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基于服务组合、支持业务质量感知的电信业务提供若干关键问题研究

作　者: 尹泽明
导　师: 杨放春
学　校: 北京邮电大学
专　业: 计算机应用
关键词: 业务提供服务组合业务质量感知服务发现服务选择服务路由
分类号: TN915.09
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

在融合网络为开放各种网络的业务能力提供可能和服务技术为软件复用问题提供很好的解决方案的背景下,电信业务提供领域更迫切地需要采用软件领域中的新科学方法和技术来改进其原有的业务提供方法与技术。随着Parlay等技术被成功地应用,基于“开放业务能力+协调框架”思想的架构被证实是融合网络环境下一种很好的电信业务提供架构。构件技术发展衍生出来的服务技术在继承了构件技术原有的解决软件复用的优点的基础上,为构建更加松耦合的系统提供了很好的支持。因此,采用服务来封装开放业务能力,以服务为元素进行组合来生成电信业务的方法被认为是一种灵活、有效的业务提供方法。而服务本身的合约性为基于服务组合方式提供满足一定程度下业务质量需求的业务提供了可能。目前关于服务组合技术已经展开了广泛的研究,本文立足于解决采用服务组合来提供电信业务的方法中有关业务质量的问题,进行了包括对业务提供系统架构、业务质量体系、服务发现、服务选择、服务组合执行中负载均衡这五个问题的研究。本文的结构安排如下,首先阐述了研究背景和意义并介绍了主要研究工作(第一章),然后在研究综述中分析了基于服务组合来提供电信业务的方式是网络融合背景下的趋势并概述了当前服务组合研究的现状并对其进行了归纳,从而指出基于服务组合、支持业务质量感知的业务提供方法的研究方向(第二章),接着提出了一种基于服务开放业务能力的业务提供系统架构,并基于服务的合约性构建了一种支持业务质量感知的增强架构(第三章),结合面向融合网络的角色模型和支持业务质量感知的服务组合架构,提出了一种面向基于服务组合提供业务的业务质量体系架构,和相应的业务质量指标体系及业务综合质量评价方法(第四章),针对该增强架构下如何有效发现可用服务实例的问题,提出一种基于语义的服务描述模型和基于此模型的服务匹配机制(第五章),针对开放网络环境下每个服务请求可能发现多个满足其功能需求的服务实例时如何选择服务实例来满足业务质量约束的问题,根据服务组合特性构建了单目标优化的服务选择模型,并通过改进的遗传算法来求解该模型(第六章),针对服务组合执行中的负载均衡问题,基于博弈论方法和相对负载测度方法提出了在服务叠加网中的有效的服务组合路由方法(第七章),最后对论文研究工作进行了总结,并提出一些进一步研究的可能方向(第八章)。论文的主要工作和创新归纳如下:(1)在现有SDP(Service Delivery Platform)模型基础上,引入SOA(Service OrientedArchitecture)的概念,构建了一个在融合网络环境下以服务来开放业务能力进而通过服务组合方式来提供电信业务的基本业务提供模型;在基本模型的基础上,通过引入服务合约模型进而构建出支持业务质量感知的增强模型。基于此增强架构,可以基于封装了来自各种网络的业务能力、符合现有服务规范要求的服务通过组合的方式来提供满足特定业务质量需求的业务。(2)为支持上述业务提供模型,结合面向下一代网络的业务提供角色模型,提出了相应的业务质量体系结构,并使用Z语言对其进行形式化规约并验证该体系结构的有效性(对层内元素及层间映射关系的验证),针对其业务层元素,提出了相应的业务质量指标体系和对业务质量进行综合评价的评价方法。(3)针对服务描述中语义信息不足的问题,通过应用领域本体实现了基于语义扩展的服务发现,在服务发现算法中进行了语义扩展,使得对服务语义的计算更加全面和准确;针对服务质量描述和匹配问题,本文在服务描述模型中加入了可扩展的服务质量描述,并给出了匹配计算的方法。(4)针对其它针对基于业务质量感知的服务选择问题研究的不足,提出了一种服务组合流程的表示方法,进而将服务选择全局优化问题建模为一个带有业务质量指标约束的组合优化问题,针对服务选择的特征来设计遗传算法的编码方法、适应度函数、交叉算子、变异算子、选择算子来执行基于组合流程信息的搜索,生成一组满足约束条件的服务组合流程集。在此遗传算法基础上,引入免疫学知识对该算法进行扩展来验证该遗传算法和给出改进方向。(5)针对分布式服务组合中服务路由和负载均衡问题,提出了一种自适应的分布式负载均衡算法。该算法基于非合作静态博弈方法和本地负载率测度来进行下一跳服务节点的选择,从而在服务叠加网中建立起一条合适的服务组合执行路径,达到负载均衡的效果以提高服务组合执行的性能。

全文目录

中文摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
主要缩略语及中英文对照  11-12
第一章绪论  12-17
  1.1 研究背景和意义  12-14
  1.2 主要研究工作  14-15
  1.3 论文内容和结构  15-17
第二章研究综述  17-44
  2.1 概述  17
  2.2 网络的演进  17-22
    2.2.1 下一代网络体系结构  17-21
    2.2.2 下一代网络角色模型  21-22
  2.3 业务提供与业务开发技术发展  22-32
    2.3.1 业务提供技术发展  22-28
    2.3.2 业务开发方法发展  28-32
  2.4 基于组合方法开发电信业务  32-35
    2.4.1 基于管道-过滤器架构、组合业务特征的电信业务提供  32-33
    2.4.2 基于Parlay X业务能力组合的电信业务提供  33-35
  2.5 服务组合的研究现状  35-40
    2.5.1 服务组合  35-37
    2.5.2 服务组合典型方法  37-39
    2.5.3 基于服务组合、支持业务质量感知的电信业务提供方法  39-40
  2.6 结束语  40-41
  参考文献  41-44
第三章基于服务组合、支持业务质量感知的电信业务提供模型  44-65
  3.1 问题简介及相关研究  44-46
  3.2 基于服务组合的电信业务提供基本模型  46-56
    3.2.1 模型描述  46-49
    3.2.2 应用场景及特征分析  49-52
    3.2.3 模型能力验证  52-56
  3.3 支持业务质量感知的增强模型  56-62
    3.3.1 服务合约模型  56-60
    3.3.2 支持合约模型的业务提供模型  60-61
    3.3.3 增强模型的连接机制  61-62
  3.4 小结  62
  参考文献  62-65
第四章业务质量体系研究  65-99
  4.1 问题阐述及相关研究  65-67
  4.2 角色模型  67-72
    4.2.1 角色模型的研究现状  67-70
    4.2.2 SCBSQAS模型的角色模型  70-72
  4.3 业务质量体系结构  72-83
    4.3.1 分层的业务质量体系  73-77
    4.3.2 基于Z语言的形式化描述与验证  77-83
    4.3.3 业务质量体系结构总结  83
  4.4 业务质量指标  83-92
    4.4.1 业务质量指标设定原则  84-85
    4.4.2 面向用户感知的业务质量指标及其物理意义  85-90
    4.4.3 业务质量指标量化  90-92
  4.5 业务质量综合评价方法  92-95
    4.5.1 层次分析模型  92-94
    4.5.2 模糊层次分析模型  94-95
  4.6 小结  95-96
  参考文献  96-99
第五章基于语义的服务发现机制研究  99-121
  5.1 问题阐述及相关研究  99-100
  5.2 服务描述模型  100-104
    5.2.1 基于UML的领域本体模型  100-103
    5.2.2 基于语义的服务描述语言  103-104
  5.3 基于语义扩展的服务匹配  104-114
    5.3.1 服务匹配模型  104-110
    5.3.2 服务功能匹配  110-111
    5.3.3 服务质量匹配  111
    5.3.4 服务匹配实例  111-112
    5.3.5 服务匹配算法及复杂度分析  112-114
  5.4 基于组合方式的服务发现  114-116
  5.5 实验  116-118
  5.6 小结  118-119
  参考文献  119-121
第六章基于业务质量感知的服务选择问题研究  121-147
  6.1 问题阐述及相关研究  121-122
  6.2 服务组合流程  122-125
    6.2.1 服务组合流程特性  122-124
    6.2.2 服务组合流程中任务分类  124
    6.2.3 服务组合流程执行描述  124-125
  6.3 服务选择模型  125-128
    6.3.1 功能需求约束  125-126
    6.3.2 业务质量需求约束  126-128
    6.3.3 目标函数  128
  6.4 基于改进遗传算法的服务选择算法  128-141
    6.4.1 改进的遗传算法(Enhanced GA，EGA)  129-137
    6.4.2 引入免疫学知识的遗传算法(Immune GA，IGA)  137-141
  6.5 模拟实验  141-144
    6.5.1 实验1  141-142
    6.5.2 实验2  142-144
    6.5.3 实验3  144
  6.6 小结  144-145
  参考文献  145-147
第七章服务组合中的负载均衡问题研究  147-172
  7.1 问题简介  147-148
  7.2 相关研究  148-149
  7.3 负载均衡基本概念  149-152
    7.3.1 负载均衡算法的Casavant分类法  149-150
    7.3.2 实现层次分类法  150-151
    7.3.3 动态负载均衡算法的组成  151-152
    7.3.4 分布式服务组合负载均衡算法要素  152
  7.4 服务叠加网中动态负载均衡转移策略的博弈论建模  152-159
    7.4.1 博弈论基本概念  153-157
    7.4.2 转移策略的博弈模型  157-159
  7.5 LCR测度  159-160
  7.6 支持负载均衡的分布式服务路由方法  160-166
    7.6.1 分布式服务路由算法  160-161
    7.6.2 实现负载均衡的分布式服务路由算法  161-166
  7.7 模拟实验  166-170
    7.7.1 同构服务节点环境下负载均衡效果比较  167-168
    7.7.2 异构服务节点环境下几种ADLB算法负载均衡效果比较  168-170
  7.8 小结  170
  参考文献  170-172
第八章结束语  172-174
  8.1 论文总结和创新点  172-173
  8.2 进一步的研究工作与问题思考  173-174
攻读博士学位期间录用或发表的论文  174-175
致谢  175-176

基于服务组合、支持业务质量感知的电信业务提供若干关键问题研究

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