物聯(lián)網(wǎng)服務仿真及評價選擇研究.pdf

1、隨著大量嵌入式設備的普及與通信技術的發(fā)展,基于Internet實現(xiàn)物到物、人到物和人到人之間信息共享與交換的物聯(lián)網(wǎng)被認為是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信之后又一新的信息技術,近年來,針對物聯(lián)網(wǎng)相關理論和應用的研究得到了快速發(fā)展。
　　傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)IoT(Internet of Things)大多是垂直化系統(tǒng),連入IoT的多為資源受限設備,其信息處理和網(wǎng)絡傳輸能力有限,無法應對大范圍復雜的應用環(huán)境;同時,不同IoT設備在硬件實現(xiàn)技術和訪

2、問接口等方面的多樣性,使應用程序很難基于統(tǒng)一模式訪問物聯(lián)網(wǎng)設備功能,增加了物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)的難度。而 Web技術經(jīng)過多年的發(fā)展,已形成了完善的標準體系,得到了廣泛的使用。為此,如何基于標準的Web技術,把 IoT設備功能抽象為Web服務(Web Services),用戶或應用程序通過標準的Web技術實現(xiàn)對Web服務訪問,進而實現(xiàn)基于統(tǒng)一模式對物聯(lián)網(wǎng)設備功能訪問的WoT(Web of Things)物聯(lián)網(wǎng)概念應運而生。WoT是IoT設備

3、功能基于統(tǒng)一軟件訪問接口的實現(xiàn)。
　　由于缺乏有效的WoT仿真平臺,目前關于WoT的研究大多基于具體的軟硬件環(huán)境,無法開展大范圍WoT及其應用研究;同時,在WoT應用實施之前也無法對設計方案的可行性和有效性進行仿真驗證。為此,本文在 WoT體系結(jié)構(gòu)研究的基礎上,提出了WoT仿真系統(tǒng)概念模型,探討了不同仿真功能模塊的理論基礎和工作流程,給出基于網(wǎng)絡仿真NS-3的WoT仿真實現(xiàn)技術,并以此平臺為仿真實驗的基礎,研究了三種不同應用情境下

4、WoT服務QoS屬性向量迭代、預測模型和WoT服務評價選擇模型。
　　具體研究內(nèi)容包括:
　　⑴ WoT體系結(jié)構(gòu)研究:通過拓展ITU提出的WoT體系結(jié)構(gòu),給出了一個基于Web服務技術的通用WoT體系結(jié)構(gòu),探討了WoT服務發(fā)現(xiàn)和選擇、WoT服務組合的功能描述及工作流程概念模型;闡述了WoT服務代理有效支撐WoT服務操作的工作模式及工作流程。該體系結(jié)構(gòu)可以便捷地實現(xiàn)不同類型WoT服務安全訪問、發(fā)現(xiàn)、組合、評價選擇,以及不同IoT

5、設備基于WoT服務實現(xiàn)功能協(xié)作和數(shù)據(jù)信息共享。
　?、?WoT仿真系統(tǒng)研究:詳細分析了WoT仿真平臺的功能需求,在此基礎上給出了WoT仿真平臺的體系結(jié)構(gòu)和WoT仿真系統(tǒng)的形式化描述;詳細討論了用于仿真隨機控制的改進多流均勻隨機數(shù)生成算法,以及仿真過程離散事件調(diào)度、時間控制和仿真過程跟蹤記錄機制;為了使 WoT仿真更接近于實際的網(wǎng)絡運行環(huán)境,基于 Internet的功能特征和非功能特征,給出了網(wǎng)絡仿真中節(jié)點、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)、路由的具體

6、仿真工作流程,并探討了實現(xiàn)仿真環(huán)境和物理網(wǎng)絡互連的代理功能實現(xiàn)技術;基于WoT的體系結(jié)構(gòu)和功能分層,從物聯(lián)網(wǎng)功能節(jié)點、WoT適配器、WoT服務和WoT-E仿真控制四個方面探討了WoT-E的仿真細節(jié);最后給出了基于網(wǎng)絡平臺NS-3的WoT仿真平臺實現(xiàn)細節(jié)。
　?、腔赪oT仿真平臺的應用研究:以WoT仿真平臺為實驗床,針對WoT服務QoS屬性向量迭代、預測模型和WoT服務評價選擇模型三個方面進行了研究:①針對引用密集型的WoT服務,

7、給出了QoS屬性向量的迭代過程,詳細闡述了基于TOPSIS的最優(yōu)服務選擇方法,給出了仿真環(huán)境的設計思路和量化分析方法,實驗結(jié)果表明論文提出的QoS屬性向量的動態(tài)更新過程能夠很好地適應WoT網(wǎng)絡并用于對最優(yōu)服務的評價選擇。②針對引用稀疏型的WoT服務,提出了基于灰色系統(tǒng)GM(2,1)模型的WoT服務時間預測模型,闡述了基于灰色決策 GDM的最優(yōu)服務選擇方法,實驗結(jié)果表明論文提出的WoT服務預測模型和最優(yōu)服務評價選擇方法,可以有效提升稀疏型