專利名稱：：一種自組織網(wǎng)絡(luò)上的組合服務執(zhí)行路徑的選擇方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于自組織網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種自組織網(wǎng)絡(luò)上的組合服務執(zhí)行路徑選擇方法。
背景技術(shù)：
：自組織網(wǎng)絡(luò)是當今的研究熱點之一，其應用前景被廣泛看好，服務計算同樣是當前研究的熱點，特別是Web服務在Internet網(wǎng)絡(luò)上得到大量應用，本發(fā)明所涉及的正是以上兩個領(lǐng)域的交叉。在自組織網(wǎng)路環(huán)境下的服務組合方面目前在中國和美國都還沒有專利授權(quán)。用戶在自組織網(wǎng)絡(luò)上提出一個組合服務的請求，自組織網(wǎng)絡(luò)會自動選擇出一個較優(yōu)的執(zhí)行路徑，使得在執(zhí)行整個組合服務中能夠達到較小的網(wǎng)絡(luò)代價并保證QoS(服務質(zhì)量)。自組織網(wǎng)絡(luò)上服務合成是指在自組織網(wǎng)絡(luò)上，每個節(jié)點擁有一些基本服務，當用戶提出一個組合服務的請求時，需要通過多個節(jié)點上的多個服務進行協(xié)作，來滿足所請求的組合服務的需求。傳統(tǒng)的Web服務的服務發(fā)現(xiàn)是由注冊中心來控制，注冊中心給出了每個基本服務的所在節(jié)點信息，同時給出了這些節(jié)點的QoS信息，以QoS為依據(jù)來進行基本服務選擇。QoS需要考慮的因素包括可訪問性、可靠性、性能、容量、魯棒性、互操作性、可移植性。通過對服務節(jié)點QoS的這些方面考慮來選擇出服務合成過程中所需要的基本服務。選擇過程中會對整個Web服務的QoS進行一個評估，現(xiàn)行的評估方法包括蟻群算法、遺傳算法等。在自組織網(wǎng)絡(luò)中，由于其具有動態(tài)拓撲、無中心節(jié)點、網(wǎng)絡(luò)帶寬有限及節(jié)點資源有限等特點，上述以QoS為基準來選擇基本服務提供節(jié)點的策略是不全面的。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種適用于自組織網(wǎng)絡(luò)的組合服務的執(zhí)行路徑的選擇方法。本方法使用戶在自組織網(wǎng)絡(luò)上提出一個組合服務的請求后，自組織網(wǎng)絡(luò)會自動選擇出一個較好的執(zhí)行路徑，在執(zhí)行整個組合服務中能夠達到較小的網(wǎng)絡(luò)代價；同時更好地適應自組織網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和要求，更好的滿足實際應用中的要求。下面介紹一些相關(guān)的基本概念。服務是指一種部署在網(wǎng)絡(luò)上的、自包含的、模塊化的應用程序，它可以在網(wǎng)絡(luò)中描述、發(fā)布、査找以及調(diào)用。自組織網(wǎng)絡(luò)是指一組帶有無線收發(fā)裝置的移動節(jié)點組成的一個多跳的臨時性自治系統(tǒng)，具有動態(tài)網(wǎng)絡(luò)管理和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的功能，主要用于在高移動性和無線通信的環(huán)境下為移動節(jié)點提供通信服務，特別適合于搶險救災、臨時集會、野外施工作業(yè)和軍事等應用場合。組合服務的服務有向無環(huán)圖是指把組合服務用基本服務表示出來時所使用的一種邏輯結(jié)構(gòu)。它描述了這個組合服務由哪些基本服務構(gòu)成，以及這些基本服務的構(gòu)成方式。組合服務的執(zhí)行有向無環(huán)圖是指在整個執(zhí)行組合服務過程中經(jīng)過的整個路徑的邏輯結(jié)構(gòu)。它包括了執(zhí)行路徑上的所有節(jié)點和對應的基本服務，以及這些節(jié)點的連接方式。執(zhí)行路徑是指在整個組合服務的執(zhí)行過程中，服務的數(shù)據(jù)傳輸所經(jīng)過的所有節(jié)點。服務合成就是將多個自治的服務根據(jù)應用需要，通過服務發(fā)現(xiàn)以及服務間的接口集成來提供新的、功能更強的服務。一個合成的服務是一些獨立的、相互交戶的服務的聚集，并把它所聚集的服務當作自己的組件來看待，從而獲得比原有的服務更復雜的功能。從"粒度"上講，服務合成是對服務進行更大的封裝后作為一個服務暴露給外界；從"順序"意義上講，合成是定義一系列的服務調(diào)用順序。從服務合成過程來看，服務可以分為基本服務和組合服務?；痉帐侵甘孪纫汛嬖?、開發(fā)好的服務，對于其它服務或者用戶來說，它是透明的；而組合服務是指對一些其它服務(可能是基本服務，也可能是組合服務)的合成，需要通過多個主體的協(xié)作才可以提供的服務，并以一個接口的形式提供給用戶或者其它服務使用。在自組織網(wǎng)絡(luò)的服務合成方法中，組合服務請求節(jié)點通過服務發(fā)現(xiàn)策略找到該組合服務所需的每一個基本服務具體所在節(jié)點后，服務請求節(jié)點需要從獲得的服務中選擇出較好的基本服務，使之能夠滿足整個組合服務的請求，同時在完成這個服務過程中所有的代價是較優(yōu)的，這些選中的基本服務提供節(jié)點即構(gòu)成執(zhí)行路徑?；谝陨蠁栴}，本發(fā)明方法綜合考慮到基本服務的執(zhí)行QoS代價、網(wǎng)絡(luò)傳輸代價和節(jié)點穩(wěn)定性，選出較優(yōu)的執(zhí)行路徑。其中網(wǎng)絡(luò)傳輸代價由服務提供節(jié)點和服務請求節(jié)點的距離決定，節(jié)點穩(wěn)定性由所經(jīng)過節(jié)點的剩余能量決定。本方法包括以下幾個步驟(如圖1所示)首先服務請求節(jié)點通過服務發(fā)現(xiàn)收集節(jié)點服務信息，然后根據(jù)執(zhí)行代價、傳輸代價和節(jié)點特性選擇基本服務，最后把選擇出來的基本服務的所在節(jié)點構(gòu)成執(zhí)行路徑。下面對選擇方法的各個步驟作進一步的描述(1)收集節(jié)點服務信息服務請求節(jié)點主要通過服務發(fā)現(xiàn)引擎來進行服務的査找和服務信息的査找。通過服務發(fā)現(xiàn)引擎，服務請求節(jié)點廣播它所要求的組合服務的基本服務，每個節(jié)點收到服務請求后返回本節(jié)點上符合要求的基本服務信息，同時給服務請求節(jié)點發(fā)送應答包。應答包中的信息包括在此節(jié)點上的基本服務的執(zhí)行代價信息、此服務所在的節(jié)點的信息和此節(jié)點距離服務請求節(jié)點的跳數(shù)。其中節(jié)點的信息和節(jié)點距離服務請求節(jié)點的跳數(shù)根據(jù)服務請求包中的已經(jīng)過節(jié)點信息和路由表內(nèi)容計算得到，而基本服務執(zhí)行代價信息是在節(jié)點上自行對本節(jié)點上符合要求的服務進行計算得到。(2)選擇基本服務服務請求節(jié)點獲得所有基本服務的信息以后，根據(jù)優(yōu)先權(quán)(節(jié)點成為服務提供者的優(yōu)先權(quán))計算函數(shù)選擇出基本服務的優(yōu)化的服務提供節(jié)點，這些基本服務能夠滿足組合服務的需求，同時能夠達到較好的QoS性能和網(wǎng)絡(luò)傳輸性能。這里的約束條件主要是由服務提供節(jié)點和服務請求節(jié)點間的距離、服務的QoS信息和服務所在的節(jié)點的基本信息決定。服務提供節(jié)點和服務請求節(jié)點間的距離為它們兩點間的跳數(shù)，記為Hop;服務的QoS信息主要由這個服務的QoS決定，記為Q，包括了服務的可訪問性、可靠性、響應時間、魯棒性和安全性能，每一方面的性能由qi來表示，Q的值是所有這些QoS性能的線性加和，即2=^c,仏，其中Ci代表了第i個性能指數(shù)在整個性能指數(shù)的權(quán)重，^c,=1，0〈/〈1。節(jié)點的基本信息用N來表示，主要是由節(jié)點的剩余能量E來決定，它是由整條路徑上節(jié)點的剩余能量的最小值來評估，即A^min(r^ng-五7.},￡~-&}。其中Ei是第i個節(jié)點的剩余能量，ET是傳輸所消耗的能量，EH。p是服務提供節(jié)點的剩余能量，Ex是執(zhí)行服務所消耗的能量。選擇基本服務所在的節(jié)點的優(yōu)先權(quán)由Hop、Q和N共同決定，具體是函數(shù)如下鄉(xiāng)其中P指一個節(jié)點成為執(zhí)行路徑上的節(jié)點的優(yōu)先權(quán)，值越大越有可能成為執(zhí)行節(jié)點，a和P是一定范圍內(nèi)的權(quán)重。經(jīng)過選擇，同種服務提供節(jié)點中優(yōu)先權(quán)最高的節(jié)點成為執(zhí)行節(jié)點。(3)構(gòu)成執(zhí)行路徑把選擇出來的每一個服務節(jié)點作為執(zhí)行路徑上的點，通過服務的有向無環(huán)圖構(gòu)成執(zhí)行的有向無環(huán)圖。圖l所示為本方法的具體的步驟和產(chǎn)生的中間結(jié)果。其中1、3、5是具體的步驟，2，4是中間結(jié)果，6是最終結(jié)果。圖2所示為會議場景中整個討論會移動設(shè)備組成的自組織網(wǎng)絡(luò)模型。圖中Ni代表了場景中一個移動設(shè)備的編號。圖3所示為組合服務的服務有向無環(huán)圖。其中S,代表了服務的編號。圖4所示為組合服務的執(zhí)行有向無環(huán)圖。其中Ni代表了節(jié)點的編號。圖中標號l為服務發(fā)現(xiàn)模塊，2為服務信息，3為QoS建模，4為服務執(zhí)行節(jié)點，5為構(gòu)造執(zhí)行的有向無環(huán)圖，6為執(zhí)行的有向無環(huán)圖。具體實施例方式不失一般性，本發(fā)明將以會議場景下的服務組合為例來詳細介紹整個選擇方法，以便進一步闡述本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點。但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實例。在一個會議場景中，有十個客戶到一個會議室里開討論會，每個客戶都有自己的移動設(shè)備，或者是PDA，或者是手提電腦，整個網(wǎng)絡(luò)的場景如圖2所示，移動設(shè)備間是多跳連接的，形成一個自組織網(wǎng)絡(luò)。每一個節(jié)點上都提供若干服務，具體的服務和位置見表l。表1會議場景上移動設(shè)備的服務列表移動設(shè)備號移動設(shè)備上的服務<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>現(xiàn)在N3上的用戶要把他放在辦公室網(wǎng)上的一個RAR文件調(diào)來放映，他發(fā)出一個組合服務請求，要執(zhí)行這樣一個服務從外網(wǎng)上下載一個RAR文件，并且把這個文件進行解壓并把結(jié)果返回到節(jié)點N3。這里我們就用Si代表從外網(wǎng)下載服務，S2代表文件解壓服務。這個請求的服務就是由串行構(gòu)成的，并且這個請求的組合服務的有向無環(huán)圖如圖3所示。步驟l:通過服務發(fā)現(xiàn)得到基本服務的信息。在整個會議場景中臨時組成的自組織網(wǎng)絡(luò)上査詢所有的節(jié)點上的服務。滿足的節(jié)點返回這個服務的QoS信息，本身的節(jié)點信息和離節(jié)點N3的距離。最后節(jié)點N3得到的S!和S2所在的節(jié)點的所有信息，主要見表2和表3。其中表中的QoS值是按Web服務中的QoS評價體系進行評價所得到的值，通過對服務的一系列性能的線性求和得到。N是從服務請求節(jié)點到達服務提供節(jié)點中整條執(zhí)行路徑上的節(jié)點剩余能量的最小值。表2Si所在的節(jié)點的所有信息<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>根據(jù)對Si和S2每一個服務的信息和節(jié)點信息計算它們的優(yōu)先權(quán)，根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，依照下面的公式來計算優(yōu)先權(quán)p。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage8</formula>根據(jù)此優(yōu)先權(quán)的計算，我們就可以得出節(jié)點Ns上的Si服務，節(jié)點N2上的SJ艮務優(yōu)先權(quán)最高。所以選擇者兩個節(jié)點上的服務作為請求的組合服務的基本服務，因此組合服務的執(zhí)行有向無環(huán)圖見圖4。從上面的例子可以看出本方法同時考慮了自組織網(wǎng)絡(luò)上的服務的QoS代價，提供服務的節(jié)點穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)的傳輸代價，因此本方法選擇出來的執(zhí)行路徑的具有較好的QoS性能，并且有著較優(yōu)的網(wǎng)絡(luò)傳輸代價和節(jié)點有效性。權(quán)利要求1.一種自組織網(wǎng)絡(luò)上的組合服務執(zhí)行路徑的選擇方法，其特征在于首先由服務請求節(jié)點通過服務發(fā)現(xiàn)收集節(jié)點服務信息，然后根據(jù)執(zhí)行代價、傳輸代價和節(jié)點特性選擇基本服務，最后把選擇出來的基本服務的所在節(jié)點構(gòu)成執(zhí)行路徑；其中(1)收集節(jié)點服務信息服務請求節(jié)點通過服務發(fā)現(xiàn)引擎來進行服務的查找和服務信息的查找，通過服務發(fā)現(xiàn)引擎，服務請求節(jié)點廣播它所要求的組合服務的基本服務，每個節(jié)點收到服務請求后返回本節(jié)點上符合要求的基本服務信息，同時給服務請求節(jié)點發(fā)送應答包，應答包中的信息包括在此節(jié)點上的基本服務的執(zhí)行代價信息、此服務所在的節(jié)點的信息和此節(jié)點距離服務請求節(jié)點的跳數(shù)；(2)選擇基本服務服務請求節(jié)點獲得所有基本服務的信息以后，根據(jù)優(yōu)先權(quán)計算函數(shù)選擇出基本服務的優(yōu)化的服務提供節(jié)點，這里的約束條件是由服務提供節(jié)點和服務請求節(jié)點間的距離、服務的QoS信息和服務所在的節(jié)點的基本信息決定；其中服務提供節(jié)點和服務請求節(jié)點間的距離為它們兩點間的跳數(shù)，記為Hop；服務的QoS信息由這個服務的QoS決定，記為Q，包括了服務的可訪問性、可靠性、響應時間、魯棒性和安全性能，每一方面的性能由qi來表示，Q的值是所有這些QoS性能的線性加和，即<math-cwu><![CDATA[<math><mrow><mi>Q</mi><mo>=</mo><munderover><mi>&Sigma;</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mn>4</mn></munderover><msub><mi>c</mi><mi>i</mi></msub><msub><mi>q</mi><mi>i</mi></msub><mo>,</mo></mrow></math>]]></math-cwu><!--imgid="icf0001"file="S2007101707857C00011.gif"wi="105"he="44"img-content="drawing"img-format="tif"/-->其中ci代表了第i個性能指數(shù)在整個性能指數(shù)中的權(quán)重；全文摘要本發(fā)明屬于自組織網(wǎng)絡(luò)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體為一種自組織網(wǎng)絡(luò)上的組合服務執(zhí)行路徑的選擇方法。主要包括執(zhí)行路徑的選擇策略、自組織網(wǎng)絡(luò)上QoS模型建立和服務執(zhí)行有向無環(huán)圖的構(gòu)造。整個流程是通過服務發(fā)現(xiàn)得到組合服務所需要的基本服務的信息，并對這些信息進行建模，得到具有較高QoS且離請求節(jié)點較近的節(jié)點上的基本服務，根據(jù)服務有向無環(huán)圖構(gòu)造出執(zhí)行有向無環(huán)圖。用戶在自組織網(wǎng)絡(luò)上提出一個組合服務的請求時，利用該選擇方法，自組織網(wǎng)絡(luò)會自動選擇一個較優(yōu)的執(zhí)行路徑，在執(zhí)行整個組合服務中能夠達到較小的網(wǎng)絡(luò)代價。文檔編號H04L12/56GK101170499SQ20071017078公開日2008年4月30日申請日期2007年11月22日優(yōu)先權(quán)日2007年11月22日發(fā)明者何震瀛,孫未未,王雪平,覃泳睿,陳煒于申請人:復旦大學