第２２卷第２期
計算機技術與發展
２０１２年２月
物聯網業務模型描述語言的研究與設計
蔣林岑，季一木
（南京郵電大學計算機學院，江蘇南京２１０００３）
摘要：由於物理世界的環境不斷變更，物聯網中原先感測節點僅提供資料採集的功能已不能滿足現實應用中所需求的
服務應具有的高度動態性、多樣化等特性。為了解決上述問題，文中將面向服務架構ｓｏａ的概念應用於物聯網業務應用，可以對應用元件進行部署、組合和使用。並且在此基礎之上，提出一種基於ｘｍｌ的物聯網業務模型描述語言ｓｍｌ，用來描述模型中服務之間的關聯性，確定乙個靈活的表示業務組合的模型，以加快業務模型的開發速度，支援模型的重用，使物
聯網業務具有更好的擴充套件性和實用性。
關鍵詞：物聯網；業務模型；面向服務架構；服務模型描述語言
中圖分類號：ｔｐ３９
文獻標識碼：ａ
文章編號
ｃａｌ．
．ｏ 引言
節點與節點之間自動資料的傳送；
當前，物聯網引起了人們的普遍關注，人類社會已２）物理網應用於各異構系統，所能提供的業務功漸人物聯網時代。物聯網定義是把所有物品通過射頻能種類繁多，如何實現物聯網與企業現有網路系統進
識別和條碼等
行資訊整合口］，使企業很好地應用這些業務有待解決。
資訊感測裝置與網際網路連線起來，實現智慧型化識別和在文獻［３］中
管理功能的網路…。但是由於物聯網自身的特性，如：等人提出在未來的物聯網中，感測裝置將它們的業務
感應裝置的智慧型化、人為參與到節點的控制等。
功能通過基於
所以物聯網在實際應用方面存在諸多問題：
的ｗｅｂ服務提供。
１）根據目前的研究發展，感應裝置趨於微型化、
為了解決上述問題，文中提出了將ｓｏａ［的概念智慧型化，它們如何能更好地適應周圍環境甚至是保證
應用於物聯網業務。當前物聯網應用更多的是針對底
層技術進行研究，如物聯網編碼技術、射頻和感測技術
收稿日期修回日期
等，而對收集的海量物品資訊進行後期地高效利用，人**專案：江蘇省工業支撐專案江蘇省高等教育十一
五規劃青年資助專案
為參與的控制，對各類服務進行整合，並且提供給企業
作者簡介：蔣林岑（１９８６－），女，江蘇南通人，碩士研究生，研究方向或個人更為人性化的服務，是物聯網最終取得成功應
為軟體技術在通訊中的應用；季一木，博士，教授，碩士生導師，計算
用的關鍵。同時，為更好地利用各類業務服務，提出一
機學會會員，研究方向為軟體工程、中介軟體技術和雲計算等。
個用自定義的模型語言ｓｍｌ描述物聯網業務模型。
２５０計算機技術與發展第２２卷
應用層服務傳輸層
服務模型層
資料層物理層
圖１基於ｓｏａ的物聯網業務服務架構
服務，此時就會響應服務，傳遞具體資料。當感測器節
１ 基於ｓｏａ的物聯網業務的分析與設計
點服務之間需要功能互補、相互呼叫時就可以需要傳
服務除了傳統上應用於軟體系統，如航班預定服
感節點相互協作服務，當服務ａ傳遞介面給此服務，務，或**售票服務，也將服務延伸到物聯網的節點，處理後傳遞給服務ｂ。感測節點配置服務是對節點基
單個節點可作為服務的提供者或是消費者。在文獻
本資訊的補充，包括對感測器操作的許可權配置，間隔多［５］中久返回一次實時資料的配置等。感測節點監控服務可ｆ．ｚｈａｏ等學者提出將感測網中的多個節點應用為以提供對當前活動中的節點進行監控，如是否在工作時，節點能量的有限性和資料格式的越狀態，或是剩餘能量的支撐。同時，各個服務也在此層界，遇到阻礙，分析解決方案。
由於物聯網應用領域比中進行註冊，等待服務消費者的呼叫。
較廣泛，ｒｆｉｄ收集資訊資源分布於不同的區域，為了
４）服務傳輸層：從服務模型層定義好的服務通過
使企業生產實踐中能高效合理地利用這些資訊，文中服務匯流排傳輸到應用層，讓不同的應用伺服器協調運
將ｓｏａ架構應用於物聯網，可以將資訊節點作為可重
作，實現了不同服務之間的通訊和整合。並且，提供了復利用服務，通過瀏覽器或是應用程式快捷地發現、查
事件驅動和文件導向的處理模式，以及分布式的執行找、應用服務。
管理機制，服務間通過定義良好的介面和契約聯絡起文中提出的基於ｓｏａ的物聯網框架如圖１所示。
來，介面採用中立的方式定義，它獨立於具體實現服務１）物理層：是現實世界的物理裝置，是利用ｒｆｉｄ
的硬體平台、作業系統和程式語言，使得構建在這樣的
技術的具體感測節點。它不但可以儲存有相關物理的
系統中的服務可以使用統一的和標準的方式進行通
資訊，還可以作為服務提供者。
信。２）資料層：收集物理層中感測節點的資料，對上
５）應用層：不同的客戶端的訪問應用程式作為服層服務層提供支援。
務消費者，發出服務請求，若是請求涉及到多個服務，
３）服務模型層：該層是文中的研究重點。如圖則由單個服務組合成為具有強大的業務元件，由ｗｓ—
中，感測節點發現、查詢服務是對封裝好的服務根據客
ｄｌ檔案互動描述組合方案，解決企業、個人的應用整戶端需求發現或查詢對應的服務。感測節點收集，融
合、接ｅｌ整合、介面整合的問題。
合資料服務提供的功能對底層資料的篩選和挖掘，把
在上述整個服務架構中，在不同的訪問平台，服務從物理層傳到資料庫的資料有選擇地過濾，如服務消
傳輸層到應用層應用協議也會不同，物理層不同的
費者呼叫檢視當前所有溫度資料大於３７￣ｃ的節點的ｒｆｉ
第２期蔣林岑等：物聯網業務模型描述語言的研究與設計２５１
２ 物聯網業務模型描述語言的研究與設計
為了對圖２中所示的服務模型層中的業務模型進行統一地描述，設計一種服務模型描述語言目的是通過對物聯網中的服務組合復用以滿足應用層不同的需求。ｓｍｌ採用基於的ｄｔｄ
（＋）乙個或多個
ｔ：ｄ ｅ ，定義為從ｄ轉換到ｅ，給出ｄ，能夠通過
找到相應的ｅ，對兩者起到銜接作用，ｍ表示的輸出的數量；
表示從ｄ元素定位找到（ｌｏｃａｔｏｒ）相應
來定義，包含一套和物聯網
服務相關的組成相符合的元素。為了達到預期可以
的ｅ元素，ｑ表示ｅ的個數；
ｌ：ｅ表示從元素ｅ連線（ｌｉｎｋ）到ｄ」，指在找到中間關聯元素ｅ後，通過可以對其再次進行轉
換。對服務組合的需求，由於服務之間的資料關聯是服務
模型層各服務相互引用組合的關鍵 ，首先提出各服務的資料關聯，可以對服務的操作屬性分析，通過對ｏｐｅｒａｔｉｏｎ的聯絡進而達到服務的關聯，如
圖２所示。
圖２服務之間的資料關聯表示
如上圖，ｐ 表示兩個服務的操作是服務的屬性表示服務介面支援訪問人口點型別，供其他服務呼叫。ｐ —ｔ表示介面是服務操作ｐ 的輸出，，—ｏ表示。作為服務的屬性從
， 介面輸出。ｐ 一，ｉ口『一ｐ，表示ｐ 與ｐ 之間的資料
關聯。但是上述表示方法卻存在諸多問題：
１）不能高效地支援服務間資料的關聯性，而是在關聯時還需要資料的轉換；
２）在從服務ｐ，一ｐ：的過程會出現耗費時間的情況，並且在資料傳輸的時候會有錯誤關聯的概率。
於是為了克服以上問題，提出ｓｍｌ，它能夠提供穩定資料傳送的機制，能夠很好對服務之間的複雜的資料關聯進行表達闡述。２．１ｓｍｌ語言模型的建立
如圖３，給出ｓｍｌ語言模型的定義
７』，，），描述了兩個服務之間的資料關聯，以下對其
中的基本元素進行解釋：
ｐ，ｐ ，ｐ ：表示服務的操作在ｓｍｌ語言的描述中ｐ只有乙個ｄ作為ｐ的輸入或是輸出；
ｄ，ｄ』，
ｄ ：代表抽象出的文件ｄｏｃｕｍｅｎｔ，是用半結
構化語言描述的實體，供以下元素使用；
ｅ，ｅ，ｅ ：表示為ｄ的子元素ｅｌｅｍｅｎｔ，可以在實際應用中根據需要從ｄ中找到ｅ；
ｍ，ｑ：表示數量，對在資料關聯過程中各元素出現的數量進行描述；
（１）有且僅有乙個（？）零個或是乙個
（）零個或是多個於是ｓｍｌ可以用公式表示如下
ｓｍｌ：
ｆｐ（ｐ』）
ｅ使用一次 （１）
ｅ重複使用
公式（１）對ｓｍｌ進行了描述，根據對的輸出
定義對ｄ』指定找出ｅ元素，模型圖中沒有標識 。由
公式可以看出，在ｅ重複使用的情況下，模型具有很好
的擴充套件性。
圖３ ｓｍｌ模型的建立
２．２業務模型的動態描述分析
在對ｓｍｌ語言模型的定義之後，實現對單個服務
的描述表示，但是需要服務組織模型規範它們如何組合並執行複雜的業務流程ｕ 」 。文中用ｓｍｌ來確定
乙個靈活動態的表示服務模型的描述方法，以高效地
組織利用服務，滿足物聯網中不同應用客戶端的服務需求，見圖４。
ｓｍｌ同樣定義服務資料模型，採用面向層級面向
物件的方式來描述服務模型中各個服務的組合狀態，描述服務組合狀態的一套最基本的類滿足基本涵蓋全面，這樣為以後對服務組合的額外特徵的描述節省開銷。同時，定義的最基本的類又要表達抽象、簡單，為以後模型的優化、功能可擴充套件做準備¨ 。ｓｍｌ檔案由
４類基本元素組成，這些元素應該很快捷地轉化為物件導向環境中對應的物件、屬性和方法。
這四類基本元素包括：
（１）節點（ｎｏｄｅ）。節點元素用來描述在服務組織
模型中的單個服務實體，代表著實際應用中服務組織
流程執行的活動，當服務節點完成任務後，需要返回服務節點處理的結果。因此，節點還有用於輸入輸出資料流和控制流等資料的附加屬性。若參與物聯網的應用需求足夠複雜，則在服務組織模型中的節點數也相
應增多。
（２）連線弧（ａｒｃ）。對業務模型中節點的分析表
２５２計算機技術與發展第２２卷
明，要組合鏈結（ｌｉｎｋ）兩個節點，必須要從兩個節點的述在系統中確定服務之間（圖４中）的資料聯絡，在這執行順序和資訊流有很好的描述，因此，用ａｒｃ來表示裡將ｐ和ｐ』分別定義為查詢節點感應溫度和返回溫度兩個節點的聯絡。控制連線弧用來定義兩個節點之間
列表，描述如下：
的執行順序，在有向圖中以節點間的連線弧表示。當
連線弧的起始節點執行完畢，組織模型將會根據控制
連線弧的定義進行過程導航，使連線弧的終止節點能
＜ｓｏｕｒｃｅ＞
夠被執行。資料連線弧用來定義兩個活動間的資訊＜！…一ｐ－－－＞
流，在有向圖中也是以節點間的連線弧來表示，由前一
個活動的輸出資料指向後乙個活動的輸人資料，意味ｃ／ｓｏｕｒｃｅ＞著前乙個活動的輸出資訊將被後乙個活動所使用。
＜ｔａｒｇｅｔ＞
（３）行為（ａｃｔｉｏｎ）。行為用來描述組織模型內部
＜！…一ｐ－－－＞
發生的轉換，每乙個服務都是獨立的邏輯單元，又可以將它們定義為服務集，行為可以是呼叫其他服務、等待
請求、運算元據變數或終止執行等。通過描述行為輸＜／ｔａｒｇｅｔ＞入和輸出來具體化乙個行為。
＜ｍａｐｐｉｎｇ＞
（４）條件條件是用來描述組合模型
＜！…一ｔ…＞『
執行中的約束。因為節點之間的執行順序是通過控制定義數量
連線弧來描述，所以將條件定義為控制連線弧上的轉為多個，查詢多個感測器
通過ｘｐａｔｈ
移條件。轉移條件決定了在組合模型中服務執行過程實現查詢ｄ
由開始節點到結束節點之間的路徑，不同的執**況＜！…
一ｌａ…
＞將導致組合服務輸出資料的不同。
定義圖４服務組織模型
數量為乙個，通過乙個感測器ｉｄ作為兩個服務的資料關聯
＞＜！…一ｌ…＞
＝定義數
量為乙個
＞ａｒｅ：ａｒｃ
／＜初始狀態◎ 結束狀態
ｓ：ｓｅｒｖｉｃｅ
３．２業務模型的動態描述
在對業務模型的動態
上述為描述服務模型提供了一套典型的模型框描述時，四個基本元素可以再通過一套屬性和子元素
架，易於填充，由此允許動態生成很詳細的物聯網業務
對基本元素進行資訊補充，所以ｓｍｌ在描述服務模型服務描述資訊。用物件導向的觀點來說，上述元素都時有很好的擴充套件性。在引入物件導向對模型進行描述
可以被解析類，可以將元素的具體化為物件。用面向時，為每個基本元素分配乙個容器元素來容納四類基物件的方法描述業務模型的各個部分，對ｓｍｌ的描述本元素。ｓｍｌ描述服務組織模型的ｓｍｌ ｄｔｄ檔案如
結構很重要。
下：３基於物聯網智慧型溫度調控系統中模型語
言的分析與設計
此節以物聯網智慧型溫度調控系統為例，介紹
如何基於ｘｍｌ進行實際應用。
語言模型
＃ｉｍｐｌｉｅｄ
文中利用來描述ｓｍｌ模型，重點描＞＞
＞根據以上ｄｔｄ文件型別的宣告，對服務組織模型節點ｎ１３用ｓｍｌ描述是：
＜！……
…一ｎｏｄｅ……一
一＞＜／ｎｏｄｅ＞
一一＞／＜
ａｒｅ＞＜！………一ａｃｔｉ０ｎ…一…一一＞
（／，ｃｔ＞
＜！一一一一
……一一＞＜，ｅｏｎｄ＞
４結束語
文中將ｓｏａ的概念引入到物聯網業務，分析設計了基於ｓｏａ的物聯網業務服務架構，從而對不同的物
聯網應用平台都可以高效地共享服務。同時，自定義
的業務模型語言ｓｍｌ對業務模型中業務和業務之間
的動態關聯進行描述。在物聯網智慧型溫度調控系統應
用中分別建立ｓｍｌ語言模型和業務模型的動態描述，
使得應用物聯網業務系統靈活而易於擴充套件。
由於在現實應用中，隨著使用者需求的複雜性，業務
模型層涉及的業務數量隨之增多，如何高效地使用組合業務，這將是下一步研究的重點。
參考文獻：
一一［２］茅維華，唐守國，高淑娟，等．基於ｓｏａ架構的業務協同關
鍵技術平台［ｊ］．計算機工程
［４］楊斌，張衛冬，張利欣，等．基於ｓｏａ的物聯網應用基礎
框架［ｊ］．計算機工程
２６６．
［６］譚良，周明天一種基於ｘｍｌ的安全需求
體系結構描述語言［ｊ］．計算機研究與發展
－７４７．
２７９－２９１．
［１１］郭李娟．基於ｘｍｌ的可重用文件資料管理系統的設計與
實現［ｄ］．西安：西北工業大學，２００７．曲＼
家庭物聯網業務規劃技術方案
圖1 家庭物聯網總體業務架構 中國電信物聯網的家庭應用系統應用系統可以由三個層次組成，如下圖所示 第一層是感測網路，包括智慧型家電 生活用品 家居裝置 家用健康裝置 rf讀寫器等，這些裝置或帶有rf讀寫器，或帶有rfid 感測器，可實現對家庭用品 家居裝置的狀態監控以及採集家庭成員的健康資料採集等 ...
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