ScudContext：信息-物理空间融合的大规模环境上下文服务

摘要

普适计算的发展使用户从桌面计算的束缚中解脱出来，从而可以专注于需要完成的任务本身。上下文感知系统作为普适计算的一种重要体现，正成为当前研究的热点。为了简化上下文感知系统的开发，并有效支持建立各种功能丰富的上下文感知系统，各类上下文感知中间件不断出现，它们一般集成了上下文建模、存储、推理、发布订阅等功能。
　　 信息—物理系统(CPS)是一类新型的上下文感知系统，代表了下一代计算系统的发展方向。充分利用大量的感知设备采集上下文，提供环境上下文服务是CPS系统的基础核心技术。然而，现有上下文服务基础设施较少考虑与物理空间的对应关系，并在系统规模、服务提供方式、扩展性等方面存在局限。本文以信息一物理空间融合系统为应用背景，围绕大规模环境上下文服务的基础设施构架问题，进行了若干有效工作，主要包括：
　　 1)提出了一个信息—物理空间对应的环境上下文模型，分别从上下文空间管理、设备管理、服务管理三个方面讨论了该模型：
　　 2)在以上模型的基础上提出了一个信息—物理空间融合的上下文基础设施ScudContext。ScudContext综合利用了语义技术、空间树模型以及SOA框架，能较好反映物理空间上下文的演化情况，提供信息物理空间融合的大规模环境上下文服务，并具有松耦合、易协同、可扩展、接口标准化等优点；
　　 3)用C++语言在Windows平台下实现了ScudContext框架；
　　 4)最后，以一个楼宇感知系统仿真实验来说明ScudContext的运行机制，并展示了ScudContext框架的特征。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

第1章绪论

1.1课题背景

1.1.1普适计算

1.1.2 CPS系统

1.2上下文感知计算研究现状

1.2.1上下文建模

1.2.2上下文感知中间件

1.2.3上下文管理与服务组织方式

1.3问题的提出

1.4论文的组织结构

1.5本章小结

第2章面向CPS的大规模环境上下文组织模型

2.1信息-物理空间的联系

2.2基于物理空间的上下文组织模型

2.2.1基于本体的上下文模型与存储

2.2.2空间的介绍及其与物理空间的关联

2.2.3空间的组织模型

2.2.4空间的管理模型

2.3本章小结

第3章面向CPS的上下文服务基础设施：ScudContext

3.1基础设施框架ScudContext

3.2感知设备的管理

3.2.1感知设备的接入与退出

3.2.2感知数据的管理

3.3上下文空间树的管理

3.3.1空间的注册

3.3.2空间的注销

3.3.3空间树的演化

3.4上下文服务的管理

3.5上下文空间的查询与发布／订阅服务

3.5.1查询服务

3.5.2发布／订阅服务

3.6本章小结

第4章ScudContext原型平台的设计与实现

4.1平台特性需求分析

4.2平台设计概述

4.3消息通讯层

4.3.1客户端与服务端的桥梁：XMLDataObject

4.3.2网络通讯层

4.3.3消息解析层

4.3.4整合的消息通讯模块

4.4上下文服务的模块

4.5感知设备管理模块

4.6发布订阅服务

4.7待进一步完善的部分

4.8本章小结

第5章基于ScudContext框架的应用系统及实验

5.1楼宇感知系统仿真构建

5.1.1系统介绍

5.1.2基础设施的搭建

5.1.3感知设备的管理

5.1.4上下文服务

5.2仿真实验结果及分析

5.2.1 ScudContext功能测试

5.2.2 ScudContext效率测试

5.3本章小结

第6章总结与展望

6.1工作总结

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢