普适计算环境下的服务发现协议研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yayayda
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普适计算环境是一种由各种计算元件和通讯技术所渗透的物理环境,除了常规的桌面用户和服务器外,还包括便携式的、可穿戴的和嵌入的计算设备,通过无线自组织网络和基于基础设施的无线网络连接在一起。服务发现协议是指网络中节点自动获得其他节点所提供的服务的技术。普适计算环境动态、异质的特点使得服务发现协议必须具有高度的自治,在动态多变的环境中能够及时检测可用资源的变化,随时随地提供需要的服务和信息,而不需要人为进行干预。所以低开销、简单高效、健壮灵活且具有良好扩展性的服务发现协议是普适计算环境下服务发现的迫切要求。对现有的主要服务发现协议进行研究和比较发现GSD(Group-based Service Discovery Prototcol)是普适计算环境下一个性能最为突出的服务发现协议,它将服务广播与服务请求的广播结合在一起,服务广播基于P2P缓存,服务请求则采用基于群组的智能转发技术,避免了泛洪式的转发策略。虽然GSD采用的基于群组的服务请求智能转发技术非常值得借鉴,但GSD仍存在着明显的问题。为了解决GSD服务请求智能转发不准确产生大量冗余的服务请求转发包等问题,本文提出了SIGIFSDP(Service Id Guided Intelligent Forwarding Service Discovery Protocol)协议。该协议在转发节点选择时将选择条件不仅对应到服务群组,而且详细对应到服务群组下的服务信息,大大减少了不必要的服务请求包的转发。若智能转发时没有找到匹配的转发节点则采用FFP(Flexible Forward Probability)方法进行转发,使转发概率随着服务请求包的进一步转发而线性减少,既保证了服务请求的传播范围又减少了服务请求包的冗余。仿真研究证明SIGIFSDP协议具有更小的服务请求包开销,更高的效率和更快的响应速度。为了充分利用节点SIC(Service Information Cache)中的缓存信息以减少服务请求包转发时所涉及的节点数目,并在保证服务发现覆盖范围的同时寻找最小的转发节点集,本文又提出了FNMESDP (Forward Node Minimization Enhanced Group-based Service Discovery Protocol)协议。该协议给出了最小覆盖维持转发节点集合的启发式算法和服务请求包转发处理算法,分析了转发处理算法的时间复杂性,并证明了协议的扩展覆盖维持性。仿真研究证明FNMESDP协议能减少服务请求包开销,缩短响应时间,提高服务发现效率。为了充分利用服务回复信息,以提高后续服务请求的响应效率,本文提出了ASESDP(AIP and SRR Enhanced Service Discovery Protocol)协议,该协议使用两种方案来优化协议性能:AIP(Advertisement Information Piggybacked)方案在服务回复包中增加了回复节点的部分广播信息,使这些广播信息能随着服务回复包的传播遍布在回复路径的各个节点上,扩大了服务广播包的传输范围;SRR(Shortest Reply Route)方案能在不同的回复路径中选择最短的一条,并使服务回复包沿着最短的回复路径回溯到服务请求节点,缩短了服务响应时间。因此当服务广播包的最大跳数有限时,ASESDP协议仍能减少信息包的数量,提高服务发现效率。GloMoSim具有扩展性好、体积小、速度快、面向无线网络等特点,但它不支持服务发现协议的仿真,因此本文在进行仿真实验时对GloMoSim的仿真框架进行了扩展,主要包括:配置文件、应用层和网络层的扩展,并设计实现了多方案对比批量仿真的自动运行,避免了人工操作的繁琐,提高了仿真效率。对服务发现研究过程中使用的仿真试验平台的结构和框架进行描述,使得整个研究过程更加清晰、明了。
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