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环境感知的自组织虚拟业务支撑环境邹华北京邮电大学3.1、课题简介（简要说明课题的目的意义、主要研究内容、预期目标等，字数要求1000字以内）随着通信网络的逐步开放，越来越多的虚拟业务运营商得以进入增值业务领域，在繁荣业务市场的同时，给业务市场的规范带来新的挑战。与此同时，通信技术的智能化、泛在化、融合化以及业务用户对业务功能和质量需求的提高，导致业务环境及业务更加多样化并动态多变，从而抬高了虚拟运营商进入增值业务提供领域的门槛，以至阻碍增值业务市场繁荣的进程。因此，我们预测通信网络从智能网技术分离业务控制层与呼叫处理层发展到Parlay技术分离业务执行层与网络能力层之后，必然会进一步向分离业务执行环境与业务逻辑的方向演进。为此，本课题提出了“环境感知的自组织虚拟业务支撑环境”这一概念，其意义主要体现在以下几个方面：1)为业务运营商提供个性化的有质量保障的业务运行和管理支持的虚拟业务平台，大大降低虚拟业务运营商的门槛，推动增值业务市场的繁荣；2)增值业务的接入和执行由该环境完成，为规范增值业务市场业务提供的总体质量提供技术上的支持；3)真正分隔了业务逻辑与业务执行平台之间的联系，促进第三方业务开发商的发展。本课题将对环境感知的自组织虚拟业务支撑环境的基本原理和关键技术进行研究，主要研究内容包括：业务、业务环境、业务执行环境的模型以及这三者之间的关系；环境信息的收集、反馈和使用方法；环境感知的业务执行支撑资源自组织自适应调整机制；业务支撑环境的虚拟化提供技术等。本项课题的预期目标是提出一个比较完善的环境感知的自组织虚拟业务支撑环境的相关理论及技术体系，为具有质量保障能力的个性化虚拟业务支撑环境的实现提供必要的理论和技术指导。其创新点体现如下：1)在电信领域，首次提出虚拟业务支撑环境的概念，为虚拟业务运营商提供支持；2)在虚拟业务支撑环境中引入环境感知和自组织的思想，使其能够在越来越复杂的网络环境中，提供有质量保证的业务运行和管理支持；3)在关键技术突破中，将在融合通信网络环境信息模型，业务环境、业务、虚拟业务支撑环境之间的环境信息反馈、交互和控制机制，环境感知的业务执行支撑资源自组织自适应调整机制等方面有所创新。综上，本课题立足于通信技术的发展趋势，对增值业务提供技术进行深入研究，提出的新思路和新方法将对当前静态的基于开放API或协议的业务支撑技术体系产生重大影响，因此具有十分重要的意义。3.2、课题主要研究技术的国内外发展现状与趋势，课题主要研究技术国内外专利申请和授权情况3.2.1课题主要研究技术的国内外发展现状与趋势本课题的研究内容主要涉及业务执行环境、自组织技术、环境感知技术、虚拟平台技术等方面。这些技术与本项目相关部分的国内外发展现状与趋势概括如下：在自组织技术方面，自组织的概念在网络层主要用于网络的动态调整，网络拓扑的更新等；在应用层则主要借鉴了自组织的无中心特点，把分散在网络中的能力组织起来，充分利用现有网络资源完成所要求的任务。当前研究并没有真正涉及电信领域业务层，特别是业务支撑环境的自组织。在环境感知技术方面，环境感知计算还主要局限于计算领域的普适计算。环境感知在电信领域的研究已经受到关注，但起步不久，其感知信息主要为用户和终端信息，缺乏对整个网络环境信息的感知以及基于环境信息对业务和业务支撑环境的自组织控制。但是其趋势是向全面、多方位的感知发展，本课题所提的业务和支撑环境的环境感知正符合该发展趋势。在虚拟平台方面，在计算领域中的VirtualPC等技术，可以在一个操作系统中虚拟出独立的操作系统。而电信领域的虚拟归属环境面向移动网络的漫游用户，主要采用业务和网络的互通方式实现，仅对位置信息具备一定程度的感知能力。总体来说虚拟平台技术主要是为了满足用户的个性化需求并为用户提供业务使用、平台使用等的方便性支持。在业务支撑环境方面，主流电信业务执行环境均不支持对环境信息的感知能力以及基于环境信息的自组织自适应能力。但如何提供具有环境感知能力的业务平台已经受到了比较广泛的关注。而未来的业务平台将朝着更加智能化方向发展已经成为业界的共识。下面，对各个相关技术进行相对详细的介绍。1）自组织技术自组织技术[1-6]的研究热点主要是移动AdHoc网络、传感器网络以及自组织计算网等。近年来移动AdHoc网络的研究主要以路由协议、多波路由、服务质量等为研究的重点，也有研究将AdHoc网络技术用于下一代网络（NGN）中，实现蜂窝网、WLAN、Internet之间的互联。传感器网络（WSN）是AdHoc网络的一种典型应用，但与传统的Adhoc网络有较大的区别。其研究主要集中在操作系统、网络通信协议、数据汇聚算法、数据查询处理技术，以及传感器网络的模拟环境等方面。自组织计算网是指网络中的所有计算设备能够自动地相互协同工作，自动形成一个更大规模的虚拟、统一和完全分布式的计算机。当前国际上的研究重点主要集中在混和网络自组织计算、自组织计算的网络操作系统、通信协议、安全保障技术等方面。此外，自组织的思想在P2P中也得到了很好的体现。P2P借鉴了自组织无中心和多跳等特点，定义了P2P相应的协议，并通过这些协议开发了丰富的应用，主要体现在即时通信、文件共享、协同工作、对等计算、搜索、存储、游戏等方面，如ICQ、Skype、Napster、BT、eDonkey等著名的应用和工具。从上面的介绍可以看出，当前自组织的概念在网络层主要用于网络的动态调整，网络拓扑的更新；而在应用层，则主要借鉴了自组织的无中心的特点，充分利用各个分散节点的能力，把分散在网络中的能力组织起来，通过各个分散节点之间信息的交互，充分利用现有网络资源完成所需的任务。但是当前自组织的研究并没有涉及到电信领域业务层面。2）环境感知技术目前，国内外环境感知[7-10]相关技术的研究点比较多，与本课题相关的研究主要涉及普适计算的环境感知计算、环境信息获取、环境感知业务以及环境感知业务支撑环境这几个方面。普适计算中的环境感知计算系统能够利用感知到的信息来推断周围环境，并相应改变自己的行为，主动适应用户的需求和工作的变化。与此相关的研究项目主要有欧洲的IST-CONTEXT项目[11]、卡耐基梅隆大学的Aura项目[12]等。这些研究仅局限于计算领域，没有涉及电信领域，其环境信息模型、业务执行方式和业务功能需求等均与融合通信网络中的有较大的不同。其次，它们的研究环境局限为用户和终端设备环境。而在融合通信网络中，特别是具有自组织能力的通信网络中，不仅用户和终端设备的环境会发生变化，网络环境也会不断变化，例如，网络结构、资源的可用性、容量和质量等因素都会改变并影响业务的执行。在环境信息获取方面，目前国际上已经有项目开展了对终端动态能力和用户属性的研究，但大多为用户和终端的静态信息。如Parlay组织定义的终端能力服务（TCS）可以获取和上报终端能力，移动性管理服务可以获取用户状态以及用户位置等信息；MIT大学则对增强手机终端感知用户环境的能力进行研究[13]；各运营商也通过构建自己的CRM系统来管理用户属性信息。虽然这些成果对于感知用户的环境信息有一定的作用，但是没有对其它网络资源如何配合环境信息提出比较合理的方案，也没有把环境信息的适配研究融入到整个网络体系中。此外，这些信息中缺少实时的动态环境信息，或者仅有一些动态能力的信息。在环境感知的业务支撑环境方面，基于融合网络的环境感知自组织业务支撑框架的研究才刚刚开始。例如CAM、CASS、MobiPADS和QoSDREAM等项目，它们只是根据某一方面或某一个类别的业务对动态业务或环境感知的支持方法作一些简单的研究，而且在业务环境信息模型、自组织业务执行平台和业务自组织动态执行等方面研究较少，不能够有效支持融合网络中根据终端、网络、用户多方面环境信息进行感知的业务动态自组织执行。在具有环境感知能力的业务方面，目前尚无真正大规模的应用。虽然已经有了少量具有一定环境感知能力的业务，但它们要么还处于试验阶段，如简单的FollowMe业务；要么面向特定的用户环境，难以在大规模人群中展开，如全球通VIP用户在机场手机没电时，可收到广播转述的手机信息。由此看出，环境感知在电信领域的研究已经受到关注，但是刚刚起步，很多研究都着重于某一方面的环境信息，对于整体利用环境感知的相关技术来设计功能更强的融合网络业务平台还未涉及。3）虚拟平台技术虚拟技术究其实质可分为两种类型：一种是以虚拟技术替代现实设备和实体，如虚拟设备、虚拟器件、虚拟现实等。它们可将虚拟的设备作为现实设备来使用，可以离开现实对象而单独存在，独立完成需要的任务。另外一种则是以虚拟技术增强现实，如虚拟专用网、VirtualPC等。它们在现实对象的基础上，利用抽象和虚拟等方式划分出多个“现实对象”，使用户感觉不到其中的差异，并可在此基础上实现对现实对象功能的补充和扩展，从而增强了现实对象的能力。例如，虚拟专用网就从物理上统一的网络抽象出专用的虚拟网络，从而实现了用户的个性化需求并提供了安全保证。本课题中使用的虚拟概念主要借鉴了第二种概念，使用虚拟的业务平台增强现存业务平台的能力，为用户提供更好的服务。目前电信领域的虚拟归属环境（VHE）[14]也属于这一类别。VHE是可以随漫游用户跨越不同异构网络并且允许不同类型终端接入的用户个人业务环境。这就要求VHE对业务移动与用户移动的环境信息具有一定程度的感知能力。然而，VHE依然存在如下的局限性：1）它主要研究如何在不同的移动网络环境下提供和归属网络中一样的服务，其侧重点和问题域，与环境感知的业务支撑环境的有较大区别。2）在现有研究中VHE面向漫游用户，主要通过业务互通机制来实现，即支持业务提供商与拜访地网络直接建立业务互通协议，或由代理机构建立业务互通管理。因此，VHE难以感知到更多的环境信息，如终端类型、网络结构、资源能力和容量等信息。3）VHE无法根据环境信息对业务和业务执行平台进行自组织和动态控制，仅能支持逻辑较为简单的业务，难以满足用户对业务的更多个性化需求。4）VHE面向移动网络环境，难以支持融合网络中的除移动网络以外的多种网络和资源能力。4）业务支撑环境传统的智能网技术较好地解决了传统智能通信业务的快速提供，但其在网络体系结构、业务开发、系统控制、业务种类和客户化能力等很多重要方面逐渐显现出它固有的缺陷，不再适合于基于融合网络的业务提供[15]。而由于信息领域企业应用与电信领域通信业务在网络类型、调用方式、事件粒度、业务类型、业务开发方法和快捷性要求等方面，都有着较大的不同，因此面向Web应用的企业应用服务器系统也不适合作为通信业务的提供平台使用[16]。电信应用服务器[17]为下一代网络业务层提供各种增值业务的驻留和执行环境，而且还提供各种开放的API，为第三方的业务开发提供创作平台。国外的研究组织对下一代网络的应用服务器开展了广泛的研究工作，很多公司也已经开始研究和提供自己的相关产品，如Truetel公司的TrueConverge、Appium公司的XWay和SCE等。国内在下一代网络的应用服务器方面的研究也正在进行，如华为的增强网络智能平台（TELLIN-ENIP）、中兴的统一业务平台（ZXUP10）、UT斯达康的多业务应用服务平台mService1500，以及课题申请单位自行研发的具有自主知识产权的电信应用服务器系统[18]。目前，这些应用服务器均缺乏基于环境信息的业务执行动态控制。计算机领域中的反射中间件[19]也可认为是应用程序执行的平台，它通过反射机制对外提供自身的描述信息，并允许外界对其自身进行修改和定制，从而具有开放和灵活的特点，能够适应动态变化的环境。根据研究目的，现有相关研究可以分为3类：支持对中间件的静态配置和运行时的动态配置，如dynamicTAO和OpenORB；实现由环境感知触发、通过策略驱动的中间件的自动的动态配置，如CARISMA和Chisel等；面向普适计算或移动计算的反射式中间件，如LegORB、UIC、ReMMoC和CARISMA等。国内的相关研究包括北京大学软件研究所的PKUAS[20]