摘要：随着移动网络技术的快速发展和移动用户数量的持续增长,移动环境下的各种业务应用已经日趋广泛。伴随而来的...随着移动网络技术的快速发展和移动用户数量的持续增长,移动环境下的各种业务应用已经日趋广泛。伴随而来的是移动应用环境下产生的数据信息呈指数式的增长,它带来了对移动环境下的大量数据信息进行存储管理的新技术需求,因此,有关面向移动环境下的数据存储管理问题的研究已经变得越来越重要。现有的有线网络中的分布式存储管理方法主要是针对带宽稳定、可持续服务、可扩展和高性能节点等都比较稳定的应用环境;但它在面对移动环境的异构性、分布性、高维性、动态性带来的移动数据管理的复杂性等方面具有明显的不适应性,因此,不能直接应用于移动环境下的数据存储管理。由于移动环境的多源性、多宿性、自治性、上下文感知性和环境依存性,且面向移动环境的数据存储管理具有集中与分布的特点,因此,可以考虑借助移动Agent技术、移动数据库、分布式网络、跨层协作、网格计算及云计算等多种技术来构建移动环境存储管理与服务系统。另外,随着各种网络互通和融合技术的日益成熟,在移动环境下设备与网格和云计算系统协作可以构建海量、持久、无限可扩展的存储资源与服务系统的市场前景巨大,并且良好的数据存储管理方法将会为移动应用的运行服务提供高效、安全的数据存储基础。因此,面向移动环境的数据存储管理方法的研究有重要的理论意义和实际意义。本文对移动环境下的移动网格体系结构与资源选择方法、移动分布式数据存储服务结构模型、移动数据库技术、基于无线Mesh网的层次化存储系统和移动环境下的存储服务QoS等关键技术问题进行了系统而深入的研究,取得了一些有创新性意义的研究成果;其主要研究工作和创新性成果体现在以下几个方面。1.提出了一种移动网格结构模型(MGAM,Mobile Grid Architecture Model)和移动网格资源管理算法(MGRMA,Mobile Grid Resource Management Algorithms)。首先提出了一种结合移动计算和网格计算、支持移动环境存储服务的移动网格结构模型,其次,对移动网格的逻辑构成和形式化模型进行分析,给出了移动网格资源选择与分配方法和相关的移动网格资源协作算法,最后给出了移动网格的原型和应用实例,并进行了模拟测试和性能分析。2.提出了一种基于移动环境的自适应分布式存储服务的系统结构模型(SDSSAM,Self-Adaptive Distributed Storage Service Architecture Model),SDSSAM是一种结合移动计算的跨层协作式存储结构模型。首先描述了SDSSAM的各层次的功能;其次提出了SDSSAM结构中的跨层协作方式;最后给出了SDSSAM的分布式存储协作服务和自适应存储等算法。研究表明SDSSAM具有自适应、移动计算、分布式计算和自组织的特点,是一种具备了灵活性、自主性、协作性和群体智能的移动存储系统结构。3.提出了一种基于移动数据库的移动数据管理结构(MDMA,Mobile Data Management Architecture)和存储管理方法(SMS,Storage Management Solution)。移动数据库是移动分布式环境数据组织和存储的最有效的方式,为移动业务运行提供了数据支撑,移动应用一般基于移动数据库而实现。针对移动环境的特点,首先提出了一种基于移动数据库的移动数据管理结构和存储管理方法;其次研究了移动数据库中数据的预取与复制、缓存同步、事务处理、并发控制、广播机制等多种关键技术,为移动环境下数据存储与管理相结合提供可行的管理方法。4.提出了一种基于无线Mesh网的层次化存储系统(HSSWMN,Hierarchical Storage System over Wireless Mesh Network)模型。首先提出了基于无线Mesh网的层次存储系统(HSSWMN)模型,并对其存储模型、存取算法、性能优化等方面进行了分析和研究;其次研究了HSSWMN的名字空间与元数据服务、搜索与查找服务、注册与注销,可扩展性、负载均衡、容错机制、数据安全、复制与缓存机制和拓扑重构等关键问题;最后通过仿真分析,对时延、吞吐量、误码率等进行了模拟测试,并对HSSWMN存储系统的可行性、可用性和可靠性进行了性能分析。5.提出了一种面向移动环境数据存储服务QoS跨层模型(QCLMSS,QoS Cross Layer Model of Storage Services)和移动环境存储服务QoS确保算法(QASS,QoS Guarantee Algorithms of Storage Service)。首先对移动环境数据存储服务QoS技术进行了研究,分析了各层次QoS的特征及关系;其次提出了QoS实施算法及性能模型,并对移动环境下存储QoS保证算法进行了研究;最后提出了全局优化、局部优化、多阶段优化、自适应优化等算法,并分析了移动存储系统的QoS实例,对有线网络、无线网络接入方式下磁盘I/O性能进行了模拟测试和分析研究。显示全部
摘要：在普适计算环境下,信息空间与物理空间深度融合,在这个融合的空间中,人们可以随时随地、透明地获得数字化的...在普适计算环境下,信息空间与物理空间深度融合,在这个融合的空间中,人们可以随时随地、透明地获得数字化的服务。随着普适计算研究的不断深入,面向普适计算的安全问题(如保密性、完整性、可用性和隐私性等)已经成为当前信息安全和普适计算领域关注的焦点。访问控制是确保计算系统安全的核心技术之一。传统的访问控制是被动模式的访问控制,只有在用户发出资源访问请求后,访问控制系统才对资源访问请求进行分析和推理,从而得出访问控制结论,而普适计算环境下的访问控制具有高度的主动性和模糊性,这使得传统的访问控制理论和方法不能有效表达面向普适计算的具有主动性和模糊性的访问控制,迫切需要新理论和新方法。为了描述和实现面向普适计算的主动访问控制,论文基于主动数据库理论、模糊集合理论、模糊推理技术和Petri网理论,在模型表示、模糊推理过程和动态行为特性分析等层面上,对普适计算环境下的访问控制系统展开系统深入的研究。论文的研究工作主要包括以下几个方面：(1)为了描述面向普适计算的访问控制的主动性,论文提出了面向普适计算的主动访问控制模型——AAC(Active Access Control)模型,建立了主动访问控制规则模式。基于事件触发机制,主动访问控制规则可以有效描述面向普适计算的主动授权和主动访问控制。为了分析普适计算环境下的访问控制系统的动态行为特性,论文扩展了传统有色Petri网,提出了可表示主动访问控制规则集的扩展Petri网模型——EPN(Extended Petri Net)网,并基于EPN网,分析了主动访问控制规则集的可终止性,提出了规则集可终止性判定算法,分析了算法的时间复杂度。与其它可终止性判定算法相比,论文所提出的算法具有更高的准确性和运行效率。(2)为了描述面向普适计算的访问控制的模糊性,论文对AAC模型进行模糊扩展,提出了面向普适计算的模糊主动访问控制模型——FAAC(Fuzzy Active Access Control)模型,建立了模糊主动访问控制规则模式。基于模糊ECA规则形式,模糊主动访问控制规则可以有效描述面向普适计算的访问控制的主动性和模糊性。为了分析模糊主动访问控制系统的动态行为特性,论文提出了可表示模糊主动访问控制规则集的Petri网模型——FCTPN(Fuzzy Colored Time Petri Net)网,并基于FCTPN网,分析了模糊主动访问控制规则集的可终止性,提出了规则集可终止判定算法。分析结果表明,所提出的算法进一步提高了判定的准确性。(3)为了保证面向普适计算的访问控制系统运行的正确性和效率,论文基于产生式规则的一致性定义,首次提出了主动访问控制规则集的一致性概念,分析了主动访问控制规则之间的从属关系、冗余关系、矛盾关系和循环规则链关系。在此基础上,论文提出了主动访问控制规则集的一致性判定算法,并研究了主动访问控制规则集的一致性与可终止性的关系。结果表明,主动访问控制规则集的循环规则链的存在是规则集具有不可终止性的充分条件。为了分析模糊主动访问控制规则集的一致性,论文提出了模糊主动访问控制规则集的λ-截集概念,通过λ-截集将一部分模糊主动访问控制规则集去模糊化,从而降低了直接分析模糊主动访问控制规则集的一致性问题的复杂性。最后,论文分析了模糊主动访问控制规则集的一致性与可终止性的关系,结果表明,如果模糊主动访问控制规则集存在λ-截集,并且其λ-截集中存在循环规则链,那么该规则集具有不可终止性。(4)为了验证所提出的面向普适计算的模糊主动访问控制模型的正确性,以智能教室为应用背景,论文设计并实现了一个面向普适计算的模糊主动访问控制原型系统——FAACS(Fuzzy Active Access Control System)系统,详细介绍了FAACS系统的体系结构,对模糊主动访问控制规则的推理效率进行了实验验证,对规则集可终止性判定算法的正确性和运行效率进行了对比实验,实验结果表明,论文所提出的算法是正确和高效的。论文建立了面向普适计算的主动访问控制模型,描述了面向普适计算的访问控制的主动性和模糊性,研究了面向普适计算的主动访问控制系统的可终止性和一致性,为智能访问控制系统设计与实现提供了新的理论和技术支撑,同时也为智能知识系统研究提供新思路,探索新途径。显示全部
摘要：无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)作为新兴的网络测控技术,逐渐渗透进入多元化的生物医学应用...无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSN)作为新兴的网络测控技术,逐渐渗透进入多元化的生物医学应用领域。生物和生理传感器、低功耗集成电路、计算机科学以及无线通信等技术的发展,使得可穿戴传感器网络在人体生理监测领域日益得到广泛的研究和应用。医疗健康监护领域的应用特性要求对生理监测可穿戴传感器网络服务质量(Quality of Service)中的传输延时、可靠性等方面严格要求。而且人体的移动和周围环境的变化使得可穿戴WSN具有很强的动态性,对其传输协议尤其是路由协议的设计带来很大的挑战。本文以生理监测可穿戴无线传感器网络动态环境下保证可靠实时等网络传输服务质量为目的,对经典的收集树协议(Collection Tree Protocol,CTP)进行改进,引入了Pareto多目标优化方法和蚁群算法,设计并实现了网络可靠性和实时性多目标优化路由协议,经过仿真评估,证明其性能达到了研究目标。首先,调研了无线传感器网络的研究现状,分析现有的无线传感器网络协议的优缺点,针对可穿戴系统的需求和特点,研究讨论了现在无线传感器网络协议的特点和缺陷,深入分析了可穿戴的无线传感器网络的特性和需求,并对可穿戴WSN进行了总计设计。其次,在收集树协议CTP的基础上进行改进,提出了基于Pareto多目标优化的路由协议MO-CTP。在链路质量评估阶段,进行单跳链路的多参数性能评估。在路由建立阶段,建立Pareto最优多路径路由表,并基于数据传输的实时性和可靠性指标,筛选多路径路由。与CTP协议相比,MO-CTP协议不仅在传输路径选择上具有更强的适用性和灵活性,而且满足了生理检测上实时可靠等多目标传输性能需求。再次,在协议MO-CTP的基础上进行改进,提出了基于蚁群算法的路由协议AMO-CTP。在路由选择阶段,根据多路径路由和概率路由相结合的策略选择传输路径；在路由维护阶段,在MO-CTP的路由表中增加信息素浓度地址字段,通过信息素浓度挥发、增强等机制自适应网络动态的变化。Matlab仿真表明,该路由协议不但是可行的,随着拓扑结构的变化,寻找的较优路径也随着改变,得到的解更为合理。最后,基于层次化面向对象Petri网建模工具,进行了对可穿戴传感器网络路由协议验证和分析。通过对MO-CTP的HOCPN仿真模型,对该协议的有界性、活性、回复性和公平性等进行形式化分析,验证该协议的正确性。论文的研究成果为面向社区、医院、敬老院等区域人群的可穿戴生理监控网络的研究打下了一定的基础。显示全部
