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物联网是通过具有标识、感知、处理能力的信息传感设备把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网概念的兴起很大程度归功于传感器网络的快速发展,感知设备尺寸越来越小,价格越来越便宜,计算能力越来越强。然而,作为物联网感知层最重要的网络,传感器网络应用大多是垂直方式的,不同的传感器网络之间很难实现互通互联,这显然与物联网要实现物理世界信息的共享以及泛在智能的开放环境的目标背道而驰。
Web服务技术具有开放标准、松散耦合、互操作性强等优点,是实现SOA最主要的方式,将Web服务应用于物联网中能够有效解决物联网感知层异构网络与设备的信息集成、共享与互操作问题。与传统互联网Web服务相比,物联网Web服务具有以下特点:1)物联网Web服务通常直接或间接部署在资源受限的感知设备上,这些设备的网络带宽、内存容量、处理器计算能力、电源等资源都十分有限。2)物联网Web服务向外界提供的服务通常为对物理世界实时的感知。在大多数情况下,当物联网Web服务收到用户发来的请求时,它们需要实时向支撑它们的感知设备收集数据,然后才能完成对用户请求的应答。3)支撑物联网Web服务的感知设备处在动态变化的物理世界环境中,因此会导致物联网Web服务的服务质量(QoS)容易变得不稳定。
针对物联网特殊环境,本文借鉴传统互联网Web服务的技术,研究Web服务计算技术在物联网中的具体应用,主要研究内容和贡献包括:
1)提出了一种基于用户QoS评价驱动的可信物联物Web服务发现方法。该方法不仅无需大量增加物联网Web服务的通信开销,能够满足用户的功能需求以及QoS需求,而且能够检测出失效的物联网Web服务是否为永久失效服务,最终为用户查询和定位具有QoS保障的物联网Web服务。
2)提出了一种基于情景感知的物联网Web服务排序方法。该方法通过引入模糊逻辑理论,将用户的QoS评价,服务的情景估算以及两者之间的变化关系作为模糊推理的输入值,对物联网Web服务的QoS进行推理,最终实现服务的综合评价。
3)提出了面向QoS整体最优化的物联网Web服务组合方法,将用户对QoS的需求以及组合方案QoS整体最优化问题描述为带约束的多目标优化问题,通过利用遗传算法缩短该问题的求解时间,从而为用户提供高效灵活并具有QoS保障的物联网Web服务组合方案。
4)深入探讨了泛在环境下的物联网Web服务计算框架需求以及需要实现的关键技术,提出一种通用的物联网Web服务计算框架,并详述了该框架下的重要功能部件。该框架不仅能够融合各种异构感知网络或设备,提供可供互联网用户调用的开放Web服务接口,而且能够解决物联网Web服务的定位,查找以及组合等重要问题。