专利名称：一种面向物联网移动感知的服务节点选择方法
技术领域：
本发明属于物联网技术领域，涉及一种针对目标区域的移动感知服务候选节点选择方法，适合于社会计算、普适计算、Adhoc(移动自组织网络)和以移动为特性，面向物联网的各种大规模开放分布式应用。
背景技术：
随着传感技术、嵌入式技术、无线通信技术、高性能计算等相关领域的迅猛发展，物联网(Internet ofThings)作为新一代的智能互联网络应运而生。它以RFID架构和无线传感器网络为感知基础，通过融合互联网实现数据传递和共享，利用高性能计算技术实现信息的管理和决策。物联网的提出受到了各国政府的政策支持、业界的积极响应，具备了新技术迅猛发展所需要的基本条件，又因其在国防军事、物流运输、工业生产、智能家居、医疗监护、城市交通管理、环境监测等众多领域的巨大应用价值，必将会带来继计算机、互联网与移动通信网络之后的世界信息产业的第三次浪潮。人在数据感知中的辅助作用必然引起物联网感知技术发展的新变革。人不仅是信息数据的消费者，同样是感知数据的参与者，是提供服务的对象。人所携带的移动设备组成的网络将是未来物联网应用的主要平台，它利用人的移动特性各种信息感知、探测、识别、定位、跟踪和监控等设备和手段向物理世界的延伸，将实现包括物理世界在内的更大范围的信息联通。人作为新的感知节点的出现，其移动性、随机性和时空复杂性将给数据感知、数据传递带来技术挑战，如何在移动、动态和异构分布式环境下，研究移动感知服务相关机制，以面向服务为理念，在服务提供者和服务请求者之间建立桥梁，为有不同应用需求的用户提供各种服务，这在过去很少涉及，需要我们以全新的方式开展。面向物联网的移动感知服务选择是根据节点的移动性、社会性以及相关历史服务参数和链路信息，综合多方面因素的决策过程。在已有相关研究中，Cui等人考虑在电子商务环境下，利用前期用户的评价信息作为数据来源，通过分析、比对来为用户提供判断和选择依据；Kalepu等人分析总结了 Web服务选择中的相关Qos (Quality of Service),例如，用户的可用性、可靠性、性能和代价等服务参数；Sreenath等人在服务选择中考虑了用户的观点，通过形式化的方法来评估服务提供者；Lin等人分析了社会网络中的信任关系，通过环境建模，提出了基于信任关系的服务推荐算法；Groba等人以城市街头为服务背景，通过随身携带的智能设备实现各种共享服务，例如公交服务、步行服务等；Shim等人研究了在移动自组织网络环境下节点的移动特性，从移动速度、方向、连通性等出发，提出了一种混合的服务发现机制；Artail等人在则提出了在移动自组织网络中一种分布式Web服务响应机制，通过设置缓存来减少服务请求和响应过程中的延迟；Zyba等人则根据预测移动节点的活动规律来提高信息的方法效率；Gao等人根据用户兴趣和社会交互模式选择服务分发机制，将服务有目的传递给其他兴趣节点；Wang等人则在移动社交网络中将用户上下文分为三维协作的过滤模型，以此为评价维度来提高服务选择的准确性。根据以上分析，我们发现:(I)现有服务发现都是基于陌生节点，没有考虑到节点间的社会关系和信任关系，通常都是简单的将其设为固定节点，忽略其自身属性；(2)在已有的移动自组织网络中，考虑到通信半径受限，节点间的交互都是通过多跳完成，而随着手机等智能设备的不断普及，任意节点之间都可实现互联互通，大大超越了节点间的通信半径。此外，在服务节点选择过程中，通常注重的都是节点本身，没有考虑到节点之间的服务关联性和节点的历史服务属性。(3)随着移动服务和普适服务的不断普及，传统服务模式已经发生了很大改变，服务的使用者和提供者往往表现出移动性、间断性，其拓扑结构随时间变化呈现出极强的动态性。如何在移动、异构的网络环境下研究高效的服务发现机制，并最终为用户提供可靠、稳定的服务是迫切需要解决的。此外，在物联网移动感知服务中，由于到节点的移动性，随机性和复杂性，服务模式将有本质的改变。服务的成功与否不仅要考虑到服务提供者的服务能力，同时也要关注服务交互链路的可信度，可靠的链路服务请求将更加有助于服务的最终成功。因此，在选择合适服务节点时，需要同时考虑服务提供者本身和服务请求链路，故本发明综合这两种因素，通过加权计算移动节点的最终服务信誉度，为在普适移动环境下选择满足用户特点需求的服务节点提供有效决策依据。发明人在前期研究中提出了面向物联网移动感知的服务概念，并做了以下研究:
(I)实现了对移动节点社会关系的动态认知建1 ; (2)研究并提出了基于社会关系的有向加权凝重子群的构造；(3)利用子群间节点的互联互通，构建服务提供者到服务请求者之间的信任链路。这些研究成果都为本发明提供了有效支持。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种面向物联网移动感知的服务节点选择方法，该方法是当移动节点在时刻t提出针对某一目标区域Lk的感知服务请求时，能够发现并选择满足服务需求的移动感知服务节点集SR和相应的转发链路集FR。本发明方法可以在移动、异构、动态环境下快速发现和选择合适的服务节点，为用户提供有效、可靠的感知服务，进而提高移动感知服务效率，弥补物联网环境下的感知空洞。
本发明的目的是通过以下技术方案来解决的:这种面向物联网移动感知的服务节点选择方法，使在移动感知网络中，Mi表示移动节点，其中，i e N, N为移动节点集；Lk表示不同的感知区域，其中k e U，U为感知区域集；具体包括下列步骤:步骤一:感知区域热度计算:计算网内所以移动节点在时间周期T内到达不同感知区域的热度Giii(4)，其中i e N，k e U ;步骤二:目标服务节点的发现:当某一移动节点在时刻t发起服务请求时，选择处于目标区域Lk或者在时间域之内能够到达目标区域的节点集，并对其进行筛选，将结果记为TS ；步骤三:服务请求链路可信度因子计算:记移动节点Mi在Lk的每一次服务记录为hj，其中，K e HMi h ;计算TS集中节点Mi在位置Lk的每一次服务过程中的链路可信度因子步骤四:根据TS集中节点Mi的历史参数，包括服务成功率，服务延迟和服务满意度来计算节点的服务因子O1,)'步骤五:目标服务节点的选择:根据服务节点的可信度因子和服务因子，计算处于候选服务节点集TS中的所有候选节点的服务信誉度Ψ (Mi)，并根据值的大小选择服务节点和相应的转发节点，将结果计入SR和FR中。进一步,上述步骤I)中，热度(.7V/, (At)的计算公式如下:GΜ丨(Lk) = ^ (Lk ) χ FRm (Lk).T其中(4)是时间周期内移动节点Mi在位置Lk的持续时间则是时间周期内移动节点Mi在到达位置Lk的频率。进一步，上述步骤5)中’所述中^.) = ^}7^ )+ /^.(L )) r本发明具有以下有益效果:本发明部署在原型系统上完成，原型系统采用Java语言编写，主要分为服务器端和手机端。其中，服务端实时收集手机端上传的各种信息，实现本发明；手机端则采用Android操作系统，实现对移动节点社会信息的自动采集和上传。实验的主要目的是考察本发明对物联网环境下移动感知服务的影响。因此评估主要从两个方面出发:(I)有效性分析，检测本发明与其他已有算法在感知服务节点发现成功率SSR的不同；(2)动态适应性分析，考查本发明在各种不确定因素的动态变化过程中能够提供可靠感知服务的能力。作为参照，对本发明的算法和HGSM和AM算法进行比较。通过对实验分析可知，随着节点个数的增加，本发明所述方法与HGSM和AM算法的SSR都有所提高，但是本发明的SSR增长幅度明显优于其他两者，说明了发明的有效性。同样，动态适应性分析主要通过定义感知服务请求频度SRF和移动节点活跃度MAF来反映。其中SRF反映了感知网络的繁忙程度，SRF越大，说明感知服务请求越频繁；MAF反映了感知网络的稳定程度。动态适应性分析是通过改变这两种参数大小，测试三种方法的服务节点发现成功率。从实验结果可以看出，在动态网络环境下，随着SRF和MAF的动 态改变，三种方法的SSR都会发生改变，例如在网络繁忙不稳定下，三种方法的SSR都会下降，但是本发明方法的降幅要明显低于后两者，说明本发明依然表现出较好的稳健性和动态适应性。
图1为本发明面向物联网移动感知的服务节点选择方法的框架图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细说明:图1为本发明面向物联网移动感知的服务节点选择方法的框架图；该图详细说明了本发明的具体实施过程。首选，通过分析移动节点的活动轨迹可以计算不同感知区域热度；其次，通过不同参数分别计算服务节点的链路可信度因子和服务因子；最后通过加权计算感知服务节点的服务信誉度，并根据值的大小选择合适的服务节点集和链路转发节点集。本发明在移动感知网络中，Mi表示移动节点，其中，i e N，N为移动节点集。Lk表示不同的感知区域，其中k e U，U为感知区域集。本发明方法的目的是当移动节点在时刻t提出针对某一目标区域Lk的感知服务请求时，能够发现并选择满足服务需求的移动感知服务节点集SR和相应的转发链路集FR。具体包括下列步骤:步骤一:感知区域热度计算。移动节点Mi在时间周期T内到达不同感知区域的热度，其中 i e N, k e U ;感知区域是对移动节点在时间周期内活动规律的提取的凝聚，是宏观上对移动节点活动范围的有效划分。在物联网移动感知服务中，服务请求的提出和最终实现都是基于不同感知区域的，感知区域的热度计算则是在时间周期内，统计移动节点到达不同区域的频繁度。考虑到移动节点的活动轨迹具有时空特性，一个区域的热度不仅与到达次数有关，同样与在该区域的持续时间有关。具体的计算公式如下:
权利要求
1.一种面向物联网移动感知的服务节点选择方法，其特征在于，使在移动感知网络中，Mi表示移动节点，其中，i e N, N为移动节点集；Lk表示不同的感知区域，其中k e U，U为感知区域集；具体包括下列步骤: 步骤一:感知区域热度计算:计算网内所以移动节点在时间周期T内到达不同感知区域的热度&/,(4)，其中i e N，k e U ; 步骤二:目标服务节点的发现:当某一移动节点在时刻t发起服务请求时，选择处于目标区域Lk或者在时间域之内能够到达目标区域的节点集，并对其进行筛选，将结果记为TS ； 步骤三:服务请求链路可信度因子计算:记移动节点Mi在Lk的每一次服务记录为hj;其中，％;计算TS集中节点Mi在位置Lk的每一次服务过程中的链路可信度因子^
2.根据权利要求1所述的面向物联网移动感知的服务节点选择方法，其特征在于，步骤I)中，热度Gm,( )的计算公式如下:
3.根据权利要求1所述的面向物联网移动感知的服务节点选择方法，其特征在于，步骤 5)中，所述
全文摘要
本发明公开了一种面向物联网移动感知的服务节点选择方法，具体包括以下步骤(1)针对移动节点的感知区域的热度计算；(2)面向目标感知区域的移动感知服务节点的发现；(3)感知服务请求链路因子计算；(4)移动感知服务节点的服务因子计算；(5)基于移动节点服务因子和链路因子的候选节点选择；本发明方法可以在移动、异构、动态环境下快速发现和选择合适的服务节点，为用户提供有效、可靠的感知服务，进而提高移动感知服务效率，弥补物联网环境下的感知空洞。
文档编号H04W36/32GK103188755SQ20131000354
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月6日 优先权日2013年1月6日
发明者桂小林, 安健, 蒋精华, 杨建伟, 张文东, 张学军, 余思, 田丰, 杨攀, 代敏 申请人:西安交通大学