移動終端的泛在接入與信息配送方法

朱凌峰++王曉旭++趙健++馬迪揚++張宏

摘要：泛在網絡是廣泛存在的網絡，它以無所不在、無所不包、無所不能為基本特征，實現在任何時間，任何人以及人和物之間都能順暢地通信。末端物流是指送達給消費者的物流，是以滿足配送環節的終端（客戶）為直接目的的物流活動。本文基于泛在網絡環境，針對末端物流場景，有效地為用戶節點提供高效、自治且可靠的泛在接入與信息配送，給出了一種基于泛在網絡環境的泛在接入與信息配送系統模型。該模型在現有基于內容的泛在接入與信息配送系統的基礎上，設計了新的模塊結構，并引入了基于空間、時間和其他約束條件的事件定義，描述泛在網絡泛在接入與信息配送系統中發送方及訂閱方的工作流程。

關鍵詞：移動終端；泛在接入；信息配送

中圖分類號：TP391.41

文獻標識碼：A

DOI： 10.3969/j.issn.1003-6970.2015.08.001

0 引言

國家經濟在不斷的快速發展，新興的商業模式如在線訂餐等對貨品的傳遞也提出了新的要求，傳統的物流配送方式已不能滿足市場需求。與大地理跨度的物流相比，末端物流的地點數量龐大、線路情況復雜、配送時間受限。傳統的配送方式多為企業派專人上門配送或通知用戶到指定地點取貨，但受限于人力成本配送員數量遠趕不上需求，用戶自取又使得用戶體驗變差。這阻礙了社會經濟的發展和人民對舒適安逸生活的追求。面對這些問題，各界在嘗試各種解決方案：增加配送人員、使用無人機配送、在便利店設立自提點……但是這些方案不可避免地會增加可觀的配送成本，且不夠靈活，無法同時滿足用戶和企業的需求，更無法解決末端物流的配送難題。尤其在現有的物流系統中，所有的貨品都需要經過層層的中轉站，即便是同城甚至同街區的短距離配送，也需要一天甚至更多的時間，這已遠遠跟不上時代的發展的速度。而與此同時，大量的行人、私家車輛在各條道路上往返，其運力并未得到充分利用。因此如果采用一定的路徑規劃方案，實現對這些空閑運力的有效利用，則可以在很大程度上解決末端物流的配送難題。而與傳統的末端物流系統相比，基于行人的物流配送系統具有成本低、覆蓋廣、響應迅速、配送快捷的特點，可以降低企業成本，提高顧客滿意度，具有十分重要的意義。

泛在網絡具有多終端性、異構性、松耦合性等特征，而泛在接人與信息配送系統可以在時間、空間以及同步上完全解耦。因此完全可以將泛在接人與信息配送系統使用到末端物流的泛在網絡環境中。由于不同用戶對相同節點會有不同的感興趣的訂閱信息，系統需滿足對這些興趣節點的請求具有足夠的可表達性，而基于內容的泛在接人與信息配送系統恰恰可以滿足這些特征。因此，本文提出的泛在網絡環境的泛在接人與信息配送系統采用了基于內容的泛在接人與信息配送系統模型，并在該模型的基礎上進行了擴展。

1 泛在接入與信息配送模型

本文設計的基于內容的泛在接人與信息配送系統模型主要實現形式有兩種：基于Map的系統模型和基于XML的系統模型。

（1）基于Map的泛在接人與信息配送系統模型

基于Map的泛在接人與信息配送系統中，事件的內容是的結合，attribute是訂閱的屬性，value為訂閱的值，多個組成的集合即為一個Map。該泛在接人與信息配送系統中，必須對各個原子條件進行“and”與操作以獲得用戶的整體訂閱信息，每個原子條件均只涉及一個attribute屬性。各Map項中的屬性可分為兩種：一種是描述某一實體的特性或狀態；另一種是描述兩個實體之間的某種關系。

若規定每個事件Map對應唯一的attribute屬性，且各個訂閱條件均將該條件指定為各自對應屬性的value集，這稱之為基于主題的泛在接人與信息配送系統，該屬性attribute的每一個取值即為一個theme主題。可以認為，基于主題的泛在接人與信息配送系統是基于Map的泛在接人與信息配送系統的一種特例。

泛在接人與信息配送系統是一種特殊的基于Map的泛在接人與信息配送系統，它定義為每個事件Map中均只對應一個attribute，且系統的訂閱條件均定義了attribute的值。

（2）基于XML的泛在接人與信息配送系統模型

在基于XML的泛在接人與信息配送系統中，主要將事件定義為一個XML文檔。此外，XML泛在接人與信息配送系統在Map的基礎上，為事件增加了一個數據區，用于存放系統不能理解的相關數據，它比基于Map的泛在接人與信息配送系統具有更為優越的表現性能。

基于XML的泛在接人與信息配送系統，可以表現為如下述圖1表示的形式，亦可表現為其他規定的XML表示形式。

XML具有較強的表達能力，但不同的用戶可能存有不同的XML Schema文檔。若系統訂閱者并不知道發布事件XML文檔所遵從的XML文檔規范，將不能正確的匹配事件。因此，為確保統一，基于XML的泛在接人與信息配送系統中，所有的事件和訂閱都必須遵守系統預先制定的XML Schema文檔。

若規定系統各事件的XML文檔只有一個元素節點，且該節點具有若干的屬性，則該事件將演變為一個基于Map的泛在接人與信息配送系統。因此，我們可以認為基于Map的泛在接人與信息配送系統是一種特殊的基于XML的泛在接人與信息配送系統。

2 泛在接入與信息配送系統結構

移動節點則指那些隨著時間或其他情況的變化，改變其位置的相關人和設備等，如iPad、參與系統的人等。由于人會隨時走動，具有較大的移動性，可將泛在網絡環境的重要參與者一一人，作為一個移動節點來處理。基于此，可以將含有平臺服務器、發布者（固定節點及移動節點）、移動代理和訂閱者的泛在網絡環境的泛在接人與信息配送系統的簡圖表現為如圖2所示。

泛在網絡泛在接人與信息配送結構中，平臺服務器（Platform Server）負責泛在接人與信息配送系統中Internet網絡節點和移動代理間的消息傳遞（如訂閱信息和發布信息）；移動代理（Mobile Broker）則負責平臺服務器和與其相連的其他非Internet網絡的泛在節點（如用戶）進行消息傳遞。通常情況下，可以采用移動智能終端作為移動代理，收集不同的人或相關設備的數據]。一方面，移動智能終端可以通過短信息、藍牙或IEEE 802.15.4同其他非Internet網絡的泛在節點進行連接；另一方面，它采用3G或Wi-Fi網絡連接上Internet網絡節點。

3 泛在接入與信息配送系統平臺設計

在泛在接人與信息配送系統中，系統訂閱者是指訂閱興趣節點信息的Internet網絡用戶節點或移動智能終端用戶；發布者則是指發布訂閱數據信息的固定節點或移動節點等泛在節點。為了實現與基于內容的泛在接人與信息配送系統的統一，泛在網絡環境的泛在接人與信息配送系統中，將連接Internet網絡和移動代理的平臺服務器稱為事件代理；移動代理則是在基于內容的泛在接人與信息配送系統上的延伸代理，負責泛在節點（固定節點和移動節點）與事件代理之間進行訂閱信息的交互，事件代理和移動代理統稱為代理節點。泛在網絡環境的泛在接人與信息配送系統框架如圖3所示，包括用戶接口模塊、消息注冊中心模塊、消息訂閱模塊3個部分。

用戶接口模塊是連接泛在網絡服務器和應用客戶端的重要模塊。模塊中，用戶通過用戶接口模塊訪問泛在網絡提供的服務，還可以訪問其它用戶終端的服務。用戶接口模塊提供了若干個用戶終端節點，每個節點都能為用戶節點或服務節點提供功能。

泛在網絡中，用戶和用戶之間、用戶和泛在網絡之間通信有大量數據，這些數據中有很多消息存在類似或相同構成，所以需要對這些消息進行注冊。消息注冊中心由消息格式處理和注冊數據庫中心兩部分組成。

消息訂閱模塊負責為消息請求者提供查詢依據，包含消息訂閱和消息訂閱庫兩個部分。

3.1 用戶接口模塊

用戶接口模塊中，用戶通過接口向泛在網絡發布和訂閱服務。當系統中消息的發送方發布信息時，發布方創建一個發布者對象，發送到移動代理中。同理，當服務訂閱者要訂閱事件時，一個服務訂閱方可以訂閱多個訂閱消息。

如圖4所示，發布方用戶建立一個發布消息后，消息傳送至移動代理。移動代理接收到發布事件后，每隔一段時間判斷該代理節點中是否存在該發布事件的訂閱請求，若存在，則通過移動代理將發布信息轉發給相應的用戶；若不存在，則將該發布信息暫存在移動代理中，若超過預定的暫存時間，則將該發布事件刪除。

訂閱者需要獲得發布者提供的事件時，訂閱方向事件代理發布一個訂閱請求，事件代理接收到訂閱者發布的訂閱請求后，將該訂閱信息存儲進本地內存中，并監測移動代理發送過來的節點信息。若發現移動發送過來的節點信息與事件代理本地已存儲的移動代理信息相同，事件代理將存儲訂閱副本，并將訂閱方的訂閱請求轉發給移動代理。

3.2 消息注冊中心模塊

泛在網絡中的用戶首先需要加入成為泛在網絡節點后，才能參與到泛在網絡環境的泛在接人與信息配送系統中。由于泛在網絡充斥了大量的用戶終端，這些終端之間存在著大量的服務信息，且類型眾多，用戶難以分辨這些類似或相同的服務。因此，需要采取相關技術對泛在網絡環境的服務事件進行劃分。為區分這些信息，需要對消息進行注冊。

在節點加入系統時，用戶向事件代理發送注冊信息（Register-Message，RMsg），事件代理一旦接收到用戶發送過來的注冊信息，將向該用戶反饋一個唯一的訂閱ID號（SubID）。同時，事件代理為用戶建立一個空白的XML文件，該XML文件存儲泛在節點的SubID和IP地址，維護事件代理和Internet網絡用戶的連接。之后，訂閱節點向事件代理發送“確認連接”信息，便可與事件代理建立連接。當事件代理收到“確認連接”信息后，便將訂閱節點的SubID和IP地址存儲到該訂閱節點對應的XML文件中。

同理，泛在網絡環境中的移動代理需要通過向事件代理發送注冊信息，加入泛在接人與信息配送系統中。事件代理接收到移動代理發送過來的注冊信息，將向移動代理反饋一個臨時ID（Temporary ID，TID），并在內存中為注冊的移動代理創建一個XML文件。與泛在節點存儲的XML文件類似，每個XML文件中存儲了泛在網絡移動代理的當前位置信息。

用戶或移動代理需要通過向系統中的事件代理發送訂閱請求之后，才能發送訂閱請求或獲得發布者發布的事件信息。如圖6所示，每個事件可以描述為一個三元組 <位置，時間，約束>。其中，事件的位置信息用loc={point，radius}，point和radius分別表示訂閱請求所處的點和半徑；進一步地，可以通過訂閱者訂閱請求所處的經緯度來確定該訂閱事件的point點位置信息，時間間隔的信息則可用訂閱請求的開始時間（Begin-Time）和結束時間（End-Time）來表示。約束部分則存儲訂閱請求的其他約束條件。

泛在網絡環境的泛在接人與信息配送系統中，移動代理節點能夠在其通信的范圍內轉發訂閱信息給與其相連的泛在節點。用戶請求訂閱信息時，事件代理將訂閱信息將請求的訂閱通知轉發給移動代理。事件代理若發送訂閱信息給移動代理，需要知道泛在接人與信息配送系統中的移動代理所處的位置。因此，當移動代理的位置發生改變時，需要及時將位置變化信息發送給事件代理。規定移動代理的參數△C_update表示位置更新的時間間隔；發送的節點位置更新信息表示為LUpdate[TID，Loc]，其中TID為移動代理的ID號，Loc為移動代理當前的經緯度信息，位置信息通過移動電話中自帶的GPS定期取樣獲得。

3.3 消息訂閱模塊

泛在網絡環境的泛在接人與信息配送系統具體流程如圖7所示。

在泛在網絡泛在接人與信息配送模型中，消息訂閱模塊對發布者和訂閱者之間的訂閱消息匯總，包含消息訂閱存儲和消息訂閱庫在內的一系列信息集合。消息訂閱模塊中，用戶首先向事件代理或移動代理發出事件查詢申請，接著消息訂閱存儲模塊根據用戶的請求消息（req）查詢消息訂閱，最后將服務提供信息推送回用戶。通過這種方式，在訂閱者和發布者之間重新建立了一條鏈路，不必從頭開始索取服務資源。

4 結論

移動終端的泛在接人與信息配送包括基于Map的泛在接人與信息配送系統和基于XML的泛在接人與信息配送系統，主要包括發布者、事件代理、移動代理和訂閱者四個部分。本文設計的模型框架包括用戶接口模塊、消息注冊中心模塊、消息訂閱模塊3個部分，能夠滿足末端物流過程中的加入、更新和事件的發布、訂閱等功能。