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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于物联网领域,涉及一种物联网服务组合优化方法。
技术介绍
1、近年来,数十亿物联网(internetofthings,简称iot)设备被部署以支持复杂的应用。2030年,连接的物联网设备数量预计将达到125亿。鉴于单一物联网设备的资源稀缺性,某些应用程序的满意度通常通过多个物联网设备的协同工作来实现。在这一背景下,物联网设备的功能通常以物联网服务的形式进行封装,它们之间的协作可以通过物联网服务组合来表示。由于物联网服务具有异构性、资源受限、动态变化以及海量规模等特点,因此,研究物联网环境下的服务组合技术,保证服务质量(qualityofservice,简称qos)的同时,灵活组合和编排各类服务,是物联网发挥更大价值的关键。
2、当前存在的物联网服务组合相关研究中,极少考虑到物联网设备本身的特性,例如其地理位置和通信半径等重要因素。这些特性在物联网环境中具有显著的影响,对于服务的选择和组合具有重要的指导意义。地理位置信息能够影响物联网设备之间的相互关系,而通信半径则直接影响设备之间的通信能力。在服务组合的过程中,考虑这些特性可以更准确地匹配服务与设备,提高组合的适应性和效率。因此,对物联网设备本身特性的综合考虑是推动物联网服务组合研究更加深入和实用的一个关键方面。
技术实现思路
1、有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种物联网服务组合优化方法。
2、为达到上述目的,本专利技术提供如下技术方案:
3、物联网服务组合优化方法,该方法包括以下
4、s1:定义服务质量属性;
5、筛选运行时间、可用性、成功执行率、可靠性和吞吐量五种服务质量属性用于衡量物联网服务的服务质量;
6、(1)运行时间
7、首先,将所有无前序服务的服务作为起始服务,将所有无后继服务的服务作为终止服务,其余服务作为中间服务;随后将所有起始服务的运行开始时间设为0,运行结束时间设为其运行时间;将中间服务及终止服务的运行开始时间设为其所有前序服务的最晚结束时间,运行结束时间设为其运行开始时间与其运行时间之和;最终,组合服务中所有终止服务的最晚运行结束时间即为组合服务的运行时间属性值,将服务组合运行时间记qd(s);
8、(2)可用性、成功执行率、可靠性
9、可用性、成功执行率、可靠性的计算方式是相同的,可用性为所有物联网服务的可用性相乘;当物联网服务总数逐渐变大时,若连乘之数均为大于1的数,则容易出现数值爆炸,若连乘之数均为小于1的数,则容易出现数值消失,在计算过程中,使用对数之和替代连乘;首先将组合服务的可用性设置为1,随后将各个物联网服务的可用性的对数相加上去,最终即得组合服务的可用性;将服务组合可用性记作qa(s),成功执行率记作qs(s),可靠性记作qr(s);
10、(3)吞吐量
11、组合服务的吞吐量为所有物联网服务的吞吐量的最小值;在计算过程中,首先将组合服务的吞吐量设置为一个足够大的数值,随后遍历各个物联网服务,将组合服务的吞吐量设为当前组合服务吞吐量与当前物联网服务吞吐量的较小值,最终即得组合服务的吞吐量,本文将服务组合吞吐量记作qt(s);
12、使用平均加权和方式计算组合服务的服务质量;由于五种服务质量属性具有不同的数值范围及单位,在计算加权和之前,使用归一化方式处理各个服务质量属性,计算方式为:
13、
14、其中,q′(cs)为组合服务的五种服务质量属性之一,若q′(cs)越大越好,则可用性、吞吐量、成功执行率、可靠性将此服务质量属性称为positive属性,相反若q′(cs)越小越好,qmin(cs)为服务注册表中所有可行组合方案中此服务质量属性的最小值,qmax(cs)为服务注册表中所有可行组合方案中此服务质量属性的最大值,q′(cs)为归一化后的此服务质量属性;
15、将组合服务的所有服务质量属性值映射到0~1范围内;则组合服务的服务质量属性加权和计算方式为:
16、
17、其中为权重,将组合服务的服务质量qos(cs)作为提出算法的最大化优化目标,将组合服务的服务质量qos(cs)中的服务质量属性权重设为平均权重,即均为0.2;
18、s2:定义问题;
19、将提供某一业务功能的物联网服务统称为抽象服务,一个抽象服务对应着一个物联网服务集合,将其称为候选服务集;服务组合优化算法接收的输入为用户请求,包括用户所需的所有抽象服务编号,以及这些抽象服务间的工作流结构,算法则为了提升用户满意度,需要同时考虑组合服务包含的所有抽象服务及工作流结构,在每个候选服务集中挑选出一个物联网服务,使得形成的组合服务qos接近最高;
20、(1)物联网服务:物联网服务指可用的具体服务;使用符号s代表服务,在物联网服务组合问题中服务被定义为:
21、s={id,fun,q(s),p,rad}
22、其中id是物联网服务的唯一标识,fun是服务的功能属性,q(s)为服务非功能属性中的服务质量,服务质量由一系列不同的服务质量属性组成,
23、
24、其中为权重,服务组合运行时间记q′d(s),服务组合可用性记作q′a(s),成功执行率记作q′s(s),可靠性记作q′r(s),服务组合吞吐量记作q′t(s);p是地理位置坐标,代表该物联网服务所在位置,rad为通信半径,代表该物联网服务所能通信的最远距离;
25、(2)组合服务:由多个物联网服务组成的,其中各个物联网服务根据其功能相互连接形成复杂的工作流结构;使用符号cs代表组合服务,且考虑四种工作流结构:串行结构、并行结构、循环结构和选择结构;
26、(3)抽象服务:抽象服务是提供某一业务功能的一类物联网服务的代称,是从用户角度出发定义的名词;使用符号as代表抽象物联网服务,与物联网服务中的功能属性相互对应;
27、(4)候选服务集:将提供相同功能的物联网服务形成的集合称为候选服务集;一个抽象物联网服务对应着一个候选服务集;使用符号c代表候选服务集,c={s1,s2,s3...sn},其大小为n;
28、(5)基于qos的服务组合问题:当一个用户请求r被送至服务组合系统时,即为一个基于qos的服务组合优化过程的开始;用户请求被定义为一个有向无环图,g={a,e},其中a为图中的顶点集合,是一个包含n个抽象服务的集合,代表用户所需的各项系统子功能,a={a1,a2,a3...an},e为图中的有向边集合,每个有向边edge∈eij表示从抽象服务ai到aj有一条数据流,即抽象服务ai的输出数据作为抽象服务aj的输入数据;服务组合系统接收到用户请求后,会查询各个抽象服务对应的候选服务集,ci={s1,s2,s3...ski},ki表示第i个候选服务集包含的具体服务数目,需要注意的是,已选的服务si与si+1之间的地理位置距离不能够超过si的最大通信半径;
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【技术保护点】
1.物联网服务组合优化方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的物联网服务组合优化方法,其特征在于:所述Wr为0.2,o为5。
【技术特征摘要】
1.物联网服务组合优化方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
2.根...
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