2011CB302700-G物联网体系结构基础研究 - 副本(2)

4. 物联网服务提供机理和方法

在物联网软件建模与设计理论方面，针对物联网环境动态性，从

软件结构建模、编程模型和服务提供方面增加对环境的感知适应能力。对不同类型的物联网应用进行分析，通过建立统一的建模方法，提供具有支持输入、需求、资源三方面表达能力的模型框架，针对各种应用类别提供元模型；在问题域模型基础上，通过引入语义标注方法实现应用模型的描述，并完成模型的组合与生成；对于动态生成的应用模型，利用仿真方法递归校验其正确性并不断对模型进行修正；建立模型变化与环境变化的作用关系，给出模型变化在环境适应性及模型切换风险之间的度量方法，评估模型切换风险，为模型的动态调整提供依据。在编程模型方面，建立关于编程维度的多维理论模型，提出环境维度概念, 将软件依赖环境的部分独立出来, 实现业务逻辑与系统环境相分离，提高软件系统灵活性和扩展性。

在物联网服务需求的动态获取和演化研究中，结合面向目标本体

论和面向场景的多视点物联网服务需求获取方法，对服务所依赖和生存的动态环境和演化特征进行精确刻画和建模；在此基础上，通过引入上下文感知的环境信息控制函数和反射机制，使服务需求能够适应动态环境的变化，对服务需求元数据进行更新，达到需求动态演化的目的。在服务动态构建及自演化适配机理研究方面，通过引入服务聚类的概念，实现物联网服务的分类组织；然后引入抽象服务域概念，能够根据用户的功能性和非功能性需求将不同服务聚类中的网络信息服务组织成服务资源视图，同时结合问题域的搜索和知识推理，引入仿生智能计算方法，实现服务的动态发现选择、聚合和集成。在服务质量的动态保障方法研究中，采用机器学习的方法来自动地分析、挖掘上下文信息间的依赖或因果关系，自动形成相关上下文信息间的拓扑结构和结点间的度量值，最终建立起基于上下文感知的物联网服务质量动态保障机制与方法，实现有质量保障的物联网服务。

5. 物联网验证平台和典型应用示范

采用本项目提出的物联网四层体系架构，融合传感器网络、车载

网、移动定位终端网络、移动通信网络、互联网等多种异构网络，建立大规模异质网元所构成的物联网验证平台,对相关理论和关键技术进行综合验证。验证平台从功能上由4部分组成：

(1) 物联网体系结构的验证。构建分层独立的验证平台体系架

构，实现物联网功能实体，分别对对象感知层、数据交换层、信息整

合层、应用服务层各层的功能和接口，进行独立验证及集成验证；

(2) 物联网系统设计原理、实现机理的验证。构建大规模异质网

元组成的动态网络，实现网元节点的异构接入、网络融合和应用环境等基础架构，验证网络中异质网元数据交换、不确定信息整合、动态环境服务提供等基础理论和方法；

(3) 物联网系统关键技术的验证。验证非IP的数据交换、信息

融合计算、服务动态构建等支撑网络平台可靠运行和管理的各种关键技术和协议的正确性；

(4) 物联网系统环境的性能检测及诊断工具。根据物联网性能度

量评价体系建立大规模物联网系统性能测量机制，通过分布式、动态自组的方式实现验证平台的性能评测功能；通过主动或被动方式获取系统运行参数和诊断指标，建立数据关联关系分析技术，研制系统诊断工具，保证物联网系统的可靠运行。

通过建立林区生态保护示范系统，对物联网各项关键技术进行应

用示范，提供碳平衡监测示范应用。以天目山地区为示范区域，利用传感网、车载网、智能用电网等构成的物联网对林区固碳、车辆行驶排碳、建筑物/企业用电排碳等进行采样检测，对采集的数据进行整合从而获取区域内碳平衡指数，并进行减排智能决策提供依据。同时利用互联网和移动网络向公众动态发布碳平衡指数，引导公众自然采取低碳消费，实现低碳社会。

4.3 主要创新点与特色

(1) 利用网络分层原理，提出由对象感知层、数据交换层、信息

整合层、应用服务层构成的物联网4层体系架构，基于该架构进一步研究异构网络的互连模型和互连机理，构建面向网元异构性和应用多态性的网元互联方法和与之相适应的寻址体系。

(2) 从网络信息理论的角度，揭示物联网的时空关系，探索物联

网拓扑设计准则、路由选择原则、网络能力/延迟的规律等物联网的基本性质。

(3) 针对物联网网络融合多元化特征，分别从IP体系演进、支

持非IP与IP融合两种角度研究融合网络体系架构，来适应不同场景网络融合需求。将IP网先路由后传输两者分离的方式, 转变为物联网环境感知、传输、路由紧密联系、相互优化、协同应用三者不可分的方式，研究非IP数据交换技术。

(4) 针对感知信息的不确定性，利用概率论、机器学习、模式识

别等理论，研究交互信息的统一表示模型、交互对象集合优化选择、情境驱动的多个网元感知信息高效融合，研究基于多属性决策的信息融合计算理论。

(5) 针对物联网环境动态性，提出环境维度概念, 将软件依赖环

境的部分独立出来, 实现业务逻辑与系统环境相分离。从软件结构建模、编程模型和服务提供方面增加对环境的感知适应能力，建立有机协调业务流、控制流和感知流的新型物联网服务模型，研究基于情境感知的主动服务提供机理。

另外，本项目在跨信息、林业学科的研究团队组织，面向林区生

态保护示范应用研制大规模、实用性的物联网系统和碳平衡监测示范应用方面有显著特色。

4.4 课题设置

围绕本项目解决三个关键科学问题的总体目标，覆盖关键科学问

题包含的主要研究内容，本项目设置紧密联系而有不同侧重的5个研究课题，关键科学问题与课题之间关系、各个课题之间的关系如图3、4所示。课题1“物联网体系结构理论模型”为课题2、课题3、课题4提供基础模型的支持；课题2、课题3、课题4围绕课题1建立的理论模型，从物联网的融合与自治机理、信息整合与交互方法、服务提供三个方面开展理论和方法研究；课题5“物联网验证平台和碳平衡监测应用示范”用于对本项目提出物联网体系结构理论和关键技术进行验证和示范应用, 并反馈指导理论和关键技术研究。

科学问题课题设置

图3. 科学问题与课题之间相互关系

图4. 课题之间相互关系

下面是各个课题的具体设置情况。

课题1、物联网体系结构理论模型

预期目标：

本课题旨在建立分层可扩展物联网网络体系结构，在物联网的体

系结构理论模型、设计原理和实现机理的基础研究上取得突破，创建物联网体系架构模型、异构网络互连模型、网络行为分析方法与数据交换机理、性能评价体系与度量模型，并对这些理论成果进行实验验证，形成有关论文、专利和标准提案，为解决大规模异质网元的高效互连、不确定信息的有效利用、动态系统环境中服务提供等重要挑战提供基础。

研究内容：

(1) 层次化可扩展物联网体系结构模型及形式化描述。从多个视

角分析物联网的基本组成要素，探讨各个要素间的内在联系，建立物联网体系结构模型及其形式化描述方法；

(2) 异构网络系统互连模型与高效网元编址体系。研究支持异构

系统高效融合的多元化网元互连模型；研究适应物联网的新型动态编址模型和寻址体系，以及不同互通模型下的网元地址空间规划问题；

(3) 物联网网络动态行为分析与数据交换机理。研究针对网络动

态行为的主动测量的协作框 …… 此处隐藏：2593字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……