郭致慧++楊作龍

摘 要本文主要研究了普適計算、云計算及現(xiàn)代主流的通信數(shù)據(jù)處理技術(shù)理論，提出將普適計算技術(shù)與智能化的云計算技術(shù)應(yīng)用于DIOS系統(tǒng)中的基本框架，討論了所運用的拓撲結(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)，以期在大數(shù)據(jù)通信背景下支撐核心的云計算海量數(shù)據(jù)的分析與挖掘，使通信服務(wù)更加精準(zhǔn)、個性化，為通信業(yè)務(wù)有更高質(zhì)量的服務(wù)提供幫助。

【關(guān)鍵詞】普適計算 云計算 普適智能通信網(wǎng)絡(luò) 分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)

隨著現(xiàn)在通信技術(shù)的不斷發(fā)展，例如從最初的2G到現(xiàn)在的4G，甚至即將要出現(xiàn)我5G通信技術(shù)，這此新技術(shù)的出現(xiàn)都歸結(jié)于計算技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)果?，F(xiàn)在通信網(wǎng)不但要承擔(dān)語音通信而且還有多媒體等數(shù)據(jù)的傳遞業(yè)務(wù)，那么就需要更加先進的計算技術(shù)來支撐。計算機也從桌面計算不斷發(fā)展到專用的計算設(shè)備，亦為個人的應(yīng)用提供了逐多方便，推動了計算模式的發(fā)展。隨著信息交換數(shù)量的不斷增加，分布式計算、P2P數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)格計算技術(shù)等已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，另一方面，移動接入、可穿戴設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的接入已經(jīng)變成主流，移動終端已帶來了非常豐富的信息和智能應(yīng)用，因此將形成新的計算模式的巨大變革，云計算技術(shù)將為泛在通信網(wǎng)普適計算技術(shù)帶來新的發(fā)展機遇。

為解決通信中大數(shù)據(jù)、大帶寬的需求，實際應(yīng)用中以泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，運用云計算的理論，用普適計算處理實時通信數(shù)據(jù)，增強設(shè)備的數(shù)據(jù)交換與協(xié)同能力。智能化、高可靠計算預(yù)測運營是轉(zhuǎn)型發(fā)展的方向之一，這就需要信息服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)中，不但要提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，還要提供更加豐富的用戶體驗。在實際應(yīng)用中，促使普適計算技術(shù)與云計算進一步融合，產(chǎn)生智能化、普適計算化、協(xié)同處理的新型通信網(wǎng)絡(luò)，從而在智能普適計算架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，使用戶可以享受“時時、處處”更加便捷的優(yōu)質(zhì)通信服務(wù)。

1 智能普適計算網(wǎng)

現(xiàn)在通信網(wǎng)主要采用的是端到端（N2N）的體系，隨著電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的相互滲透，再加上IP化在通信網(wǎng)的普及，應(yīng)運而生的服務(wù)計算技術(shù)、效用計算、適用計算等模式，促使面向?qū)ο蠓?wù)的計算技術(shù)取得了長足發(fā)展。通信技術(shù)與數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)的最終目的就是面向智能計算與應(yīng)用。云計算便是充分融合了通信服務(wù)與計算技術(shù)，有效的整合網(wǎng)絡(luò)資源與通信業(yè)務(wù)，向用戶提供新型的服務(wù)應(yīng)用。通信計算網(wǎng)絡(luò)（簡稱PCCN）以普適泛在網(wǎng)絡(luò)與高速光纖寬帶網(wǎng)為基礎(chǔ)，應(yīng)用普適計算技術(shù)與成熟的云計算方法建立信息管理服務(wù)體系，從數(shù)據(jù)的處理、存儲、應(yīng)用、挖掘，到達終端的推送服務(wù)。PCNN通信網(wǎng)使用戶在使用PC、移動設(shè)備或者基于物聯(lián)網(wǎng)的電器設(shè)備時，就可享受到“時時、處處、無處不在”的通信體驗，成熟的普適通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

云計算中最核心的就是數(shù)據(jù)資源，其虛擬化技術(shù)用以支撐通信業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸及硬件資源，對它們進行合理的組織并應(yīng)用，能很好的對資源進行有效管理。利用云計算和普適計算將大數(shù)據(jù)的處理能力傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)的任一地方，用戶可以更加方便的處理計算任務(wù)和獲取信息，對用戶來講是完全透明。本文提出的智能普適網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)計算融入全方位的環(huán)境中，能夠為用戶提供立體化、空間化的服務(wù)。

2 分布式智能開放系統(tǒng)

分布式智能開放系統(tǒng)（簡稱DIOS）是智能普適計算通信網(wǎng)絡(luò)的核心，包括數(shù)據(jù)中心層、計算服務(wù)層、數(shù)據(jù)處理引擎層、資源控制層及數(shù)據(jù)終端層等五部分。DIOS系統(tǒng)各部分的功能為：

（1）數(shù)據(jù)中心層主要由業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心、用戶數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)中心三個子中心組成。但與傳統(tǒng)的2G通信網(wǎng)相比，增加了一個能夠“智能思考”的大腦，使通信網(wǎng)的經(jīng)營管理與業(yè)務(wù)的運行智能化運行。

（2）計算服務(wù)層主要有三部分，云計算、云存儲和云計算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，與通信網(wǎng)的區(qū)別是增加了很強的數(shù)據(jù)計算服務(wù)能力，現(xiàn)今的智能通信網(wǎng)不但有數(shù)據(jù)服務(wù)能力，而且有很強的數(shù)據(jù)計算能力，并支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，達到普適智能化的要求。

（3）數(shù)據(jù)處理引擎主要由數(shù)據(jù)分析、業(yè)務(wù)處理、事務(wù)處理和上下文感知協(xié)同等四個引擎組成，使通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的資源開放，使網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)的能力達到開放與共享。

（4）資源控制層采用了分布式的結(jié)構(gòu)，動態(tài)管理云資源及各種引擎服務(wù)層，可通過智能計算分析用戶需求，平衡網(wǎng)絡(luò)通信負載，智能分配通信資源于服務(wù)對象，以普適計算的方式使終端互聯(lián)、協(xié)同運行。

（5）終端層可以共享計算資源，根據(jù)用戶的需求分配、復(fù)用通信資源提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力，比普通通信網(wǎng)絡(luò)性能更優(yōu)，且比網(wǎng)絡(luò)用戶的布署成本更小。

分布式智能開放系統(tǒng)（DIOS）架構(gòu)，如文獻[5]所示，DIOS系統(tǒng)架構(gòu)的拓撲架構(gòu)采用分層式，系統(tǒng)中的BDS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)則可智能化適配資源，為系統(tǒng)的各個功能層提供應(yīng)用數(shù)據(jù)，真正的實現(xiàn)普適計算、智能化及協(xié)同化。

3 虛擬化DIOS技術(shù)

分布式智能系統(tǒng)中虛擬化是實現(xiàn)的根本，不但涉及數(shù)據(jù)存儲的虛擬化，還有服務(wù)器硬件的虛擬化和通信網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。虛擬化中有虛擬機遷移、存儲整合、服務(wù)器虛擬化、控制系統(tǒng)的虛擬化及自組與重構(gòu)等，在復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)中的必然要求，可利用網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)數(shù)據(jù)資源，為智能計算及云存儲提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，將通信網(wǎng)中的物理應(yīng)用層結(jié)構(gòu)屏蔽，最終實現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一化管理與支撐服務(wù)。

3.1 云存儲大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

虛擬系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)云存儲業(yè)務(wù)系統(tǒng)，主要功能是對大數(shù)據(jù)的預(yù)處理、分析及數(shù)據(jù)挖掘能力是系統(tǒng)智能化的關(guān)鍵部分。對大數(shù)據(jù)的處理通常用谷歌公司的MapReduce編程模型，在開源的云計算技術(shù)Hadoop中有廣泛的應(yīng)用。模型將大數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)化分為多個小的粒子度子任務(wù)，并行計算數(shù)據(jù)集，且計算模型很易于使用。

3.2 普適網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

分布式智能系統(tǒng)主要是融合了無線網(wǎng)、通信網(wǎng)、Internet等，還涉及了傳感器網(wǎng)絡(luò)、GPS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種通信技術(shù)。成熟的普適計算網(wǎng)絡(luò)必須支持多種通信設(shè)備在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中自動連接，即具有通信環(huán)境的自適應(yīng)性，提供便捷的無處不在的通信服務(wù)。在DIOS系統(tǒng)中，云計算、云存儲是最關(guān)鍵的技術(shù)，其決定系統(tǒng)的效用性。云計算技術(shù)通過調(diào)度虛擬機的管理，可將虛擬服務(wù)器所管理的資源進行調(diào)度和合理配置；通過云存儲管理，將系統(tǒng)中的異構(gòu)存儲資源進行優(yōu)化與整合，實現(xiàn)遠程系統(tǒng)控制、資源的配置優(yōu)化、同步及異步操作、數(shù)據(jù)的鏡像等，還可支持OS和應(yīng)用軟件的自動化安裝與配置。endprint

3.3 上下文感知計算

分布式智能系統(tǒng)中，上下文感知計算是上下文感知引擎的關(guān)鍵模塊，在系統(tǒng)中進行高效的信息交換，通過智能化計算提高服務(wù)的針對性，主要有以下模塊：上下文感知信息采集技術(shù)、上下文感知存儲、查詢、管理等技術(shù)、上下文感知推理與挖掘技術(shù)。通過此技術(shù)對用戶使用通信終端行為軌跡進行分析，從智能網(wǎng)絡(luò)分布的各種感知設(shè)備獲取大量有用的信息，運用數(shù)據(jù)挖掘與分析，對海量信息進行有效管理，作量化計算，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)。

4 智能資源適配

智能系統(tǒng)中資源的適配主要功用是實現(xiàn)數(shù)據(jù)引擎的高效管理。智能普適計算可實現(xiàn)對上層不同業(yè)務(wù)適配相應(yīng)的業(yè)務(wù)引擎，使用不同的計算模型、存儲策略與適配資源，將系統(tǒng)上層的效用最大化，使低層應(yīng)用資源更合理的利用。大量的終端支撐技術(shù)重點關(guān)注的是用戶的使用體驗與系統(tǒng)的交互能力，實現(xiàn)通信對象自主多通道信息輸入和自動獲得上下文數(shù)據(jù)信息的融合，對服務(wù)對象提供透明、高效的計算服務(wù)，實現(xiàn)智能協(xié)同任務(wù)與自動優(yōu)化的通信目標(biāo)。

DIOS系統(tǒng)通過融合物理空間、數(shù)字虛擬空間和人類感知，自發(fā)為人們提供隨時隨地的透明的個性化服務(wù)，其無處不在和移動特性需要系統(tǒng)安全和用戶隱私保護技術(shù)保障。系統(tǒng)安全保護技術(shù)涉及動態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接和開放系統(tǒng)安全機制，而用戶隱私保護技術(shù)則主要包括隱私保護策略、隱私保護協(xié)議、認證和訪問控制等。DIOS系統(tǒng)就是要提供無處不在、透明、個性、智能化的應(yīng)用服務(wù)，進一步融合虛擬、物理信息空間，融合用戶感知能力，保證系統(tǒng)與用戶信息的安全。建立動態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接高效機制和開放系統(tǒng)安全機制，建立隱私保護策略、設(shè)計保護協(xié)議，設(shè)計用戶登錄認證和訪問權(quán)限控制策略，為用戶的隱私保護和安全通信保駕護航。

5 結(jié)束語

文中對分布式智能通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)進行了討論與研究，在普適計算技術(shù)與云計算技術(shù)的理論基礎(chǔ)上提出了智能化面向?qū)ο蟮姆?wù)架構(gòu)體系。智能普適計算的出現(xiàn)與快速發(fā)展是現(xiàn)代計算機領(lǐng)域的重大革新，極大的推進了以傳感器、無線通信網(wǎng)絡(luò)的智能計算的發(fā)展與廣泛應(yīng)用。同時，隨著云計算技術(shù)的成熟發(fā)展，又促進了普適計算的智能化新發(fā)展，兩者相互補充，相互促進，將使智能電信網(wǎng)絡(luò)逐漸演進為智能化的普適通信網(wǎng)絡(luò)，智能通信管理就是“智能面向?qū)ο蟆被墓芾?，以期實現(xiàn)“時時、處處、無所不能”的智能普適通信服務(wù)。

參考文獻

[1]李伯虎，張霖，王時龍等.云制造—面向服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)化制造新模式[J].計算機集成制造系統(tǒng)，2010，16（01）：1-7，16.

[2]ITU.ITU Internet reports 2005：the Internet of things[R].Geneva， Switzerland：ITU，2005.

[3]CHEVERST K，MITCHELL K，DAVIES N. Design of an object model for a context sensitive tourist guide[C]. DOI：10.1.1.55.4511.

[4]TURK M，ROBERTSON G.Perceptual user interface [J].Communications of the ACM，2000，43（03）：33-34.

[5]張平，紀(jì)陽.移動泛在業(yè)務(wù)環(huán)境及其體系結(jié)構(gòu)設(shè)計的挑戰(zhàn)[J].北京郵電大學(xué)學(xué)報，2005，28（05）：1-3.

[6]陳如明.泛在/物聯(lián)/傳感網(wǎng)與其他信息通信網(wǎng)絡(luò)關(guān)系分析思考[J].移動通信，2010，34（08）：47-51

[7]蔣青，賀正娟，唐倫.泛在網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展展望[J].通信技術(shù)，2008，41（12）：181-182.

[8]續(xù)合元.泛在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的研究[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2009（07）：22-26.

作者單位

1.甘肅廣播電視大學(xué) 甘肅省蘭州市 730030

2.甘肅省武威市涼州區(qū)松樹鎮(zhèn)中截堡小學(xué) 甘肅省武威市 733000endprint