面向異構網(wǎng)絡物聯(lián)網(wǎng)中間件的研究

韓如云

摘 要

在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，隨著各種異構網(wǎng)絡的接入，產(chǎn)生了各種異構的數(shù)據(jù)，使物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)變得更加困難，基于以上問題提出一種面向異構網(wǎng)絡的中間件，采用緩存機制實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)海量異構數(shù)據(jù)的存儲，同時引入過濾和并行處理的方法，有效地屏蔽了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的異構性。

【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 中間件 緩存 過濾 并行處理

物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡，物聯(lián)網(wǎng)技術的重要基礎和核心依然是互聯(lián)網(wǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器采集的數(shù)據(jù)需要通過各種有線和無線的網(wǎng)絡準確地傳遞出去。隨著物聯(lián)網(wǎng)及其應用的發(fā)展，網(wǎng)絡系統(tǒng)環(huán)境的復雜性也隨之增加，物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)變得更加困難和復雜。由于物聯(lián)網(wǎng)技術與其應用密切相關，所以為滿足分布式異構環(huán)境的應用要求，實現(xiàn)各應用間的互操作和互通信，為物聯(lián)網(wǎng)提供一個統(tǒng)一的技術架構和標準體系顯得尤為重要。

中間件可以將數(shù)據(jù)過濾和處理等通用功能從所有的上層應用中分離出來，同時為上層應用提供一組通用的應用程序接口用于連接，為上層應用屏蔽底層因使用不同技術而帶來的差異，使得上層應用可以集中于服務層的開發(fā)。為了解決物聯(lián)網(wǎng)異構網(wǎng)絡與應用層的交互問題，提出利用物聯(lián)網(wǎng)中間件將異構網(wǎng)絡組件細節(jié)屏蔽起來，為物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)人員提供一個透明捷徑的開發(fā)環(huán)境。

1 物聯(lián)網(wǎng)中間件模型

物聯(lián)網(wǎng)中間件實現(xiàn)異構網(wǎng)絡與應用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸、過濾、數(shù)據(jù)格式轉換，位于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層與應用層之間。

物聯(lián)網(wǎng)中間件由網(wǎng)絡代理、數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理三個部分構成。網(wǎng)絡代理獲取各異構網(wǎng)絡的信息包括網(wǎng)絡協(xié)議、數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡配置。數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的解析以及數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)處理層實現(xiàn)對異構數(shù)據(jù)的處理和過濾。如圖1所示。

1.1 海量數(shù)據(jù)緩存

物聯(lián)網(wǎng)的顯著特點是數(shù)據(jù)具有海量性，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)如果不進行緩存處理，可能會導致信息丟失。為了實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的緩存設計網(wǎng)絡代理層，同時采用樹形結構解決數(shù)據(jù)異構問題。

異構網(wǎng)絡在連入物聯(lián)網(wǎng)時，對各個異構網(wǎng)絡的網(wǎng)絡協(xié)議，數(shù)據(jù)格式進行記載，由網(wǎng)絡代理層實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡信息的管理。數(shù)據(jù)解析模塊實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的解析，識別異構數(shù)據(jù)來自哪種類型的網(wǎng)絡，同時采用樹形結構對數(shù)據(jù)進行存儲。

1.2 數(shù)據(jù)過濾

數(shù)據(jù)處理與過濾被一致公認為是物聯(lián)網(wǎng)中間件的核心功能之一。因為從異構網(wǎng)絡獲得的數(shù)據(jù)十分巨大，真正對用戶有意義的數(shù)據(jù)卻不多。如果不將那些冗余的數(shù)據(jù)過濾掉，則會帶來三個方面的負擔：

（1） 網(wǎng)絡帶寬方面的負擔，因為需要傳輸大量的數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)處理方面的負擔，因為處理器需要處理大量的數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)存儲方面的負擔，因為數(shù)據(jù)庫需要存儲大量額外的數(shù)據(jù)。

中間件接收來自異構網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會存在冗余和錯誤。所以要對數(shù)據(jù)進行過濾，消除冗余數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)并行處理

連入物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡多種多樣，網(wǎng)絡傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式各不相同，采用并行處理的方法，對不同網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)分開處理，根據(jù)網(wǎng)絡代理中的信息，對各異構網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)處理器進行設置，將異構數(shù)據(jù)轉換成格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。

2 結論

本文通過對物聯(lián)網(wǎng)異構網(wǎng)絡的分析，提出了面向異構網(wǎng)絡的物聯(lián)網(wǎng)中間件，基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的海量特性引入緩存機制，采用數(shù)據(jù)過濾的方法，有效地減少了無用數(shù)據(jù)的處理，同時采用并行處理策略，實現(xiàn)對異構數(shù)據(jù)的并行處理。

參考文獻

[1]WHITE S，ALVES A，RORKE D.Web logic event server：a lightweight，modular application server for event processing [C]//Proceedings of the Second International Conference on Distributed Event-based Systems.New York：ACM Press，2008：193-200.

[2]EMMERICH W.Software engineering and middleware：a roadmap [C]//Proceeding of the Conference on the Future of Software Engineering.New York：ACM Press，2008：117-129.

[3]秦滔.物聯(lián)網(wǎng)與RFID中間件探討[J].電腦與信息技術，2010.

[4]鄭樹泉，王倩，丁志剛.基于Web服務以物為中心的物聯(lián)網(wǎng)中間件的研究與設計[J].計算機應用，2013.

[5]沈蘇彬，范曲立，宗平，毛燕琴，黃維.物聯(lián)網(wǎng)的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報，2009.

[6]譚云松，韓建軍.一種面向服務的物聯(lián)網(wǎng)中間件模型[J].計算機科學，2011.

[7]楊慧，丁志剛，鄭樹泉，黃卓.一種面向服務的物聯(lián)網(wǎng)中間件的設計與實現(xiàn)[J].計算機應用與軟件，2013.

作者單位

遼寧大學信息學院 遼寧省沈陽市 110000

摘 要

在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，隨著各種異構網(wǎng)絡的接入，產(chǎn)生了各種異構的數(shù)據(jù)，使物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)變得更加困難，基于以上問題提出一種面向異構網(wǎng)絡的中間件，采用緩存機制實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)海量異構數(shù)據(jù)的存儲，同時引入過濾和并行處理的方法，有效地屏蔽了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的異構性。

【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 中間件 緩存 過濾 并行處理

物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡，物聯(lián)網(wǎng)技術的重要基礎和核心依然是互聯(lián)網(wǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器采集的數(shù)據(jù)需要通過各種有線和無線的網(wǎng)絡準確地傳遞出去。隨著物聯(lián)網(wǎng)及其應用的發(fā)展，網(wǎng)絡系統(tǒng)環(huán)境的復雜性也隨之增加，物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)變得更加困難和復雜。由于物聯(lián)網(wǎng)技術與其應用密切相關，所以為滿足分布式異構環(huán)境的應用要求，實現(xiàn)各應用間的互操作和互通信，為物聯(lián)網(wǎng)提供一個統(tǒng)一的技術架構和標準體系顯得尤為重要。

中間件可以將數(shù)據(jù)過濾和處理等通用功能從所有的上層應用中分離出來，同時為上層應用提供一組通用的應用程序接口用于連接，為上層應用屏蔽底層因使用不同技術而帶來的差異，使得上層應用可以集中于服務層的開發(fā)。為了解決物聯(lián)網(wǎng)異構網(wǎng)絡與應用層的交互問題，提出利用物聯(lián)網(wǎng)中間件將異構網(wǎng)絡組件細節(jié)屏蔽起來，為物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)人員提供一個透明捷徑的開發(fā)環(huán)境。

1 物聯(lián)網(wǎng)中間件模型

物聯(lián)網(wǎng)中間件實現(xiàn)異構網(wǎng)絡與應用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸、過濾、數(shù)據(jù)格式轉換，位于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層與應用層之間。

物聯(lián)網(wǎng)中間件由網(wǎng)絡代理、數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理三個部分構成。網(wǎng)絡代理獲取各異構網(wǎng)絡的信息包括網(wǎng)絡協(xié)議、數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡配置。數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的解析以及數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)處理層實現(xiàn)對異構數(shù)據(jù)的處理和過濾。如圖1所示。

1.1 海量數(shù)據(jù)緩存

物聯(lián)網(wǎng)的顯著特點是數(shù)據(jù)具有海量性，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)如果不進行緩存處理，可能會導致信息丟失。為了實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的緩存設計網(wǎng)絡代理層，同時采用樹形結構解決數(shù)據(jù)異構問題。

異構網(wǎng)絡在連入物聯(lián)網(wǎng)時，對各個異構網(wǎng)絡的網(wǎng)絡協(xié)議，數(shù)據(jù)格式進行記載，由網(wǎng)絡代理層實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡信息的管理。數(shù)據(jù)解析模塊實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的解析，識別異構數(shù)據(jù)來自哪種類型的網(wǎng)絡，同時采用樹形結構對數(shù)據(jù)進行存儲。

1.2 數(shù)據(jù)過濾

數(shù)據(jù)處理與過濾被一致公認為是物聯(lián)網(wǎng)中間件的核心功能之一。因為從異構網(wǎng)絡獲得的數(shù)據(jù)十分巨大，真正對用戶有意義的數(shù)據(jù)卻不多。如果不將那些冗余的數(shù)據(jù)過濾掉，則會帶來三個方面的負擔：

（1） 網(wǎng)絡帶寬方面的負擔，因為需要傳輸大量的數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)處理方面的負擔，因為處理器需要處理大量的數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)存儲方面的負擔，因為數(shù)據(jù)庫需要存儲大量額外的數(shù)據(jù)。

中間件接收來自異構網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會存在冗余和錯誤。所以要對數(shù)據(jù)進行過濾，消除冗余數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)并行處理

連入物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡多種多樣，網(wǎng)絡傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式各不相同，采用并行處理的方法，對不同網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)分開處理，根據(jù)網(wǎng)絡代理中的信息，對各異構網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)處理器進行設置，將異構數(shù)據(jù)轉換成格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。

2 結論

本文通過對物聯(lián)網(wǎng)異構網(wǎng)絡的分析，提出了面向異構網(wǎng)絡的物聯(lián)網(wǎng)中間件，基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的海量特性引入緩存機制，采用數(shù)據(jù)過濾的方法，有效地減少了無用數(shù)據(jù)的處理，同時采用并行處理策略，實現(xiàn)對異構數(shù)據(jù)的并行處理。

參考文獻

[1]WHITE S，ALVES A，RORKE D.Web logic event server：a lightweight，modular application server for event processing [C]//Proceedings of the Second International Conference on Distributed Event-based Systems.New York：ACM Press，2008：193-200.

[2]EMMERICH W.Software engineering and middleware：a roadmap [C]//Proceeding of the Conference on the Future of Software Engineering.New York：ACM Press，2008：117-129.

[3]秦滔.物聯(lián)網(wǎng)與RFID中間件探討[J].電腦與信息技術，2010.

[4]鄭樹泉，王倩，丁志剛.基于Web服務以物為中心的物聯(lián)網(wǎng)中間件的研究與設計[J].計算機應用，2013.

[5]沈蘇彬，范曲立，宗平，毛燕琴，黃維.物聯(lián)網(wǎng)的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報，2009.

[6]譚云松，韓建軍.一種面向服務的物聯(lián)網(wǎng)中間件模型[J].計算機科學，2011.

[7]楊慧，丁志剛，鄭樹泉，黃卓.一種面向服務的物聯(lián)網(wǎng)中間件的設計與實現(xiàn)[J].計算機應用與軟件，2013.

作者單位

遼寧大學信息學院 遼寧省沈陽市 110000

摘 要

在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，隨著各種異構網(wǎng)絡的接入，產(chǎn)生了各種異構的數(shù)據(jù)，使物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)變得更加困難，基于以上問題提出一種面向異構網(wǎng)絡的中間件，采用緩存機制實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)海量異構數(shù)據(jù)的存儲，同時引入過濾和并行處理的方法，有效地屏蔽了物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的異構性。

【關鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 中間件 緩存 過濾 并行處理

物聯(lián)網(wǎng)是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡，物聯(lián)網(wǎng)技術的重要基礎和核心依然是互聯(lián)網(wǎng)，在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器采集的數(shù)據(jù)需要通過各種有線和無線的網(wǎng)絡準確地傳遞出去。隨著物聯(lián)網(wǎng)及其應用的發(fā)展，網(wǎng)絡系統(tǒng)環(huán)境的復雜性也隨之增加，物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)變得更加困難和復雜。由于物聯(lián)網(wǎng)技術與其應用密切相關，所以為滿足分布式異構環(huán)境的應用要求，實現(xiàn)各應用間的互操作和互通信，為物聯(lián)網(wǎng)提供一個統(tǒng)一的技術架構和標準體系顯得尤為重要。

中間件可以將數(shù)據(jù)過濾和處理等通用功能從所有的上層應用中分離出來，同時為上層應用提供一組通用的應用程序接口用于連接，為上層應用屏蔽底層因使用不同技術而帶來的差異，使得上層應用可以集中于服務層的開發(fā)。為了解決物聯(lián)網(wǎng)異構網(wǎng)絡與應用層的交互問題，提出利用物聯(lián)網(wǎng)中間件將異構網(wǎng)絡組件細節(jié)屏蔽起來，為物聯(lián)網(wǎng)應用程序開發(fā)人員提供一個透明捷徑的開發(fā)環(huán)境。

1 物聯(lián)網(wǎng)中間件模型

物聯(lián)網(wǎng)中間件實現(xiàn)異構網(wǎng)絡與應用系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸、過濾、數(shù)據(jù)格式轉換，位于物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層與應用層之間。

物聯(lián)網(wǎng)中間件由網(wǎng)絡代理、數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)處理三個部分構成。網(wǎng)絡代理獲取各異構網(wǎng)絡的信息包括網(wǎng)絡協(xié)議、數(shù)據(jù)格式和網(wǎng)絡配置。數(shù)據(jù)總線實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的解析以及數(shù)據(jù)的傳輸。數(shù)據(jù)處理層實現(xiàn)對異構數(shù)據(jù)的處理和過濾。如圖1所示。

1.1 海量數(shù)據(jù)緩存

物聯(lián)網(wǎng)的顯著特點是數(shù)據(jù)具有海量性，通過網(wǎng)絡傳輸?shù)拇罅繑?shù)據(jù)如果不進行緩存處理，可能會導致信息丟失。為了實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的緩存設計網(wǎng)絡代理層，同時采用樹形結構解決數(shù)據(jù)異構問題。

異構網(wǎng)絡在連入物聯(lián)網(wǎng)時，對各個異構網(wǎng)絡的網(wǎng)絡協(xié)議，數(shù)據(jù)格式進行記載，由網(wǎng)絡代理層實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡信息的管理。數(shù)據(jù)解析模塊實現(xiàn)對異構網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的解析，識別異構數(shù)據(jù)來自哪種類型的網(wǎng)絡，同時采用樹形結構對數(shù)據(jù)進行存儲。

1.2 數(shù)據(jù)過濾

數(shù)據(jù)處理與過濾被一致公認為是物聯(lián)網(wǎng)中間件的核心功能之一。因為從異構網(wǎng)絡獲得的數(shù)據(jù)十分巨大，真正對用戶有意義的數(shù)據(jù)卻不多。如果不將那些冗余的數(shù)據(jù)過濾掉，則會帶來三個方面的負擔：

（1） 網(wǎng)絡帶寬方面的負擔，因為需要傳輸大量的數(shù)據(jù)。

（2）數(shù)據(jù)處理方面的負擔，因為處理器需要處理大量的數(shù)據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)存儲方面的負擔，因為數(shù)據(jù)庫需要存儲大量額外的數(shù)據(jù)。

中間件接收來自異構網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會存在冗余和錯誤。所以要對數(shù)據(jù)進行過濾，消除冗余數(shù)據(jù)。

1.3 數(shù)據(jù)并行處理

連入物聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)絡多種多樣，網(wǎng)絡傳輸協(xié)議和數(shù)據(jù)格式各不相同，采用并行處理的方法，對不同網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)分開處理，根據(jù)網(wǎng)絡代理中的信息，對各異構網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)處理器進行設置，將異構數(shù)據(jù)轉換成格式統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。

2 結論

本文通過對物聯(lián)網(wǎng)異構網(wǎng)絡的分析，提出了面向異構網(wǎng)絡的物聯(lián)網(wǎng)中間件，基于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的海量特性引入緩存機制，采用數(shù)據(jù)過濾的方法，有效地減少了無用數(shù)據(jù)的處理，同時采用并行處理策略，實現(xiàn)對異構數(shù)據(jù)的并行處理。

參考文獻

[1]WHITE S，ALVES A，RORKE D.Web logic event server：a lightweight，modular application server for event processing [C]//Proceedings of the Second International Conference on Distributed Event-based Systems.New York：ACM Press，2008：193-200.

[2]EMMERICH W.Software engineering and middleware：a roadmap [C]//Proceeding of the Conference on the Future of Software Engineering.New York：ACM Press，2008：117-129.

[3]秦滔.物聯(lián)網(wǎng)與RFID中間件探討[J].電腦與信息技術，2010.

[4]鄭樹泉，王倩，丁志剛.基于Web服務以物為中心的物聯(lián)網(wǎng)中間件的研究與設計[J].計算機應用，2013.

[5]沈蘇彬，范曲立，宗平，毛燕琴，黃維.物聯(lián)網(wǎng)的體系結構與相關技術研究[J].南京郵電大學學報，2009.

[6]譚云松，韓建軍.一種面向服務的物聯(lián)網(wǎng)中間件模型[J].計算機科學，2011.

[7]楊慧，丁志剛，鄭樹泉，黃卓.一種面向服務的物聯(lián)網(wǎng)中間件的設計與實現(xiàn)[J].計算機應用與軟件，2013.

作者單位

遼寧大學信息學院 遼寧省沈陽市 110000