跨区域车辆GNSS动态信息交换关键技术研究

李聪+丁璐璐

摘 要 跨区域车辆GNSS动态信息交换过程中，存在着区域跨度大，网络结构复杂，数据具有分布、异构、高并发、浪涌等特点。为解决数据传输的高效性和及时性，提高海量数据处理的效率，利用异构GNSS数据高速缓存路由技术、异构集群海量GNSS数据入库技术、异构集群海量GNSS数据入库技术，是解决问题的关键所在。

关键词 GNSS；高速缓存路由；海量数据入库；令牌流控

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）182-0100-02

为实现省际间的漫游车辆的跨区域信息交换和相关部门间的信息共享，必须通过采集各省级监控平台的车辆GNSS（Global？Navigation？ Satellite？System）动态信息，建立车辆静态信息与动态信息数据库，形成覆盖跨区域漫游车辆的数据中心。实现不同省份车辆的实时跨域分析，对入境且非归属省份的车辆，进行有效的判断，并将这些车辆的属性信息，以及车辆的GNSS动态信息，交换到目的省或部门，以解决全国范围内外省入境车辆存在的安全监管盲区问题。

在跨区域车辆GNSS动态信息的交换过程中，由于涉及的监控车辆众多，车辆所在位置区域跨度大，GNSS数据存在以下特点：

1）不同省域之间的数据以复杂的网状形式进行交互，其数据传输的高效性和及时性受到影响。

2）全国拥有30个省级平台的GNSS数据，数据具有分布、异构、高并发的特点。在海量数据并发情况下，由于数据库写库瓶颈的存在，入库效率大大降低。

3）由于来自全国各省的GNSS数据是海量的，同时具有浪涌特点，因此，必须对大量的数据进行分流处理，针对不同的数据进行分类处理。

因此，如何利用异构GNSS数据高速缓存路由技术、异构集群海量GNSS数据入库技术、异构集群海量GNSS数据入库技术，是解决跨区域车辆GNSS动态信息交换的关键点所在。

1 异构GNSS数据高速缓存路由技术

在跨区域车辆GNSS动态信息监控系统中，由于不同省域间的数据即是数据的发送起点，同时又是数据交互的目的地，数据以网状形式进行交互传输，如何降低网状通信带来多节点路由算法的复杂度，实现数据的高效即时传输，实现交互模式数据通信，是实现信息有效交换的重点技术。网状通信结构如图1所示。

为解决上述蜘蛛通信网的问题，系统结合组播模式的通信手段，利用一个网关节点与多个路由节点构建多服务客户端模式，网关节点利用均衡策略将GNSS数据高效分发到所述路由节点，进行路由分析，如图2所示。

网关节点利用均衡策略将GNSS数据分发到所述路由节点进行路由分析：判断出当前有需要进行路由分析的GNSS数据包，则查找到在路由分析服务客户端池中已经登录注册的路由服务客户端；发送所述GNSS数据包到所述路由服务客户端。其中，网关节点与另一网关节点间采用组播方式进行GNSS数据交换。

异构GNSS数据高速缓存路由技术充分仿照路由器的原理，对于来自不同节点的GNSS数据，进行包头的简单分析，即确定数据路由走向；因此，避免了常见的软件系统中对于海量数据的深度分析，从而导致效率低下的问题。

2 异构集群海量GNSS数据入库技术

全国目前拥有30个省级平台的GNSS数据，数据具有分布、异构、高并发的特点。目前，大多数常见应用系统的并发数据量较少，对数据库入库性能要求不高，即在小数据量并发的情况下，数据库以接收一条，分析一条，写入一条的方式入库，基本可以满足系统应用要求。但在海量数据并发情况下，由于数据库写库瓶颈的存在，入库效率大大降低。

异构集群海量GNSS数据入库技术将应用系统中的应用数据进行预处理和数据写入数据库的过程并行，即数据经过预处理后存入缓存，当缓存中的数据达到预设数据量时，将该数据一次性写入数据库，并将该数据从缓存中删除。此方法的数据处理速度和写入速度较快，尤其适用于海量数据并发的应用系统，这样的技术实现，可以通过对于预设的数据量进行动态调整，从而实现入库的高性能，满足降低数据库的IO需求，充分利用数据库的缓存机制，确保数据库的高性能运作。

异构集群海量GNSS数据入库技术主要由TCP通讯组件、协议分析组件、写库管理组件、写库组件等模块构成。对外主要通过入库接口的收取应用数据，通过批量写库组件将数据实时入库，技术架构如图3所示。

3 域間信息交互式组播路由接口技术

由于来自全国各省的GNSS数据是海量的，同时具有浪涌特点，因此，必须对大量的数据进行分流处理，针对不同的数据进行分类处理。域间信息交互式组播路由接口技术的核心在于采用基于令牌流控技术的数据分流模式，对于GNSS数据进行批量整合，同时进行分布处理，以实现数据的高速有效的交互。域间信息交互式组播路由接口技术的采用，实现了海量的全国GNSS数据有效的交互，确保了系统的稳定运作。

流程描述如下：1）在GNSS数据统计节点与GNSS数据应用节点之间建立令牌流控管理服务节点；2）GNSS数据统计节点与所述GNSS数据应用节点分别向所述令牌流控管理服务节点上报各自的令牌流量信息；3）令牌流控管理服务节点根据接收的令牌流量信息，查找到空闲流出令牌流量统计节点与空闲流入令牌流量应用节点；4）令牌流控管理服务节点发出数据同步流控指令到所述空闲流出令牌流量统计节点；5）空闲流出令牌流量统计节点收到所述数据同步流控指令后，同步数据到对应的空闲流入令牌流量应用节点。通过令牌流控技术的研究应用，能够解决GNSS数据的浪涌冲击的问题。令牌流控序列图，如图4所示。

利用该项技术，使得因设备的数量或配置的不均衡而导致的浪涌式GNSS数据流在有序、合理的控制下获得了平稳的传输，从而确保业务数据展示的可靠性。

参考文献

[1]刘祯，刘斌，郑凯.基于软件的网络处理器的路由高速缓存算法研究[J].软件学报，2007，18（12）：3115-3123.

[2]汪宏宇，贺芳林，等.一种浪涌GNSS数据的令牌流控方法及系统[P]，2011.