面向普适计算的服务构件动态部署问题及算法

有限的资源是嵌入式应用的一个局限性,因此越来越多的嵌入式设备联网,通过共享资源为用户提供灵活的服务以适应普适计算的要求.以构件化嵌入式操作系统Liquid为背景,研究普适计算环境下多个服务构件动态部署问题,合理分配利用资源,克服单个嵌入式设备的资源局限性.首先对部署问题进行描述,然后给出服务构件动态部署的基本算法和启发式算法,并对启发式算法优化,最后通过算法模拟及数据分析算法的性能.虽然在Liquid系统上进行模拟实现,但算法具有通用性,启发式算法的效率分析表明,它适合设备或者服务构件数目较多的普适计算环境,在部署服务构件的同时提高服务准入成功率和资源的利用率.     

面向普适计算环境的嵌入式系统研究

服务提供与用户界面自适应问题是普适计算中的重要研究课题。嵌入式系统提供的服务对普适计算的服务起到了重要的支持作用;普适计算任务要获取用户的服务也需要自适应的用户界面来显示服务项目,嵌入式系统的自适应界面是合适的选择。但是,传统的嵌入式系统服务软件不能很好地实现上述目标。针对传统嵌入式系统服务模型的不足,首先总结了面向普适计算的嵌入式系统硬件结构,并将这种结构命名为计算元。随后提出了一种新的嵌入式系统服务提供模型,统一了用户上下文交互的标准信息格式。最后研究了该服务模型的实现。     

Driving Automotive User Interface Research

Cars offer an interesting but challenging microcosm for pervasive computing research and, in particular, for interaction with pervasive computing systems. Increasingly, researchers are looking at interactive applications in the car and investigating human-car interaction from a computer science—rather than an ergonomics or mechanical engineering—perspective. This article reports on the International Conference on Automotive User Interfaces and Interactive Vehicular Applications, wherein participants shared presentations on topics such as aesthetics, user interaction and distraction, safety, and driver monitoring.     

动态计算网络:一种面向物联网的普适计算框架

随着物联网的发展,大量不同的设备通过各种不同的方式连接到物联网中,使普适计算环境更加复杂和多样化,因此要求在物联网环境下的普适计算框架能适应新的计算条件的变化。提出了一种新的普适计算框架,以便在物联网环境中普适计算系统能够自动适应复杂多样的软硬件运行环境,使软件无需修改就可以在整个物联网环境中任意地执行,实现普适计算的服务发现、上下文感知与服务迁移功能。提出物联网环境下普适计算的基本运算单元为"动态计算网络",使用"设备动态匹配"作为普适计算软件自动适应环境的解决方案。提出的动态计算网络增强了普适计算软件对物联网环境的适应性,为面向物联网的通用软件系统设计提供了一种有效的解决方法。     

一种扩展的多操作系统远程启动协议ENCBP

提出一种在局域网环境下对网络计算设备进行远程多操作系统引导的协议--ENCBP(extended network_based client boot protocol)协议,对现有的NCBP(network-based client bootprotocol)协议进行改进,通过区分引导的操作系统内核结构的类型改进了协议交互的过程,提高了单内核操作系统远程启动的效率,提出更安全的传输方法,增强了协议的安全性,引入在BIOS芯片中的固件启动代理,节省了对附加芯片的需求.最后以基于龙芯Ⅱ号平台的透明计算系统作为应用实例进行测试,并对测试结果做了分析和评价,验证了该方法的有效性.     

支持普适服务的新一代网络传输层构架

新一代网络没有准确定义,但普遍共识是提供全分组网络和普适服务.其中分组网络一般认为采用IP分组,但普适服务仍不清晰.3G、4G中称"泛在服务";NGI、NGN中强调无缝融合电信网和互联网服务;计算机界类似的概念是"普适计算";IEEE普适服务会议汇聚各种思想,首次提出了"普适服务"的模糊概念.虽然上述研究对普适服务的定义并不统一,但普遍共识是:多样化的服务种类、多样化的网络接入.文中分析传输层在新一代网络设计中的重要地位,以提供普适服务为目标,通过多连接抽象表示服务多样化、多路径抽象表示接入多样化,给出符合新一代网络要求的传输层构架.基于这一构架,可以提高网络的QoS支持、安全可靠性、移动性、可控可管性.文中通过理论分析和原型实现证明了新构架的正确性和可行性.     

普适计算环境下服务发现问题的研究与进展

普适计算环境下,环境的结构、组成以及环境中的资源、服务都是动态变化的,而服务发现技术能够在动态变化的普适计算环境中动态查找、定位所需的服务,是解决普适计算环境异构性、实现不同应用集成的有效途径,因此逐渐成为普适计算中研究的一个热点和重点。基于此,本文总结、分析了当前已有的比较著名的普适计算服务发现协议并进行了分类比较,总结了各个方向上目前的研究进展,在此基础之上对今后的研究趋势进行了分析与展望。     

面向普适计算环境的Android平台服务编排框架

普适计算环境下的智能移动设备是面向终端用户的服务资源聚集和编排的主要载体。普适计算环境中的服务资源具有多种不同的形态,包括基于互联网提供的Web服务、终端设备自身服务和资源(例如本地应用、自带传感器)以及所处环境中可访问的服务(例如环境传感器)。此外,不断变化的上下文环境对软件本身的自适应能力提出了新的要求,而移动设备上的服务编排受设备计算能力和资源的限制。为了解决上述问题,提出了一个面向普适计算环境的Android平台服务编排框架ASOF。通过ASOF,移动终端可在运行时获取所需业务流程的服务模板,并对该模板中的抽象服务进行服务绑定,实现轻量级的混合服务编排,使终端能够动态获得调用普适计算环境中各种类型的服务的能力。随后,基于OSGi Felix框架给出了一套ASOF的标准实现,并以一个具体案例验证其有效性。     

面向普适环境的协同设计框架研究

提出了一种面向普适环境的协同设计框架。该协同设计框架在现有分布协同对象计算技术和网格服务的基础上,引入了普适环境“随时随地”和“透明”的思想,巧妙地把协同设计技术融入第三代计算环境中。该文讨论了普适计算的相关理论,也涉及了网格计算的相关技术。并且建立了第三代计算环境下分布式协同设计模型。该框架能够很好地利用各种网络资源,随时随地的进行产品设计开发。最后简要介绍该框架在在自主开发的HUST-CAIDS中的初步应用。     

普适环境下一种基于图的可靠服务组合机制

在普适环境下,由于设备、网络环境等的动态性,一些服务的提供者容易脱离当前的计算环境,从而造成服务组合方案失效。针对普适环境的特点,以及可靠服务组合的要求,提出了一种普适环境下基于图的可靠服务组合机制RScMPG,该机制从“预防”和“检测一补偿”的角度出发,在“生成可靠服务组合方案”和“监护服务组合正确执行”两个层面上,提高了服务组合的可靠性。     

The Seeds of Inspiration

What are some of the seeds of inspiration for pervasive computing research? For Editor in Chief Roy Want, it's his fascination with gadgets, tendency to shop for electronic odds and ends, and interest in turning fictional devices into reality—all of which relate to hacking, the topic of this special issue.     

一种普适计算环境下基于语义的服务匹配算法

在普适计算环境中通过语义本体来表示环境中的概念进行服务发现可以提高服务发现的鲁棒性。给出了一种基于语义的服务匹配算法,根据不同的服务请求可以通过服务类型匹配、服务输入输出参数匹配和QoS参数匹配,实现了分层次、逐步过滤不匹配的服务。同时通过服务相似度的计算为服务请求者提供最满足需求的服务。实验结果证明该算法具有较高的匹配率和较好的匹配速度,完全适用于普适计算环境。     

一种基于上下文协商的动态服务组合方法

普适计算的计算环境和交互信息动态变化,为了提供适时适地的服务,服务组合除了满足用户的需求之外,还要适应环境的变化.以面向普适计算的分布式文档管理系统为例,提出一种基于上下文协商的动态服务组合方法,适应普适计算环境下资源动态变化的特点,同时满足用户对服务的需求.首先定义上下文和带有上下文信息的服务模型;然后给出服务和设备以及服务和用户之间的上下文协商约束条件,根据约束条件提出基本算法实现服务动态组合,并对基本算法进行优化;最后通过原型系统和实验验证算法的性能和有效性,并通过实验数据分析上下文对于服务组合的影响.实验数据说明:提出的方法能够应用在普适计算环境中上下文敏感的服务组合问题上,提高服务组合的动态适应性和网络资源利用率.     

Dynamic Service Composition in Pervasive Computing

Service-oriented architectures (SOAs) promise to provide transparency to resource access by exposing the resources available as services. SOAs have been employed within pervasive computing systems to provide essential support to user tasks by creating services representing the available resources. The mechanism of combining two or more basic services into a possibly complex service is known as service composition. Existing solutions to service composition employ a template-matching approach, where the user needs are expressed as a request template, and through composition, a system would identify services to populate the entities within the request template. However, with the dynamism involved in pervasive environments, the user needs have to be met by exploiting available resources, even when an exact match does not exist. In this paper, we present a novel service composition mechanism for pervasive computing. We employ the service-oriented middleware platform called pervasive information communities organization (PICO) to model and represent resources as services. The proposed service composition mechanism models services as directed attributed graphs, maintains a repository of service graphs, and dynamically combines multiple basic services into complex services. Further, we present a hierarchical overlay structure created among the devices to exploit the resource unevenness, resulting in the capability of providing essential service-related support to resource-poor devices. Results of extensive simulation studies are presented to illustrate the suitability of the proposed mechanism in meeting the challenges of pervasive computing user mobility, heterogeneity, and the uncertain nature of involved resources.     

服务发现技术中的服务描述和服务匹配技术

普及计算环境中的设备和应用需要通过服务发现来获得其它设备和应用所提供的服务。在服务发现技术中,服务描述、需求描述和服务匹配是迫切需要解决的关键问题。但由于服务和需求的多样性和复杂性,以及普及计算环境的动态性和异构性,使这些问题更加困难和复杂。所以,寻找一种灵活高效而又准确的方式来进行服务描述、需求描述,进而进行服务匹配,具有非常重要的意义。对现有多种服务发现系统中的服务描述需求描述和服务匹配技术进行比较分析,指出了现有解决方案的一些不足,并对未来的研究进行了展望。     

Context-aware pervasive service composition and its implementation

Incorporating service composition and pervasive computing into managing users’ complex everyday activities calls for the Pervasive Service Composition paradigm for everyday life. In this paper, we propose the concept of Context-Aware Pervasive Service Composition (CAPSC), which aims at enabling a pervasive system to provide user service compositions that are relevant to the situation at hand. We investigate CAPSC requirements and design a CAPSC architecture by taking into account context-aware peer coordination, context-aware process service adaptation, and context-aware utility service adaptation. We present a proof of concept application prototype as well.     

面向普适计算的动态自适应中间件模型

为了提高普适计算系统的开发效率, 设计了一个基于OSGi框架的动态普适计算中间件模型. 该中间件模型以OSGi框架为基础, 建立移动管理器管理用户和服务的移动, 利用上下文管理器来管理上下文, 动态调整自己的行为, 支持上下文感知应用. 通过标准的接口实现各种异构普适设备间的互操作性. 实验结果表明该中间件能够满足通用普适计算环境的要求, 对于普适计算系统的开发具有一定的借鉴意义.     

Service discovery in pervasive computing environments

Pervasive computing environments pose unique service discovery challenges. We have developed a taxonomy of existing protocols as a basis for analyzing their approaches and identifying problems and open issues relative to service discovery in pervasive computing environments.     

面向普适计算的扩展的证据理论方法

普适计算作为一种新型计算模式，从根本上改变人们对什么是计算的思考．由于它需对多源信息进行融合，因此该文作者认为它是一种包含融合计算的模式，能通过多层次、多视角的融合，为人们提供更方便的信任度高的访问信息和计算服务．基于普适计算应用的需要，该文讨论了扩展的证据理论方法，该方法采用可靠性因子评估多源证据觉察上下文信息；引入时效函数衡量多源证据的有效性与时间的关系，并将其组合到信任函数中，描述信任mass的时变规律；利用功率来度量多源证据觉察上下文信息间的相关程度，并通过去相关将其转化为相互独立的证据，扩展和完善了经典证据理论提供的方法，弥补了其不足之处，提高了不同应用场合下服务的质量(QoS)，确保了普适计算的服务宗旨．利用支持普适计算模式的智能空间中的场景，验证了扩展的有效性．     

一种普适环境下面向服务的事务处理模型

普适环境具有高移动、极端异构、高自治和开放性的特点,普适环境下的服务组合因其突出的动态性问题,为保证对整个服务运行结果的可靠性和一致性,引入事务处理的机制来进行管理。提出一种在普适环境下面向服务的事务处理模型,在服务的发现、组合及运行中引入事务机制来协调管理,保证了服务组合的可靠一致性,并讨论了模型的系统架构和各模块组成,及应用场景。