艦船通信網絡監控數據優化集成探討

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摘要:當前的數據集成采用將數據映射至同一中心庫的方式實現數據集成，應用于異構環境下會出現數據耦合較大、處理復雜性高的問題。就上述問題，設計基于XML的艦船通信網絡監控數據優化集成方法。對艦船通信網絡不同來源的數據標準化處理后，依據基于模型驅動的轉換原理進行數據庫映射，從而建立監控數據集成虛擬庫。消除虛擬庫中不同類型的元數據語義沖突后，利用決策樹算法實現監控數據集成。仿真測試驗證設計的集成方法處理時間明顯縮短，集成后數據的最低利用率可達88.6%，有效降低數據耦合度，提高了數據可用性。

關鍵詞：XML；艦船通信網絡；監控數據；優化集成；數據集成；決策樹

艦船通信網絡監控數據來源廣泛，并且數據結構各異，為提高監控數據的利用率，數據集成能夠避免數據冗余、簡化數據共享難度。當前常見基于虛擬視圖的數據集成方法，對于多數據庫集成效果較好，但是應用于艦船通信網絡監控系統這種異構環境下時存在耦合度大、成本高和實施復雜等問題[1]。XML能夠在描述數據內容的同時，展示數據之間的關系，具有良好的可擴展性、傳輸簡便性，是一種數據集成處理的良好技術。因此，為實現艦船通信網絡中監控數據的有效率利用，本文設計一種基于XML的艦船通信網絡監控數據優化集成方法。

1基于XML的艦船通信網絡監控數據優化集成設計

1.1建立監控數據集成虛擬庫

為了提高數據集成的效率，需要建立虛擬數據庫，從而實現調取監控數據時可以以某種統一的方式完成。在建立艦船通信網絡監控數據虛擬庫前，對通信網絡監控數據進行標準化處理[2]?？紤]數據之間的相關性和數據屬性，按照相同的空間數據轉換標準對不同來源的數據標準化，并定位監控數據來源。數據量綱標準化處理公式如下：(1)XXmaxXminX′式中：為某一數據來源的原始數據；和分別為該原始數據中數據的最大值和最小值；為量綱標準化后的數據。標準化處理后，根據XML技術的要求，建立艦船通信網絡監控數據虛擬庫。使用元數據描述關系數據庫中各字符表對應的字段信息，并使用XMLSchema文件映射元數據信息，存儲在虛擬庫本地。數據庫轉換構架如圖1所示[3]。圖1數據庫映射轉換框數據庫映射轉換規則為：根據原始數據庫的存儲表中字段的關系，轉換為虛擬庫中XML元素之間的嵌套關系，從而得到XML虛擬庫。對虛擬庫中的XML元素語義沖突進行處理，并利用決策樹算法對消除沖突后的數據集成。

1.2實現監控數據優化集成

對于存在元素語義沖突的XML，根據虛擬庫中元素類型采用不同的沖突消除策略。對于XML元素映射實體相同時，將元素組合成全局模式，提交查詢時，對查詢分解獲得子查詢結果并獲得連接，從而消除等價元素語義沖突。映射實體存在交叉關系時，判斷是否存在語義等價關系，若存在，則通過全局模式消除沖突；若不存在，利用公共子元素查詢操作消除沖突。虛擬數據庫中每映射生成一個新的數據時，將其插入元數據決策數據中，并通過數據屬性的聚類對比判斷插入數據的分枝。為提高數據集成效率，利用信息增益對元數據決策樹進行剪枝[4]。得到元數據決策樹信息增益的公式如下：(2)H(M,keyi)MkeyikeyiMpi式中：為在上的信息熵；為決策樹的分枝根節點；為決策樹集合；為對應聚類簇子節點占總數的比例。CRi若當前節點聚類后最大聚類分類的節點數為，則該分類比例計算式如下：(3)leafcountiRi式中，為決策樹節點對應元數據個數。設定分枝閾值，若閾值小于，則進行分割，即當前分類結果優于之前分類劃分。降序標記節點錯誤率，進行決策樹剪枝。使用剪枝后的決策數據，對虛擬庫中的元數據再次聚類，實現數據集成。按照以上研究過程，完成了對基于XML的艦船通信網絡監控數據優化集成方法的設計。

2數據集成測試

通過仿真測試的方式對數據集成方法進行測試。

2.1測試準備

選用數據集成后數據的耦合度和集成時間作為仿真測試指標，將研究設計的數據集成方法與當前常見的基于虛擬視圖的數據集成方法進行對比。其中，集成后數據耦合度通過數據的利用率來表征，數據利用率越高，數據耦合度越低，數據集成效果越佳。集成時間越短，數據集成效率越高。仿真測試在由多個網絡節點搭建的艦船模擬通信網絡中展開，模擬通信網絡中的數據傳輸，獲得不同體量的通信網絡監數據。分別使用2種數據集成方法對獲取的通信監控數據進行處理，處理仿真測試數據后，對測試數據進行分析并得出結論，實現仿真測試目的。

2.2測試結果

2種數據集成方法對模擬艦船通信網絡的監控數據進行集成處理，不同數據規模下，數據集成時間如表1所示。分析表1中的數據可知，隨著待集成數據量的增加，對比方法集成數據的時間快速增加，而本文方法集成數據的時間僅出現小幅度上漲的趨勢。計算在本次測試中，本文方法平均集成時間為0.49min，對比方法評價集成時間為0.83min，2種方法集成時間平均值差值0.34min，表明本文方法集成時間受數據量影響小，集成效率更高。分別使用2種數據集成方法對模擬通信網絡的監控數據進行集成處理，集成處理后的數據耦合度即數據利用率情況如圖2所示。圖中橫坐標表示待集成數據的體量，縱坐標表示數據利用率。對比觀察圖2可知，未經過集成方法處理后的監控數據利用率均低于0.65%，并且隨著測試數據量的增加，數據利用率出現下降趨勢；經過對比方法處理后的監控數據利用率明顯提高，數據利用率最高可達到87%左右；經過本文方法處理后的數據利用率相比對比方法有明顯提升，數據最低利用率為88.6%。2種數據集成方法均能夠提高數據利用率，降低數據耦合度。

3結語

本文在分析傳統艦船通信網絡監控數據集成方法的基礎上，利用XML技術的優勢，設計研究了基于XML的艦船通信網絡監控數據優化集成方法。通過與當前常見的傳統方法對比測試，驗證了該方法的可行性，能夠有效降低數據耦合。

作者：向桂玲 單位：達州職業技術學院