小于等于第I级与第i级之间的通信时延差的总和Σ \与Tdelay的累加。3. 3)通过上述计算节点和组内其他节点之间的平均通信时延T，根据该时延T的大小为节点划分级别，如果无法找到相互匹配的结果，则直接加入最差一级。所述的步骤3)包括节点分组分级调度过程中，对于频繁加入或退出的节点，在下一次重新调度之前并没有真正从组内删除，仅仅更新标记，当一个普通节点共享或删除一份文档时，其共享信息将仅仅更新至该节点，对于共享资源Fx的查询请求，P2P中心服务器返回一个响应事务，由请求文件项Fx和提供Fx文件片断的一组节点项组成，记为T= (Fx7PijPj... Py)，系统的查询事务集合构成查询响应事务数据D= ITi }。所述的步骤4)包括
5. I)通过兴趣相似度函数来引导查询，由于节点从自身的层次兴趣树中的每个类别中抽出了前η个特征关键词，每个节点根据自己的情况，再搜索其他空闲节点把任务分发下去，计算的中间结果层层上传，最后将节点的倒排索引发送到最终任务节点，从而改善查询效率，最终，得到一个移动地图服务清单，列出了满足用户要求的一系列移动地图服务；
5. 2)从服务清单中任意选择一个服务节点作为组代理开始查询，根据节点服务和用户的服务质量的相似度，当相似度小于节点所在组的阀值M时，可确定就在组内；
5. 3)向组中出现在服务清单上的移动地图服务提供者转发用户的服务质量信息，找到最相似的服务节点；
5.4)当相似度大于此阀值M时，节点会直接把用户的服务质量消息转发组代理节点，组代理再向其他可能与用户服务质量相似的组转发，最终找到与用户要求最接近的移动服务提供者。
实施例第一步，在一个拥有多台移动设备的系统区域，依据节点之间网络的通信质量来分组，每个组由惟一的组号来标识，如用
来表示某组(i，j)的组号。网络节点之间的通信质量按照IP地址类型(如A类、B类、
C类等)和网络带宽来划分，根据全球IP地址表，将通信质量较高，来源相同且服务带宽基本相同的一类节点归为一组，并赋予一个组号G。第二步，当分组完成后，在这个区域内依据节点之间的通信时延进行分级，计算分级节点和组内其他节点之间的平均通信时延T，并根据该时延T的大小为节点划分级别，如果无法找到相互匹配的结果，则直接加入最差一级。这样就可以将所有节点放进多个不同 的区域。第三步，当一台新的移动设备(天宝GPS6600)申请加入系统区域,会根据上述两步得到一个移动地图服务列表，列出了满足用户要求的一系列移动地图服务，具体搜索流程如下
(a)从列表中任意选择一个服务节点作为查询起始，计算此节点服务和用户的服务质量的相似度，当相似度小于此节点所在组的阀值M时，可确定就在组内。(b)向该组中出现在清单上的移动地图服务提供者转发用户的服务质量信息，找到最相似的服务节点；
(C)当相似度大于此阀值M时，节点会直接把用户的服务质量消息转发组代理节点，组代理再向其他可能与用户服务质量相似的组转发，最终找到与用户要求最接近的移动服务提供者。第四步，对某地图服务Si和节点Mk，定义PC (节点能力)值，作为节点选择依据，PC值最大的节点被选择提供下载服务，如果存在相同PC的节点，则从中随机选择，由各个节点自行估计带宽。此外需要得到服务请求队列长度(表明负载大小)，并定义一个数组(指针)a用于存放是否拥有某地图服务，即表示节点i是否拥有服务k，当数组a=l，表示拥有瓦片，为O则不拥有。代表服务排队队列大小(放大S倍，目的是和请求瓦片数量平衡大小)，代表可以被请求的服务数量，服务排队队列越长，节点负载越大。如图I所示，横向代表可以被请求的缓存服务S=10，纵向代表可以进行服务请求的P2P节点P= 4，绿色阴影表示节点拥有服务缓存，中心服务节点拥有所有缓存服务。在相同条件下，优先选择负载小、热点可能性小、且服务带宽大的节点提供下载服务(在拥有该缓存服务的前提下)，对地图服务进行显示和数据操作。
权利要求
1.一种基于P2P节点调度的移动地图服务搜索方法，其特征在于包括以下步骤 1)当普通节点申请加入系统，在一个区域内按照网络的IP类型和网络带宽对节点进行分组； 2)分组完成后，一个组内的节点根据它们之间的通信延迟来划分级别； 3)节点通过上述两部分组分级后，找到服务质量最高的组，将共享信息更新至每个节占. 4)采用基于语义检索机制的一个有效计算查询节点和相应节点的相似度的函数来引导查询，最后得到最适合的地图服务提供者。
2.根据权利要求I所述的一种基于P2P节点调度的移动地图服务搜索方法，其特征在于所述的步骤I)包括根据全球IP地址表，将通信质量较高，来源相同且服务带宽基本相同的一类节点归为一组，并赋予一个组号G，根据服务提供者之间所提供服务的相似性来分组，具体步骤如下 2. I)定义某个服务质量阀值M，表示对等网络中通信质量的相似度； 2. 2)把服务质量相似度小于M的两个服务节点划分到一个组内，表示这两个服务提供者的服务质量比较接近； 2.3)从组中选取一个及节点作为组代理，并将所有节点属性信息都保存在组代理处。
3.根据权利要求I所述的一种基于P2P节点调度的移动地图服务搜索方法，其特征在于所述的步骤2)包括一个组内节点根据节点之间的通信延迟来划分级别，具体步骤如下 3. I)定义组内所有节点间的最小通信时延小于等于某固定值Tdelay的为Ltl级节点，第i级与第i_l级之间的通信时延差为ti; i=0 ,1 , ···,且设tfO ； 3. 2)当i=0时，通信时延Ti小于等于Tdelay ;当i>0时，通信时延Ti大于等于第I级与第i_l级之间的通信时延差的总和Σ 与Tdelay的累加；同时通信时延小于等于第I级与第i级之间的通信时延差的总和Σ \与Tdelay的累加； 3.3)通过上述计算节点和组内其他节点之间的平均通信时延T，根据该时延T的大小为节点划分级别，如果无法找到相互匹配的结果，则直接加入最差一级。
4.根据权利要求I所述的一种基于P2P节点调度的移动地图服务搜索方法，其特征在于所述的步骤3)包括节点分组分级调度过程中，对于频繁加入或退出的节点，在下一次重新调度之前并没有真正从组内删除，仅仅更新标记，当一个普通节点共享或删除一份文档时，其共享信息将仅仅更新至该节点，对于共享资源Fx的查询请求，P2P中心服务器返回一个响应事务，由请求文件项Fx和提供Fx文件片断的一组节点项组成,记为T={FX, Pi, Pj...Py)，系统的查询事务集合构成查询响应事务数据D=ITi }。
5.根据权利要求I所述的一种基于P2P节点调度的移动地图服务搜索方法，其特征在于所述的步骤4)包括 5.I)通过兴趣相似度函数来引导查询，由于节点从自身的层次兴趣树中的每个类别中抽出了前η个特征关键词，每个节点根据自己的情况，再搜索其他空闲节点把任务分发下去，计算的中间结果层层上传，最后将节点的倒排索引发送到最终任务节点，从而改善查询效率，最终，得到一个移动地图服务清单，列出了满足用户要求的一系列移动地图服务； 5.2)从服务清单中任意选择一个服务节点作为组代理开始查询，根据节点服务和用户的服务质量的相似度，当相似度小于节点所在组的阀值M时，可确定就在组内； .5.3)向组中出现在服务清单上的移动地图服务提供者转发用户的服务质量信息，找到最相 似的服务节点； .5.4)当相似度大于此阀值M时，节点会直接把用户的服务质量消息转发组代理节点，组代理再向其他可 能与用户服务质量相似的组转发，最终找到与用户要求最接近的移动服务提供者。
全文摘要
本发明公开了一种基于P2P节点调度的移动地图服务搜索方法。它包括以下步骤1)当普通节点申请加入系统，在一个区域内按照网络的IP类型和网络带宽对节点进行分组；2)分组完成后，一个组内的节点根据它们之间的通信延迟来划分级别；3)直到找到服务质量最高的组，将共享信息更新至每个节点；4)采用基于语义检索机制的一个有效计算查询节点和相应节点的相似度的函数来引导查询，最后得到最适合的地图服务提供者。本发明采用P2P技术，提出移动节点的分组分级策略和查询处理优化实现机制，故而地图服务的搜索效率得到提高。本发明在移动GIS的相关工作及使用领域中有较大的应用前景，如导航定位、违法用地监控、矿产勘探、城市规划等。
文档编号G06F17/30GK102929914SQ20121034808
公开日2013年2月13日 申请日期2012年9月19日 优先权日2012年9月19日
发明者杜震洪, 张丰, 刘仁义, 许丹海 申请人:浙江大学