基于语义和动态QOS模型的Web服务匹配研究

摘要

由于web服务的种种优越性及广阔的应用前景，自诞生之日起就受到许多机构和公司的认可与推崇，许多组织机构已将Web服务引入他们的商业流程中，并获得了直接的经济效益. 然而随着Web服务的发展，网络上可用的Web服务会越来越多，如何从数量庞大的服务群中为用户找到满足其所需功能的Web服务，即Web服务的匹配已经成为一个亟待解决的问题。目前UDDI的Web服务发现机制还是基于关键字的匹配，从而导致Web服务发现的低精确性，同时，查询关键字可能与注册的Web服务的描述在语义上相同，而语法上不同，从而与致了低查全率；另一方面，随着Web服务的大量涌现，功能相似的服务会越来越多，而这些服务的非功能属性，如服务收费，服务的可靠性、稳定性等方面可能存在很大的差异；传统的匹配机制缺乏Web服务质量支持以实现最佳服务的发现。另外，用户对这些非功能性能的关心程度可能也有差异，如何按照用户的个性化要求为其找到认为性能最优的服务也是服务匹配中应该考虑的重要问题。 针对传统匹配机制的弊端，本文将本体技术引入到Web服务中，设计了一个基于语义的Web服务匹配模型，提出一套多层次、细粒度的匹配策略，改进了语义相似度的计算方法，具体工作包括： 第一，研究如何定义和表示Web服务。构建Web服务语义描述模型，使其支持对服务质量描述，通过把服务语义描述和服务质量描述以tModel的形式注册到UDDI中心，实现服务语义描述在UDDI中心的使用。 第二，传统的web服务匹配模型已不能适应复杂的语义匹配的需要，本文提出基于语义和动态QoS的Web服务匹配模型，并进行了详细的层次结构设计，将模型分为四个层次和服务发布模块、服务查询模块、OWL-S/UDDI映射等若干子模块，对每个模块都进行了功能设计。 第三，针对如何从众多的功能相似的Web服务中根据服务质量发现最佳服务的问题，提出了新的服务质量描述模型，并且在综合考虑Web服务质量的历史统计信息的基础上，提出了一个有效的Web服务质量评价模型并对服务质量综合指标的评价算法进行了详细的设计。为后续的服务描述研究和服务匹配研究提供基础。 第四，根据智能化和高效性的要求，研究怎样基于语义描述和本体论对广告服务描述与请求服务描述进行匹配。提出了一种多层次、细粒度的服务匹配策略，通过服务类别、服务基本描述信息(服务名称、服务描述)、服务I/O描述信息、服务质量四级匹配，返回满足用户请求的服务；并对词语相似度和语义相似度的算法进行了改进。最后，本文对提出的模型进行了模拟实现，对改进的语义相似度等算法进行有效性验证和性能测试，结果表明，本文提出的模型能够很好地支持Web服务的语义匹配，改进的算法一定程度上提高了服务匹配的准确性和查全率。

目录

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声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2语义Web服务匹配的关键技术及相关研究现状

1.2.1语义Web标记语言

1.2.2语义Web服务的组织

1.2.3语义Web服务的描述

1.2.4语义Web服务的匹配算法

1.3对国内外研究现状的综合分析

1.4本文研究的主要内容及组织结构

第二章语义WEB和WEB服务的相关技术

2.1 Web服务相关技术

2.1.1 Web服务模型和结构

2.1.2 Web服务的核心技术标准

2.2语义WEB相关技术

2.2.1本体(Ontology)

2.2.2 Ontology的建模原语

2.2.3本体构建规则

2.2.4语义WEB模型

2.2.5 Web本体论语言OWL

第三章基于语义和动态QOS模型的WEB服务匹配模型设计

3.1服务语义描述抽象模型

3.1.1现有的服务描述模型分析

3.1.2服务语义描述模型

3.2匹配模型的层次结构设计

3.3匹配模型的功能结构设计

3.3.1服务注册模块

3.3.2服务查询模块

3.3.3 QOS管理模块

3.3.4 OWL-S/UDDI映射模块

3.3.5语义提取模块

第四章基于语义和动态QOS模型的服务匹配算法设计

4.1服务匹配算法的总体设计

4.2服务类别的匹配

4.2.1服务分类的基本介绍

4.2.2用serviceClassification属性指定服务类别

4.2.3匹配算法

4.3服务基本描述信息的文本相似度计算

4.3.1文本相似度的计算方法分析

4.3.2《知网》(HowNet)简介

4.3.3基于《知网》的文本相似度计算

4.4服务I/O描述信息的概念语义相似度计算

4.4.1语义距离与语义相似度

4.4.2传统的概念语义相似度计算模型

4.4.3改进的语义相似度算法中影响因素的分析

4.4.4改进的语义相似度算法设计

4.5服务质量的评价算法

4.5.1 Web服务的QOS的意义

4.5.2 WEB服务QOS的特点

4.5.3服务质量的描述模型

4.5.4服务质量综合评价的计算方法

第五章仿真实现及性能验证

5.1实验工具介绍

5.2服务发布的过程

5.3服务查询的过程

5.4算法的仿真及验证

5.4.1文本相似度算法

5.4.2概念语义相似度算法

5.4.3 QOS综合评价算法

第六章结束语

6.1本文的主要研究工作

6.2本文不足及进一步工作

参考文献

致谢

攻读学位期间的主要学术成果