无线传感器网络服务提供机理的研究

不断涌现的各类无线传感器网络系统向人们提供了丰富的环境感知能力。但目前的传感器网络系统大都是独立封闭的系统，从外部联系看，既缺乏与互联网的有效融合，又难与其他传感器网络系统协同工作；从内部业务组织看，缺乏统一、高效、简洁的服务描述和管理方法；这样造成传感器网络系统的服务能力不能被充分利用。本课题以无线传感器网络服务提供机理为研究对象，探索适合于传感器网络特性的统一的、轻量级的、跨平台的、分布式的服务提供体系架构，重点研究传感网域中支持多模式数据访问和服务管理的通信模式、面向组合服务的通用服务描述模型、分布式多级服务管理机制和主动推荐的数据挖掘技术。通过解决传感器网络内部服务的表达、传递、管理、使用和再造等一系列问题，实现对传感器网络内部服务能力的全面管理和有效开放，以及与各种企业应用和互联网应用的无缝连接，真正实现虚拟网络与物理世界的全面沟通，为物联网的实用化和普及应用铺平道路。

本课题以无线传感器网络服务提供机理为研究目标，探索物联网环境下将无线传感器网络与互联网有机结合的轻量级、跨平台、分布式的服务提供体系架构，重点研究传感网域中多模式数据访问和服务管理的通信模式、面向组合服务的通用服务描述模型、分布式多级服务管理机制和服务挖掘与服务冲突检测技术。经过近三年的潜心研究，课题组已经圆满完成了既定目标，其中发表相关学术论文20余篇，包括2篇IEEE Trans、9篇SCI、15篇EI，国家专利申请2项、授权2项，研制了一套无线多媒体感知反应网络服务验证平台，培养博士生2人、硕士生9人。. 课题组从轻量级的传感网服务提供体系架构、面向组合服务的传感器服务建模、分布式传感器网络服务管理机制、传感器网络服务挖掘与服务冲突检测技术这四个方面展开对无线传感器网络服务提供机理的研究。在轻量级的传感网服务提供体系架构研究方面，提出了面向传感器网络服务的二层服务提供体系架构；面向服务的无线传感器网络结构和组网方式；传感器网络服务开放模型与服务接口规范；“设备--资源--服务”的物联网服务构建思想以及多元化服务资源标识映射模型；从而实现了面向物联网的异构化、轻量级、多模式、可管理的服务提供框架。在传感器服务建模方面，提出了面向组合服务的服务描述模型和服务组合与分解处理算法，支持从传感器原始数据元素到应用层服务语义的封装和转换，支持从简单的基本服务到抽象复杂的组合服务的匹配综合、规则管理和标识选择。在面向传感器网络的服务管理机制方面，首先针对数据服务质量问题，提出了通过多点协作和数据融合技术提高数据服务可靠性和容错性的方法，信息可信度度量算法，以及多媒体数据同步服务管理机制；针对WSN资源受限的特点，提出了具有自学习能力的分布式服务注册库和分级服务管理模型，实现服务的快速发现、及时更新和区域化管理；针对WSN动态性特征，研究了多种服务状态管理方法和自适应服务激活机制。在传感器网络服务挖掘方面，提出了适用于WSN的轻量级语义服务生成策略，并提出了服务规则冲突与异常的检测算法。设计开发了面向服务的传感器网络应用原型系统，验证并改进了相关理论研究成果。. 本课题通过解决传感器网络内部服务的表达、传输、管理、使用和再造等一系列理论问题，实现了对传感器网络内部服务能力的全面管理和有效开放，从而更好地融入物联网应用与服务中，为物联网的实用化和普及应用铺平道路。