（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專業(yè)論文）一種面向lbs的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用.pdf

摘要 隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，我們已經(jīng)從網(wǎng)絡(luò)計(jì)算時(shí)代進(jìn)入了普適計(jì)算時(shí)代。在普 適計(jì)算環(huán)境中，一方面是越來(lái)越多的新的設(shè)備、服務(wù)和計(jì)算實(shí)體出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上， 另一方面是人類的活動(dòng)表現(xiàn)出高度的移動(dòng)性和不確定性。人類隨時(shí)可能處于一個(gè) 陌生的環(huán)境中，需要無(wú)處不在、隨時(shí)隨地的發(fā)現(xiàn)服務(wù)。這些服務(wù)跟空間位置密切 聯(lián)系，我們稱之為基于位置的服務(wù)。 u d d i 作為一種面向全球服務(wù)發(fā)布和發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)，有潛在的開放性和互操作 性的優(yōu)點(diǎn)。但把其直接用于普適計(jì)算環(huán)境下以發(fā)現(xiàn)基于位置的服務(wù)還存在兩點(diǎn)局 限：一是缺少合適的分類法使l b s 服務(wù)與細(xì)粒度的空間位置，甚至是空間位置 中的一點(diǎn)相關(guān)聯(lián)：二是u d d i 查詢處理機(jī)制是基于查詢請(qǐng)求和服務(wù)屬性的完全匹 配，不能靈活的支持基于位置的服務(wù)發(fā)現(xiàn)過(guò)程。 本文首先探討了面向l b s 服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的一些支撐技術(shù)，針對(duì)u d d i 的局 限，對(duì)u d d i 注冊(cè)中心做了適當(dāng)?shù)臄U(kuò)展，提出了面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案并對(duì) 其中的關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)做了詳細(xì)的討論，并通過(guò)與其它已有方案的比較， 分析了本方案的優(yōu)點(diǎn)與局限。最后，實(shí)現(xiàn)了h i u l b s s d 系統(tǒng)驗(yàn)證了方案的可行 性和有效性。本文的主要工作如下： 1 在對(duì)已有的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案和u d d i 技術(shù)進(jìn)行了深入的討論和分析的基礎(chǔ) 上，提出了一種面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案，并對(duì)方案的整體結(jié)構(gòu)做了詳細(xì)描述。 2 詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)了方案的核心模塊l b s s d 系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括：( 1 ) 以樹 型層次結(jié)構(gòu)構(gòu)建l b s s d 空間位置模型，允許外部實(shí)體獲知本地環(huán)境的空間結(jié)構(gòu) 以及各空間位置之間的相互關(guān)系；( 2 ) 擴(kuò)展了u d d i 地理信息分類法以支持小粒度 空間位置分類；( 3 ) 增加了u d d i 代理層，提供了基于空問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)同時(shí)又 兼容于u d d i 規(guī)范。 3 在j a v a2 和i u i ) d i 的基礎(chǔ)上構(gòu)建了h h u l b s s d 原型系統(tǒng)。h h u l b s s d 系統(tǒng)代表了河海大學(xué)地域范圍，凡是進(jìn)入h h u l b s s d 域的用戶就能獲得與用戶 位置相結(jié)合的本地服務(wù)。 關(guān)鍵詞：普適計(jì)算，基于位置的服務(wù)，服務(wù)發(fā)現(xiàn)，u d d i a b s t r a c t a st h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n 0 1 0 9y w eh a v ee n t e r e d 療o(wú) mn e t w o r k c o m p u t i n g e r ai n t op e r v a s i v ec o m p u t i n ge r a 1 nt h ep e r v a s i v ec o m p u t i n ge n v i m m e m ， m o r ea n dm o 陀n e wd e v i c e s ，s e n ，i c e sa n dc o m p u t j n ge n t i t i e s 印p e a ro nt h en e t 、v o r k ， a tt h es 鋤et i m e ，t h ea c t i v i t i e so fp e o p 】ep u tu pm eh 塘hm o b i j i t ya 1 1 du n c e n a i n 夠a s p e o p l ei n e v i t a b l yb e c o m em o r e1 i k e l yt of i n dt h e m s e l v e si nu i l f h m i l i a re n v i r o n r n e n t ， t h e yn e e dd i s c o v e r ya i l d r e c e i v ed e s i r e ds e r v i c e sa ta n ”i m ea 1 1 da n y w h e r e t h e s e s e r v i c e sh a v eam u c hc l o s e rr e l a t i o n s l l i pw i t ls u r r o l l l l d i n gs p a t i a le n v i r o n m e n t ，s oa r e c a l l e dl o c a t i o n b a s e ds e r v i c e a sas t a n d a r do fg l o b a ls e r v i c ep u b l i s ha n dd i s c o v e i mu d d ih a st h ep o t e m i a l a d v a n t a g eo fo p e n n e s sa 1 1 di n t e m p e r a b i l i t yh o w e v e r ，t l l ec u r r e mm o d e lf 時(shí)t 1 1 ew r e b s e n ，i c ed i s c o v e r yi nu d d id o e sn o td i r e c t l ys u p p o nt 1 1 ep a n i c u l a rr e q u n m e n t so f l o c a t i o n - b a s e dd i s c o v e r yb e c a u s eo f m oi i m i t a t i o n s ：t 1 1 ef i r s tl i m i t a t i o ni st h ea b s e n c e o f t a ) ( o n o m i e st oc a t e g o r i z es e r v i c e sa s s o c i a t e dt os m a l ls p a c e so r t oas p e c m cp o i n t i n s p a c e ；a n o t l l e r 1 i m i t a t i o ni sm eq u e r y p r o c e s s i n gm e c h a 血s m ，b a s e do ne x a c t m a t c h j n g b e t 、v e e n q u e r yr e q u d s t a i l ds e r v i c e p r o p e n i e s ， t on e x i b l ys u p p o r t l o c a t i o n _ b a s e dd i s c o v e r y t h j st 1 e s i sf i r s td i s c u s s e st h es u p p o n i n gt e c l l f l 0 1 0 9 i e so f l ea p p r o a c h ，t t l e n p r o p o s e sal b s - o r l e n t e ds e i c ed i s c o v e r ya p p r o a c h ，w 嫩c hi m p r o v e st h eu d d i r e g i s 町i no r d e rt oo v e r c o m e 血cl i r n j t a t i o n so ft 1 1 eu d d is t a l l d a r di ns u p p o nt o l o c a t i o n - b a s e ds e r v i c ed i s c o v e r y t h ed e s i g na j l dr e a l i z a t i o no fk e ym o d u l e si n a p p r o a c hh a v eb e e nd i s c u s s e di nd e t a i l a d v a l l t a g ea 1 1 dd i s a d v a n t a g ea n a l y s i sh a s b e e nm a d et h r o u g ht h ec o m p a r i s o nw i t ho m e rc u r r e m 印p r o a c h e s a tt h ee n d ，a h h u l b s s dp r o t o q ，p es y s t e mh a sb e e nr e a l i z e dt ov a l i d a t et h ef e a s i b i l i t ya n d v a l i d i t yo f t h es y s t e m n l em a i nw o r ko f t h i st h e s i sc o n c e n t r a t e do nt h ef o l i o 塒n gp a n s ： 1 p r o p o s e dau j s o r i e n t e ds e r 、，i c ed i s c o v e 叫a p p r o a c hb a s e do nd i s c u s s i o n a n da 1 1 a l y s i so f c u r r e n ts e r v i c ed i s c o v e r y 印p r o a c h e sa i l du d d it e c h n 0 1 0 9 y ，d e s c 抽e d t h ew h o l ea r c h i t e c t u r eo ft h ea p p r o a c h ； 2 a n a l y z e da n dd e s i g n e d t h ec o r em o d u l el b s s ds y s t e mi nd e t a i l ，w h i c h i n c l u d e d ：( 1 ) as d a c em o d e ic o n s t r u c t e di nt r e ed a t as t r u c l u r et h a ta l j o w se x t e m a l e n t i t i e st ok n o wo b t a i ni n f o r m a t i o na b o u tt h es p a t i a i s t r u c t u r eo ft h e1 0 c a l e n v i r o m e n t ；( 2 ) as e to fu d d ig e o 掣a p h i ct a x o n o m i e st os u p p o r ts m a l lg r a n u l a r i t y s p a c e1 0 c a t j o nc a t e g o r i z a t i o n ；( 3 ) ap r o x yt h a ta l l o wu d d lq u e r i e st oi n c l u d es p a t i a l c r i t e r i aw h i l em a i n t a i n i n gc o n f o m l a n c ew i t ht h eu d d ls t a l l d a r d s 3 c o n s t m c t e dah h u l b s s dp r o t o t y p es y s t e mo nj a v a 2 a n dj u d d i h h u l b s s dr e p r e s e n t st h ea d m i n i s t r a t i v ea n dp h y s i c a ld o m a i no rh o h a iu n i v e r s i 劬 a n yu s e rw h oh a se n t e r e dt h eh h u l b s s dc a n b e n e f i t 廳o mt h e1 0 c a ls e i c er e l a t e d t ou s e rc u r r e n tl o c a t i o n k c yw o r d s ：p e r v a s i v ec o m p u t i n g ，l o c a t i o n - b a s e ds e r v i c e ， s e r v i c ed i s c o v e r y ， u d d i 學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明： 本人所呈交的學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作 及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方 外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。與我一同工 作的同事對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并 表示了謝意。如不實(shí)，本人負(fù)全部責(zé)任。 論文作者( 簽名) ：j 鞋塞主i 2 0 0 6 年5 月6 日 學(xué)位論文使用授權(quán)說(shuō)明 河海大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)信息研究所、國(guó)家圖書館、中國(guó)學(xué)術(shù) 期刊( 光盤版) 電子雜志社有權(quán)保留本人所送交學(xué)位論文的復(fù)印件或 電子文檔，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存論文。本人電子 文檔的內(nèi)容和紙質(zhì)論文的內(nèi)容相一致。除在保密期內(nèi)的保密論文外， 允許論文被查閱和借閱。論文全部或部分內(nèi)容的公布( 包括刊登) 授權(quán) 河海大學(xué)研究生院辦理。 論文作者( 簽名) ：豸這歪 2 0 0 6 年5 月6 日 河海大學(xué)碩士論文一種面向l 1 ) s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 1 1 研究背景 第一章緒論 1 1 1 普適計(jì)算( p e r v a s i v ec o m p u t i n g ) 隨著計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，我們已經(jīng)由p c 時(shí)代進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，進(jìn)而進(jìn)入后p c 時(shí)代。i b m 在1 9 9 9 年創(chuàng)造了一個(gè)名詞“普適計(jì)算”。普適計(jì)算是指無(wú)所不在 的、隨時(shí)隨地可以進(jìn)行計(jì)算的一種方式，無(wú)論何時(shí)何地，只要需要就可以通過(guò)某 種設(shè)備訪問(wèn)到所需的信息。 普適計(jì)算的含義十分廣泛，所涉及的技術(shù)包括移動(dòng)通信技術(shù)、小型計(jì)算設(shè)備 制造技術(shù)、小型計(jì)算設(shè)各上的操作系統(tǒng)技術(shù)及軟件技術(shù)等。主要針對(duì)移動(dòng)設(shè)備， 比如信息家電或某種嵌入式設(shè)備，如p d a 、智能手機(jī)等。普適計(jì)算設(shè)備可以在 位置不斷移動(dòng)的過(guò)程中或在地理位置分布很廣的范圍內(nèi)，在不穩(wěn)定的通信條件下 直或間斷地與1 1 1 t e m e t 、i n t r a l l e t 及e x 廿a 1 1 e t 連接，使用戶能夠隨時(shí)隨地獲取相 關(guān)的各種信息，并做出回應(yīng)。由于普適計(jì)算設(shè)備的高度移動(dòng)性，所以也被稱為移 動(dòng)計(jì)算l z j 。普適計(jì)算提供了經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)，使用各種各樣的普適計(jì)算設(shè)備，訪問(wèn)后臺(tái) 數(shù)據(jù)、應(yīng)用和服務(wù)的功能。無(wú)論使用何種普適計(jì)算設(shè)備，用戶將能輕易訪問(wèn)信息， 得到服務(wù)。 隨著因特網(wǎng)的普及和數(shù)字設(shè)備的智能化和網(wǎng)絡(luò)化，一種連接各種數(shù)字設(shè)備， 尤其是移動(dòng)和無(wú)線計(jì)算設(shè)備的普適計(jì)算環(huán)境正在形成。在普適計(jì)算環(huán)境中，服務(wù) 是最重要的概念，也是各方關(guān)注的焦點(diǎn)。服務(wù)始終貫穿在整個(gè)普適計(jì)算的過(guò)程中。 普適計(jì)算應(yīng)用模型是一種基于服務(wù)的計(jì)算模型，其從服務(wù)的角度可以看成是由網(wǎng) 絡(luò)環(huán)境中的“使用服務(wù)”和“提供服務(wù)”組成，這些服務(wù)可以分布在不同的網(wǎng)絡(luò) 中，并且跨越物理和功能的邊界以支持許多不同的應(yīng)用【3 】。這里的服務(wù)分為兩種 類型，一種稱為物理服務(wù)( p h y s i c a ls e r v i c e ) ，這類服務(wù)在被發(fā)現(xiàn)和定位到相關(guān) 的信息或接口后，可以直接為用戶所用，如導(dǎo)航服務(wù)，地圖服務(wù)就屬于此類服務(wù)； 另一類服務(wù)是指電子服務(wù)( e l e c t r o i l i cs e r v j c e ) ，具體來(lái)講是一種運(yùn)行在信息設(shè)備 上的服務(wù)，用戶要先連接和配置相應(yīng)的信息、歧各，才能使用相關(guān)的服務(wù)，服務(wù)的 提供和運(yùn)行依托于具體的設(shè)備。如打印服務(wù)、掃描服務(wù)等就是這類服務(wù)的典范。 1 1 2 基于位置的服務(wù)( l o c a t i o n b a s e ds e r v i c e ，l b s ) 普適計(jì)算環(huán)境的形成，也意味著人們活動(dòng)范圍越來(lái)越大，越來(lái)越不確定， 河海大學(xué)碩士論文種面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 人們隨時(shí)隨地都可能處于一個(gè)陌生的環(huán)境中，需要發(fā)現(xiàn)和訪問(wèn)相關(guān)的信息和服 務(wù)。但是，移動(dòng)用戶對(duì)信息的需求和交互能力與桌面應(yīng)用有很大的不同。由于用 戶的移動(dòng)性和不確定性，他們希望能在任何時(shí)候、任何地點(diǎn)獲取自己感興趣的信 息和服務(wù)，并且這些信息和服務(wù)是與用戶當(dāng)前所處的位置環(huán)境密切相關(guān)的。因此， 一種新的應(yīng)用類型基于位置的服務(wù)應(yīng)運(yùn)而生，其相關(guān)技術(shù)的研究逐漸受 到科研及應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)注。 基于位置的服務(wù)又稱定位服務(wù)，是研究基于空間位置的各種信息和服務(wù)，其 重點(diǎn)在于利用位置信息為用戶實(shí)現(xiàn)信息的增值，構(gòu)成了移動(dòng)應(yīng)用的服務(wù)內(nèi)容。從 狹義地講，l b s 是通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)獲取無(wú)線用戶的位置信息( 經(jīng)緯度坐標(biāo)或高 程數(shù)據(jù)) ，在地理信息平臺(tái)的支持下提供相應(yīng)服務(wù)的一種無(wú)線增值服務(wù)，但站在 廣義的角度，可將在空間位置信息的基礎(chǔ)上提供的信息服務(wù)都?xì)w納于l b s 服務(wù)【4 l 。 基于位置的服務(wù)的出現(xiàn)和發(fā)展與移動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的需求有著密切的 關(guān)系“1 。首先隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，數(shù)據(jù)傳輸能力不斷提高，傳統(tǒng)g s m 僅支持 9 ，6 1 4 4 k b p s 的傳輸率，g p r s 是2 5 g 的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，其支持的數(shù)據(jù)傳輸率高 達(dá)1 6 8 k b p s ，目前被炒得火熱的3 g 技術(shù)，可支持以兆為單位的數(shù)據(jù)傳輸率。其 次，終端設(shè)備( 如手機(jī)) 的硬件能力和軟件能力的迅速提高，為基于空間位置的 個(gè)性化服務(wù)提供了平臺(tái)與載體。移動(dòng)設(shè)備通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，輕易地將 人這個(gè)個(gè)體加入到這個(gè)全球化的網(wǎng)絡(luò)中來(lái)，使得每個(gè)具有相關(guān)空間位置的人 成為網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)移動(dòng)的結(jié)點(diǎn)。尤其是近年來(lái)隨著移動(dòng)用戶的增加，人類活 動(dòng)越來(lái)越具有不確定性。無(wú)論是在日常生活中，還是在生產(chǎn)中，人類每時(shí)每刻都 在與空間位置信息進(jìn)行最密切的交互，人們對(duì)個(gè)人的空間信息與p o i ( p o i n t s o fi n t e r e s t i n g ，興趣點(diǎn)) 的服務(wù)提出了更高的需求。如出行中的當(dāng)前位置請(qǐng)求、 資源的動(dòng)態(tài)分布、目標(biāo)位置與信息的查找與獲取、出行導(dǎo)航、動(dòng)態(tài)的信息服務(wù)等， 這些為位置服務(wù)業(yè)務(wù)帶來(lái)無(wú)限的商機(jī)和市場(chǎng)。l b s 服務(wù)主要應(yīng)用領(lǐng)域有【6 j ： 1 電子地圖功能。提供電子地圖的p o i 點(diǎn)查詢、定位導(dǎo)航、路徑分析等功 能。 2 資源靜態(tài)分布查找。比如，獲取打印機(jī)、投影儀等位置信息。 3 緊急救援?？梢杂迷趯I(yè)職業(yè)領(lǐng)域，如醫(yī)生、警察或者11 0 突發(fā)事件或 災(zāi)害情況下的緊急援助。 4 移動(dòng)黃頁(yè)。提供交通狀況預(yù)警、天氣、旅游等移動(dòng)電子商務(wù)信息。 目前，電信業(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈，服務(wù)提供商( s e r v i c ep m v i d e r ，s p ) 、內(nèi)容提供商 ( c o m e mp r o v i d e r ，c p ) 和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商都在不斷地尋找新的途徑去創(chuàng)造新的利潤(rùn) 增長(zhǎng)點(diǎn)。在各種移動(dòng)增值業(yè)務(wù)當(dāng)中，移動(dòng)位置信息服務(wù)是最具市場(chǎng)潛力的種。 目前許多無(wú)線產(chǎn)品制造商、無(wú)線通訊廠商相繼推出自己的位置服務(wù)產(chǎn)品和解決方 案，如朗訊的i l o c a t o ，l ，諾基亞的m p o s i t i o n 【8 1 ，o p e n w a v e 的l o c a t i o ns t u d i o 【9 1 。 但是開發(fā)l b s 系統(tǒng)是相當(dāng)有挑戰(zhàn)性的工作，其主要原因是每個(gè)s p 或c p 在建立 河海大學(xué)碩士論文一種面向i b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 自己l b s 系統(tǒng)時(shí)都基于不同的技術(shù)和平臺(tái)，建立自己的空間位置模型和功能實(shí) 現(xiàn)，這一來(lái)是對(duì)資源的一種浪費(fèi)，因?yàn)楦鱾€(gè)系統(tǒng)的位置模型和功能實(shí)現(xiàn)本質(zhì)上是 有共性的，二來(lái)也導(dǎo)致的系統(tǒng)的不靈活設(shè)計(jì)和使用，造成了服務(wù)訪問(wèn)和使用的開 放性和異構(gòu)性問(wèn)題。 隨著l b s 應(yīng)用的不斷成熟，越來(lái)越多的s p 和c p 會(huì)發(fā)布自己的基于位置的 服務(wù)，如何動(dòng)態(tài)地、開放地訪問(wèn)這些異構(gòu)的l b s 服務(wù)，以保證在任何時(shí)間、任 何地點(diǎn)向用戶提供基于位置的服務(wù)和信息，將成為研究熱點(diǎn)。因此，提出一種通 用的開放的面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案，允許用戶能通過(guò)移動(dòng)終端( 如手機(jī)、p d a 、 手提電腦) 動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)和訪問(wèn)移動(dòng)i n t e m e t 上與空間位置相關(guān)的信息和服務(wù)，是 本文研究的主要內(nèi)容。 1 2 服務(wù)發(fā)現(xiàn)的研究現(xiàn)狀 隨著網(wǎng)絡(luò)計(jì)算逐步向普適計(jì)算的延伸，越來(lái)越多的新的服務(wù)出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上， 而且這些服務(wù)通過(guò)與周圍的物理環(huán)境密切相關(guān)，這一趨勢(shì)要求在異構(gòu)而又動(dòng)態(tài)的 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)一種稱為服務(wù)發(fā)現(xiàn)的機(jī)制，通過(guò)這一機(jī)制，各種服務(wù)能夠在網(wǎng)絡(luò) 中聲明自己的功能，用戶可以自動(dòng)的發(fā)現(xiàn)并訪問(wèn)與自己周圍環(huán)境密切相關(guān)的信 息。目前，學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的許多工作都致力于服務(wù)發(fā)現(xiàn)，研究出諸多系統(tǒng)、制 定出多種協(xié)議規(guī)范。其主要分為兩大類，類是基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方 案，另一類是基于地理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案。 1 2 1 基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案 凌類服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案依賴于底層邏輯網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋯卧?，主要依?jù)i p 多播組、 子網(wǎng)和域等實(shí)施網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)現(xiàn)操作。許多標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議就采用了該類服務(wù) 發(fā)現(xiàn)方案。 s l p o 川( s e i c el o c a t i o np r o t o c 0 1 ) 是i e t f 的s r v l o c 工作組于19 9 7 年制 定的標(biāo)準(zhǔn)，基于t c p ，i p 協(xié)議簇建立的服務(wù)發(fā)現(xiàn)模式。s l p 定義了用戶代理u a ( u s e r a g e n t ) 、服務(wù)代理s a ( s e r v i c e a g e n t ) 、目錄代理d a ( d i r e c t o r y a g e n t ) 三類實(shí)體。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中存在目錄代理時(shí)，由目錄代理收集所有服務(wù)代理發(fā)布的信息， 用戶代理以單播方式向目錄代理查詢所需的服務(wù)的信息。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中不存在目錄代 理時(shí)，用戶代理重復(fù)發(fā)送多播請(qǐng)求，相應(yīng)的服務(wù)代理偵聽(tīng)到這一請(qǐng)求后通過(guò)單播 響應(yīng)。各種報(bào)文都通過(guò)u d p 來(lái)發(fā)送。s l p 中服務(wù)代理使用服務(wù)u r l 和服務(wù)模板 來(lái)聲明和注冊(cè)服務(wù)。 j i n j 1 0 ”堤s u n 在j a v a 基礎(chǔ)上建立的面向?qū)ο蟮姆?wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制，主要實(shí)體為 服務(wù)、客戶和查找服務(wù)。查找服務(wù)存儲(chǔ)服務(wù)的接口和屬性值等信息，以適應(yīng)客戶 州海大學(xué)碩士論文 一種面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 的服務(wù)請(qǐng)求?？蛻艉头?wù)加入網(wǎng)絡(luò)q 1 后，先以多播的方式請(qǐng)求查找服務(wù)，查找服 務(wù)收到請(qǐng)求后向其返回一個(gè)查找服務(wù)代理，然后用戶和服務(wù)便可以通過(guò)這個(gè)代理 與查找服務(wù)通信。查找服務(wù)是j i n i 中的關(guān)鍵，它負(fù)責(zé)維護(hù)所有可用服務(wù)的動(dòng)態(tài)信 息，起著服務(wù)目錄的作用。在j j n i 中服務(wù)用對(duì)象接口及屬性來(lái)表示，因而服務(wù)的 發(fā)現(xiàn)通過(guò)接口匹配和屙睦匹配進(jìn)行。 u p n p i l4 ，”1 是m i c r o s o f t 所領(lǐng)導(dǎo)的相關(guān)論壇為信息家電、無(wú)線設(shè)備以及p c 機(jī) 而指定的基于t c p l p 的即插即用的設(shè)備體系結(jié)構(gòu)。它定義了s s d p ( s i m p l e s e r v i c ed i s c o v e r yp r o t o c 0 1 ) 來(lái)處理服務(wù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。u p n p 中主要有三類實(shí)體：設(shè)備、 服務(wù)和控制點(diǎn)。當(dāng)設(shè)備和控制點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，首先通過(guò)一定的協(xié)議自動(dòng)獲取i p 地址。然后，提供服務(wù)的設(shè)備通過(guò)一個(gè)保留的多播通道聲明其自身及其所包含的 子設(shè)備和服務(wù)及其能力；而控制點(diǎn)也通過(guò)同一個(gè)多播通道請(qǐng)求所需的設(shè)備或服 務(wù)。u p i l p 論壇定義了服務(wù)和設(shè)備的類型、屬性和行為模板，模板文件的定義以 及設(shè)備和服務(wù)的描述都基于x m l 語(yǔ)言。服務(wù)的訪問(wèn)遵循s o a p ( s i m p l ec 喲e c t a c c e s sp r o t o c 0 1 ) 協(xié)議。 s l p 、j i n j 、u p n p 都是工業(yè)界的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，已有許多相應(yīng)的產(chǎn)品問(wèn)世，但是 他們對(duì)空間位置概念的表示只能通過(guò)i p 多播組、子網(wǎng)和域，這種空間位置表示 過(guò)于簡(jiǎn)單、與現(xiàn)實(shí)世界中的地理位置概念沒(méi)有直接聯(lián)系，兩個(gè)相鄰的口地址不 意味i p 地址持有者空間位置上的相鄰，所以很難把服務(wù)在現(xiàn)實(shí)世界中的位置概 念( 一個(gè)房間，一幢大樓，一個(gè)城市) 映射到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中去。而且服務(wù)在網(wǎng) 絡(luò)中的位置也不等于服務(wù)的服務(wù)范圍。 文獻(xiàn)【1 6 】和文獻(xiàn)【1 7 提出的方案進(jìn)一步解決了l p 多播地址與物理位置的關(guān) 聯(lián)。文獻(xiàn)【1 6 】提出了一個(gè)車載a dh o c 環(huán)境中的基于位置的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案，服務(wù)發(fā) 現(xiàn)以g e o c a s t 為基礎(chǔ)，g e o c a s t 是不同于傳統(tǒng)多播的一種多播方式，g e o c a s t 多 播組包含在指定地理區(qū)域內(nèi)的所有結(jié)點(diǎn)集合，在一個(gè)給定的時(shí)間內(nèi)位于指定地理 區(qū)域內(nèi)的主機(jī)都將成為多播組的成員。文獻(xiàn)【1 7 】中的o p e l l l s d 框架定義了一組 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，其能獲知自己的物理位置，并向一個(gè)熟知的多播地址通告自己的存在， 通告中包括服務(wù)的物理位置以及服務(wù)類型以及如何連接服務(wù)。服務(wù)的物理位置信 息以語(yǔ)義位置u r “1 表示，形式如l o c a t i o n ：d o m a i l 們o m a i m s p e c 訊c ，并可以根 據(jù)u r l 計(jì)算位置之間的空間關(guān)系。 相對(duì)于s l p 、j i n i 、1 ，p n p 而言，文獻(xiàn)【1 6 】和文獻(xiàn)【1 7 】提出的方案更關(guān)注于物 理位置而不是網(wǎng)絡(luò)位置，但是服務(wù)的聲明和發(fā)現(xiàn)仍然是通過(guò)i p 多播實(shí)現(xiàn)的，在 間斷性連接的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，可能會(huì)發(fā)生響應(yīng)爆炸的問(wèn)題，造成過(guò)重的網(wǎng)絡(luò)負(fù) 載。也不適用于像i n t e n l e t 一樣的大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中，因?yàn)榭缇W(wǎng)絡(luò)和跨域的服務(wù)發(fā)現(xiàn) 和訪問(wèn)會(huì)涉及域管理員權(quán)限之間的協(xié)作，需要域管理員提前根據(jù)終端用戶需求為 某些域安排適當(dāng)?shù)臋?quán)限，由于終端用戶的移動(dòng)性，這種預(yù)見(jiàn)比較困難，而且也會(huì) 帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜性和低效性。而且，g e o c a s t 是一項(xiàng)未被廣泛接受的標(biāo)準(zhǔn)， 河海大學(xué)碩上論文種面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 因?yàn)橛行У膶?shí)旋需要替換網(wǎng)絡(luò)中所有現(xiàn)有的路由器，不適合在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中推 廣。 1 2 2 基于地理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案 這一類服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案以地理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，可以依據(jù)一定的空間標(biāo)準(zhǔn)對(duì) 服務(wù)進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和選擇。 j o s e 和d a v i e s 提出的a r o u n d 【1 9 ，2 0 】體系結(jié)構(gòu)就是一種支持l b s 的技術(shù)獨(dú) 立的通用發(fā)現(xiàn)方案。在a r o u n d 體系結(jié)構(gòu)中，每l b s 服務(wù)都定義了一個(gè)服務(wù)范 圍( s e r v i c es c o 口e ) 以標(biāo)識(shí)提供該服務(wù)的地理范圍，即在哪些地理范圍內(nèi)服務(wù)可 用。為了使所有的服務(wù)范圍能共享一組語(yǔ)義位置符號(hào)，引入了位置環(huán)境( l o c a t i o n c o n t e x t ) 的概念來(lái)代表一個(gè)用戶和應(yīng)用可能感興趣的空間范圍。整個(gè)a r o u n d 結(jié)構(gòu)由a r o u n d 服務(wù)( a r o u n ds e r v i c e ) 、上下文管理器( c o n t e x t u a l i z a t i o n ) 和命名服務(wù)( n 鋤es e n r i c e ) 三個(gè)主要功能模塊組成。其中a r o u n d 服務(wù)是一 個(gè)分布式服務(wù)位置基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，其由一組a r o u n d 服務(wù)器( a r o u n ds e n ，e r ) 提 供和管理的，每個(gè)a r o u n ds e r v e r 上存儲(chǔ)了一組位置環(huán)境，考慮到多個(gè)位置環(huán) 境會(huì)相互重疊，用圖型結(jié)構(gòu)來(lái)組織和管理這些位置環(huán)境的相互關(guān)系( 包含和鄰 居) 。上下文管理器負(fù)責(zé)解析出一個(gè)或多個(gè)與當(dāng)前移動(dòng)設(shè)備的物理位置相對(duì)應(yīng)的 位置環(huán)境，統(tǒng)稱為基本位置環(huán)境( b a s ec o n t e x t ) ，而命名服務(wù)則對(duì)基本位置環(huán)境 作相關(guān)處理后，再映射到相應(yīng)的a r 0 u n d 服務(wù)器上。服務(wù)提供者根據(jù)服務(wù)的服 務(wù)范圍屬性映射成的位置環(huán)境把服務(wù)信息注冊(cè)到相關(guān)的a r o u n d 服務(wù)器上，這 樣服務(wù)發(fā)現(xiàn)者通過(guò)上下文管理器和命名服務(wù)通知a r 0 u n d 服務(wù)器用戶或應(yīng)用感 興趣的位置環(huán)境從而查找和訪問(wèn)所需的服務(wù)。 文獻(xiàn) 2 1 】描述了一個(gè)架構(gòu)于現(xiàn)有1 1 1 t e m e t 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上的、分布式的、同時(shí)支 持基于空間屬性和非空間屬性查詢的c s 服務(wù)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)。該體系架構(gòu)由k i o s k s 、 g e o m e t r ym a l l a g e r s 和r e s o l v e r s 三個(gè)模塊組成。文獻(xiàn) 2 1 】作者在設(shè)計(jì)體系架構(gòu)時(shí)， 把空間數(shù)據(jù)和非空問(wèn)數(shù)據(jù)作為獨(dú)立的實(shí)體分開，分別存儲(chǔ)在o s k s 和g e o m e t r y m a j l a 2 e r s 中。各個(gè)k i o s k s 是獨(dú)立的，無(wú)結(jié)構(gòu)的，一個(gè)k i o s k 是任意數(shù)據(jù)庫(kù)中的 一個(gè)表，表中的每個(gè)記錄就是一個(gè)服務(wù)，共享同個(gè)數(shù)據(jù)模式。每個(gè)服務(wù)是有其 服務(wù)范圍( s e i c ea r e a ) 屬性的但其不存儲(chǔ)在鼬o s k 表而是存儲(chǔ)在g e o m e t r y m a l l a g e r 中。每個(gè)g e o m e t r ym a n a g e r 用坐標(biāo)系統(tǒng)加符號(hào)位置的方式表示空間位 置：用幾何形狀來(lái)表示對(duì)象，用坐標(biāo)向量來(lái)描述幾乎形狀，并且可以給每個(gè)幾何 形狀取符號(hào)名。g e o m e t r ym a n a g e r s 和o s k s 分布在網(wǎng)絡(luò)中的任一位置，以樹 型層次結(jié)構(gòu)組織在一起：g e o m e 田m a n a g e r s 為樹的內(nèi)部結(jié)點(diǎn)，硒o s k s 為樹的葉 子結(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)要提供一個(gè)簡(jiǎn)潔的對(duì)外接口，即r e s o l v e r s ，r e s o l v e r s 從應(yīng)用接受 請(qǐng)求，分離請(qǐng)求中的空間屬性和非空間屬性，g e o m e t r ym a n a g e r s 負(fù)責(zé)空間屬性 河海大學(xué)碩十論文 一種面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 的處理，k i o s k s 負(fù)責(zé)非空間屬性的匹配，最后由r e s 0 1 v e r s 把結(jié)果綜合起來(lái)形成 最終結(jié)果返回給用戶。 a r o u n d 體系結(jié)構(gòu)和文獻(xiàn) 2 1 的體系結(jié)構(gòu)都建立了一組獨(dú)立于網(wǎng)絡(luò)域的實(shí) 體來(lái)處理服務(wù)的發(fā)現(xiàn)和查詢，從而避免了對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的依賴和跨越協(xié)作 的問(wèn)題，并能運(yùn)用于i m e m e t 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。但無(wú)論是哪一個(gè)體系結(jié)構(gòu)都沒(méi)有真正 實(shí)現(xiàn)開放性設(shè)計(jì)目標(biāo)。j o s e 和d a v i e s 提出的a r o u n d 體系結(jié)構(gòu)時(shí)希望組成架 構(gòu)的各個(gè)實(shí)體( 如服務(wù)、客戶端應(yīng)用等) 能獨(dú)立開發(fā)和管理，一個(gè)實(shí)體的變化不 會(huì)對(duì)其他實(shí)體產(chǎn)生影響。但實(shí)際上由于當(dāng)時(shí)一些標(biāo)準(zhǔn)的缺乏，a r o u n d 沒(méi)有真 正實(shí)現(xiàn)元素的獨(dú)立性。舉例而言，由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)類型和服務(wù)描述，各個(gè)基 于a r o u n d 體系結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)建立了自己的服務(wù)類型和服務(wù)描述，開發(fā)了自己的 客戶端應(yīng)用來(lái)訪問(wèn)這些服務(wù)。各a r o u n d 系統(tǒng)雖然基于同一個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)，但各 a r o u n d 系統(tǒng)之間的互操作訪問(wèn)還足困難的。文獻(xiàn)【2 1 】雖然統(tǒng)一定義了服務(wù)的 描述和表示，但用共享同一數(shù)據(jù)模式的數(shù)據(jù)記錄來(lái)描述服務(wù)過(guò)于簡(jiǎn)單，不易廣泛 推行，而且也沒(méi)考慮底層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)的異構(gòu)帶來(lái)的服務(wù)訪問(wèn)的互操作性問(wèn)題。 而且把空間屬性和非空問(wèn)屬性分開處理，會(huì)增加通訊負(fù)載，帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的問(wèn)題。 1 3 本文的研究目標(biāo)和研究?jī)?nèi)容 在普適計(jì)算環(huán)境中，一方面是越來(lái)越多的新的設(shè)備、服務(wù)和計(jì)算實(shí)體出現(xiàn)在 網(wǎng)絡(luò)上，另一方面是人類的活動(dòng)表現(xiàn)出高度的移動(dòng)性和不確定性。人類隨時(shí)可能 處于一個(gè)陌生的環(huán)境中，需要無(wú)處不在、隨時(shí)隨地的發(fā)現(xiàn)服務(wù)。同時(shí)，這些服務(wù) 跟空間位置密切聯(lián)系，人們希望發(fā)現(xiàn)和訪問(wèn)與自己當(dāng)前所在位置或指定位置相關(guān) 的服務(wù)，以便于自己的出行、工作和生活。 本文的研究目標(biāo)在于尋找一種通用的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案，其可作為一種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu) 使得移動(dòng)用戶可以發(fā)現(xiàn)與本地位置環(huán)境相關(guān)的服務(wù)，其包含兩個(gè)主要需求： 1 面向l b s ，即用戶或應(yīng)用發(fā)現(xiàn)的服務(wù)是與物理位置相關(guān)聯(lián)的，在同一個(gè) 位置的兩個(gè)設(shè)備能發(fā)現(xiàn)同一個(gè)鄰近服務(wù)，而獨(dú)立于設(shè)備所處的網(wǎng)絡(luò)和管理域。 2 支持開放性和互操作性，以避免j n t e r n e t 上各種資源和服務(wù)的異構(gòu)性， 允許l b s 服務(wù)可以由第三方實(shí)體獨(dú)立開發(fā)、提供并協(xié)同工作。 本文基于面向服務(wù)的體系架構(gòu)( s e n ，i c e o r i e n t e d c h i t e c t u r e ，s o a ) 來(lái)實(shí)現(xiàn) 基于位置的服務(wù)發(fā)現(xiàn)。w c bs e r v i c e 技術(shù)是一種可編程的信息提供和訪問(wèn)機(jī)制， 其松散耦合的特性使其成為一種廣為接受的開放性解決方案。應(yīng)用可以使用統(tǒng)一 描述、發(fā)現(xiàn)和集成防議( u n i v e r s a ld e s c r i p t i o n ，d i s c o v e r ya 1 1 dh l t e 掣a t i o n ，u d d l ) 來(lái)發(fā)布和發(fā)現(xiàn)所需的w 曲s e r v i c e 。盡管u d d i 標(biāo)準(zhǔn)本質(zhì)上是面向全球服務(wù)( 與 位置無(wú)關(guān)的) 的發(fā)布和發(fā)現(xiàn)，但考慮到其潛在的互操作性的優(yōu)點(diǎn)，采用w 曲 s e i c e 和u d d i 作為支持基于位置的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)有一 河海大學(xué)碩士論文一種面向l b s 的服務(wù)發(fā) 見(jiàn)方案的研究與應(yīng)用 定的吸引力。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，探討了u d d i 在支持基于位置的服務(wù)發(fā)現(xiàn)上的 可行性，并指出其仍存在的一些局限性，提出了面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的體 系結(jié)構(gòu)，并通過(guò)原型驗(yàn)證了方案的有效性。 1 4 本文組織 論文的第二章首先討論和分析了面向l b s 服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的一些支撐技術(shù)。 從支持l b s 的角度來(lái)講，相關(guān)技術(shù)有空間位置模型和服務(wù)發(fā)現(xiàn)鄰近模型兩部分； 從開放性角度看，論文主要介紹了面向服務(wù)的體系架構(gòu)和u d d i 規(guī)范，并進(jìn)一步 對(duì)u d d i 做了分析，指出其在支持基于位置服務(wù)發(fā)現(xiàn)上的優(yōu)點(diǎn)和局限之處。 第三章在對(duì)u d d i 進(jìn)行空間擴(kuò)展的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了自己的面向l b s 的服務(wù) 發(fā)現(xiàn)方案，提出了方案的整體架構(gòu)，介紹了架構(gòu)各組成部分的主要功能，詳細(xì)分 析和設(shè)計(jì)了本文的重點(diǎn)l b s s d 系統(tǒng)，主要內(nèi)容包括：如何建立空間位置模型； 如何對(duì)u d d i 進(jìn)行空間擴(kuò)展，使其支持小粒度的空間位置分類；如何使u d d i 提供基于空間標(biāo)準(zhǔn)的查詢處理機(jī)制。最后通過(guò)比較的方法分析了方案的優(yōu)點(diǎn)與局 限。 第四章實(shí)現(xiàn)了刪l b s s d 原型系統(tǒng)，介紹了實(shí)驗(yàn)環(huán)境和相關(guān)的環(huán)境配置， 主要軟件和工具。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了主要功能模塊，并通過(guò)應(yīng)用實(shí)例驗(yàn)證了方案的可行 性和有效性。 第五章對(duì)論文的內(nèi)容進(jìn)行了總結(jié)，指出存在的問(wèn)題，并展望了今后需要進(jìn)一 步完善和開展的工作。 河海大學(xué)頌士論文一種面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 第二章面向l b s 服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的支撐技術(shù) 2 1 空間位置模型 基于位置的應(yīng)用需要一個(gè)能充分表示移動(dòng)對(duì)象和固定對(duì)象位置信息的數(shù)據(jù) 模型，稱之為空間位置模型。設(shè)計(jì)空問(wèn)位簧模型有三種主要的途徑2 2 1 ：一是設(shè)計(jì) 為一個(gè)多維坐標(biāo)系統(tǒng)；二是用一個(gè)符號(hào)集合及它們之問(wèn)的相互關(guān)系表示：三是把 前兩種模型結(jié)合在一起。三種模型都有各自的特點(diǎn)和不足。本文將在以下小節(jié)中 單獨(dú)討論。 2 1 1 幾何位置模型 幾何位置模型基于一個(gè)或多個(gè)參考坐標(biāo)系統(tǒng)，位置通常被表示為坐標(biāo)系統(tǒng)中 的一個(gè)點(diǎn)或一個(gè)平面或一個(gè)三維立體，以坐標(biāo)元組的形式來(lái)描述【2 2 1 。任何物體都 以坐標(biāo)形式表示，沒(méi)有位置和位置對(duì)象的差別。因此，幾何位置模型能精確的表 示任何空間位置，但很難為應(yīng)用所理解和使用。圖2 一l 展示了一個(gè)簡(jiǎn)單的幾何位 置模型的分類。統(tǒng)一幾何位置模型包含多個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)以及坐標(biāo)系統(tǒng)之問(wèn)的相互映 射。 系統(tǒng) 圖2 1 幾何位置模型圖2 _ 2 符號(hào)位置模型 盡管以坐標(biāo)表示位置數(shù)據(jù)缺乏一定的語(yǔ)義，但以g p s 定位技術(shù)為主的位置 可察覺(jué)系統(tǒng)中仍然存在對(duì)位置數(shù)據(jù)幾何表示的需求。幾何位置數(shù)據(jù)描述為相對(duì)于 某個(gè)參考坐標(biāo)系統(tǒng)的坐標(biāo)集合，以g p s 為例，空間中一點(diǎn)通常表示為w g s 8 4 坐標(biāo)系統(tǒng)的 三元組，空問(wèn)區(qū)域通常表示為二維平面和三維立 體中的頂點(diǎn)坐標(biāo)的集合。對(duì)幾何位置模型中的位置對(duì)象的建模主要就是對(duì)位置概 念的建模。位置以點(diǎn)來(lái)表示是很理想的方式，但考慮到不存在精度百分百的定位 和追蹤系統(tǒng)，位置對(duì)象( 無(wú)論是靜止的還是移動(dòng)的) 的位置信息撮好還是以一個(gè) 河海大學(xué)碩士論文一種面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 位置不確定的鄰近區(qū)域來(lái)表示。這樣就可以建立位置區(qū)域的空間關(guān)系：包含、相 等、覆蓋、鄰近。這些空間關(guān)系可以通過(guò)各自區(qū)域的坐標(biāo)以形式化的方式表達(dá)。 幾何位置模型的主要優(yōu)點(diǎn)： 】能保證位置數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 2 基于坐標(biāo)的空間查詢提供了個(gè)非常靈活的獲取位置信息的方法。 3 位置傳感器和應(yīng)用僅需要了解一個(gè)參考坐標(biāo)系統(tǒng)就能相互交互。 4 參考坐標(biāo)系統(tǒng)是典型可重用的，而無(wú)需自己制定。 幾何位置模型的主要缺點(diǎn)： 1 坐標(biāo)數(shù)據(jù)是弱結(jié)構(gòu)化的，很難進(jìn)行有效的設(shè)計(jì)。 2 所有獲得的位置數(shù)據(jù)需要被轉(zhuǎn)換成一個(gè)統(tǒng)一的參考坐標(biāo)系統(tǒng)。 3 一些不必要的幾何數(shù)據(jù)和計(jì)算會(huì)加重應(yīng)用的負(fù)載。 4 不利于管理，尤其足訪問(wèn)控制的管理。 5 需要一個(gè)獨(dú)立的位置目錄負(fù)責(zé)把坐標(biāo)數(shù)據(jù)映射成能為應(yīng)用和用戶所理解 的有意義的數(shù)據(jù)。 2 。1 2 符號(hào)位置模型 符號(hào)位置模型是指用抽象的符號(hào)來(lái)表示位置，如“河海大學(xué)校園”、“科學(xué)館”、 “1 1 1 2 房間”。與幾何位置模型不同，在符號(hào)位置模型中，位置和位置對(duì)象是兩 個(gè)不同的概念，位置一般很自然的被表示為集合，而位置對(duì)象通常被表示為集合 中的一個(gè)成員瞄l 。當(dāng)位置對(duì)象物理上位于一個(gè)表示位置的平面或三維立體之內(nèi)， 它就成為了位置集合中的一個(gè)成員。 在一個(gè)給定模型中的符號(hào)位置集合是有限制的，比如說(shuō)在有些情況下不允許 位置的重疊。同時(shí)，符號(hào)位置模型通常需要建立一個(gè)位置符號(hào)的偏序關(guān)系以說(shuō)明 符號(hào)位置之間的包含關(guān)系?；谖恢檬欠裰丿B，這種包含關(guān)系會(huì)產(chǎn)生兩種不同的 符號(hào)位置表示結(jié)構(gòu)：一個(gè)是樹性結(jié)構(gòu)；另一是非循環(huán)圖形結(jié)構(gòu)。圖2 2 形象的說(shuō) 明了符號(hào)空間位置模型的分類。 目前符號(hào)位置模型有三種具體的實(shí)現(xiàn)模型，分別是蜂窩模型( c e um o d e l ) 、 區(qū)域模型( z o n em o d e l ) 和位置域模型( l o c a t i o nd o m a i nm o d e l ) 。這三個(gè)模型 不是相互排斥的，相反，在處理位置數(shù)據(jù)的不同的階段將會(huì)用到不同的模型。 蜂窩模型( c e l lm o d e l ) 在蜂窩模型中，假設(shè)每個(gè)位置感知系統(tǒng)代表了一個(gè)定義良好的地理區(qū)域( 一 個(gè)房間、射頻單元) 。這些區(qū)域統(tǒng)稱為蜂窩。在g p s 的應(yīng)用中，蜂窩區(qū)域是以視 覺(jué)坐標(biāo)和精確度定義的一個(gè)圓。 河海大學(xué)碩士論文一種面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 圖2 - 3 蜂窩模型圖2 4 區(qū)域模型 圖2 3 模型的一個(gè)例子。一共七個(gè)蜂窩標(biāo)識(shí)為a 到g ，三種不同的線 條意味著三個(gè)重疊的位置感知系統(tǒng)的同時(shí)存在。蜂窩就是模型中的符號(hào)位置。因 為可能同時(shí)包括多個(gè)位置感知系統(tǒng)，蜂窩之間允許相互覆蓋，但無(wú)法表示出蜂窩 之間的包含關(guān)系，因此這只是一個(gè)簡(jiǎn)單的符號(hào)模型。蜂窩模型保證了位置信息的 準(zhǔn)確性，因?yàn)槎x包括了視覺(jué)范圍內(nèi)的所有符號(hào)位置，但由于蜂窩之間可以相互 覆蓋，因此不適用于空間查詢的處理。 區(qū)域模型( z o n em o d e l ) 在蜂窩模型中，把蜂窩重疊的區(qū)域引申為相互獨(dú)立的位置，這些位置稱為區(qū) 域。每個(gè)區(qū)域是一個(gè)或多個(gè)蜂窩的一部分。 圖2 4 展示了從圖2 3 蜂窩模型中引申而得的區(qū)域模型，現(xiàn)在所有的蜂窩被 劃分成不重疊的區(qū)域標(biāo)識(shí)為a 到o 。在區(qū)域模型中用區(qū)域而不是蜂窩作為 符號(hào)位置。因?yàn)閰^(qū)域之間是相互不重疊的，區(qū)域模型是一個(gè)互斥的符號(hào)模型。這 樣不同的位置感知系統(tǒng)可以集成同一個(gè)應(yīng)用中。 因?yàn)閰^(qū)域不相交，一個(gè)位置對(duì)象一次晟多在一個(gè)區(qū)域內(nèi)。在區(qū)域模型內(nèi)，位 置對(duì)象的移動(dòng)可以被構(gòu)建成有限狀態(tài)機(jī)。因此，區(qū)域模型非常適合于位置對(duì)象的 追蹤和移動(dòng)預(yù)測(cè)。通過(guò)把區(qū)域定義成不同蜂窩的重疊部分，可以獲得一個(gè)更高的 定位精度。同時(shí)，區(qū)域模型可以被劃分成獨(dú)立的地理覆蓋區(qū)域，區(qū)域模型中的計(jì) 算是可分布的。但是區(qū)域模型也有一些不足之處：首先是無(wú)法進(jìn)行查詢和多解析 處理；其次是對(duì)不同的位置感知系統(tǒng)而言，它們所看到的區(qū)域模型可能是完全不 同的 位置域模型( l o c a t i o nd o m a i nm o d e l ) 位置域表示為一個(gè)符號(hào)位置且是有序的。在每個(gè)位置域集合上定義了一種偏 序關(guān)系，這種偏序關(guān)系恰好反應(yīng)了實(shí)際地理區(qū)域之間的空間包含關(guān)系。與蜂窩模 型一樣，位置域模型是允許相互覆蓋的。 左下圖是位置域模型的一個(gè)例子。七個(gè)位置域形成了一個(gè)圖形結(jié)構(gòu)?！按髮W(xué)” 域直接或間接包含了其他所有的域。圖上同時(shí)展示了從圖2 4 區(qū)域模型到位置域 模型的映射。 0 河街大學(xué)碩士論文種面向l b s 的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方案的研究與應(yīng)用 圖2 5 位置域模型圖2 石聯(lián)合位置模型 在位置域模型下，位置服務(wù)通過(guò)使用預(yù)先定義的位置域集合來(lái)表示位置對(duì)象 的位置。隨著位置對(duì)象在地理空間內(nèi)的移動(dòng)，他們會(huì)不斷的離開一個(gè)位置域和進(jìn) 入一個(gè)位置域。如果一個(gè)位置對(duì)象是一個(gè)位置域的成員，必定也是該域所有父域 的成員。為了保證存儲(chǔ)的一致性，域成員關(guān)系的改變會(huì)立即傳播到整個(gè)位置域?qū)?次結(jié)構(gòu)中。一個(gè)任意的位置域集合不一定要有一個(gè)根域，即一個(gè)在空間上能包括 所有其他域的位于根結(jié)點(diǎn)位置的位置域。但在位置服務(wù)的實(shí)際應(yīng)用中，建立根域 還是有很大益處的。 綜上所述，總結(jié)了符號(hào)位置模型的主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。其存在四個(gè)優(yōu)點(diǎn)如下： 1 可以簡(jiǎn)單的通過(guò)對(duì)位置名稱的引用獲知相關(guān)的位置，易于理解和使用。 2 有利于位置信息的訪問(wèn)控制。 3 層次數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)便于多