物联网掀起了信息技术产业的第三次浪潮,获得学术界和工业界的广泛关注。物联网包含大规模异构设备和网络,可扩展性和异构性是物联网面临的重要问题。面向服务的架构SOA(Service-Oriented Architecture)将设备功能和中间件封装为服务,提供统一的服务接口以屏蔽底层设备和网络的异构性,降低服务提供者和服务使用者的耦合性,提高可扩展性,因此成为物联网普遍采用的一种架构。此外,物联网是个全球的网络,是由网络组成的网络。WSN作为物联网的重要组成部分和关键技术,有许多基于WSN的物联网解决方案和研究工作。并且随着WSN技术的发展,感知即服务(Sensing as service)模型、多感知(Multi-sense)架构等使得SOA在WSN中成功应用。物联网的SOA架构将设备能力封装为服务,进行服务管理和计算,为应用提供服务接口。SOA的服务计算包括服务发现、服务选择、服务中断恢复、服务组合等,其中服务发现是其它服务计算的基础,具有重要意义。本文主要研究内容是基于WSN的物联网的服务发现算法。物联网包含众多资源受限设备,为提高网络的生存时间和可扩展性,降低能耗,本文提出的解决方案中首先使用聚簇技术建立网络的组织结构,然后基于聚簇结构提出分布式的服务发现算法,最后给出该算法集成到一个开放式的物联网平台的设计方案。本文的主要工作包括:1、面向SOA的聚簇算法:结合WSN中服务计算和边缘计算等计算需求,将传统聚簇算法中簇首的功能分解到转发节点和计算节点,为基于聚簇的服务发现算法提供支持。对转发节点进行分布密度和分布位置控制以解决其热点问题和连接性问题,对计算节点分布密度进行控制以均衡网络负载,缓解能量空洞问题。2、使用聚簇技术的服务发现算法:使用聚簇技术组织节点,簇首作为服务发现的存储和计算节点。使用布隆过滤器技术产生服务描述的二进制编码,以节省服务描述所需的存储空间,基于服务描述二进制编码的相似度将服务描述编码分布式存储于簇首,同时基于服务二进制编码的相似度来设计服务发现请求的转发策略。3、基于WSN的物联网服务发现算法到物联网开放平台的集成方案:将WSN作为虚拟设备接入到实验室的开放物联网平台,在平台上对WSN所提供的服务进行注册和发现。当请求服务为WSN所提供时,平台将服务发现请求转发到WSN,运行分布式服务发现算法,计算提供请求服务的传感器节点的负载,选择负载最小的节点作为服务发现请求的响应节点。仿真实验结果表明,本文提出的算法与现有算法相比效果更好。面向SOA的聚簇算法在服务发现等服务计算能耗增加的时候,能够提高网络的生存时间、降低丢包率并提高吞吐量。使用聚簇技术的服务发现算法能够提高服务发现的成功率、缩短服务发现成功时的响应时间并减少服务发现的能耗。
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