智能化建筑及相关软件技术研究——移动分布式网络中的中间件研究

摘要

随着智能建筑的不断发展,信息技术和计算机硬件设备的不断推陈出新,人们越来越倾向于在户外使用移动设备来获得完善的智能住宅功能和全面的信息服务.因此,对智能建筑中移动系统进行深入地研究势在必行.我们的研究课题始于1999年,目标是为智能建筑和智能住宅系统提供软件开发的环境和工具.利用这个工具,能够方便地为移动设备和移动用户开发各种应用程序,使人们在任何时间、任何地点以任何方式利用高速率、资源丰富的移动计算环境,获得智能建筑和住宅提供的各种服务.新一代的中间件技术不仅为开发人员提供了设计开发应用的平台,也易于实现系统扩展.在完成上述研究课题过程中,我们设计并实现了一个分层的中间件体系结构,它是一种和传统中间件的概念吻合,并能适应不断前进的系统/服务需求的新的中间件.该文反映了作者对移动分布式网络中的中间件研究的主要成果,包括以下内容:1.提出了用于智能住宅应用系统开发的中间件MIDC(Middleware in Internet Distributed COmputing,以下称MIDC).MIDC使用MA(Mobile Agent,移动代理,以下称MA)技术提供对一类网络计算问题的抽象,实现了异构平台上的互操作能力,同时提供了对网络的实时监测和分布式管理功能,并解决了为移动用户或设备提供移动接入服务这一难题.MIDC不仅为现实需求提供了一个开放的开发平台,也为移动计算的研究工作在其他领域内的应用提供了理论依据和开发环境.2.提供了一个基于MA的开发平台.MIDC配置层为总存储空间及其他硬件能力有相同特征的设备,提供了开发应用程序所需的MA平台,它比传统的计算技术能发挥更佳的面向移动和分布特定领域的优势.在保证中间件具有减轻网络负担、提供灵活的开发手段、适应移动设备等优点的同时,将MA的分布式和移动性的思想应用在移动网络中,是一种非常自然的结合.3.在MIDC配置层中提供了平台的互操作功能.通过实现MA系统与CORBA、MASIF及FIPA的通信,尤其是在MA与CORBA的互操作中,提出了一种基于MA的双向CORBA系统体系结构,使CORBA中的对象(服务器方以及客户方)完全具有MA的特点,同时MA可作为CORBA的Client和Server,实现了MA系统与CORBA的融合.互操作性实现了向移动设备提供通用的服务及使用系统原有服务的方法,也为新的以MA为代表的软件技术的发展提供了有力的依据.4.实现了对移动网络的实时监测和分布式管理.论文研究了在移动分布式网络的综合管理中,如何使用Java和MA技术,对异构的系统进行实时监测,并构建不同的面向应用层的管理服务.MIDC中的网络管理模块可与现在电信网采用CORBA实施的管理集成在一起,扩展彼此的功能,能应用在电信等其他领域.5.使用虚拟用户环境、移动虚拟终端及虚拟资源管理等方法,为移动用户和终端提供移动接入服务.此种移动接入服务能为用户在独立于当前所处网络的具体位置条件下,提供前后一致的工作环境;移动终端能在移动时保持网络连接,并且对用户透明;无论终端、用户位置如何变化,都可以动态、自动地重新获得资源和服务.在上述研究基础上,论文介绍整个智能住宅的系统原型,并根据已实现的功能在具体住宅中的应用实例,介绍了这些功能是如何利用MIDC进行应用程序开发的.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1智能化建筑概述

1.1.1智能住宅中的关键技术

1.1.2智能住宅的发展状况

1.2智能住宅开发中的软件工具和环境

1.3研究工作概述

1.3.1课题背景

1.3.2 MIDC定义

1.3.3研究意义

1.3.4主要工作及创新点

1.4论文组织结构

第二章分布式移动计算的中间件模型

2.1在移动分布式系统中使用中间件的原因

2.1.1传统中间件解决的问题

2.1.2传统中间件存在的问题

2.1.3移动中间件的需求

2.2开放的分层模块化设计理论

2.2.1 Java中间件技术：版本、配置和简表

2.2.2 CORBA中间件：代理、服务和设施

2.3面向移动分布式系统的中间件

2.3.1 MIDC体系结构

2.3.2使用MA的软件开发平台

2.3.3支持异构操作的配置层

2.3.4简表层的设计

2.3.5简表层中的网络管理和移动接入服务

2.4对相关的项目研究及比较

2.5小结

第三章解决异构问题的移动中间件

3.1 MA的分布式计算模式

3.1.1 MA系统的实现及其技术难点

3.1.2 MA模块化设施

3.1.3 DAE计算结构

3.1.4相关技术研究及比较

3.2实现异构平台的互操作能力

3.2.1 MIDC的互操作体系结构

3.2.2 MA与MASIF及FIPA的互操作方法

3.2.3与CORBA实现互操作的设计及技术难点

3.3为CORBA对象移动提供支持环境

3.4实现CORBA对象移动能力

3.4.1使用COSS服务封装对象

3.4.2为CMA实现移动能力

3.4.3规范CMA生命周期的行为

3.5相关技术研究及比较

3.6 小结

第四章实现对分布式网络的实时监测

4.1网络管理及现状

4.1.1网络管理的内容

4.1.2现有网络管理技术及不足

4.2系统的实时监测

4.2.1分布式网络管理的难点及解决方法

4.2.2实现实时监测的体系结构

4.3 Java工具在实时监控系统中的应用

4.3.1使用JVMPI实现实时监测

4.3.2使用JNI动态加载本机库

4.3.3使用QAPl profiler agent收集Java系统数据

4.4集成Java技术的SNMP系统

4.5普通平台上的实时监测

4.5.1在Windows系统中实现实时监测

4.5.2在UNIX系统中实现实时监测

4.6小结

第五章使用MA的分布式网络管理

5.1现有分布式管理技术

5.2 MA的管理路线

5.3使用MA实现分布式管理

5.3.1为网络管理开发的MA

5.3.2控制MA使用系统资源

5.3.3利用MA优化SNMP表的处理

5.3.4 MA与SNMP性能对比

5.4性能分析

5.4.1基于MA技术的Web系统管理性能

5.4.2分布式监测任务的性能

5.5分布式管理功能的应用

5.5.1多媒体传输中QoS管理的设计思想

5.5.2多媒体传输中QoS的实现

5.5.3多媒体传输服务的基础

5.5.4多媒体传输服务的协商阶段

5.5.5修正和匹配的实现机制

5.6相关技术研究

5.7 小结

第六章MIDC中的移动接入服务

6.1移动接入服务的特点

6.1.1移动用户

6.1.2移动终端

6.1.3移动中的资源接入

6.2实现移动接入服务的设计思想

6.3用户虚拟环境的设计与实现

6.3.1用户虚拟环境介绍

6.3.2简表的实现

6.3.3移动接入服务的初始化

6.3.4基于XML的配置参数传递

6.4移动虚拟终端的设计与实现

6.4.1移动虚拟终端介绍

6.4.2使用移动IP查找位置

6.4.3使用MA绑定资源和服务

6.5虚拟资源管理的设计与实现

6.5.1虚拟资源管理介绍

6.5.2 MVT中的数据复制与缓冲

6.6移动接入服务的性能分析

6.7移动接入服务的应用

6.7.1实现移动多媒体传输的设计方法

6.7.2多媒体控制和通信的实现机制

6.7.3多媒体传输服务的性能

6.8小结

第七章智能住宅系统原型

7.1智能住宅系统

7.2功能实现的方法

7.2.1本地控制

7.2.2无线接入服务

7.2.3多媒体传输

7.2.4分布式网络管理

7.3对后续工作的意义

7.4小结

第八章结束语

8.1总结

8.2展望

致谢

主要参考文献

作者在学期间从事科研工作及发表论文情况

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