專利名稱：一種面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種針對(duì)目標(biāo)區(qū)域的移動(dòng)感知服務(wù)候選節(jié)點(diǎn)選擇方法，適合于社會(huì)計(jì)算、普適計(jì)算、Adhoc(移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò))和以移動(dòng)為特性，面向物聯(lián)網(wǎng)的各種大規(guī)模開放分布式應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著傳感技術(shù)、嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)、高性能計(jì)算等相關(guān)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)(Internet ofThings)作為新一代的智能互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。它以RFID架構(gòu)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為感知基礎(chǔ)，通過融合互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和共享，利用高性能計(jì)算技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息的管理和決策。物聯(lián)網(wǎng)的提出受到了各國(guó)政府的政策支持、業(yè)界的積極響應(yīng)，具備了新技術(shù)迅猛發(fā)展所需要的基本條件，又因其在國(guó)防軍事、物流運(yùn)輸、工業(yè)生產(chǎn)、智能家居、醫(yī)療監(jiān)護(hù)、城市交通管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)等眾多領(lǐng)域的巨大應(yīng)用價(jià)值，必將會(huì)帶來繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。人在數(shù)據(jù)感知中的輔助作用必然引起物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)發(fā)展的新變革。人不僅是信息數(shù)據(jù)的消費(fèi)者，同樣是感知數(shù)據(jù)的參與者，是提供服務(wù)的對(duì)象。人所攜帶的移動(dòng)設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)將是未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的主要平臺(tái)，它利用人的移動(dòng)特性各種信息感知、探測(cè)、識(shí)別、定位、跟蹤和監(jiān)控等設(shè)備和手段向物理世界的延伸，將實(shí)現(xiàn)包括物理世界在內(nèi)的更大范圍的信息聯(lián)通。人作為新的感知節(jié)點(diǎn)的出現(xiàn)，其移動(dòng)性、隨機(jī)性和時(shí)空復(fù)雜性將給數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)傳遞帶來技術(shù)挑戰(zhàn)，如何在移動(dòng)、動(dòng)態(tài)和異構(gòu)分布式環(huán)境下，研究移動(dòng)感知服務(wù)相關(guān)機(jī)制，以面向服務(wù)為理念，在服務(wù)提供者和服務(wù)請(qǐng)求者之間建立橋梁，為有不同應(yīng)用需求的用戶提供各種服務(wù)，這在過去很少涉及，需要我們以全新的方式開展。面向物聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)感知服務(wù)選擇是根據(jù)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性、社會(huì)性以及相關(guān)歷史服務(wù)參數(shù)和鏈路信息，綜合多方面因素的決策過程。在已有相關(guān)研究中，Cui等人考慮在電子商務(wù)環(huán)境下，利用前期用戶的評(píng)價(jià)信息作為數(shù)據(jù)來源，通過分析、比對(duì)來為用戶提供判斷和選擇依據(jù)；Kalepu等人分析總結(jié)了 Web服務(wù)選擇中的相關(guān)Qos (Quality of Service),例如，用戶的可用性、可靠性、性能和代價(jià)等服務(wù)參數(shù)；Sreenath等人在服務(wù)選擇中考慮了用戶的觀點(diǎn)，通過形式化的方法來評(píng)估服務(wù)提供者；Lin等人分析了社會(huì)網(wǎng)絡(luò)中的信任關(guān)系，通過環(huán)境建模，提出了基于信任關(guān)系的服務(wù)推薦算法；Groba等人以城市街頭為服務(wù)背景，通過隨身攜帶的智能設(shè)備實(shí)現(xiàn)各種共享服務(wù)，例如公交服務(wù)、步行服務(wù)等；Shim等人研究了在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)特性，從移動(dòng)速度、方向、連通性等出發(fā)，提出了一種混合的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制；Artail等人在則提出了在移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中一種分布式Web服務(wù)響應(yīng)機(jī)制，通過設(shè)置緩存來減少服務(wù)請(qǐng)求和響應(yīng)過程中的延遲；Zyba等人則根據(jù)預(yù)測(cè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)規(guī)律來提高信息的方法效率；Gao等人根據(jù)用戶興趣和社會(huì)交互模式選擇服務(wù)分發(fā)機(jī)制，將服務(wù)有目的傳遞給其他興趣節(jié)點(diǎn)；Wang等人則在移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)中將用戶上下文分為三維協(xié)作的過濾模型，以此為評(píng)價(jià)維度來提高服務(wù)選擇的準(zhǔn)確性。根據(jù)以上分析，我們發(fā)現(xiàn):(I)現(xiàn)有服務(wù)發(fā)現(xiàn)都是基于陌生節(jié)點(diǎn)，沒有考慮到節(jié)點(diǎn)間的社會(huì)關(guān)系和信任關(guān)系，通常都是簡(jiǎn)單的將其設(shè)為固定節(jié)點(diǎn)，忽略其自身屬性；(2)在已有的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)中，考慮到通信半徑受限，節(jié)點(diǎn)間的交互都是通過多跳完成，而隨著手機(jī)等智能設(shè)備的不斷普及，任意節(jié)點(diǎn)之間都可實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，大大超越了節(jié)點(diǎn)間的通信半徑。此外，在服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇過程中，通常注重的都是節(jié)點(diǎn)本身，沒有考慮到節(jié)點(diǎn)之間的服務(wù)關(guān)聯(lián)性和節(jié)點(diǎn)的歷史服務(wù)屬性。(3)隨著移動(dòng)服務(wù)和普適服務(wù)的不斷普及，傳統(tǒng)服務(wù)模式已經(jīng)發(fā)生了很大改變，服務(wù)的使用者和提供者往往表現(xiàn)出移動(dòng)性、間斷性，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化呈現(xiàn)出極強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性。如何在移動(dòng)、異構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下研究高效的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，并最終為用戶提供可靠、穩(wěn)定的服務(wù)是迫切需要解決的。此外，在物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知服務(wù)中，由于到節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，隨機(jī)性和復(fù)雜性，服務(wù)模式將有本質(zhì)的改變。服務(wù)的成功與否不僅要考慮到服務(wù)提供者的服務(wù)能力，同時(shí)也要關(guān)注服務(wù)交互鏈路的可信度，可靠的鏈路服務(wù)請(qǐng)求將更加有助于服務(wù)的最終成功。因此，在選擇合適服務(wù)節(jié)點(diǎn)時(shí)，需要同時(shí)考慮服務(wù)提供者本身和服務(wù)請(qǐng)求鏈路，故本發(fā)明綜合這兩種因素，通過加權(quán)計(jì)算移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的最終服務(wù)信譽(yù)度，為在普適移動(dòng)環(huán)境下選擇滿足用戶特點(diǎn)需求的服務(wù)節(jié)點(diǎn)提供有效決策依據(jù)。發(fā)明人在前期研究中提出了面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)概念，并做了以下研究:
(I)實(shí)現(xiàn)了對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)社會(huì)關(guān)系的動(dòng)態(tài)認(rèn)知建1 ; (2)研究并提出了基于社會(huì)關(guān)系的有向加權(quán)凝重子群的構(gòu)造；(3)利用子群間節(jié)點(diǎn)的互聯(lián)互通，構(gòu)建服務(wù)提供者到服務(wù)請(qǐng)求者之間的信任鏈路。這些研究成果都為本發(fā)明提供了有效支持。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇方法，該方法是當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻t提出針對(duì)某一目標(biāo)區(qū)域Lk的感知服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)并選擇滿足服務(wù)需求的移動(dòng)感知服務(wù)節(jié)點(diǎn)集SR和相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路集FR。本發(fā)明方法可以在移動(dòng)、異構(gòu)、動(dòng)態(tài)環(huán)境下快速發(fā)現(xiàn)和選擇合適的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，為用戶提供有效、可靠的感知服務(wù)，進(jìn)而提高移動(dòng)感知服務(wù)效率，彌補(bǔ)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的感知空洞。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的:這種面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇方法，使在移動(dòng)感知網(wǎng)絡(luò)中，Mi表示移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其中，i e N, N為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)集；Lk表示不同的感知區(qū)域，其中k e U，U為感知區(qū)域集；具體包括下列步驟:步驟一:感知區(qū)域熱度計(jì)算:計(jì)算網(wǎng)內(nèi)所以移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在時(shí)間周期T內(nèi)到達(dá)不同感知區(qū)域的熱度Giii(4)，其中i e N，k e U ;步驟二:目標(biāo)服務(wù)節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn):當(dāng)某一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻t發(fā)起服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，選擇處于目標(biāo)區(qū)域Lk或者在時(shí)間域之內(nèi)能夠到達(dá)目標(biāo)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)集，并對(duì)其進(jìn)行篩選，將結(jié)果記為TS ；步驟三:服務(wù)請(qǐng)求鏈路可信度因子計(jì)算:記移動(dòng)節(jié)點(diǎn)Mi在Lk的每一次服務(wù)記錄為hj，其中，K e HMi h ;計(jì)算TS集中節(jié)點(diǎn)Mi在位置Lk的每一次服務(wù)過程中的鏈路可信度因子步驟四:根據(jù)TS集中節(jié)點(diǎn)Mi的歷史參數(shù)，包括服務(wù)成功率，服務(wù)延遲和服務(wù)滿意度來計(jì)算節(jié)點(diǎn)的服務(wù)因子O1,)'步驟五:目標(biāo)服務(wù)節(jié)點(diǎn)的選擇:根據(jù)服務(wù)節(jié)點(diǎn)的可信度因子和服務(wù)因子，計(jì)算處于候選服務(wù)節(jié)點(diǎn)集TS中的所有候選節(jié)點(diǎn)的服務(wù)信譽(yù)度Ψ (Mi)，并根據(jù)值的大小選擇服務(wù)節(jié)點(diǎn)和相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，將結(jié)果計(jì)入SR和FR中。進(jìn)一步,上述步驟I)中，熱度(.7V/, (At)的計(jì)算公式如下:GΜ丨(Lk) = ^ (Lk ) χ FRm (Lk).T其中(4)是時(shí)間周期內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)Mi在位置Lk的持續(xù)時(shí)間則是時(shí)間周期內(nèi)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)Mi在到達(dá)位置Lk的頻率。進(jìn)一步，上述步驟5)中’所述中^.) = ^}7^ )+ /^.(L )) r本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明部署在原型系統(tǒng)上完成，原型系統(tǒng)采用Java語言編寫，主要分為服務(wù)器端和手機(jī)端。其中，服務(wù)端實(shí)時(shí)收集手機(jī)端上傳的各種信息，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明；手機(jī)端則采用Android操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)社會(huì)信息的自動(dòng)采集和上傳。實(shí)驗(yàn)的主要目的是考察本發(fā)明對(duì)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下移動(dòng)感知服務(wù)的影響。因此評(píng)估主要從兩個(gè)方面出發(fā):(I)有效性分析，檢測(cè)本發(fā)明與其他已有算法在感知服務(wù)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)成功率SSR的不同；(2)動(dòng)態(tài)適應(yīng)性分析，考查本發(fā)明在各種不確定因素的動(dòng)態(tài)變化過程中能夠提供可靠感知服務(wù)的能力。作為參照，對(duì)本發(fā)明的算法和HGSM和AM算法進(jìn)行比較。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)分析可知，隨著節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)的增加，本發(fā)明所述方法與HGSM和AM算法的SSR都有所提高，但是本發(fā)明的SSR增長(zhǎng)幅度明顯優(yōu)于其他兩者，說明了發(fā)明的有效性。同樣，動(dòng)態(tài)適應(yīng)性分析主要通過定義感知服務(wù)請(qǐng)求頻度SRF和移動(dòng)節(jié)點(diǎn)活躍度MAF來反映。其中SRF反映了感知網(wǎng)絡(luò)的繁忙程度，SRF越大，說明感知服務(wù)請(qǐng)求越頻繁；MAF反映了感知網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定程度。動(dòng)態(tài)適應(yīng)性分析是通過改變這兩種參數(shù)大小，測(cè)試三種方法的服務(wù)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)成功率。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，隨著SRF和MAF的動(dòng) 態(tài)改變，三種方法的SSR都會(huì)發(fā)生改變，例如在網(wǎng)絡(luò)繁忙不穩(wěn)定下，三種方法的SSR都會(huì)下降，但是本發(fā)明方法的降幅要明顯低于后兩者，說明本發(fā)明依然表現(xiàn)出較好的穩(wěn)健性和動(dòng)態(tài)適應(yīng)性。


圖1為本發(fā)明面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇方法的框架圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:圖1為本發(fā)明面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇方法的框架圖；該圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的具體實(shí)施過程。首選，通過分析移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)軌跡可以計(jì)算不同感知區(qū)域熱度；其次，通過不同參數(shù)分別計(jì)算服務(wù)節(jié)點(diǎn)的鏈路可信度因子和服務(wù)因子；最后通過加權(quán)計(jì)算感知服務(wù)節(jié)點(diǎn)的服務(wù)信譽(yù)度，并根據(jù)值的大小選擇合適的服務(wù)節(jié)點(diǎn)集和鏈路轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)集。本發(fā)明在移動(dòng)感知網(wǎng)絡(luò)中，Mi表示移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其中，i e N，N為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)集。Lk表示不同的感知區(qū)域，其中k e U，U為感知區(qū)域集。本發(fā)明方法的目的是當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻t提出針對(duì)某一目標(biāo)區(qū)域Lk的感知服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，能夠發(fā)現(xiàn)并選擇滿足服務(wù)需求的移動(dòng)感知服務(wù)節(jié)點(diǎn)集SR和相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)鏈路集FR。具體包括下列步驟:步驟一:感知區(qū)域熱度計(jì)算。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)Mi在時(shí)間周期T內(nèi)到達(dá)不同感知區(qū)域的熱度，其中 i e N, k e U ;感知區(qū)域是對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在時(shí)間周期內(nèi)活動(dòng)規(guī)律的提取的凝聚，是宏觀上對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)活動(dòng)范圍的有效劃分。在物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知服務(wù)中，服務(wù)請(qǐng)求的提出和最終實(shí)現(xiàn)都是基于不同感知區(qū)域的，感知區(qū)域的熱度計(jì)算則是在時(shí)間周期內(nèi)，統(tǒng)計(jì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)到達(dá)不同區(qū)域的頻繁度?？紤]到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的活動(dòng)軌跡具有時(shí)空特性，一個(gè)區(qū)域的熱度不僅與到達(dá)次數(shù)有關(guān)，同樣與在該區(qū)域的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。具體的計(jì)算公式如下:
權(quán)利要求
1.一種面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇方法，其特征在于，使在移動(dòng)感知網(wǎng)絡(luò)中，Mi表示移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，其中，i e N, N為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)集；Lk表示不同的感知區(qū)域，其中k e U，U為感知區(qū)域集；具體包括下列步驟: 步驟一:感知區(qū)域熱度計(jì)算:計(jì)算網(wǎng)內(nèi)所以移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在時(shí)間周期T內(nèi)到達(dá)不同感知區(qū)域的熱度&/,(4)，其中i e N，k e U ; 步驟二:目標(biāo)服務(wù)節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn):當(dāng)某一移動(dòng)節(jié)點(diǎn)在時(shí)刻t發(fā)起服務(wù)請(qǐng)求時(shí)，選擇處于目標(biāo)區(qū)域Lk或者在時(shí)間域之內(nèi)能夠到達(dá)目標(biāo)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)集，并對(duì)其進(jìn)行篩選，將結(jié)果記為TS ； 步驟三:服務(wù)請(qǐng)求鏈路可信度因子計(jì)算:記移動(dòng)節(jié)點(diǎn)Mi在Lk的每一次服務(wù)記錄為hj;其中，％;計(jì)算TS集中節(jié)點(diǎn)Mi在位置Lk的每一次服務(wù)過程中的鏈路可信度因子^
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇方法，其特征在于，步驟I)中，熱度Gm,( )的計(jì)算公式如下:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇方法，其特征在于，步驟 5)中，所述
全文摘要
本發(fā)明公開了一種面向物聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)感知的服務(wù)節(jié)點(diǎn)選擇方法，具體包括以下步驟(1)針對(duì)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的感知區(qū)域的熱度計(jì)算；(2)面向目標(biāo)感知區(qū)域的移動(dòng)感知服務(wù)節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)；(3)感知服務(wù)請(qǐng)求鏈路因子計(jì)算；(4)移動(dòng)感知服務(wù)節(jié)點(diǎn)的服務(wù)因子計(jì)算；(5)基于移動(dòng)節(jié)點(diǎn)服務(wù)因子和鏈路因子的候選節(jié)點(diǎn)選擇；本發(fā)明方法可以在移動(dòng)、異構(gòu)、動(dòng)態(tài)環(huán)境下快速發(fā)現(xiàn)和選擇合適的服務(wù)節(jié)點(diǎn)，為用戶提供有效、可靠的感知服務(wù)，進(jìn)而提高移動(dòng)感知服務(wù)效率，彌補(bǔ)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的感知空洞。
文檔編號(hào)H04W36/32GK103188755SQ20131000354
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者桂小林, 安健, 蔣精華, 楊建偉, 張文東, 張學(xué)軍, 余思, 田豐, 楊攀, 代敏 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)