普適計算在智能通信中的應用

郭致慧++楊作龍

摘 要本文主要研究了普適計算、云計算及現代主流的通信數據處理技術理論，提出將普適計算技術與智能化的云計算技術應用于DIOS系統(tǒng)中的基本框架，討論了所運用的拓撲結構關鍵技術，以期在大數據通信背景下支撐核心的云計算海量數據的分析與挖掘，使通信服務更加精準、個性化，為通信業(yè)務有更高質量的服務提供幫助。

【關鍵詞】普適計算 云計算 普適智能通信網絡 分布式數據系統(tǒng)

隨著現在通信技術的不斷發(fā)展，例如從最初的2G到現在的4G，甚至即將要出現我5G通信技術，這此新技術的出現都歸結于計算技術在通信領域的應用結果?，F在通信網不但要承擔語音通信而且還有多媒體等數據的傳遞業(yè)務，那么就需要更加先進的計算技術來支撐。計算機也從桌面計算不斷發(fā)展到專用的計算設備，亦為個人的應用提供了逐多方便，推動了計算模式的發(fā)展。隨著信息交換數量的不斷增加，分布式計算、P2P數據技術、網格計算技術等已經得到了廣泛應用，另一方面，移動接入、可穿戴設備在網絡中的接入已經變成主流，移動終端已帶來了非常豐富的信息和智能應用，因此將形成新的計算模式的巨大變革，云計算技術將為泛在通信網普適計算技術帶來新的發(fā)展機遇。

為解決通信中大數據、大帶寬的需求，實際應用中以泛在網絡技術為基礎，運用云計算的理論，用普適計算處理實時通信數據，增強設備的數據交換與協(xié)同能力。智能化、高可靠計算預測運營是轉型發(fā)展的方向之一，這就需要信息服務生態(tài)系統(tǒng)中，不但要提高網絡服務質量，還要提供更加豐富的用戶體驗。在實際應用中，促使普適計算技術與云計算進一步融合，產生智能化、普適計算化、協(xié)同處理的新型通信網絡，從而在智能普適計算架構網絡中，使用戶可以享受“時時、處處”更加便捷的優(yōu)質通信服務。

1 智能普適計算網

現在通信網主要采用的是端到端（N2N）的體系，隨著電信網和互聯網絡的相互滲透，再加上IP化在通信網的普及，應運而生的服務計算技術、效用計算、適用計算等模式，促使面向對象服務的計算技術取得了長足發(fā)展。通信技術與數據交換業(yè)務的最終目的就是面向智能計算與應用。云計算便是充分融合了通信服務與計算技術，有效的整合網絡資源與通信業(yè)務，向用戶提供新型的服務應用。通信計算網絡（簡稱PCCN）以普適泛在網絡與高速光纖寬帶網為基礎，應用普適計算技術與成熟的云計算方法建立信息管理服務體系，從數據的處理、存儲、應用、挖掘，到達終端的推送服務。PCNN通信網使用戶在使用PC、移動設備或者基于物聯網的電器設備時，就可享受到“時時、處處、無處不在”的通信體驗，成熟的普適通信服務網絡結構。

云計算中最核心的就是數據資源，其虛擬化技術用以支撐通信業(yè)務、數據傳輸及硬件資源，對它們進行合理的組織并應用，能很好的對資源進行有效管理。利用云計算和普適計算將大數據的處理能力傳輸到通信網的任一地方，用戶可以更加方便的處理計算任務和獲取信息，對用戶來講是完全透明。本文提出的智能普適網絡將數據計算融入全方位的環(huán)境中，能夠為用戶提供立體化、空間化的服務。

2 分布式智能開放系統(tǒng)

分布式智能開放系統(tǒng)（簡稱DIOS）是智能普適計算通信網絡的核心，包括數據中心層、計算服務層、數據處理引擎層、資源控制層及數據終端層等五部分。DIOS系統(tǒng)各部分的功能為：

（1）數據中心層主要由業(yè)務數據中心、用戶數據中心與網絡信息數據中心三個子中心組成。但與傳統(tǒng)的2G通信網相比，增加了一個能夠“智能思考”的大腦，使通信網的經營管理與業(yè)務的運行智能化運行。

（2）計算服務層主要有三部分，云計算、云存儲和云計算網絡設備，與通信網的區(qū)別是增加了很強的數據計算服務能力，現今的智能通信網不但有數據服務能力，而且有很強的數據計算能力，并支持各種網絡協(xié)議，達到普適智能化的要求。

（3）數據處理引擎主要由數據分析、業(yè)務處理、事務處理和上下文感知協(xié)同等四個引擎組成，使通信數據網絡的資源開放，使網絡處理數據的能力達到開放與共享。

（4）資源控制層采用了分布式的結構，動態(tài)管理云資源及各種引擎服務層，可通過智能計算分析用戶需求，平衡網絡通信負載，智能分配通信資源于服務對象，以普適計算的方式使終端互聯、協(xié)同運行。

（5）終端層可以共享計算資源，根據用戶的需求分配、復用通信資源提高網絡的服務能力，比普通通信網絡性能更優(yōu)，且比網絡用戶的布署成本更小。

分布式智能開放系統(tǒng)（DIOS）架構，如文獻[5]所示，DIOS系統(tǒng)架構的拓撲架構采用分層式，系統(tǒng)中的BDS業(yè)務數據則可智能化適配資源，為系統(tǒng)的各個功能層提供應用數據，真正的實現普適計算、智能化及協(xié)同化。

3 虛擬化DIOS技術

分布式智能系統(tǒng)中虛擬化是實現的根本，不但涉及數據存儲的虛擬化，還有服務器硬件的虛擬化和通信網絡的虛擬化。虛擬化中有虛擬機遷移、存儲整合、服務器虛擬化、控制系統(tǒng)的虛擬化及自組與重構等，在復雜的物理結構中的必然要求，可利用網絡異構數據資源，為智能計算及云存儲提供統(tǒng)一的數據接口，將通信網中的物理應用層結構屏蔽，最終實現異構數據資源的統(tǒng)一化管理與支撐服務。

3.1 云存儲大數據處理技術

虛擬系統(tǒng)中的數據云存儲業(yè)務系統(tǒng)，主要功能是對大數據的預處理、分析及數據挖掘能力是系統(tǒng)智能化的關鍵部分。對大數據的處理通常用谷歌公司的MapReduce編程模型，在開源的云計算技術Hadoop中有廣泛的應用。模型將大數據挖掘任務化分為多個小的粒子度子任務，并行計算數據集，且計算模型很易于使用。

3.2 普適網絡技術

分布式智能系統(tǒng)主要是融合了無線網、通信網、Internet等，還涉及了傳感器網絡、GPS網絡技術等多種通信技術。成熟的普適計算網絡必須支持多種通信設備在異構網絡中自動連接，即具有通信環(huán)境的自適應性，提供便捷的無處不在的通信服務。在DIOS系統(tǒng)中，云計算、云存儲是最關鍵的技術，其決定系統(tǒng)的效用性。云計算技術通過調度虛擬機的管理，可將虛擬服務器所管理的資源進行調度和合理配置；通過云存儲管理，將系統(tǒng)中的異構存儲資源進行優(yōu)化與整合，實現遠程系統(tǒng)控制、資源的配置優(yōu)化、同步及異步操作、數據的鏡像等，還可支持OS和應用軟件的自動化安裝與配置。endprint

3.3 上下文感知計算

分布式智能系統(tǒng)中，上下文感知計算是上下文感知引擎的關鍵模塊，在系統(tǒng)中進行高效的信息交換，通過智能化計算提高服務的針對性，主要有以下模塊：上下文感知信息采集技術、上下文感知存儲、查詢、管理等技術、上下文感知推理與挖掘技術。通過此技術對用戶使用通信終端行為軌跡進行分析，從智能網絡分布的各種感知設備獲取大量有用的信息，運用數據挖掘與分析，對海量信息進行有效管理，作量化計算，為用戶提供更優(yōu)質的信息服務。

4 智能資源適配

智能系統(tǒng)中資源的適配主要功用是實現數據引擎的高效管理。智能普適計算可實現對上層不同業(yè)務適配相應的業(yè)務引擎，使用不同的計算模型、存儲策略與適配資源，將系統(tǒng)上層的效用最大化，使低層應用資源更合理的利用。大量的終端支撐技術重點關注的是用戶的使用體驗與系統(tǒng)的交互能力，實現通信對象自主多通道信息輸入和自動獲得上下文數據信息的融合，對服務對象提供透明、高效的計算服務，實現智能協(xié)同任務與自動優(yōu)化的通信目標。

DIOS系統(tǒng)通過融合物理空間、數字虛擬空間和人類感知，自發(fā)為人們提供隨時隨地的透明的個性化服務，其無處不在和移動特性需要系統(tǒng)安全和用戶隱私保護技術保障。系統(tǒng)安全保護技術涉及動態(tài)網絡連接和開放系統(tǒng)安全機制，而用戶隱私保護技術則主要包括隱私保護策略、隱私保護協(xié)議、認證和訪問控制等。DIOS系統(tǒng)就是要提供無處不在、透明、個性、智能化的應用服務，進一步融合虛擬、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。建立動態(tài)網絡連接高效機制和開放系統(tǒng)安全機制，建立隱私保護策略、設計保護協(xié)議，設計用戶登錄認證和訪問權限控制策略，為用戶的隱私保護和安全通信保駕護航。

5 結束語

文中對分布式智能通信系統(tǒng)的相關技術進行了討論與研究，在普適計算技術與云計算技術的理論基礎上提出了智能化面向對象的服務架構體系。智能普適計算的出現與快速發(fā)展是現代計算機領域的重大革新，極大的推進了以傳感器、無線通信網絡的智能計算的發(fā)展與廣泛應用。同時，隨著云計算技術的成熟發(fā)展，又促進了普適計算的智能化新發(fā)展，兩者相互補充，相互促進，將使智能電信網絡逐漸演進為智能化的普適通信網絡，智能通信管理就是“智能面向對象”化的管理，以期實現“時時、處處、無所不能”的智能普適通信服務。

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作者單位

1.甘肅廣播電視大學 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 甘肅省武威市 733000endprint