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普适计算是信息空间与物理空间的融合,在这个融合的空间中人们可以随时随地和透明地获得数字化的服务,因此需要提供一种对设备服务进行自动发现和选择的机制,设备之间进行自主交互,并对用户透明。服务发现协议是解决终端设备如何发现和获取网络中服务的协议。在传统网络中,人们已经提出了大量服务发现技术,并且已有部分服务发现协议在固定网络中使用。移动Ad Hoc网络是普适计算重要基础应用环境之一,由于其自身具有的自组织性和网络拓扑动态变化的特点,成为服务发现研究中的难点。对于如何在移动Ad Hoc网络中搭建服务发现系统,尤其是针对大规模移动Ad Hoc网络,还有很多问题亟待解决。
本论文主要研究了移动Ad Hoc网络的服务发现,包括服务及其属性的描述、服务描述信息库的管理、服务信息一致性维护以及服务发现基础架构等关键技术,并对基于群集的服务发现模型以及跨层服务发现技术进行了重点研究。
首先研究了基于群集的服务发现模型。在对CASD(Cluster-based Architecture for Service Discovery)和CSDM(Cluster-based Service Discovery Model)两种基于群集的服务发现模型研究基础上,设计了一种新的服务发现模型--基于群的分布式服务发现模型(Cluster-based and Decentralized Service DiscoveryModel,CDSDM),然后对CDSDM模型的群头感知式服务注册和层次型服务发现进行了描述。最后,同平面结构的服务发现模型进行了仿真对比,仿真曲线表明本模型具有较好的扩展性,在网络规模增大时可以获得较及时的服务响应;此外,通过仿真还研究了群半径大小对模型的影响,仿真曲线表明,增大群半径后,由于群内匹配服务的增多,服务的响应时间较原先有所下降,但网路的负载仅有小幅增加。
其次研究了服务发现中的转发策略。首先研究了服务发现中的服务搜索策略和广播技术,分析了单播服务请求产生的问题,提出将可控的首次单播服务请求引入到群集模型中;然后分析了基于群集的服务发现中,由于节点的移动使部分节点无法感知到群头的存在,致使服务注册和服务发现失败的问题。针对此问题,借鉴无目录的推拉结合的服务发现方式,也为了降低广播技术带来的广播风暴问题,在节点无法感知到群头时,将拉式服务发现临时性的融入到基于群集的服务发现模型中,形成以群集为主,无目录为辅的混合式服务发现模型。最后同完全基于群集的服务发现模型进行了仿真比较,结果表明混合式服务发现模型可以获得较及时的服务响应,但由于引入了广播技术,网络负载较基于群集的要大。
然后研究了基于按需距离矢量路由协议(Ad hoc On-demand Distance Vector,AODV)的跨层服务发现。在群集模型的基础上,探讨了一种跨层服务发现解决方案,描述了跨层服务发现消息的产生、处理以及信息的传播与转发,并通过软件仿真同基于应用层的群集服务发现进行了对比分析。仿真曲线表明,跨层服务发现和应用层服务发现几乎具有相同的服务响应时间,但本文设计的跨层服务发现方案的路由控制开销较低。
最后总结了全文的工作,并对进一步工作做了展望。