CN109218406B - 一种面向智慧城市的跨域协作服务方法 - Google Patents

一种面向智慧城市的跨域协作服务方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种面向智慧城市的跨域协作服务方法。基本思想是：协作服务管理中心首先查找到能够提供协作服务的智能体并计算它们的协作服务能力。然后加密协作应答信息并发送给智能体。智能体对信息解密后基于协作服务能力的计算结果选择一个或多个协作伙伴，然后发送协作确认信息。协作服务管理中心将适配来自于不同运营商或组织的智能体之间的异构差异，实现彼此间的通信协作，同时为多个相互协作的智能体计算和分配适合的协作任务。该方法能够兼容来自于不同运营商或组织的智能体之间的异构差异，根据智能体自身的资源能力和协作服务能力计算和分配协作任务，有效地解决了不同运营商或组织的智能体间的跨域协作问题。属于计算机网络领域。

Description

一种面向智慧城市的跨域协作服务方法
技术领域
本发明涉及跨域协作平台中一种面向智慧城市的跨域协作服务方法。基本思想是：将智能体的协作服务请求利用用户模块发送给跨域协作服务平台的协作服务管理中心，协作服务管理中心首先查找到能够提供协作服务的智能体并计算它们的协作服务能力。然后加密协作应答信息并发送给智能体。智能体对信息解密后基于协作服务能力的计算结果选择一个或多个协作伙伴，然后发送协作确认信息。协作服务管理中心将适配来自于不同运营商或组织的智能体之间的异构差异，实现彼此间的通信协作，同时为多个相互协作的智能体计算和分配适合的协作任务。该方法能够兼容来自于不同运营商或组织的智能体之间的异构差异，根据智能体自身的资源能力和协作服务能力计算和分配协作任务，有效地解决了不同运营商或组织的智能体间的跨域协作问题。属于计算机网络领域。
背景技术
随着物联网应用服务规模的不断扩大，出现了新的应用-基于物联网的智慧城市。智慧城市在过去的几年飞速发展，与其他科技发展类似，智慧城市的建设中也面临着诸多难题和技术挑战。其中之一就是如何在智慧城市的环境下实现不同类型智能体的跨域协作问题。智慧城市中存在多个不同的运营商或组织，这些运营商或组织内部往往拥有多个不同类型的智能体，比如传感器、Ipad、移动智能终端等。这些来自于不同运营商或组织的智能体之间彼此需要相互协作以保证智慧城市中的人和物能够相互感知，随时获得所需求的各种信息和数据。然而不同的运营商或组织之间存在巨大的差异，比如每个运营商或组织对其内部的资源和智能体进行管理的策略不同，接入的网络类型不同，各种类型的智能体所接受的信息的格式和内容不同等，这些差异严重阻碍了来自于不同运营商或组织的智能体间的跨域协作。目前已经有很多学者尝试解决多节点协作问题，然而这些技术成果仅仅针对与物联网类似的无线传感器网络、Ad Hoc网络等，这些传统的网络技术与基于物联网的智慧城市在网络规模、网络结构、应用需求等方面都有着巨大的差异，因此，已有的技术成果不能直接应用于智慧城市，迫切需要针对智慧城市的具体需求和技术特征提出新的解决方案和方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服不同的运营商和组织之间存在的巨大差异，提供一种面向智慧城市的跨域协作服务方法，用于解决来自于不同运营商或组织的智能体间的跨域协作问题。
该方法将智能体的协作服务请求利用用户模块发送给跨域协作服务平台的协作服务管理中心，协作服务管理中心首先查找到能够提供协作服务的智能体并计算它们的协作服务能力。然后加密协作应答信息并发送给智能体。智能体对信息解密后基于协作服务能力的计算结果选择一个或多个协作伙伴，然后发送协作确认信息。协作服务管理中心将适配来自于不同运营商或组织的智能体之间的异构差异，实现彼此间的通信协作，同时为多个相互协作的智能体计算和分配适合的协作任务。该方法能够为智能体查找适合的协作伙伴，并兼容来自于不同运营商或组织的智能体之间的异构差异，同时根据智能体自身的协作实力为其计算和分配协作任务，有效地解决了不同运营商或组织的智能体间的跨域协作问题。此外该方法用发送协作请求的智能体的公钥加密协作伙伴的注册信息，使得只有发送协作请求的智能体才能解密这些数据，极大地保护了协作伙伴的隐私。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
本发明具体实施时包括功能模块部署阶段；用户注册阶段；分配密钥阶段；协作请求阶段；协作应答阶段；协作确认阶段；协作反馈阶段。首先在跨域协作平台中部署若干个用户模块和1个协作服务管理中心，其中每个智能体都部署1个用户模块。协作服务管理中心包括注册模块、协作服务查找模块、协作服务选择模块、协作服务适配模块、协作资源分配模块。注册模块包括1个用户数据库和1个密钥管理器；协作服务选择模块包括1个协作服务能力计算器；协作服务适配模块包括若干个适配器；协作资源分配模块包括1个资源能力计算器和1个协作实力计算器。如图1所示。首先不同运营商或组织的n个智能体通过用户模块在跨域协作服务平台的协作服务管理中心进行注册，注册成功后，相应的注册信息被保存到注册模块的用户数据库中。注册信息包括智能体所隶属的运营商或组织的名称、智能体的实名、智能体的数据处理能力参数、存储能力参数、能源参数、智能体所能提供协作服务的类型、该服务类型对应的服务发生时间、服务响应时间、该服务类型的历史协作成功的次数、协作失败的次数以及协作伙伴给予的协作满意度评价。注册成功后，进入分配密钥阶段。注册模块中的密钥管理器为每个智能体生成一对密钥包括公钥和私钥。公钥保存在注册模块的用户数据库中，私钥保存在智能体的用户模块。分配密钥结束后进入协作请求阶段，假设发起协作服务请求的智能体的运营商为w1，智能体为
Figure GSB0000190286770000021
在协作请求阶段智能体
Figure GSB0000190286770000022
通过用户模块向协作服务管理中心发起协作服务请求，其中协作服务请求包含智能体
Figure GSB0000190286770000023
的协作服务的需求类型。协作服务管理中心收到协作服务请求后启动协作服务查找模块，协作服务查找模块从用户数据库中查找到能够提供协作服务的智能体的注册信息，并将注册信息发送给协作服务选择模块。查找原则是智能体所提供协作服务的类型与协作服务请求中所包含的协作服务的需求类型相同。协作服务选择模块收到提供协作服务的智能体的注册信息后进入协作应答阶段，协作服务选择模块将启动协作服务能力计算器，计算每一个提供协作服务的智能体的协作服务能力以及智能体
Figure GSB0000190286770000031
的协作服务能力，并将协作服务能力的计算结果和提供协作服务的智能体的注册信息用智能体
Figure GSB0000190286770000032
的公钥加密然后封装成协作应答信息发送给智能体
Figure GSB0000190286770000033
智能体
Figure GSB0000190286770000034
收到加密的协作应答信息后，进入协作确认阶段。智能体
Figure GSB0000190286770000035
用其私钥对信息进行解密，解密后基于协作服务能力的计算结果选择一个或多个协作伙伴。然后发送协作确认信息到协作服务管理中心，协作确认信息包括选择出的协作伙伴的实名、协作伙伴的协作服务能力和智能体
Figure GSB0000190286770000036
的协作服务能力。协作服务管理中心收到协作确认信息后分别启动协作服务适配模块和协作资源分配模块。协作服务适配模块负责适配智能体之间的异构差异，在不同类型的智能体之间实现相互的通信协作，协作服务适配模块工作原理如图2所示。协作服务适配模块中包含m个适配器，适配器将来自于不同运营商或组织的多个不同类型的智能体在协作过程中所涉及到的不一致的协作参数进行统一的转换，比如适配器1将多个智能体之间不一致的数据格式参数转换成统一的格式参数，适配器2将多个智能体之间不一致的网络连接参数转换成统一的参数。适配器的数量和转换类型由跨域协作服务平台根据实际协作的需求进行设置。协作资源分配模块负责根据智能体自身的资源能力和智能体的协作服务能力为多个参与协作的智能体计算和分配适合的协作任务，协作资源分配模块工作原理如图3所示。协作资源分配模块从注册模块的用户数据库中读取所有参与此次协作的智能体的数据处理能力参数、存储能力参数和能源参数。然后协作资源分配模块的资源能力计算器根据以上参数为参与协作的智能体计算其自身的资源能力，协作资源分配模块的协作实力计算器再将计算出的资源能力加上智能体的协作服务能力得到智能体的协作实力值，最后协作资源分配模块根据协作实力值的大小为参与协作的智能体分配协作任务。协作完成后，进入协作反馈阶段。智能体a1与所有的协作伙伴相互进行协作满意度评价，并将评价结果提交到协作服务管理中心，协作服务管理中心更新用户数据库中的相关记录，包括服务发生时间、服务响应时间、历史协作成功的次数、协作失败的次数和协作满意度评价。
本发明提出的面向智慧城市的跨域协作服务方法与现有技术相比，具有以下优势和技术效果：
本方法通过比较提供协作服务的智能体的协作服务能力的大小选择适合的协作伙伴，充分考虑了智能体参与协作的历史表现，将具有不良协作表现的智能体排除在协作伙伴的选择之外，有效地增强了智能体跨域协作的安全性。
本方法用发送协作请求的智能体的公钥加密提供协作服务的智能体的注册信息，使得只有发送协作请求的智能体才能解密这些数据，极大地保护了协作伙伴的隐私。
本方法能够兼容来自于不同运营商或组织的智能体之间的异构差异，通过适配器将来自于不同运营商或组织的多个不同类型的智能体在协作过程中所涉及到的不一致的协作参数进行统一的转换，实现了不同类型智能体之间的相互通信协作。
本方法能够根据智能体自身的协作实力为其计算和分配协作任务，充分考虑了智能体自身的资源情况比如处理能力、存储能力和能源水平，实现了每个参与协作的智能体功能的最大化，提升了各个协作智能体总体的运行能力。
本发明提出的面向智慧城市的跨域协作服务方法，能够在整个协作过程中安全、有效地实现不同类型智能体之间的相互通信协作，并且实现了每个参与协作的智能体功能的最大化。该方法旨在给出一种应用于智慧城市的跨域协作方法，最终解决在智慧城市环境下不同运营商或组织的智能体间的跨域协作问题。
附图说明
图1跨域协作服务方法实施过程图
图2协作服务适配模块工作原理示意图
图3协作资源分配模块工作原理示意图
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述：
具体实施过程如图1，具有以下特征：
整个跨域协作服务平台包括用户模块；协作服务管理中心；运营商或组织；智能体；用户数据库；密钥；协作请求信息；协作应答信息；协作确认信息；协作反馈信息。
本发明具体实施时包括功能模块部署阶段；用户注册阶段；分配密钥阶段；协作请求阶段；协作应答阶段；协作确认阶段；协作反馈阶段。
功能模块部署阶段：
首先在跨域协作服务平台中部署若干个用户模块和1个协作服务管理中心，其中每个智能体都需要在用户端部署1个用户模块。
用户注册阶段：
首先不同运营商或组织的n个智能体通过用户模块在跨域协作服务平台的协作服务管理中心进行注册，注册成功后，相应的注册信息被保存到注册模块的用户数据库中。注册信息包括智能体所隶属的运营商或组织的名称、智能体的实名、智能体的数据处理能力参数、存储能力参数、能源参数、智能体所能提供协作服务的类型、该服务类型对应的服务发生时间、服务响应时间、该服务类型的历史协作成功的次数、协作失败的次数以及协作伙伴给予的协作满意度评价。
分配密钥阶段：
注册模块中的密钥管理器为每个智能体生成一对密钥包括公钥和私钥。公钥保存在注册模块的用户数据库中，私钥被协作服务管理中心发送到智能体的用户模块并保存在用户模块。
协作请求阶段：
假设发起协作服务请求的智能体为
Figure GSB0000190286770000051
智能体
Figure GSB0000190286770000052
通过用户模块向协作服务管理中心发起协作服务请求，其中协作服务请求包含智能体
Figure GSB0000190286770000053
的协作服务的需求类型。协作服务管理中心收到协作服务请求后启动协作服务查找模块，协作服务查找模块从用户数据库中查找到能够提供协作服务的智能体的注册信息，并将注册信息发送给协作服务选择模块。查找原则是智能体所提供协作服务的类型与协作服务请求中所包含的协作服务的需求类型相同。
协作应答阶段：
协作服务选择模块收到提供协作服务的智能体的注册信息后进入协作应答阶段，协作服务选择模块将启动协作服务能力计算器，计算每一个提供协作服务的智能体的协作服务能力以及智能体
Figure GSB0000190286770000054
的协作服务能力，并将协作服务能力的计算结果和提供协作服务的智能体的注册信息用智能体
Figure GSB0000190286770000055
的公钥加密然后封装成协作应答信息发送给智能体
Figure GSB0000190286770000056
协作服务能力的计算公式如下：
Figure GSB0000190286770000057
其中
Figure GSB0000190286770000058
表示运营商或组织wh的第i个智能体，i＝1，2，...n，h＝1，2，...k。gj表示协作服务类型，j＝1，2，...p。
Figure GSB0000190286770000059
表示智能体
Figure GSB00001902867700000510
在协作服务类型是gj的情况下的协作服务能力值，
Figure GSB00001902867700000511
表示智能体
Figure GSB00001902867700000512
在协作服务类型是gj的情况下的协作成功次数，
Figure GSB00001902867700000513
表示智能体
Figure GSB00001902867700000514
在协作服务类型是gj的情况下的协作失败次数，
Figure GSB00001902867700000515
表示智能体
Figure GSB00001902867700000516
在协作服务类型是gj的情况下协作伙伴给予的协作满意度评价的平均值。
协作确认阶段：
智能体
Figure GSB0000190286770000061
收到加密的协作应答信息后，进入协作确认阶段。智能体
Figure GSB0000190286770000062
用其私钥对信息进行解密，解密后基于协作服务能力的计算结果选择一个或多个协作伙伴。然后发送协作确认信息到协作服务管理中心，协作确认信息包括选择出的协作伙伴的实名、协作伙伴的协作服务能力和智能体
Figure GSB0000190286770000063
的协作服务能力。协作服务管理中心收到协作确认信息后分别启动协作服务适配模块和协作资源分配模块。协作服务适配模块负责适配智能体之间的异构差异，在不同类型的智能体之间实现相互的通信协作，协作服务适配模块工作原理如图2所示。协作服务适配模块中包含m个适配器，适配器将来自于不同运营商或组织的多个不同类型的智能体在协作过程中所涉及到的不一致的协作参数进行统一的转换，比如适配器1将多个智能体之间不一致的数据格式参数转换成统一的格式参数，适配器2将多个智能体之间不一致的网络连接参数转换成统一的参数。适配器的数量和转换类型由跨域协作服务平台根据实际协作的需求进行设置。协作资源分配模块负责根据智能体自身的资源能力和智能体的协作服务能力为多个参与协作的智能体计算和分配适合的协作任务，协作资源分配模块工作原理如图3所示。协作资源分配模块从注册模块的用户数据库中读取所有参与此次协作的智能体的数据处理能力参数、存储能力参数和能源参数。然后协作资源分配模块的资源能力计算器根据以上参数为参与协作的智能体计算其自身的资源能力。智能体自身的资源能力计算公式如下：
Figure GSB0000190286770000064
其中
Figure GSB0000190286770000065
表示智能体
Figure GSB0000190286770000066
的自身资源能力，
Figure GSB0000190286770000067
和
Figure GSB0000190286770000068
分别表示智能体
Figure GSB0000190286770000069
的数据处理能力参数、存储能力参数和能源参数归一化处理之后的值。
协作资源分配模块的协作实力计算器再将计算出的资源能力加上智能体的协作服务能力得到智能体的协作实力值，最后协作资源分配模块根据协作实力值的大小为参与协作的智能体分配协作任务。智能体的协作实力值的计算公式如下：
Figure GSB00001902867700000610
其中
Figure GSB00001902867700000611
表示智能体
Figure GSB00001902867700000612
在协作服务类型是gj的情况下的协作实力。
协作反馈阶段：
协作完成后，智能体
Figure GSB00001902867700000613
与所有的协作伙伴相互进行协作满意度评价，并将评价结果提交到协作服务管理中心，协作服务管理中心更新用户数据库中的相关记录，包括服务发生时间、服务响应时间、历史协作成功的次数、协作失败的次数和协作满意度评价。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.跨域协作平台中，一种面向智慧城市的跨域协作服务方法，要求在跨域协作平台中部署若干个用户模块和1个协作服务管理中心，其中每个智能体都部署1个用户模块，协作服务管理中心包括注册模块、协作服务查找模块、协作服务选择模块、协作服务适配模块、协作资源分配模块；注册模块包括1个用户数据库和1个密钥管理器；协作服务选择模块包括1个协作服务能力计算器；协作服务适配模块包括若干个适配器；协作资源分配模块包括1个资源能力计算器和1个协作实力计算器；不同运营商或组织的n个智能体通过用户模块在跨域协作服务平台的协作服务管理中心进行注册，注册成功后，相应的注册信息被保存到注册模块的用户数据库中；然后注册模块中的密钥管理器为每个智能体生成一对密钥包括公钥和私钥；需要协作的智能体利用用户模块将协作服务请求发送给跨域协作服务平台的协作服务管理中心，协作服务管理中心首先查找到能够提供协作服务的智能体并计算它们的协作服务能力，然后加密协作应答信息并发送给智能体；智能体对信息解密后基于协作服务能力的计算结果选择一个或多个协作伙伴，然后发送协作确认信息；协作服务管理中心将适配来自于不同运营商或组织的智能体之间的异构差异，实现彼此间的通信协作，同时为多个相互协作的智能体计算和分配适合的协作任务；其特征在于包括以下步骤：
功能模块部署阶段：
在跨域协作服务平台中部署若干个用户模块和1个协作服务管理中心，其中每个智能体都需要在用户端部署1个用户模块；协作服务管理中心包括注册模块、协作服务查找模块、协作服务选择模块、协作服务适配模块、协作资源分配模块；注册模块包括1个用户数据库和1个密钥管理器；协作服务选择模块包括1个协作服务能力计算器；协作服务适配模块包括若干个适配器；协作资源分配模块包括1个资源能力计算器和1个协作实力计算器；
用户注册阶段：
不同运营商或组织的n个智能体通过用户模块在跨域协作服务平台的协作服务管理中心进行注册，注册成功后，相应的注册信息被保存到注册模块的用户数据库中；注册信息包括智能体所隶属的运营商或组织的名称、智能体的实名、智能体的数据处理能力参数、存储能力参数、能源参数、智能体所能提供协作服务的类型、该服务类型对应的服务发生时间、服务响应时间、该服务类型的历史协作成功的次数、协作失败的次数以及协作伙伴给予的协作满意度评价；
分配密钥阶段：
注册模块中的密钥管理器为每个智能体生成一对密钥包括公钥和私钥；公钥保存在注册模块的用户数据库中，私钥被协作服务管理中心发送到智能体的用户模块并保存在用户模块；
协作请求阶段：
假设发起协作服务请求的智能体为
Figure FSB0000190286760000021
智能体
Figure FSB0000190286760000022
通过用户模块向协作服务管理中心发起协作服务请求，其中协作服务请求包含智能体
Figure FSB0000190286760000023
的协作服务的需求类型；协作服务管理中心收到协作服务请求后启动协作服务查找模块，协作服务查找模块从用户数据库中查找到能够提供协作服务的智能体的注册信息，并将注册信息发送给协作服务选择模块；查找原则是智能体所提供协作服务的类型与协作服务请求中所包含的协作服务的需求类型相同；
协作应答阶段：
协作服务选择模块收到提供协作服务的智能体的注册信息后进入协作应答阶段，协作服务选择模块将启动协作服务能力计算器，计算每一个提供协作服务的智能体的协作服务能力以及智能体
Figure FSB0000190286760000024
的协作服务能力，并将协作服务能力的计算结果和提供协作服务的智能体的注册信息用智能体
Figure FSB0000190286760000025
的公钥加密然后封装成协作应答信息发送给智能体
Figure FSB0000190286760000026
协作确认阶段：
智能体
Figure FSB0000190286760000027
收到加密的协作应答信息后，进入协作确认阶段；智能体
Figure FSB0000190286760000028
用其私钥对信息进行解密，解密后基于协作服务能力的计算结果选择一个或多个协作伙伴；然后发送协作确认信息到协作服务管理中心，协作确认信息包括选择出的协作伙伴的实名、协作伙伴的协作服务能力和智能体
Figure FSB0000190286760000029
的协作服务能力；协作服务管理中心收到协作确认信息后分别启动协作服务适配模块和协作资源分配模块；协作服务适配模块负责适配智能体之间的异构差异，在不同类型的智能体之间实现相互的通信协作，协作资源分配模块负责根据智能体自身的资源能力和智能体的协作服务能力为多个参与协作的智能体计算和分配适合的协作任务；
协作反馈阶段：
协作完成后，智能体
Figure FSB00001902867600000210
与所有的协作伙伴相互进行协作满意度评价，并将评价结果提交到协作服务管理中心，协作服务管理中心更新用户数据库中的相关记录，包括服务发生时间、服务响应时间、历史协作成功的次数、协作失败的次数和协作满意度评价。
2.根据权利要求1所述的跨域协作平台中，一种面向智慧城市的跨域协作服务方法，其特征在于：协作服务能力的计算公式如下：
Figure FSB00001902867600000211
其中
Figure FSB00001902867600000212
表示运营商或组织wh的第i个智能体，i＝1，2，...n，h＝1，2，...k，gj表示协作服务类型，j＝1，2，...p，
Figure FSB0000190286760000031
表示智能体
Figure FSB0000190286760000032
在协作服务类型是gj的情况下的协作服务能力值，
Figure FSB0000190286760000033
表示智能体
Figure FSB0000190286760000034
在协作服务类型是gj的情况下的协作成功次数，
Figure FSB0000190286760000035
表示智能体
Figure FSB0000190286760000036
在协作服务类型是gj的情况下的协作失败次数，
Figure FSB0000190286760000037
表示智能体
Figure FSB0000190286760000038
在协作服务类型是gj的情况下协作伙伴给予的协作满意度评价的平均值。
3.根据权利要求1所述的跨域协作平台中，一种面向智慧城市的跨域协作服务方法，其特征在于：协作服务适配模块中包含m个适配器，适配器将来自于不同运营商或组织的多个不同类型的智能体在协作过程中所涉及到的不一致的协作参数进行统一的转换。
4.根据权利要求1所述的跨域协作平台中，一种面向智慧城市的跨域协作服务方法，其特征在于：协作资源分配模块从注册模块的用户数据库中读取所有参与此次协作的智能体的数据处理能力参数、存储能力参数和能源参数；然后协作资源分配模块的资源能力计算器根据以上参数为参与协作的智能体计算其自身的资源能力；协作资源分配模块的协作实力计算器再将计算出的资源能力加上智能体的协作服务能力得到智能体的协作实力值，最后协作资源分配模块根据协作实力值的大小为参与协作的智能体分配协作任务；智能体自身的资源能力计算公式如下：
Figure FSB0000190286760000039
其中
Figure FSB00001902867600000310
表示智能体
Figure FSB00001902867600000311
的自身资源能力，
Figure FSB00001902867600000312
和
Figure FSB00001902867600000313
分别表示智能体
Figure FSB00001902867600000314
的数据处理能力参数、存储能力参数和能源参数归一化处理之后的值；智能体的协作实力值的计算公式如下：
Figure FSB00001902867600000315
其中
Figure FSB00001902867600000316
表示智能体
Figure FSB00001902867600000317
在协作服务类型是gj的情况下的协作实力。
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