移動終端的泛在接入與信息配送方法
2015-12-25 07:50:43朱凌峰王曉旭趙健馬迪揚張
軟件 2015年8期
朱凌峰++王曉旭++趙健++馬迪揚++張宏
摘要：泛在網(wǎng)絡(luò)是廣泛存在的網(wǎng)絡(luò)，它以無所不在、無所不包、無所不能為基本特征，實現(xiàn)在任何時間，任何人以及人和物之間都能順暢地通信。末端物流是指送達給消費者的物流，是以滿足配送環(huán)節(jié)的終端（客戶）為直接目的的物流活動。本文基于泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，針對末端物流場景，有效地為用戶節(jié)點提供高效、自治且可靠的泛在接入與信息配送，給出了一種基于泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的泛在接入與信息配送系統(tǒng)模型。該模型在現(xiàn)有基于內(nèi)容的泛在接入與信息配送系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，設(shè)計了新的模塊結(jié)構(gòu)，并引入了基于空間、時間和其他約束條件的事件定義，描述泛在網(wǎng)絡(luò)泛在接入與信息配送系統(tǒng)中發(fā)送方及訂閱方的工作流程。
關(guān)鍵詞：移動終端；泛在接入；信息配送
中圖分類號：TP391.41
文獻標識碼：A
DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.001
0 引言
國家經(jīng)濟在不斷的快速發(fā)展，新興的商業(yè)模式如在線訂餐等對貨品的傳遞也提出了新的要求，傳統(tǒng)的物流配送方式已不能滿足市場需求。與大地理跨度的物流相比，末端物流的地點數(shù)量龐大、線路情況復(fù)雜、配送時間受限。傳統(tǒng)的配送方式多為企業(yè)派專人上門配送或通知用戶到指定地點取貨，但受限于人力成本配送員數(shù)量遠趕不上需求，用戶自取又使得用戶體驗變差。這阻礙了社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民對舒適安逸生活的追求。面對這些問題，各界在嘗試各種解決方案：增加配送人員、使用無人機配送、在便利店設(shè)立自提點……但是這些方案不可避免地會增加可觀的配送成本，且不夠靈活，無法同時滿足用戶和企業(yè)的需求，更無法解決末端物流的配送難題。尤其在現(xiàn)有的物流系統(tǒng)中，所有的貨品都需要經(jīng)過層層的中轉(zhuǎn)站，即便是同城甚至同街區(qū)的短距離配送，也需要一天甚至更多的時間，這已遠遠跟不上時代的發(fā)展的速度。而與此同時，大量的行人、私家車輛在各條道路上往返，其運力并未得到充分利用。因此如果采用一定的路徑規(guī)劃方案，實現(xiàn)對這些空閑運力的有效利用，則可以在很大程度上解決末端物流的配送難題。而與傳統(tǒng)的末端物流系統(tǒng)相比，基于行人的物流配送系統(tǒng)具有成本低、覆蓋廣、響應(yīng)迅速、配送快捷的特點，可以降低企業(yè)成本，提高顧客滿意度，具有十分重要的意義。
泛在網(wǎng)絡(luò)具有多終端性、異構(gòu)性、松耦合性等特征，而泛在接人與信息配送系統(tǒng)可以在時間、空間以及同步上完全解耦。因此完全可以將泛在接人與信息配送系統(tǒng)使用到末端物流的泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中。由于不同用戶對相同節(jié)點會有不同的感興趣的訂閱信息，系統(tǒng)需滿足對這些興趣節(jié)點的請求具有足夠的可表達性，而基于內(nèi)容的泛在接人與信息配送系統(tǒng)恰恰可以滿足這些特征。因此，本文提出的泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的泛在接人與信息配送系統(tǒng)采用了基于內(nèi)容的泛在接人與信息配送系統(tǒng)模型，并在該模型的基礎(chǔ)上進行了擴展。
1 泛在接入與信息配送模型
本文設(shè)計的基于內(nèi)容的泛在接人與信息配送系統(tǒng)模型主要實現(xiàn)形式有兩種：基于Map的系統(tǒng)模型和基于XML的系統(tǒng)模型。
（1）基于Map的泛在接人與信息配送系統(tǒng)模型
基于Map的泛在接人與信息配送系統(tǒng)中，事件的內(nèi)容是
若規(guī)定每個事件Map對應(yīng)唯一的attribute屬性，且各個訂閱條件均將該條件指定為各自對應(yīng)屬性的value集，這稱之為基于主題的泛在接人與信息配送系統(tǒng)，該屬性attribute的每一個取值即為一個theme主題。可以認為，基于主題的泛在接人與信息配送系統(tǒng)是基于Map的泛在接人與信息配送系統(tǒng)的一種特例。
泛在接人與信息配送系統(tǒng)是一種特殊的基于Map的泛在接人與信息配送系統(tǒng)，它定義為每個事件Map中均只對應(yīng)一個attribute，且系統(tǒng)的訂閱條件均定義了attribute的值。
（2）基于XML的泛在接人與信息配送系統(tǒng)模型
在基于XML的泛在接人與信息配送系統(tǒng)中，主要將事件定義為一個XML文檔。此外，XML泛在接人與信息配送系統(tǒng)在Map的基礎(chǔ)上，為事件增加了一個數(shù)據(jù)區(qū)，用于存放系統(tǒng)不能理解的相關(guān)數(shù)據(jù)，它比基于Map的泛在接人與信息配送系統(tǒng)具有更為優(yōu)越的表現(xiàn)性能。
基于XML的泛在接人與信息配送系統(tǒng)，可以表現(xiàn)為如下述圖1表示的形式，亦可表現(xiàn)為其他規(guī)定的XML表示形式。
XML具有較強的表達能力，但不同的用戶可能存有不同的XML Schema文檔。若系統(tǒng)訂閱者并不知道發(fā)布事件XML文檔所遵從的XML文檔規(guī)范，將不能正確的匹配事件。因此，為確保統(tǒng)一，基于XML的泛在接人與信息配送系統(tǒng)中，所有的事件和訂閱都必須遵守系統(tǒng)預(yù)先制定的XML Schema文檔。
若規(guī)定系統(tǒng)各事件的XML文檔只有一個元素節(jié)點，且該節(jié)點具有若干的屬性，則該事件將演變?yōu)橐粋€基于Map的泛在接人與信息配送系統(tǒng)。因此，我們可以認為基于Map的泛在接人與信息配送系統(tǒng)是一種特殊的基于XML的泛在接人與信息配送系統(tǒng)。
2 泛在接入與信息配送系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
移動節(jié)點則指那些隨著時間或其他情況的變化，改變其位置的相關(guān)人和設(shè)備等，如iPad、參與系統(tǒng)的人等。由于人會隨時走動，具有較大的移動性，可將泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的重要參與者一一人，作為一個移動節(jié)點來處理。基于此，可以將含有平臺服務(wù)器、發(fā)布者（固定節(jié)點及移動節(jié)點）、移動代理和訂閱者的泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的泛在接人與信息配送系統(tǒng)的簡圖表現(xiàn)為如圖2所示。
泛在網(wǎng)絡(luò)泛在接人與信息配送結(jié)構(gòu)中，平臺服務(wù)器（Platform Server）負責泛在接人與信息配送系統(tǒng)中Internet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和移動代理間的消息傳遞（如訂閱信息和發(fā)布信息）；移動代理（Mobile Broker）則負責平臺服務(wù)器和與其相連的其他非Internet網(wǎng)絡(luò)的泛在節(jié)點（如用戶）進行消息傳遞。通常情況下，可以采用移動智能終端作為移動代理，收集不同的人或相關(guān)設(shè)備的數(shù)據(jù)]。一方面，移動智能終端可以通過短信息、藍牙或IEEE 802.15.4同其他非Internet網(wǎng)絡(luò)的泛在節(jié)點進行連接；另一方面，它采用3G或Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連接上Internet網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。
3 泛在接入與信息配送系統(tǒng)平臺設(shè)計
在泛在接人與信息配送系統(tǒng)中，系統(tǒng)訂閱者是指訂閱興趣節(jié)點信息的Internet網(wǎng)絡(luò)用戶節(jié)點或移動智能終端用戶；發(fā)布者則是指發(fā)布訂閱數(shù)據(jù)信息的固定節(jié)點或移動節(jié)點等泛在節(jié)點。為了實現(xiàn)與基于內(nèi)容的泛在接人與信息配送系統(tǒng)的統(tǒng)一，泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的泛在接人與信息配送系統(tǒng)中，將連接Internet網(wǎng)絡(luò)和移動代理的平臺服務(wù)器稱為事件代理；移動代理則是在基于內(nèi)容的泛在接人與信息配送系統(tǒng)上的延伸代理，負責泛在節(jié)點（固定節(jié)點和移動節(jié)點）與事件代理之間進行訂閱信息的交互，事件代理和移動代理統(tǒng)稱為代理節(jié)點。泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的泛在接人與信息配送系統(tǒng)框架如圖3所示，包括用戶接口模塊、消息注冊中心模塊、消息訂閱模塊3個部分。
用戶接口模塊是連接泛在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和應(yīng)用客戶端的重要模塊。模塊中，用戶通過用戶接口模塊訪問泛在網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)，還可以訪問其它用戶終端的服務(wù)。用戶接口模塊提供了若干個用戶終端節(jié)點，每個節(jié)點都能為用戶節(jié)點或服務(wù)節(jié)點提供功能。
泛在網(wǎng)絡(luò)中，用戶和用戶之間、用戶和泛在網(wǎng)絡(luò)之間通信有大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中有很多消息存在類似或相同構(gòu)成，所以需要對這些消息進行注冊。消息注冊中心由消息格式處理和注冊數(shù)據(jù)庫中心兩部分組成。
消息訂閱模塊負責為消息請求者提供查詢依據(jù)，包含消息訂閱和消息訂閱庫兩個部分。
3.1 用戶接口模塊
用戶接口模塊中，用戶通過接口向泛在網(wǎng)絡(luò)發(fā)布和訂閱服務(wù)。當系統(tǒng)中消息的發(fā)送方發(fā)布信息時，發(fā)布方創(chuàng)建一個發(fā)布者對象，發(fā)送到移動代理中。同理，當服務(wù)訂閱者要訂閱事件時，一個服務(wù)訂閱方可以訂閱多個訂閱消息。
如圖4所示，發(fā)布方用戶建立一個發(fā)布消息后，消息傳送至移動代理。移動代理接收到發(fā)布事件后，每隔一段時間判斷該代理節(jié)點中是否存在該發(fā)布事件的訂閱請求，若存在，則通過移動代理將發(fā)布信息轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的用戶；若不存在，則將該發(fā)布信息暫存在移動代理中，若超過預(yù)定的暫存時間，則將該發(fā)布事件刪除。
訂閱者需要獲得發(fā)布者提供的事件時，訂閱方向事件代理發(fā)布一個訂閱請求，事件代理接收到訂閱者發(fā)布的訂閱請求后，將該訂閱信息存儲進本地內(nèi)存中，并監(jiān)測移動代理發(fā)送過來的節(jié)點信息。若發(fā)現(xiàn)移動發(fā)送過來的節(jié)點信息與事件代理本地已存儲的移動代理信息相同，事件代理將存儲訂閱副本，并將訂閱方的訂閱請求轉(zhuǎn)發(fā)給移動代理。
3.2 消息注冊中心模塊
泛在網(wǎng)絡(luò)中的用戶首先需要加入成為泛在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點后，才能參與到泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的泛在接人與信息配送系統(tǒng)中。由于泛在網(wǎng)絡(luò)充斥了大量的用戶終端，這些終端之間存在著大量的服務(wù)信息，且類型眾多，用戶難以分辨這些類似或相同的服務(wù)。因此，需要采取相關(guān)技術(shù)對泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的服務(wù)事件進行劃分。為區(qū)分這些信息，需要對消息進行注冊。
在節(jié)點加入系統(tǒng)時，用戶向事件代理發(fā)送注冊信息（Register-Message，RMsg），事件代理一旦接收到用戶發(fā)送過來的注冊信息，將向該用戶反饋一個唯一的訂閱ID號（SubID）。同時，事件代理為用戶建立一個空白的XML文件，該XML文件存儲泛在節(jié)點的SubID和IP地址，維護事件代理和Internet網(wǎng)絡(luò)用戶的連接。之后，訂閱節(jié)點向事件代理發(fā)送“確認連接”信息，便可與事件代理建立連接。當事件代理收到“確認連接”信息后，便將訂閱節(jié)點的SubID和IP地址存儲到該訂閱節(jié)點對應(yīng)的XML文件中。
同理，泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的移動代理需要通過向事件代理發(fā)送注冊信息，加入泛在接人與信息配送系統(tǒng)中。事件代理接收到移動代理發(fā)送過來的注冊信息，將向移動代理反饋一個臨時ID（Temporary ID，TID），并在內(nèi)存中為注冊的移動代理創(chuàng)建一個XML文件。與泛在節(jié)點存儲的XML文件類似，每個XML文件中存儲了泛在網(wǎng)絡(luò)移動代理的當前位置信息。
用戶或移動代理需要通過向系統(tǒng)中的事件代理發(fā)送訂閱請求之后，才能發(fā)送訂閱請求或獲得發(fā)布者發(fā)布的事件信息。如圖6所示，每個事件可以描述為一個三元組 <位置，時間，約束>。其中，事件的位置信息用loc={point，radius}，point和radius分別表示訂閱請求所處的點和半徑；進一步地，可以通過訂閱者訂閱請求所處的經(jīng)緯度來確定該訂閱事件的point點位置信息，時間間隔的信息則可用訂閱請求的開始時間（Begin-Time）和結(jié)束時間（End-Time）來表示。約束部分則存儲訂閱請求的其他約束條件。
泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的泛在接人與信息配送系統(tǒng)中，移動代理節(jié)點能夠在其通信的范圍內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)訂閱信息給與其相連的泛在節(jié)點。用戶請求訂閱信息時，事件代理將訂閱信息將請求的訂閱通知轉(zhuǎn)發(fā)給移動代理。事件代理若發(fā)送訂閱信息給移動代理，需要知道泛在接人與信息配送系統(tǒng)中的移動代理所處的位置。因此，當移動代理的位置發(fā)生改變時，需要及時將位置變化信息發(fā)送給事件代理。規(guī)定移動代理的參數(shù)△Cupdate表示位置更新的時間間隔；發(fā)送的節(jié)點位置更新信息表示為LUpdate[TID，Loc]，其中TID為移動代理的ID號，Loc為移動代理當前的經(jīng)緯度信息，位置信息通過移動電話中自帶的GPS定期取樣獲得。
3.3 消息訂閱模塊
泛在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的泛在接人與信息配送系統(tǒng)具體流程如圖7所示。
在泛在網(wǎng)絡(luò)泛在接人與信息配送模型中，消息訂閱模塊對發(fā)布者和訂閱者之間的訂閱消息匯總，包含消息訂閱存儲和消息訂閱庫在內(nèi)的一系列信息集合。消息訂閱模塊中，用戶首先向事件代理或移動代理發(fā)出事件查詢申請，接著消息訂閱存儲模塊根據(jù)用戶的請求消息（req）查詢消息訂閱，最后將服務(wù)提供信息推送回用戶。通過這種方式，在訂閱者和發(fā)布者之間重新建立了一條鏈路，不必從頭開始索取服務(wù)資源。
4 結(jié)論
移動終端的泛在接人與信息配送包括基于Map的泛在接人與信息配送系統(tǒng)和基于XML的泛在接人與信息配送系統(tǒng)，主要包括發(fā)布者、事件代理、移動代理和訂閱者四個部分。本文設(shè)計的模型框架包括用戶接口模塊、消息注冊中心模塊、消息訂閱模塊3個部分，能夠滿足末端物流過程中的加入、更新和事件的發(fā)布、訂閱等功能。
