物聯網和融合網絡云檔案用戶模型研究

王曉明，欒 梅，張龍昌，欒 博

(1.渤海大學 信息科學與技術學院，遼寧 錦州 121013；2.錦州醫科大學附屬第三醫院，遼寧 錦州 121013)

物聯網和融合網絡云檔案用戶模型研究

王曉明1，欒 梅2，張龍昌1，欒 博2

(1.渤海大學 信息科學與技術學院，遼寧 錦州 121013；2.錦州醫科大學附屬第三醫院，遼寧 錦州 121013)

云檔案，與物聯網和融合網絡環境相互結合，可以應用狹義物聯網連接實體檔案，實現對實體檔案的控制，從而提高云檔案服務質量和資源獲取的范圍；還可以利用檔案云獲取和控制來自于融合環境的資源，實現業務和應用一體化融合并直接應用于融合網絡環境及其終端，以突破在檔案資源獲取方面的時間與空間限制，滿足用戶的個性化需求。為此，在分析相關研究成果的基礎上，提出了融合網絡環境下云檔案用戶需求模型和用戶模型。這兩類模型除了支持融合網絡環境下云檔案的獲取功能外，還增加了通過物聯網實時監控實體檔案的能力，增添了對物聯網數據和參數的支持、對實體檔案的描述、實體檔案與電子檔案之間關系的描述以及云計算能力的描述等能力，同時通過事例策略的制定，進一步提高了架構的兼容性。

云計算;檔案;物聯網;用戶

0 引 言

檔案與云計算結合，可以利用云計算的性能實現檔案的高效管理和使用，然而隨著“互聯網+”概念的來臨，對于云檔案的利用已經無法局限于傳統的互聯網了，人們期望實體檔案能夠與狹義物聯網相連，以便控制對應的實體檔案并獲取實體檔案信息；期望可以通過網絡融合的環境(三網融合的環境)獲取和使用云檔案的服務，以便通過各種異構網絡和終端使用云檔案及其服務，既擴大信息來源又形成個性化服務，從一定程度上打破時間和空間的限制。

目前國內對于云檔案用戶相關的研究主要有：文獻[1]探討了體系中語義互操作的意義，并且以此為基礎設計對應的實現框架；文獻[2]以用戶需求和個性化為基礎，期望構建數字檔案的信息服務模式；文獻[3]基于用戶分析行為內涵及影響因素，認為檔案用戶是有目的、主動的?？梢哉f目前國內對云檔案的研究非常精彩，但是以上研究卻沒有涉及物聯網和異構網絡環境。如果再擴展到圖書檔案系統，則有相應成果[4]，其就三網融合和圖書檔案環境研究用戶模型，然而其研究對象僅限于三網融合的環境，未涉及物聯網及物聯網與融合網絡相連的情況；針對的對象是云圖書館，雖然包括與云檔案公共的部分，但是云檔案獨有的部分卻完全沒有涉及；對用戶需求模型涉及極少。可見，文獻[4]也不能直接用于物聯網異構網絡環境下的用戶研究。為此，2016年8月6日，以“異構”、“用戶”和“檔案”為題名和篇名分別檢索萬方和知網，均未檢索到論文，可見異構網絡環境下的云檔案缺乏用戶的研究，這就導致基于三網融合環境下云檔案用戶的研究很難進展；再以“物聯網”、“用戶”和“檔案”為題名和篇名檢索，檢索到的論文數量依然為0篇，可見在物聯網環境下與用戶相關的云檔案研究也缺乏成果。

為此，在分析相關研究成果的基礎上，分別提出了融合網絡環境下的用戶需求模型和用戶模型。與以往成果相比，該研究支持環境下云檔案的獲取功能，同時獲得了實體檔案的實時監控能力、物聯網相關數據及參數的支持能力、實體檔案的描述能力、實體檔案與電子檔案之間關系的描述能力、云計算的描述能力，又通過事例策略的制定進一步完善了架構的兼容性。

1 物聯網融合網絡環境云檔案用戶需求模型

融合網絡環境下用戶使用的檔案為實體檔案和電子檔案，分別對應物聯網和異構網絡環境，登錄和使用需要途經網絡和使用終端，基于此提出環境下用戶需求模型，即E={I1,I2,I3…}。其中，I1為用戶對實體檔案的需求，既包括對能夠連接到物聯網的實體檔案需求，也包括對不能連接到或部分連接到物聯網的實體檔案的需求；I2為用戶對電子檔案的需求，既包括對電子檔案內容的需求，又包括對電子檔案各種屬性的需求；I3為異構環境需求,至少包括異構網絡和終端連接到云并且直接使用云服務的需求；I4為用戶對云環境的需求。

用戶對實體檔案的需求I1={A1,A2,A3…}。其中，A1為用戶對實體檔案需求的原因和目的，是用戶對實體檔案需求的來源；A2為對實體檔案是否連接到物聯網的需求，通常實體檔案需要通過連接物聯網才能進一步實現信息的獲取和實體的監控，但是也存在部分不需要連接或只在部分用途上連接物聯網的實體檔案；A3為用戶對實體檔案需求的前提條件，為用戶對實體檔案需求的基礎，既包括對實體檔案使用前狀態的要求，也包括使用前其他規定的相關因素；A4為用戶對實體檔案需要的使用中的情況需求；A5為用戶對實體檔案操作的需求。有時實體檔案可能與電子檔案密切相關，這就需要提供對應的電子檔案。

用戶對電子檔案的需求I2={B1,B2,B3…}。其中，B1為用戶對電子檔案需求的原因和目的，其目的往往會對電子檔案的內容等產生相應的影響；B2為電子文檔的內容；B3為電子檔案的基本信息，如電子文檔的格式、所占空間的大小等，為所有電子檔案都有的屬性；B4為電子檔案的顯示屬性，對于不同的電子檔案可能有不同的屬性，例如視頻文件可能有屏幕分辨率屬性，但是文本文件很難有涉及屏幕分辨率的屬性；B5為電子檔案的聲音屬性，對于不同的電子檔案，有些可能存在該屬性而且要求較高，而有些可能根本就不存在此類屬性，例如案件證明用的錄音，其對聲音的要求很高而文本文件可以完全沒有聲音。電子檔案若與實體檔案密切相關，則需提供對應的實體檔案。

用戶對融合環境的需求I3={C1,C2,C3…}。其中，C1為用戶對融合網絡環境的需求，即其期望利用哪個網絡接入到云，在實際應用中狹義物聯網需要經過互聯網連接入云，而融合網絡中的計算機網、電信網和電視網可以通過一體化標識網絡[4-10]連接入云；網絡環境應該體現能連接和就近的原則，因而其網絡類型和位置對用戶很重要。C2為用戶對終端的需求，根據用戶期望使用和途經的網絡能夠使用的終端是不同的[11-16]，而且各具特點，例如用于計算機網的終端往往計算能力較高(如個人計算機)，用于電視網的終端往往計算能力較差(如機頂盒)。C3為用戶所需檔案資源無法直接被其終端使用時轉變資源的方法和措施，其策略應該在符合用戶需求和個性化的前提下充分考慮到細節。例如需要在融合網絡環境下輸出的數據量大于終端一次性所能夠接收的數據量時，將數據分幾次輸出還是將數據壓縮以后一次性傳輸；再如，在輸出計算復雜度較高的視頻時，是選擇采用計算復雜度低的算法重新生成視頻再輸出，還是以原有的計算復雜度直接輸出等。

2 物聯網融合網絡云檔案用戶模型

根據物聯網融合網絡云檔案用戶需求模型，提出了用戶模型，如圖1所示。七個模型相輔相成，共同組成一個有機整體，不可分割。

圖1 物聯網融合網絡云檔案用戶模型

用戶基礎模型，是最基礎的、用戶必需的模型。其中，用戶編號是區別不同用戶的關鍵所在，即對于不同的用戶，用戶編號都是唯一的、不同的，其被用來在幾個模型中確認用戶身份；用戶類型，指用戶是政府、企業還是個人，不同的用戶類型有不同的特征。對于政府用戶，其使用環境下云檔案的目的通常是為了工作，根據其管轄內不同部門的職責有相應的針對性，政府部門用戶根據其職責和管轄范圍有一定的重疊現象，但他們是一個整體，共同起到相應的作用。對于企業用戶，其可能是大型集團性質的公司，也可能是小型甚至微型公司，其目的也會出現多樣化。個人用戶，數量往往眾多，目的也多種多樣；用戶層次，當用戶類型為政府部門或者集團企業時，往往會在其企業或部門內部出現多樣化的用戶，用戶層次表達的是對應用戶所處的地位；上級用戶編號，用戶直屬上級的用戶編號，與用戶類型、用戶層次共同描述對應用戶的狀態；用戶身份，包括用戶賬號和用戶密碼。用戶賬號指用戶接入云并使用云服務時用于確認用戶身份的賬號，某些情況下，可能直接利用接入云所使用的終端即可直接確認用戶身份而無需用戶提供自身的賬號和密碼，但建議以用戶賬號和密碼的方式體現，便于用戶登錄和使用服務；用戶權限，指用戶對檔案的基礎操作權限，這里的檔案既包括電子檔案也包括實體檔案，其有多種方法確定用戶權限，既可以通過提供者身份統一賦予用戶權限使用提供者提供的檔案資源，也可以逐一授權。需要注意的是，這里的權限是基礎的查看的權限，修改、完善等權限需要在其他子模型中實現。

用戶實體檔案模型，指用戶針對其所需的實體檔案建立的模型。其中，實體檔案編號，用于唯一性地標識環境下對應的實體檔案，以便區別于其他實體檔案；聯網情況，這里的網指的是狹義物聯網，實體檔案只有與狹義物聯網相連接才能通過網絡控制，否則只能通過人工管理的方式加以干涉再將結果返回，同時對應的實體檔案若與物聯網連接，則其又需要途經其他網絡才能連接到云檔案；允許與操作，對應實體檔案模型允許哪些用戶使用，如果允許對應的用戶使用，則指明允許用戶使用哪些操作，這些被允許的操作不能模糊表示，而必須是針對每一種操作且必須被準確記錄；操作前提,允許操作的前提條件，物聯網的情況比較復雜，可能性有保存環境、操作條件等；操作時需要記錄具體情況及參數，例如監控對象、角度、位置、時間、內容、監控者等；若實體檔案與電子檔案密切相關，則還需要“涉及到的電子檔案編號”予以記錄。

用戶電子檔案模型，以“電子檔案編號”唯一地標識電子檔案。與電子檔案相關的子模型，針對電子檔案不同的情況有不同的屬性，同一個屬性對于不同的電子檔案、不同的用戶和不同的終端來說意義完全不同。但需要考慮的屬性主要是電子檔案的內容、所占容量的大小、計算復雜度、顯示屬性、聲音屬性等。若與實體檔案密切相關，則需“涉及到的實體檔案編號”予以標識。

用戶融合網絡和終端模型，是用戶在融合環境下使用終端接收云檔案服務的子模型，主要涉及的是環境下的網絡和終端，其他需要注意的地方主要有：網絡即利用終端接入云而途經的網絡，既涉及到網絡的類型，又包括網絡的位置等；終端編號，通常情況下是唯一的，用于區分不同的終端。用戶在使用云檔案服務時通常會有習慣使用的終端，很多情況下終端不僅是用戶考慮成熟的接收服務的工具，而且可以代表用戶的身份；用戶所使用的終端確定后，終端的屬性和計算復雜度、容量空間、顯示性能、聲音性能、網絡性能五個方面的參數也就固定下來了，其事前制定的策略也就可以根據網絡和終端的屬性、參數等結合用戶個性化確定下來，通常情況下需要考慮計算復雜度、容量、音頻、格式等，可以是數據分多次發送、壓縮、獲取內容后降低要求和質量重新生成等。

用戶個性化模型，針對實體檔案、電子檔案、異構網絡環境等多個角度的個性化因素，其中：實體檔案方面的個性化因素，傾向于操作的細節，例如針對的對象、時間、頻率等；電子檔案方面的因素，傾向于內容和電子檔案用于使用時的屬性，如容量大小等；網絡環境方面的因素，傾向于用戶連接云所使用的終端及網絡的相關屬性，涉及到的至少有位置、網絡、終端編號等,是依用戶習慣使用的終端及以就近原則選擇能夠使用其終端的網絡。

用戶云模型，主要是用戶所需要的云計算環境。從理論上來說，云計算所提供的計算能力、存儲能力和網絡能力無限，足夠支撐物聯網異構網絡環境云檔案，而其服務的質量涉及到的是SLA，即服務等級協議。

用戶行為模型，針對用戶行為，包括用戶具體的行為以及影響的相關參數。

對于用戶模型的初始化與完善，初始化信息可以從用戶基本模型中獲得，再通過調查研究、借助大眾統計信息等方式獲得最初始的用戶模型信息；完善用戶模型則需要依據用戶實際的操作，利用機器學習提高參數估計和修正的精確程度，可以選擇用戶行為模型為執行單元，根據用戶的行為改進基本信息模型和個性化模型以及知識庫，再反饋執行后的信息作為下一步的學習資源。

3 成果檢驗

為了驗證成果，2016年12月28日，以“檔案”、“用戶”和“模型”為一組題名和篇名分別檢索萬方和知網，能夠檢索到的有文獻[4,17-20]。后幾篇論文沒有針對物聯網或網絡融合的環境，如果對比物聯網融合網絡云檔案用戶模型和文獻[4]的成果[4]在多網融合條件下的功能，前者比后者更好的地方在于:基于“用戶實體檔案模型”能夠直接應用于對物聯網的實時監控,也可以支持來自于物聯網的數據和參數；能夠根據檔案屬性分成電子檔案和實體檔案分別描述,同時通過“涉及到的電子檔案編號”與“涉及到的實體檔案編號”在電子檔案與實體檔案之間建立聯系；前者對于環境下的云計算做出了對應的描述；前者通過“用戶融合模型和終端模型”中的“策略”部分,為檔案信息與終端之間的信息傳遞做出了詳細的部署，使得系統與終端之間的結合更緊密。同時從檔案的角度考慮，后者實質是前者的一個子集，其所有的功能均包含于前者。

以模型為基礎架構系統的角度考慮，對比物聯網融合網絡云檔案用戶模型和文獻[4]。從IaaS的角度看，后者只包含網絡融合環境下的設備、數據等，而沒有涉及物聯網的環境，同時又側重于圖書系統而非檔案系統，因而其需要以一體化標識網為中心連接各個網絡上的軟硬件、檔案資源及云，描述圖書檔案系統再通過虛擬化提供給上層；前者則在此基礎上還需要包含物聯網設備、數據等，需要將物聯網相關資源融合到虛擬化中，以便能夠支持物聯網和實體檔案。從PaaS的角度看，后者需要考慮的問題是如何將數據和業務提供給用戶，鑒于其只涉及到三網融合的環境，因而使用了獲取、加工、轉換、配置幾個步驟，詳見文獻[11]；而后者在此基礎上還要添加一個物聯網的環境，因而雖然要采用前者的步驟，但環境復雜，所以構建了一組策略(“用戶融合模型和終端模型”中的策略)，其實質雖然是如何向用戶提供數據和業務的策略，但此時其數據完全可能是直接來源于狹義物聯網的數據?？梢允紫全@取用戶終端的具體參數，然后以集合“與”的方式求得用戶能夠獲得并且直接使用的數據的范圍，再依據此范圍結合數據類型經處理后向用戶提供數據和業務。當終端容量小時可以采用壓縮、分成幾次提供等策略；當終端計算復雜度低不能支持所需數據運行時，可以采用計算復雜度低的算法實現數據；顯示策略、音頻策略、格式策略分別是在計算復雜度和容量允許的前提下，在顯示、聲音、格式幾個方面對終端的支持，例如顯示的分辨率、顏色等如何根據用戶終端來設置等。從SaaS的角度看，前者只能實現三網融合環境的業務融合，而后者在此基礎上還能實現物聯網及物聯網與三網融合之間的業務融合，同時將實體檔案、實體檔案與電子檔案之間的聯系等內容納入系統。

4 結束語

為了將云檔案與物聯網、融合環境相結合，以便通過物聯網監控實體檔案；通過融合環境的網絡和終端提供能夠被終端直接使用的信息，以便在一定程度上打破時間和空間的限制，對物聯網融合網絡環境下的云檔案用戶模型進行了研究。所進行的工作包括：分析了與物聯網融合網絡環境的相關研究成果；提出環境下云檔案用戶需求模型；提出環境下用戶模型。與以往成果進行了對比分析，發現該成果在多個角度和方面均優于以往，然而對融合網絡環境下大數據還缺少相應的研究，需要在今后的研究工作中逐步完善。

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Research on User Model of Cloud Archive under Internet of Things and Fusion Network

WANG Xiao-ming1,LUAN Mei2,ZHANG Long-chang1,LUAN Bo2

(1.College of Information Science and Technology,Bohai University,Jinzhou 121013,China;2.The Third Affiliated Hospital,Jinzhou Medical University,Jinzhou 121013,China)

The cloud archive can be connected with the Internet of Things and fusion networks.The Internet of Things can be connected with physical archives to control it which can improve the range of cloud archive service and resource acquisition.The cloud archive can also used to acquire and control the network fusion resources,implementation of the business and application integration applied to the fusion networks and their terminals,directly breaking through limit of time and space in terms of archive resources access to meet the personalized needs of users.For this,the related research has been analyzed and the cloud archive user demand model and the user model have been presented in network fusion environment.In addition to supporting cloud archive acquisition under fusion network,they also add the ability of real-time monitoring entity file through the Internet of Things,supporting IoT data and parameters,the description of the entities file and the relationship between entity files and the electronic file and the description of the cloud computing.At the same time,through the examples of strategy formulation,the compatibility of architecture is further improved.

cloud computing;archive;Internet of Things;user

2016-09-27

：2017-01-13 < class="emphasis_bold">網絡出版時間

時間：2017-07-11

教育部人文社會科學研究青年基金項目(15YJC870028);遼寧省哲學社會科學規劃基金項目(L15BTQ002);遼寧省自然科學基金(2015020009);遼寧省教育科學技術研究項目(L2014451);遼寧省科技項目(20141138)

王曉明(1979-)，男，碩士，講師，研究方向為云計算、物聯網。

http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1450.TP.20170711.1454.022.html

TP39

:A

:1673-629X(2017)09-0182-05

10.3969/j.issn.1673-629X.2017.09.040