郭致慧++楊作龍

摘 要本文主要研究了普適計(jì)算、云計(jì)算及現(xiàn)代主流的通信數(shù)據(jù)處理技術(shù)理論，提出將普適計(jì)算技術(shù)與智能化的云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于DIOS系統(tǒng)中的基本框架，討論了所運(yùn)用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)關(guān)鍵技術(shù)，以期在大數(shù)據(jù)通信背景下支撐核心的云計(jì)算海量數(shù)據(jù)的分析與挖掘，使通信服務(wù)更加精準(zhǔn)、個(gè)性化，為通信業(yè)務(wù)有更高質(zhì)量的服務(wù)提供幫助。

【關(guān)鍵詞】普適計(jì)算 云計(jì)算 普適智能通信網(wǎng)絡(luò) 分布式數(shù)據(jù)系統(tǒng)

隨著現(xiàn)在通信技術(shù)的不斷發(fā)展，例如從最初的2G到現(xiàn)在的4G，甚至即將要出現(xiàn)我5G通信技術(shù)，這此新技術(shù)的出現(xiàn)都?xì)w結(jié)于計(jì)算技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用結(jié)果。現(xiàn)在通信網(wǎng)不但要承擔(dān)語音通信而且還有多媒體等數(shù)據(jù)的傳遞業(yè)務(wù)，那么就需要更加先進(jìn)的計(jì)算技術(shù)來支撐。計(jì)算機(jī)也從桌面計(jì)算不斷發(fā)展到專用的計(jì)算設(shè)備，亦為個(gè)人的應(yīng)用提供了逐多方便，推動(dòng)了計(jì)算模式的發(fā)展。隨著信息交換數(shù)量的不斷增加，分布式計(jì)算、P2P數(shù)據(jù)技術(shù)、網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)等已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，另一方面，移動(dòng)接入、可穿戴設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的接入已經(jīng)變成主流，移動(dòng)終端已帶來了非常豐富的信息和智能應(yīng)用，因此將形成新的計(jì)算模式的巨大變革，云計(jì)算技術(shù)將為泛在通信網(wǎng)普適計(jì)算技術(shù)帶來新的發(fā)展機(jī)遇。

為解決通信中大數(shù)據(jù)、大帶寬的需求，實(shí)際應(yīng)用中以泛在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用云計(jì)算的理論，用普適計(jì)算處理實(shí)時(shí)通信數(shù)據(jù)，增強(qiáng)設(shè)備的數(shù)據(jù)交換與協(xié)同能力。智能化、高可靠計(jì)算預(yù)測(cè)運(yùn)營(yíng)是轉(zhuǎn)型發(fā)展的方向之一，這就需要信息服務(wù)生態(tài)系統(tǒng)中，不但要提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，還要提供更加豐富的用戶體驗(yàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，促使普適計(jì)算技術(shù)與云計(jì)算進(jìn)一步融合，產(chǎn)生智能化、普適計(jì)算化、協(xié)同處理的新型通信網(wǎng)絡(luò)，從而在智能普適計(jì)算架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，使用戶可以享受“時(shí)時(shí)、處處”更加便捷的優(yōu)質(zhì)通信服務(wù)。

1 智能普適計(jì)算網(wǎng)

現(xiàn)在通信網(wǎng)主要采用的是端到端（N2N）的體系，隨著電信網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的相互滲透，再加上IP化在通信網(wǎng)的普及，應(yīng)運(yùn)而生的服務(wù)計(jì)算技術(shù)、效用計(jì)算、適用計(jì)算等模式，促使面向?qū)ο蠓?wù)的計(jì)算技術(shù)取得了長(zhǎng)足發(fā)展。通信技術(shù)與數(shù)據(jù)交換業(yè)務(wù)的最終目的就是面向智能計(jì)算與應(yīng)用。云計(jì)算便是充分融合了通信服務(wù)與計(jì)算技術(shù)，有效的整合網(wǎng)絡(luò)資源與通信業(yè)務(wù)，向用戶提供新型的服務(wù)應(yīng)用。通信計(jì)算網(wǎng)絡(luò)（簡(jiǎn)稱PCCN）以普適泛在網(wǎng)絡(luò)與高速光纖寬帶網(wǎng)為基礎(chǔ)，應(yīng)用普適計(jì)算技術(shù)與成熟的云計(jì)算方法建立信息管理服務(wù)體系，從數(shù)據(jù)的處理、存儲(chǔ)、應(yīng)用、挖掘，到達(dá)終端的推送服務(wù)。PCNN通信網(wǎng)使用戶在使用PC、移動(dòng)設(shè)備或者基于物聯(lián)網(wǎng)的電器設(shè)備時(shí)，就可享受到“時(shí)時(shí)、處處、無處不在”的通信體驗(yàn)，成熟的普適通信服務(wù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

云計(jì)算中最核心的就是數(shù)據(jù)資源，其虛擬化技術(shù)用以支撐通信業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸及硬件資源，對(duì)它們進(jìn)行合理的組織并應(yīng)用，能很好的對(duì)資源進(jìn)行有效管理。利用云計(jì)算和普適計(jì)算將大數(shù)據(jù)的處理能力傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)的任一地方，用戶可以更加方便的處理計(jì)算任務(wù)和獲取信息，對(duì)用戶來講是完全透明。本文提出的智能普適網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)計(jì)算融入全方位的環(huán)境中，能夠?yàn)橛脩籼峁┝Ⅲw化、空間化的服務(wù)。

2 分布式智能開放系統(tǒng)

分布式智能開放系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱DIOS）是智能普適計(jì)算通信網(wǎng)絡(luò)的核心，包括數(shù)據(jù)中心層、計(jì)算服務(wù)層、數(shù)據(jù)處理引擎層、資源控制層及數(shù)據(jù)終端層等五部分。DIOS系統(tǒng)各部分的功能為：

（1）數(shù)據(jù)中心層主要由業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)中心、用戶數(shù)據(jù)中心與網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)中心三個(gè)子中心組成。但與傳統(tǒng)的2G通信網(wǎng)相比，增加了一個(gè)能夠“智能思考”的大腦，使通信網(wǎng)的經(jīng)營(yíng)管理與業(yè)務(wù)的運(yùn)行智能化運(yùn)行。

（2）計(jì)算服務(wù)層主要有三部分，云計(jì)算、云存儲(chǔ)和云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，與通信網(wǎng)的區(qū)別是增加了很強(qiáng)的數(shù)據(jù)計(jì)算服務(wù)能力，現(xiàn)今的智能通信網(wǎng)不但有數(shù)據(jù)服務(wù)能力，而且有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)計(jì)算能力，并支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，達(dá)到普適智能化的要求。

（3）數(shù)據(jù)處理引擎主要由數(shù)據(jù)分析、業(yè)務(wù)處理、事務(wù)處理和上下文感知協(xié)同等四個(gè)引擎組成，使通信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的資源開放，使網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)的能力達(dá)到開放與共享。

（4）資源控制層采用了分布式的結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)管理云資源及各種引擎服務(wù)層，可通過智能計(jì)算分析用戶需求，平衡網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)載，智能分配通信資源于服務(wù)對(duì)象，以普適計(jì)算的方式使終端互聯(lián)、協(xié)同運(yùn)行。

（5）終端層可以共享計(jì)算資源，根據(jù)用戶的需求分配、復(fù)用通信資源提高網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)能力，比普通通信網(wǎng)絡(luò)性能更優(yōu)，且比網(wǎng)絡(luò)用戶的布署成本更小。

分布式智能開放系統(tǒng)（DIOS）架構(gòu)，如文獻(xiàn)[5]所示，DIOS系統(tǒng)架構(gòu)的拓?fù)浼軜?gòu)采用分層式，系統(tǒng)中的BDS業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)則可智能化適配資源，為系統(tǒng)的各個(gè)功能層提供應(yīng)用數(shù)據(jù)，真正的實(shí)現(xiàn)普適計(jì)算、智能化及協(xié)同化。

3 虛擬化DIOS技術(shù)

分布式智能系統(tǒng)中虛擬化是實(shí)現(xiàn)的根本，不但涉及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的虛擬化，還有服務(wù)器硬件的虛擬化和通信網(wǎng)絡(luò)的虛擬化。虛擬化中有虛擬機(jī)遷移、存儲(chǔ)整合、服務(wù)器虛擬化、控制系統(tǒng)的虛擬化及自組與重構(gòu)等，在復(fù)雜的物理結(jié)構(gòu)中的必然要求，可利用網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)數(shù)據(jù)資源，為智能計(jì)算及云存儲(chǔ)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口，將通信網(wǎng)中的物理應(yīng)用層結(jié)構(gòu)屏蔽，最終實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一化管理與支撐服務(wù)。

3.1 云存儲(chǔ)大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

虛擬系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，主要功能是對(duì)大數(shù)據(jù)的預(yù)處理、分析及數(shù)據(jù)挖掘能力是系統(tǒng)智能化的關(guān)鍵部分。對(duì)大數(shù)據(jù)的處理通常用谷歌公司的MapReduce編程模型，在開源的云計(jì)算技術(shù)Hadoop中有廣泛的應(yīng)用。模型將大數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)化分為多個(gè)小的粒子度子任務(wù)，并行計(jì)算數(shù)據(jù)集，且計(jì)算模型很易于使用。

3.2 普適網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

分布式智能系統(tǒng)主要是融合了無線網(wǎng)、通信網(wǎng)、Internet等，還涉及了傳感器網(wǎng)絡(luò)、GPS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多種通信技術(shù)。成熟的普適計(jì)算網(wǎng)絡(luò)必須支持多種通信設(shè)備在異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中自動(dòng)連接，即具有通信環(huán)境的自適應(yīng)性，提供便捷的無處不在的通信服務(wù)。在DIOS系統(tǒng)中，云計(jì)算、云存儲(chǔ)是最關(guān)鍵的技術(shù)，其決定系統(tǒng)的效用性。云計(jì)算技術(shù)通過調(diào)度虛擬機(jī)的管理，可將虛擬服務(wù)器所管理的資源進(jìn)行調(diào)度和合理配置；通過云存儲(chǔ)管理，將系統(tǒng)中的異構(gòu)存儲(chǔ)資源進(jìn)行優(yōu)化與整合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程系統(tǒng)控制、資源的配置優(yōu)化、同步及異步操作、數(shù)據(jù)的鏡像等，還可支持OS和應(yīng)用軟件的自動(dòng)化安裝與配置。endprint

3.3 上下文感知計(jì)算

分布式智能系統(tǒng)中，上下文感知計(jì)算是上下文感知引擎的關(guān)鍵模塊，在系統(tǒng)中進(jìn)行高效的信息交換，通過智能化計(jì)算提高服務(wù)的針對(duì)性，主要有以下模塊：上下文感知信息采集技術(shù)、上下文感知存儲(chǔ)、查詢、管理等技術(shù)、上下文感知推理與挖掘技術(shù)。通過此技術(shù)對(duì)用戶使用通信終端行為軌跡進(jìn)行分析，從智能網(wǎng)絡(luò)分布的各種感知設(shè)備獲取大量有用的信息，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘與分析，對(duì)海量信息進(jìn)行有效管理，作量化計(jì)算，為用戶提供更優(yōu)質(zhì)的信息服務(wù)。

4 智能資源適配

智能系統(tǒng)中資源的適配主要功用是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)引擎的高效管理。智能普適計(jì)算可實(shí)現(xiàn)對(duì)上層不同業(yè)務(wù)適配相應(yīng)的業(yè)務(wù)引擎，使用不同的計(jì)算模型、存儲(chǔ)策略與適配資源，將系統(tǒng)上層的效用最大化，使低層應(yīng)用資源更合理的利用。大量的終端支撐技術(shù)重點(diǎn)關(guān)注的是用戶的使用體驗(yàn)與系統(tǒng)的交互能力，實(shí)現(xiàn)通信對(duì)象自主多通道信息輸入和自動(dòng)獲得上下文數(shù)據(jù)信息的融合，對(duì)服務(wù)對(duì)象提供透明、高效的計(jì)算服務(wù)，實(shí)現(xiàn)智能協(xié)同任務(wù)與自動(dòng)優(yōu)化的通信目標(biāo)。

DIOS系統(tǒng)通過融合物理空間、數(shù)字虛擬空間和人類感知，自發(fā)為人們提供隨時(shí)隨地的透明的個(gè)性化服務(wù)，其無處不在和移動(dòng)特性需要系統(tǒng)安全和用戶隱私保護(hù)技術(shù)保障。系統(tǒng)安全保護(hù)技術(shù)涉及動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接和開放系統(tǒng)安全機(jī)制，而用戶隱私保護(hù)技術(shù)則主要包括隱私保護(hù)策略、隱私保護(hù)協(xié)議、認(rèn)證和訪問控制等。DIOS系統(tǒng)就是要提供無處不在、透明、個(gè)性、智能化的應(yīng)用服務(wù)，進(jìn)一步融合虛擬、物理信息空間，融合用戶感知能力，保證系統(tǒng)與用戶信息的安全。建立動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接高效機(jī)制和開放系統(tǒng)安全機(jī)制，建立隱私保護(hù)策略、設(shè)計(jì)保護(hù)協(xié)議，設(shè)計(jì)用戶登錄認(rèn)證和訪問權(quán)限控制策略，為用戶的隱私保護(hù)和安全通信保駕護(hù)航。

5 結(jié)束語

文中對(duì)分布式智能通信系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了討論與研究，在普適計(jì)算技術(shù)與云計(jì)算技術(shù)的理論基礎(chǔ)上提出了智能化面向?qū)ο蟮姆?wù)架構(gòu)體系。智能普適計(jì)算的出現(xiàn)與快速發(fā)展是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的重大革新，極大的推進(jìn)了以傳感器、無線通信網(wǎng)絡(luò)的智能計(jì)算的發(fā)展與廣泛應(yīng)用。同時(shí)，隨著云計(jì)算技術(shù)的成熟發(fā)展，又促進(jìn)了普適計(jì)算的智能化新發(fā)展，兩者相互補(bǔ)充，相互促進(jìn)，將使智能電信網(wǎng)絡(luò)逐漸演進(jìn)為智能化的普適通信網(wǎng)絡(luò)，智能通信管理就是“智能面向?qū)ο蟆被墓芾?，以期?shí)現(xiàn)“時(shí)時(shí)、處處、無所不能”的智能普適通信服務(wù)。

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作者單位

1.甘肅廣播電視大學(xué) 甘肅省蘭州市 730030

2.甘肅省武威市涼州區(qū)松樹鎮(zhèn)中截堡小學(xué) 甘肅省武威市 733000endprint