物聯(lián)網(wǎng)自主計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究

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1、密級(jí)：中國科學(xué)院大學(xué)UniversityofChineseAcademyofSciences博士學(xué)位論文作者姓名：童恩拯指導(dǎo)教師：廑哩班宜雖學(xué)位類別：王堂簋±學(xué)科專業(yè)：值曼皇值星處理研究所：蟲國科堂瞳直堂巫窒逝2013年5月ByEndongTongADissertationSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofEngineeringInstituteofAcoustics，ChineseAcademyof

2、SciencesMay,2013中國科學(xué)院聲學(xué)研究所學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：本論文的所有工作，是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個(gè)人或集體己經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品或成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。學(xué)位論文使用授權(quán)說明論文作者簽名：童恩腺日期：2,oI多年歲月2Z日本人完全了解中國科學(xué)院大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：·按照中國科學(xué)院大學(xué)要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版本；·中國科學(xué)院大學(xué)與中國科學(xué)院聲學(xué)研究所有

3、權(quán)保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；·中國科學(xué)院大學(xué)與中國科學(xué)院聲學(xué)研究所可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文：(保密論文在解密后遵守此規(guī)定)論文作者簽名：童愚轅導(dǎo)師簽名：Et期：Z,of弓年摘要物聯(lián)網(wǎng)是通過具有標(biāo)識(shí)、感知、處理能力的信息傳感設(shè)備把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的概念一經(jīng)提出，得到了迅速的發(fā)展。然而，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用采用的是一種垂直封閉專網(wǎng)的形式，各個(gè)應(yīng)用均獨(dú)立建設(shè)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，由于標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，使得不同的應(yīng)用之間是孤立的，各種感知設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)共享。而物聯(lián)

4、網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，就需要將這些原本孤立的應(yīng)用連接起來，共享資源，提高網(wǎng)絡(luò)資源利用率，減少網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的重復(fù)建設(shè)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的橫向互聯(lián)、協(xié)同感知和統(tǒng)一管理。面向服務(wù)架構(gòu)將應(yīng)用的業(yè)務(wù)邏輯模塊化為不同的功能單元(稱為服務(wù))，通過這些服務(wù)之間定義良好的接口和契約聯(lián)系起來。其松耦合及靈活的特性為物聯(lián)網(wǎng)的共性支撐平臺(tái)提供了理想的解決方案。不同于傳統(tǒng)面向服務(wù)架構(gòu)，物聯(lián)網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)架構(gòu)存在以下問題：(1)物聯(lián)網(wǎng)感知層具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力，數(shù)據(jù)類型豐富，體量巨大。其應(yīng)用數(shù)據(jù)相關(guān)的特性導(dǎo)致面向服務(wù)架構(gòu)中原子服務(wù)數(shù)量龐大，且在功能實(shí)現(xiàn)上存在較大的冗余，資源浪費(fèi)嚴(yán)重；(2)物聯(lián)網(wǎng)感知層資源受限。

5、傳統(tǒng)服務(wù)選擇算法基于QoS及用戶偏好，沒有考慮其資源受限的特點(diǎn)。這可能導(dǎo)致部分QoS較優(yōu)但資源貧乏的感知設(shè)備節(jié)點(diǎn)過早的耗盡能量，影響網(wǎng)絡(luò)功能的完整性；(3)物聯(lián)網(wǎng)感知層具有較強(qiáng)的動(dòng)態(tài)性。其動(dòng)態(tài)性導(dǎo)致應(yīng)用的功能性以及服務(wù)質(zhì)量不能持續(xù)滿足用戶期望，影響最終的用戶體驗(yàn)。因此，本文開展面向服務(wù)架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)自主計(jì)算研究。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)特殊環(huán)境，本文借鑒傳統(tǒng)面向服務(wù)架構(gòu)中服務(wù)選擇及組合的方法，研究面向物聯(lián)網(wǎng)資源受限的SOA應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)?；l(fā)展奠定基礎(chǔ)。主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)包括：(1)提出了物聯(lián)網(wǎng)資源受限以及動(dòng)態(tài)環(huán)境下的服務(wù)構(gòu)建方法。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用以數(shù)據(jù)為中心的特點(diǎn)使得服務(wù)的業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)

6、緊耦合。論文采用語義信息刻畫服務(wù)的輸入輸出，實(shí)現(xiàn)服務(wù)業(yè)務(wù)邏輯與數(shù)據(jù)的松耦合，提高服務(wù)適應(yīng)性的同時(shí)減少了服務(wù)的冗余。同時(shí)為克服物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)性，采用多設(shè)備協(xié)同感知的方法獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，從而支持更加可靠的服務(wù)。摘要(2)提出了能量感知的服務(wù)選擇算法。進(jìn)行服務(wù)選擇時(shí)，在較好的滿足用戶的QoS要求的情況下，避免選擇剩余能量較低的感知設(shè)備節(jié)點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)感知層網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量的均衡消耗，從而延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生存時(shí)間。(3)提出了分層工作流管理技術(shù)。通過QoS監(jiān)控，獲得服務(wù)的實(shí)時(shí)QoS，進(jìn)而計(jì)算得到工作流的QoS，并判斷當(dāng)前工作流是否仍然滿足用戶QoS需求。當(dāng)工作流不再滿足用戶需求時(shí)，結(jié)合服務(wù)層的白適應(yīng)及節(jié)點(diǎn)層的

7、自適應(yīng)，從而提高工作流自適應(yīng)的成功率。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)，自主計(jì)算，面向服務(wù)架構(gòu)，QoS，資源受限ABSTRACTTheInteractofThings(IoT、isanetworkwhichconnectseverythingtotheIntemetviasensingdeviceswhichhaveidentifies，perceptionandinformationprocessingcapacityforinformationexchangeandcommunicationS