某型戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)仿真系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)存儲方法

樊大偉，龔松顯，霍景河

(1.裝甲兵工程學(xué)院 信息工程系，北京 100072;2.總參通信訓(xùn)練基地，河北 宣化 075100)

戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)是由戰(zhàn)術(shù)無線電臺、交換設(shè)備、傳輸設(shè)備等設(shè)備組成的計算機網(wǎng)絡(luò)，是數(shù)字化部隊信息化建設(shè)的一項重要內(nèi)容［1］。某戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)仿真通信系統(tǒng)主要運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和模擬技術(shù)，使受訓(xùn)人員在近似實戰(zhàn)的戰(zhàn)場環(huán)境、虛擬的組網(wǎng)環(huán)境中提高熟練掌握、運用戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)的能力。其中，仿真系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)是仿真系統(tǒng)中各功能模塊進(jìn)行正確工作的基礎(chǔ)，是仿真環(huán)境真實性的重要依據(jù)。對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的處理策略直接決定了整個仿真系統(tǒng)效率的高低，是系統(tǒng)中需要考慮的一個重要技術(shù)點［2］。本文對拓?fù)鋽?shù)據(jù)的存儲進(jìn)行了分析，給出了一種有效的綜合處理策略。

1 網(wǎng)絡(luò)模型介紹

某戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)通信仿真系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)模型基本構(gòu)成如圖1所示。其主要功能是以網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)為基礎(chǔ)，支持各類設(shè)備仿真模塊進(jìn)行無線信道、鏈路和網(wǎng)絡(luò)性能的仿真。

圖1 通信網(wǎng)絡(luò)模型基本構(gòu)成

在系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)仿真模塊的功能是基于系統(tǒng)中各設(shè)備仿真模塊的實時工作參數(shù)，形成網(wǎng)絡(luò)的仿真拓?fù)鋽?shù)據(jù)并發(fā)送至中心處理模塊;設(shè)備仿真模塊的功能是定期向中心處理模塊發(fā)送與自身相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔埱螅⒁罁?jù)中心模塊發(fā)回的拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行通信仿真;中心處理模塊的功能是接收并儲存網(wǎng)絡(luò)仿真模塊的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，響應(yīng)設(shè)備仿真模塊的拓?fù)湔埱蟆?/p>

基于以上描述，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的處理過程中需要重點對拓?fù)鋽?shù)據(jù)的存儲策略進(jìn)行考慮。即:在系統(tǒng)仿真的過程中，中心處理模塊與網(wǎng)絡(luò)仿真模塊和設(shè)備仿真模塊之間存在著大量、頻繁的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)交互。對于常采用的以數(shù)據(jù)庫作為接口的交互方式，其I/O 訪問操作比較慢，因此中心處理模塊必須按照一定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤地儲存在計算機內(nèi)存中，才能保證網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)交互的時效性。

2 關(guān)鍵技術(shù)實現(xiàn)

2.1 動態(tài)存儲類的設(shè)計

在系統(tǒng)中，根據(jù)每次仿真需求、訓(xùn)練任務(wù)以及部隊編制規(guī)模的不同，系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊?guī)模變化很大［3-4］。對于拓?fù)鋽?shù)據(jù)的存儲，常用的靜態(tài)分配內(nèi)存的方式會造成一定程度的內(nèi)存浪費，而且當(dāng)拓?fù)鋽?shù)據(jù)量超過一定大小時，系統(tǒng)的內(nèi)存棧將無法提供足夠的內(nèi)存。綜合效率及能力兩方面的考慮，采用動態(tài)的方法對拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行儲存是最佳的方案。在本系統(tǒng)中，設(shè)計構(gòu)造了動態(tài)儲存類DynaStore，可以方便地對內(nèi)存進(jìn)行自動分配和釋放，靈活地對拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行儲存［5］。其主要結(jié)構(gòu)簡單描述如下:

在動態(tài)存儲類中，內(nèi)存處理函數(shù)包裝了C ++中的內(nèi)存分配和銷毀函數(shù)。當(dāng)一個動態(tài)存儲類被定義后，開發(fā)者只需要將注意力集中在數(shù)據(jù)處理函數(shù)上即可。動態(tài)存儲類會基于開發(fā)者設(shè)置或默認(rèn)的內(nèi)存分配粒度的大小，并根據(jù)需要，調(diào)用內(nèi)存處理函數(shù)來分配新內(nèi)存或回收不用的內(nèi)存，從而很好地滿足不同規(guī)模網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的存儲，達(dá)到存儲單元的最佳利用。

2.2 拓?fù)漕惡屯負(fù)涔芾眍惖脑O(shè)計

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漕惖脑O(shè)計是整個系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，考慮到系統(tǒng)中基于編制的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖的特點，選擇基于圖的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)比較適合，可以很好地描述拓?fù)渲性O(shè)備(頂點)和設(shè)備間(邊)的關(guān)聯(lián)關(guān)系。在系統(tǒng)中，分別定義了設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DevInfor 和連線信息結(jié)構(gòu)ArcInfor，描述了設(shè)備的工作狀態(tài)和設(shè)備間的通信性能參數(shù)。

圖的傳統(tǒng)的存儲結(jié)構(gòu)，如數(shù)組、鄰接表、十字鏈表等［6］，都是基于已知固定數(shù)量的頂點為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計的，不能完全滿足本系統(tǒng)中拓?fù)鋭討B(tài)變化的需求。為此，以鄰接多重表為基礎(chǔ)，結(jié)合上面的動態(tài)存儲類，設(shè)計開發(fā)了基于圖的拓?fù)漕?，其主要結(jié)構(gòu)簡單描述如下:

在拓?fù)漕愔?，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有設(shè)備以及設(shè)備間連線信息以動態(tài)存儲類對象的形式存在，每一個拓?fù)漕悓ο蠛头抡嫦到y(tǒng)中基于編制的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一一對應(yīng)。

在仿真系統(tǒng)中，為了能夠更好地對所有拓?fù)漕悓ο筮M(jìn)行管理，在拓?fù)漕惖膶哟沃?，設(shè)計了一個拓?fù)涔芾眍悾脕韺ο到y(tǒng)中所有的拓?fù)漕悓ο筮M(jìn)行管理控制。其設(shè)計思路是將所有的拓?fù)漕惙庋b在一個動態(tài)存儲類對象中，拓?fù)涔芾眍惖慕Y(jié)構(gòu)簡單描述如下:

經(jīng)過以上層層迭進(jìn)的設(shè)計，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲結(jié)構(gòu)如圖2 所示。

圖2 數(shù)據(jù)在內(nèi)存中的存儲結(jié)構(gòu)

上述存儲策略設(shè)計有以下特點:

1)拓?fù)涔芾眍悓ο笏芾淼耐負(fù)漕悓ο蟮臄?shù)量具有較好的伸縮性，能夠適應(yīng)任意大小網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟?guī)模的變化。

2)拓?fù)涔芾眍愄峁┝藢λ芯W(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)進(jìn)行訪問的唯一接口，從而簡化了拓?fù)涮幚淼慕换ミ^程，能夠方便地對拓?fù)溥M(jìn)行增加、刪除、更新和查詢。

3 結(jié)束語

通過設(shè)計網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)在內(nèi)存中的動態(tài)存儲方式，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)的有效處理。在仿真系統(tǒng)中的實際應(yīng)用表明，文中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)處理策略具有較好的一般性和實用性，能夠滿足仿真系統(tǒng)的效率要求，并且對于其他類似的仿真系統(tǒng)設(shè)計具有一定的借鑒意義。

［1］劉明慶，李紅平.戰(zhàn)術(shù)互聯(lián)網(wǎng)淺述［J］.現(xiàn)代通信，2003，29(2):26-29.

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［5］張先迪. 圖論及其應(yīng)用［M］. 北京:高等教育出版社，2005.

［6］嚴(yán)蔚敏，吳偉民. 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)［M］. 北京:清華大學(xué)出版社，1992.