羅建亮，孟利民

(浙江工業(yè)大學(xué)信息工程學(xué)院，浙江 杭州 310000)

1 引言

自助服務(wù)是一種全新的服務(wù)模式，現(xiàn)階段人們在工作和生活中的需求日益增加。由于經(jīng)營范圍較大，市場競爭也更加激烈[1-2]。

互聯(lián)技術(shù)的飛速發(fā)展，促進了計算機領(lǐng)域以及服務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)革新[3]，現(xiàn)階段正在利用自助服務(wù)形式取代傳統(tǒng)的人工服務(wù)形式，但是現(xiàn)階段所研究的自助終端存在一定的缺陷，例如體積較大、放置不方便等。

雖然嵌入式自助系統(tǒng)使用十分便利，但是網(wǎng)上支付仍然存在一定的風(fēng)險，例如賬號被盜取等，這樣就導(dǎo)致用戶產(chǎn)生了巨額的經(jīng)濟損失，針對上述問題，提出層次型嵌入式自助系統(tǒng)模塊智能切換方法，仿真結(jié)果表明，所提方法能夠快速、準(zhǔn)確進行模塊智能切換。

2 方法

2.1 層次型嵌入式自助系統(tǒng)硬件設(shè)計

針對不同地區(qū)的自助系統(tǒng)現(xiàn)階段使用狀態(tài)進行相關(guān)的調(diào)查以及分析，通過調(diào)查結(jié)果可知，現(xiàn)階段各個地區(qū)自助系統(tǒng)的使用功能較為單一，并且每個自助系統(tǒng)只能夠辦理一家銀行的相關(guān)業(yè)務(wù)[4-5]。針對上述問題，要求所設(shè)計系統(tǒng)必須滿足同時辦理多家業(yè)務(wù)的需求，以下詳細給出所設(shè)計系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)內(nèi)容：

系統(tǒng)硬件部分的終端主要由以下幾個部分組成，以下詳細給出：

1)系統(tǒng)的硬件部分中包含嵌入式控制模塊，在系統(tǒng)中安裝高速率的數(shù)據(jù)處理器，能夠有效提升系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。

2)調(diào)制解調(diào)器(MODEM)，在系統(tǒng)中安裝調(diào)制解調(diào)器，能夠提升數(shù)據(jù)的傳輸速度。

3)內(nèi)置密碼鍵盤：為了提升系統(tǒng)的安全性，需要在系統(tǒng)中安裝特殊的加密芯片，它具有一系列的安全防護措施，能夠提升整個系統(tǒng)的安全性。

4)在系統(tǒng)的硬件部分安裝終端磁條[6]，增加系統(tǒng)的刷卡次數(shù)以及使用周期。

5)打印機、鍵盤、PSAM卡座以及顯示屏等。

硬件接口主要包含以下的設(shè)備：主線(1根)、RJ-11接口(2個)、分線(1根)、RJ-45接口(1個)、RS-232串口(1個)，上述相關(guān)設(shè)備的存在主要是為了自助系統(tǒng)的后續(xù)拓展工作，以下給出系統(tǒng)的終端結(jié)構(gòu)圖。

圖1 嵌入式自助終端結(jié)構(gòu)圖

以下詳細給出系統(tǒng)的配置模塊所包含的主要功能：

1)針對不同的業(yè)務(wù)主機分配相應(yīng)的IP地址以及通訊端口；

2)由于各個路由器配置的不同，需要選取合適的路由器[7]；

3)系統(tǒng)具有PSAM卡系統(tǒng)發(fā)卡管理的權(quán)限；

4)針對自主終端的管理，主要包含以下幾個功能：端號分配管理以及終端認證等等[8]。

5)系統(tǒng)中隊列的管理，重點是隊列的組建以及刪除；

6)系統(tǒng)中的連接配置主要負責(zé)系統(tǒng)中各個模塊間的通信以及檢測維護等。

系統(tǒng)中的監(jiān)控管理模塊主要具有以下幾個功能：

1)用戶在進行交易的過程進行實時監(jiān)測；

2)如果用戶在進行交易的過程中存在異常，需要及時向系統(tǒng)發(fā)出警報；

3)對每天、每個月、每個季度的交易記錄進行統(tǒng)計。

數(shù)據(jù)處理模塊是由數(shù)據(jù)批量處理單元以及消息實時處理單元組成。其中前者主要負責(zé)處理系統(tǒng)中的離線交易數(shù)據(jù)，后者主要負責(zé)在線數(shù)據(jù)的實時處理[9]。

業(yè)務(wù)接口模塊是指不同單位的業(yè)務(wù)主機與嵌入式自主系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)在完成交換后，通過相關(guān)的接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時傳輸。

數(shù)據(jù)傳輸模塊主要是指組建消息隊列、信息存儲以及相關(guān)消息訂閱分布等，它的核心功能就是向業(yè)務(wù)主機傳輸以及接收數(shù)據(jù)。

系統(tǒng)的硬件部分主要采取了以下幾種技術(shù)，具體如下：

1)事件觸發(fā)

系統(tǒng)硬件部分的中心系統(tǒng)采用事件觸發(fā)機制，也就是系統(tǒng)在無交易的情況下處于休眠狀態(tài)，系統(tǒng)在休眠的情況下不會占用系統(tǒng)內(nèi)的任何資源，此時則能夠更好的展示系統(tǒng)的多任務(wù)可操作性，增加系統(tǒng)資源的利用率。

2)任務(wù)控制

任務(wù)控制機制主要負責(zé)系統(tǒng)的交易進程，系統(tǒng)的交易進行主要是由任務(wù)控制機制所決定的，系統(tǒng)中的檢測機制能夠?qū)崟r檢測系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)交易存在異常，則需要通過系統(tǒng)中的任務(wù)控制模塊結(jié)束整個交易的運行。

3)并發(fā)控制

如果系統(tǒng)在一定的時間段內(nèi)收到用戶大量的交易請求時，系統(tǒng)需要利用通信層、路由層等相關(guān)隊列等進行交易[10]。

4)進程通信

系統(tǒng)中不同的模塊都有相應(yīng)的交易進程，全部的交易進程都是通過IPC機實現(xiàn)的，為了確保整個交易過程的順利進行，需要在系中加入相應(yīng)的軟中斷技術(shù)。

在系統(tǒng)的硬件部分加入自主終端，能夠增強整個系統(tǒng)的便捷性以及使用范圍，現(xiàn)階段對于金融交易的安全性提出了更高的要求，在系統(tǒng)硬件設(shè)計的過程中，需要增強系統(tǒng)的安全性以及穩(wěn)定性，其中就重要的就是自主系統(tǒng)在經(jīng)過遷移后的兼容性。

1)為了確保系統(tǒng)交易的正常運行，需要通過PSN電話線路以及業(yè)務(wù)子系統(tǒng)實現(xiàn)系統(tǒng)的通訊功能，在系統(tǒng)中安裝語音卡可確保通訊的正常進行。其中，通訊系統(tǒng)中的信息數(shù)據(jù)傳輸效率計算公式為

(1)

式中，N表示傳輸數(shù)據(jù)數(shù)量；Ts表示數(shù)據(jù)傳輸所用時長；λ表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌j(luò)幅值，λ>0。包絡(luò)幅值求解過程為

(2)

式中，u(t)信號的相位偏移量；si表示為變換算子。在上述過程下，進行系統(tǒng)調(diào)制。系統(tǒng)的物理層采用FSK進行調(diào)制，鏈路層采取問答的方式進行，與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸相比，能夠有效簡化調(diào)解過程，降低系統(tǒng)的運行難度。

2)自主系統(tǒng)的終端在進行交易的過程中，需要對用戶所使用的磁卡進行身份驗證，確定磁卡中的磁道信息以及用戶個人的PIN識別等，并且還需要去確認交易地點以及交易人的身份是可識別的，最重要的是銀行必須是可信的。

3)通過系統(tǒng)中支付業(yè)務(wù)的管理，能夠?qū)崿F(xiàn)實名制電話和PSAM卡的綁定，確保用戶的身份信息與銀行卡信息相互匹配，這樣就能夠保證用戶的正常交易。

4)所設(shè)計的自主服務(wù)與傳統(tǒng)方法存在一定的不同，所設(shè)計系統(tǒng)的整個交易過程需要借助PSAM卡[11]以及終端設(shè)備等，這些設(shè)備的存在能夠有效增強系統(tǒng)的安全性。

2.2 層次型嵌入式自助系統(tǒng)模塊智能切換方法

在所研究方法的整體結(jié)構(gòu)框架圖中，用戶能夠通過多種終端進入系統(tǒng)中，系統(tǒng)中的后臺數(shù)據(jù)庫主要負責(zé)存儲用戶、終端等重要信息。系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊主要負責(zé)各個模塊之間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。在系統(tǒng)的服務(wù)側(cè)，能夠?qū)崿F(xiàn)用戶身份注冊、用戶身份注銷以及用戶身份登錄等功能，還能夠?qū)M行交易的用戶進行身份認證以及計費等服務(wù)，在上述基礎(chǔ)上，組建與上述模塊能力相匹配的通信信道，各個模塊具體的功能如表1所示。

表1 不同模塊功能簡介

智能切換方法的核心功能就是確保各個注冊的用戶交易過程的實時檢測以及系統(tǒng)自助端的性能。在進行交易的過程中，如果用戶手動進行功能切換[12]，則需要根據(jù)系統(tǒng)的相關(guān)機制為用戶提供最佳終端以及網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)，實現(xiàn)所設(shè)計系統(tǒng)各個模塊之間的切換，保證用戶在交易的過程中，一直都有十分滿意的終端以及網(wǎng)絡(luò)獲取。

智能切換模塊是整個系統(tǒng)中最為重要的模塊，它的存在能夠有效保證用戶交易的正常進行。

終端協(xié)同智能切換方法需要全面考慮用戶所在的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、終端狀態(tài)、用戶偏好以及所需要辦理的業(yè)務(wù)需求、費率等確定最佳的預(yù)切換終端以及網(wǎng)格。該算法的計算步驟如下所示：

嵌入式自助系統(tǒng)的核心部分就是用戶，首先需要考慮用戶所設(shè)計的終端優(yōu)先級以及終端目標(biāo)切換信息。如果用戶已經(jīng)確定需要進行切換的終端目標(biāo)，并且該終端目標(biāo)的服務(wù)狀態(tài)滿足系統(tǒng)需求，此時則需要根據(jù)相關(guān)的參數(shù)來確定最佳接入網(wǎng)。然后繼續(xù)進行系統(tǒng)切換功能；反之，則需要通過用戶選定的優(yōu)先級判斷系統(tǒng)中是否存在最佳加入網(wǎng)，如果系統(tǒng)中存在最佳終端，則系統(tǒng)繼續(xù)進行切換功能，否則系統(tǒng)中不存在符合系統(tǒng)需求的終端以及網(wǎng)絡(luò)。

針對網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)只考慮以下三個較為主要的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，分別為：時延、時延抖動、丟包率。利用下式給出描述網(wǎng)絡(luò)整體行為的開銷函數(shù)

(3)

式中，D代表時延；J代表時延抖動；L代表丟包率；R代表系統(tǒng)的服務(wù)效率；W代表各個參數(shù)的權(quán)重值的大小；T代表用戶需要辦理業(yè)務(wù)的性能需求門限。

利用下圖給出本文的層次型嵌入式自助系統(tǒng)模塊智能切換方法流程圖，當(dāng)接收到用戶的手動切換請求信息時，需要通過終端協(xié)同選擇方法來確定需要進行切換的終端目標(biāo)以及網(wǎng)絡(luò)。如果功能切換是由用戶手動發(fā)起的，系統(tǒng)繼續(xù)執(zhí)行切換操作，并且將用戶的交易過程切換到系統(tǒng)的網(wǎng)格中，進行同化處理；反之，當(dāng)接收到的切換請求是由系統(tǒng)QoS監(jiān)測所獲取的，并且系統(tǒng)并沒有收到明確的強制切換請求，此時系統(tǒng)需要通過新終端進行模塊切換，并做好實時接收消息的準(zhǔn)備。系統(tǒng)中的模塊在切換成功后，系統(tǒng)中的其它模塊需要繼續(xù)進行切換操作，組建相對完整的切換思路；反之，則需要重新獲取最佳預(yù)切換目標(biāo)終端以及網(wǎng)絡(luò)。

綜上所述，實現(xiàn)了層次型嵌入式自助系統(tǒng)模塊智能切換。

3 仿真研究

為了驗證所提層次型嵌入式自助系統(tǒng)模塊智能切換方法的綜合有效性，需要進行仿真，實驗環(huán)境為：Windows7(64位)操作系統(tǒng)，CPU主頻為1.90GHz，內(nèi)存為16.0GB，1TB機械硬盤，軟件平臺為matlab2014a。使自助系統(tǒng)與 ANDSF 保持通信的情況下進行仿真，ANDSF連接下的信息發(fā)送狀態(tài)如圖2所示：

圖2 ANDSF連接狀態(tài)

在上述實驗背景及網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)下進行智能切換算法丟包率及時延性的性能檢測，檢測過程及結(jié)果如下所示：

1)丟包率

丟包率是指各個模塊在進行智能切換的過程中丟失數(shù)據(jù)所占的比例，以下分別給出不同方法的丟包率對比結(jié)果，如圖3、圖4、圖5所示。

圖3 所提方法的丟包率變化趨勢

圖4 文獻[6]方法丟包率變化趨勢

圖5 文獻[7]方法丟包率變化趨勢

由上圖可知，不同方法的丟包率隨著時間的變化而變化。通過詳細的對比可知，所提方法的丟包率一直處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，文獻[6]方法的丟包率呈緩慢上升的趨勢，但是文獻[7]方法的丟包率上升幅度明顯高于另外兩種方法，通過具體的對比分析可知，所提方法的丟包率在3種方法中為最低。由此可見，在各個模塊進行切換的過程中，所提方法能夠有效減少數(shù)據(jù)的丟包率，確保數(shù)據(jù)的完整性。

2)時延

將文獻[6]方法、文獻[7]方法作為對比方法，對比不同方法的時延，以下詳細給出對比結(jié)果，如表2所示。

表2 不同方法時延對比結(jié)果

分析表2可知，所提方法的時延在3種方法中為最低；文獻[6]方法次之；文獻[7]方法的時延最長。其主要原因在于，所提方法針對傳統(tǒng)方法存在弊端，進行了改進，有效降低模塊智能切換過程中產(chǎn)生的時間延時。

4 結(jié)束語

針對傳統(tǒng)嵌入式自助系統(tǒng)模塊智能切換方法存在的弊端，對其進行了改進。經(jīng)過改進后能夠?qū)⒏鞣N業(yè)務(wù)集中到一個層次型嵌入式系統(tǒng)進行辦理，這樣能夠有效降低用戶的出行次數(shù)。通過實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)設(shè)計新穎、技術(shù)先進、可靠性強，方便業(yè)務(wù)的拓展以及各個模塊之間的切換，具有較強的兼容性以及開放性。