船舶信息系统数据分发服务研究
摘要 : 船舶信息系统日益复杂, 其对实时性的要求也越来越高。基于此, 将数据分发服务应用到船舶信息系统中, 根据船舶信息系统的特点, 提出一种基于兴趣过滤的通信机制, 以使订阅者能够更细粒度地表达其订阅兴趣, 从而提髙通信效率。模拟实验结果表明, 该机制能满足船舶信息系统松耦合、髙实时性等要求, 可有效提高数据分发效率。
关键词: 船舶信息系统; 数据分发服务; 中间件; 发布/ 订阅; 兴趣过滤; 系统集成
1 概述
船舶信息系统是集监测、控制、管理于一体的网络化、信息化和智能化的复杂信息系统,它将分布各异的应用系统集成为一个高效的综合信息系统, 消除信息孤岛现象,使关键信息在正确的时间、地点送达相关人员。由于船舶信息系统日益复杂, 通信设备和通信标准的多元化, 给复杂信息系统的集成带来了较大困难。在传统的以平台为中心的系统中, 各个应用系统之间直接通信, 连接关系复杂,系统间无关数据收发占用了网络带宽, 降低了通信效率,同时, 这种通信模式也无法满足系统的可伸缩性、灵活性要求。因此, 急需一种灵活的、可伸缩的、高效的数据分发方式来实现船舶信息系统的集成。
目前, 大多数主流的数据分发中间件产品已能提供良好的开发平台和通信支持, 但由于缺乏恰当的系统控制接口和应用级服务质量( QoS ) 的有效支持, 并不能很好地解决通信的实时性、快捷性和灵活性问题, 如实时公共对象请求代理体系结构(RT - CORBA)技术, 由于采用客户端- 服务器通信模式, 系统灵活性和可扩展性较差;Java 消息服务(JMS)包含点对点和发布/ 订阅2 种消息模型, 提供可靠消息传输、事务和消息过滤等机制, 但缺乏应用级QoS 策略, 不适合实时性要求高的应用系统。为了满足分布式实时通信需求, 对象管理组织(OMG)制定了数据分发服务(DDS) 规范。DDS 拥有一个以数据为中心的发布/ 订阅机制, 提供了一个与平台无关的数据模型,并通过QoS 的配置 来控制数据传输质量。DDS 纯粹以数据为中心来进行数据分发, 并将资源状况、网络状况等都用QoS 参数来描述, 大大增加了通信灵活性。
随着船舶通信节点大规模增加, 通信数据量日益加剧,船舶信息系统网络以及终端计算能力面临巨大挑战, 因此,迫切需要一种方法能在满足船舶通信需求的情况下, 减少无关信息的产生与发送, 以降低网络通信负载。本文对DDS进行分析和研究, 发现DDS适合现代船舶信息系统的集成,同时, 在AppDDS 的基础上, 提出一种基于兴趣的过滤机制, 以使订阅者能够更细粒度的表达其订阅兴趣, 并将构建的数据分发平台应用到船舶信息系统的集成中。
2 船舶信息系统数据分发服务与流程
2 .1 船舶信息系统数据分发服务
船舶信息系统旨在为日趋复杂的船舶系统和设备提供高自动化、高可靠性的集成监控平台, 并提供一种开放式的、高可扩展性的具备功能动态配置、灵活重组特性的信息集成体系架构, 实现功能与设备的分离、信息釆集与信息使用的分离、数据与应用的分离, 从而解除系统功能与设备紧密耦合的绑定关系, 消除当前日益严重的船舶系统功能扩展与总体优化间的矛盾。
本文以AppDDS 为基础, 结合船舶信息系统集成和应用的需求, 以服务的形式封装了一套用于该系统的应用服务。该系统集成了船舶信息系统中的推进、电力、损管、船桥等子系统。
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