面向物联网的服务中间件关键技术研究

成果名称: 面向物联网的服务中间件关键技术研究

完成单位: 深圳大学

主要人员: 明仲、曾新红、尹剑飞、蔡树彬、冯禹洪、肖志娇、卢亚辉、杜文峰、毛斐巧、张滇

介绍:

①课题来源与背景：近年来，为了应对物联网深入发展对系统扩展性和伸缩性的迫切需求，研究人员在物联网中引入服务技术，使得智能物体既可以方便地进入系统，发布自身服务供其它物体使用，也可以方便地使用其它智能物体提供的服务来满足自身目标。利用Web服务技术，我们可以较方便地构建和组合服务，实现一个物联网服务平台，有望解决物联网领域对采用自底向上方法构建平台的迫切需要。但是，由于物联网环境具有显著区别于传统软件计算环境的重要特征，而当前物联网领域中的服务技术仍局限在直接采用Web服务技术的层面上，尚未深入研究Web服务技术在面对物联网环境特征时产生的不足及其解决方法。

②研究目的与意义：物联网与现场、态势等相关的问题对开发和部署物联网应用形成了巨大的挑战。针对这些新问题，我们认为，应深入研究服务的数学语义，建立服务空间演算(Service Space Calculus)模型，深入分析服务的组合性、兼容性、相似性、可逆性、集群性、协商性等内在特性，建立服务的空间演算机制，定义服务在不同语义空间中的映射和转换机制，以此研究服务空间的映射，在此基础上，结合物联网环境的特色，从服务供给、服务描述、服务发现、服务选择、服务组合、服务执行、服务替换等方面，进一步研究物联网环境中服务技术面对的各种问题和挑战，研制面向物联网的自组织智能物体服务中间件SOS（self-organizing Smart Objects' Service middleware over theInternet of Things），可促进服务技术在物联网中的深入应用，推动物联网技术的进一步发展。

③主要论点与论据：我们深入研究了支持现场语义的服务描述语言、物联网服务协作环境模型、基于态势自适应执行机制，形成了面向物联网的自组织服务中间件，增强了物联网服务的扩展性、可用性、可靠性及易用性，减少用户干预，提高了用户体验。此外，我们在物联网通信领域，针对传感器的能耗、传输性能、数据安全、容错机制方面进行了深入研究，在保证数据安全和传输性能的前提下，大大降低了能耗，提高了传感器的实用性。

④创见与创新：

（1）探讨了如何针对物联网环境下特有的服务性质，建立服务空间演算数学模型并加以反复验证。扩展当时现有的服务模型，形成物联网服务模型，并在OWL-S、WSMO 和SAWSDL 等服务描述语言的基础上，扩展形成物联网服务描述语言。同时，展开对物联网环境的建模，将SO 看成有状态的服务提供者和使用者，利用状态机进行建模描述。

（2）我们考虑了SO 需求和情境目标的描述语言，又据此设计服务组合策略，满足SO 目标。鉴于物联网环境的复杂性和易变性，深入研究了动态服务组合的效率、替换和异常补偿问题。

（3）我们建立态势本体并结合态势建模，对SO 的移动以及服务的中断或需求的变化进行预测，提前完成服务的替换或服务的组合，为用户提供具有更高可靠性、可用性和易用性的服务执行机制

（4）综合上述理论研究成果，利用代理技术，研制了面向物联网的自组织智能物体服务中间件SOS，并进行了更广泛的服务描述、发布、选择组合、执行、替换测试。

⑤社会经济效益，存在的问题：物联网相关产业增长十分迅猛，物联网领域中的服务技术仍局限在直接采用Web服务技术的层面上，尚未深入研究Web服务技术在面对物联网环境特征时产生的不足及其解决方法，需要一个更加高效可靠的解决方案，本课题组的研