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无线泛在网络下虚拟终端关键技术的开发3300字
无线泛在网络下虚拟终端关键技术的开发3300字 1 引言 随着通信技术的高速发展，无线泛在网络 （Wireless Ubiquitous Networking）的应用越来越受到业内人士的关注。无线泛在网络是物联网、电信 网、无线局域网、专网等多种网络的融合，各种网络中终端设备之间的通信对无 线泛在网络提出了新的要求，虚拟终端技术因此应运而生。虚拟终端技术是指在无线泛在网络环境下，通过通信协议将不同网络中的各 种终端设备进行融合，形成一个虚拟的超级终端，为用户提供更加便利的服务。
系统的架构、通信协议及机制是虚拟终端需要解决的关键技术。
2 无线泛在网络下虚拟终端技术存在的问题 2.1 系统架构方式不完善 系统架构是指无线泛在网络下不同网络之间或者是网络语终端之间的连接 关系。对系统终端进行合理架构，能够实现不同网络中的终端设备功能互补，达 到资源的最大整合，为用户提供更优质的服务。目前虚拟终端采用的架构一般有 基于中间服务器的、基于网关互联的、以及基于第三方平台的三种，三种架构方 式各有优点，但都存在不足之处，如表1所示。
基于中间服务器的系统架构是指在虚拟终端物理层和应用层之间建立中间 服务器，完成应用层与虚拟终端之间的通信。这种架构的缺点是：中间服务器一 旦遭到破坏或者黑客攻击，系统立马会瘫痪，虚拟终端之间的数据传输就会出现 问题。
基于网关互联网的系统架构是指无线泛在网络下的各个不同网络通过网关 连接在一起，终端之间通过各自的网络归属实现通信。这种架构的缺点是：各个 终端的数据发送和接收都要经过网关，数据量大的时候容易造成数据的堵塞，情 况严重的时候甚至会导致系统的瘫痪。
基于第三方平台的系统架构是指利用第三方平台进行信息处理，同时也负责 终端设备之间的管理，用户不需要直接操作终端设备，而是在网上通过登录账号的方式完成服务要求。这种架构的缺点是：用户的安全性较低，因为用户的注册 登录资料和传输数据都是通过互联网完成的，容易受到攻击而导致资料的泄密。
2.2 通信协议和机制有待进一步完善 无线泛在网络下，不同网络中的终端设备之间要实现通信，通信协议和机制 是至关重要的。目前，通信协议和机制采用最多的是蓝牙标准，除此之外其他短 距离无线技术也被用于虚拟终端系统中，例如Zigbee等。协议之间的不关联导致 数据传输的效率不高，新的标准的建立迫在眉睫，成为无线泛在网络发展的瓶颈。
2.3 资源策略有待优化 虚拟终端的目的是要实现不同网络之间各种终端的架构，终端的不固定性导 致了资源策略的重要性。目前资源优化策略一般采用动态频谱分配、联合资源管 理、以及博弈论算法等。
动态频谱分配是根据不同的网络的时刻不同，对频谱利用情况的差异性进行 分析，对空闲频谱进行动态分配。联合资源策略是指在用户在发起呼叫或进行通 信时，联合各种无线资源，采用多输入决策算法来分配接入网络。博弈论算法是 采用建模的方式，给出最优化输出的方法。
这三种方法以各自不同的方式，从不同的侧面实现了资源策略的优化。而虚 拟终端系统旨在多种网络资源的整合协同，因此以上三种方法都有一定的局限性。
3 无线泛在网络下虚拟终端技术解决方案 3.1 分层协同方式的系统逻辑架构 虚拟终端系统架构是实现网络互联和设备终端通信的必备条件，因此，构建 合理的虚拟终端系统架构是至关重要的。由于无线泛在网络环境下的虚拟终端系 统是面向用户层、业务层、网络层和终端层，因此可以采用分层协同的方式来构 建虚拟终端系统架构。
3.1.1用户层 用户层的作用是虚拟终端系统根据用户提出的业务要求，做出最优策略，给 用户提供最佳服务。用户的性质不一样，决定了虚拟服务终端系统提供的服务也 不一样，虚拟服务终端系统根据单用户的喜好，为用户提供最优质的服务，对于多用户而言，则还要考虑安全性和费用等问题。用户的需求也给虚拟终端系统提 出了要求，需求一般分为显现需求和潜在需求，用户直接主动提出的业务需求称 为显现需求，对于用户的潜在需求是虚拟终端系统对用户的业务请求进行分析， 给用户推送可能需要的服务，用户可以选择接受，也可以选择拒绝。
3.1.2业务层 业务层位于用户层和网络层之间，处理业务的感知和实现，具体包括环境的 感知、信息的存储、信息的融合、决策分析等。环境感知由环境感知服务器完成， 虚拟终端系统通过收集数据、分析用户的环境，服务于业务层的决策。
3.1.3网络层 网络层包含环境感知、网络的安全、用户注册登录、资源的管理等。网络层 的环境感知有别于业务层，主要是收集当前网络的信息。资源管理包括用户环境 的感知、场景切换、数据的分配传输等。
3.1.4终端层 终端层包含环境感知、设备感知、设备资源的管理等。终端层的环境感知与 业务层、网络层的环境感知一起为用户层提供数据来源，供用户层决策。设备资 源管理是虚拟终端设备根据需求，对资源进行分配和管理。
3.2 虚拟终端系统设备蓝牙感知机制 为了给用户提供最佳服务，虚拟终端之间的相互感知、数据通信是十分重要 的，因此，设备感知也是虚拟终端系统不可或缺的。蓝牙技术虽然在数据传输速 度、组网算法、以及组网方式存在一定的局限性，但是如果能在现有基础上进行 改进，也能满足虚拟终端系统的需求。
3.2.1设备连接延时进行优化 采用退避算法在一定程度上能够减小设备感知、连接产生的延时。最常见的 退避算法包含指数退避算法、多项式退避算法、以及线性退避算法，退避算法通 过随机向后延时的策略来减小延时。
3.2.2设备组网算法改进 目前蓝牙针对组网的算法有Bluetrees、BFS等算法，这些算法各有千秋，但存在可靠性不高、不稳定等问题。基于此，可以采用一种改进的BTCP算法，有效 地解决以上问题。
3.2.3动态拓扑的设备感知策略 无线泛在网络下，各个终端设备与所属网络进行通信，期间可能由于设备的 跨网移动等原因造成数据的不稳定。因此，采用动态拓扑的方式解决此类问题。
从终端设备的进入、到设备的离开，通过建立节点的形式建立散射网。
3.3 业务多流并发的资源优化 无线泛在网络中存在的不同网络类型，各种网络的带宽等也各不一样，为了 满足用 户的业务需求，需要进行网络融合、终端通信协作。通常的做法是将用户业 务分解成若干个子任务流、通过不同的网络进行传送，然后在不同的终端获取信 息后在某一个终端进行数据的整合，因此设计合理的业务分流策略是至关重要的。
3.3.1建立多流并发的优化模型。
因为虚拟终端处于无线泛在网络的不同网络环境中，不同网络的覆盖范围可 能出现重叠，因此在核心网设置服务器，对用户业务需求进行分流，然后将分流 后的子任务流接入不同的网络，每个网络中都设有资源分配器和资源计数器，具 备信息分配能力。
3.3.2构建联合优化模型。
无线泛在网络中不一样的网络的负载承受能力不一样，在业务进行多流并发 分配时，需要根据终端的情况进行合理的调用，既要满足用户业务的需求，又要 满足终端的数量限制，建立联合优化模型。
3.3.3优化分配策略。
模型建立后，对模型进行求解优化时，将模型分解成业务分流和功率分配两 个问题。首先固定功率，对优化模型进行简化后再求解业务分流，然后选择最佳 的功率分配方案，最后得到最优的分配策略。
4 结束语 终端技术是无线泛在网络中一项很有前景意义的技术，随着无线泛在网络的普及，终端技术越来越受到人们的关注，虚拟终端技术在无线泛在网络中的应用 也越来越广泛，其关键技术有待业内人士进行更深入的研究。
[1] Goutam Chakraborty， Kshirasagar Naik， Debasish Chakraborty， Norio Shiratori， David Wei.Analysis of the Bluetooth device discovery protocol[J]. Wireless Networks. 2010 （2）.
