（管理科学与工程专业论文）基于情景感知的移动接入模式挖掘及预测研究.pdf

基于情景感知的移动接入模式挖掘及预测研究 摘要 信息通讯社会正朝着一个环境感知泛在网络a u n ( a m b i e n t u b i q u i t yn e t w o r k ) 的生态环境迈进，网络就如同空气和水一样， 自然而深刻地融入了人们的日常生活及工作中。网络将不再被动地满 足用户需求，而是主动感知用户场景的变化并进行信息交互，通过分 析人的个性化需求主动提供服务；过去对移动业务的研究主要集中在 对业务本身的研究，很少考虑移动用户对业务的喜好，以及用户所处 的位置和时间，对下一代移动网络来讲，这是不足够的；并且无线网 络的发展允许移动用户在任何时间任何地点都能得到感兴趣的移动 业务，网络能主动感知移动用户场景的变化，从而提供将要需要的业 务及信息；特别是随着无线技术的发展，例如：g p s 和r f i d 技术的 广泛应用，移动情景感知业务将是移动运营商未来发展的重点业务。 因此，如何帮助用户获取感兴趣的业务信息是一件急需解决的问 题，这就需要对移动用户的行为模式进行深入研究，使网络可以智能 感知到用户的序列移动接入模式，并在相应的位置和时间智能地为用 户提供所需要的业务，而移动用户的行为模式与用户所处的场景和相 应的业务需求有密切的关系，序列移动接入模式也成为分析情景感知 业务的一个重要研究方向。为此，本文基于中国移动的手机地图业务， 从情景感知的移动用户行为模式角度出发，针对用户的序列移动接入 模式挖掘、个人隐私泄露问题和移动接入模式的预测三个方面进行了 深入分析，提出了合理的理论解决方案，并挖掘出相应的关键技术问 题进行了深入研究。 ( 1 ) 用户的序列移动接入模式挖掘研究 移动用户的业务接入模式需要充分考虑移动用户所处的位置、时 间和业务需求三个属性。目前，国内外的参考文献主要基于位置和业 务需求两个属性进行分析。其中，有一些文献也从分段的时间角度考 虑，结合用户所处的位置和业务需求设计了序列移动接入模式的挖掘 算法，这种算法可以大致的挖掘出分段时间区域内的频繁时间序列移 动接入模式。但是，这种人为对时间进行分段，很容易将一些频繁序 歹| j 移动接入模式分成几段，不利于对整个移动业务接入模式的分析。 因此，国内外对移动用户序列接入模式的挖掘研究尚处于起步阶段， 还有很多工作需要做。 ( 2 ) 基于情景感知业务的个人隐私泄露问题研究 隐私泄露已经不是一个新的问题，但随着网络技术的发展与移动 商务的兴起，“隐私泄露问题也逐渐被放大；特别是在新的移动商 务环境中，隐私泄露与保护的问题已经成为影响移动商务未来发展趋 向的重要议题之一。在情景感知为我们未来的生活带来无限便利的同 时，也使得用户对个人隐私的安全产生了担忧，使得用户个人隐私面 临巨大的泄露危险。因此，在为用户提供便捷、有效服务的前提条件 下，如何限制移动用户的隐私泄露? 也就是如何将个人隐私的泄露限 制在无害的范围内成为限制情景感知业务未来发展的重点。 ( 3 ) 序列移动接入模式的预测研究 面对海量数据，数据挖掘技术可以帮助我们获取有用的信息。目 前，国内外关于情景感知方面的信息挖掘与预测研究相对较少，相关 的研究机构大多集中在w e b 挖掘预测方面的研究，然而，两者具有很 多相似性。w e b 推荐的任务是将当前用户的会话与挖掘阶段分析出的 模式相匹配，并为当前用户推荐一个包括商品、超级连接等的项目 集：而序列移动接入模式的挖掘预测则是根据运营商数据库中关于移 动用户所发生的历史业务信息进行挖掘和预测。两者都参照了用户的 历史信息，对用户将来的行为进行预测。但是，两者在参考用户属性 方面有很大的差异性，w e b 推荐主要考虑用户会话、u r l 的连接距离 等因素，而序列移动接入模式的预测主要考虑用户所处的位置、连续 时间和用户的业务需求等相关因素。因此，基于上述的相似性和差异 性，两者需要设计相应的不同预测算法去解决各自的问题。如何去设 计序列移动接入模式的预测算法是本文的重点研究内容。 总之，国内外对用户的序列移动接入模式的预测研究还处于起步 阶段，如何考虑时间、位置和用户需求等多维属性来对其进行研究是 一个重要的研究方向。 关键词：情景感知移动接入模式数据挖掘隐私泄露n g r 锄预测 玎 m i n i n ga n dp r e d i c t i o nr e s e a r c h f o rm o b i l ea c c e s sp a t t e r n b a s e do nc o n t e x ta w a r e n e s s a b s t r a c t t h er a p i da d v a l l c eo fu b i q u i t o u sm o b i l en e t w o r kt e c l l n o l o g i e se n a b l e s t h ep r o v i s i o no fr i c hk i n d so fm o b i l es e r v i c e sb a s e do nc o n t e x ta w a r e n e s s f o rm o b i l eu s e r s t h e 如t u r ew i r e l e s sn e t w o r k ，a sa i ra n dw a t e r p e n e t r a t e o u rd a i l yl i f ea n dw o r k ，w h i c hw i l ln o tb ep a s s i v et os a t i s 母m o b i l ee n d u s e r sr e q u i r e m e n t s ，b u ti n i t i a t ea c t i v e l yt oa w a r ee n du s e r sc o n t e x t ss h i r a n d a n a l y z e t h e i r p e r s o n a lr e q u i r e m e n t ， a n dt h e ne x c h a n g e t h e i r i n f o n n a t i o n t h ep a s ts t l l d i e so nm o b i l es e r v i c e sf o c u s e dm a i n l yo nt h e p r o v i s i o no fa n 舛i m ea n da n y w h e r es e r v i c e s h o w e v e r t h i si si n s u f ! e i c i e n t f o rt h ef h t u r em o b i l ei n t e m e ts y s t e m s t h ec o n t e x tc h a r a c t e r i s t i c s ，s u c ha s t h eu s e r sl o c a t i o n ，t h eu s e r sp r e f i e r e n c e ，t h eu s e r ss e r v i c er e q u e s tt i m e a n dt h eu s e r sh i s t o r i c a lb e h a v i o r ，s h o u l da l s ob ec o n s i d e r e di no r d e rt o p r o v i d et h eu s e r sw i t hc o n t e x t - a w a r es e r v i c e s t h a tw i l lb e n e f i tt h eu s e r s t h ed e v e l o p m e n to ff h t u r em o b i l ei n t e m e th a sa 1 1 0 w e dt h em o b i l e u s e r st or e q u e s tv a r i o u sl ( i n d so fs e i c e sb ym o b i l ed e v i c e sa ta n y t i m e a n da n y w h e r e h e l p i n gt h eu s e r so b t a i nn e e d e di n f o m a t i o ne 行e c t i v e l yi s a nj m d o r t a n ti s s u ei nt h e 如t u r em o b i l ei n t e m e ts y s t e m s d i s c o v e wa n d a nl m d o r t 锄tl s s u emt n ef u t u r em o d l l em t e m e ts y s t e m s u l s c o v e r ya i l q i l l a n a l y s i s o fm o b i l eu s e r sd i v e r s eb e h a v i o rc a nh i g h l yb e n e f i tt h e e n h a n c e m e n t so nm o b i l ei n t e m e ts y s t e mp e r f o r m a n c ea n dq u a l i t yo f s e r v i c e s o b v i o u s l y ，t h em o b i l eu s e r sb e h a v i o rp a t t e m s ，i nw h i c ht h e 1 0 c a t i o na n dt h es e i c ea r ei n h e r e n t l yc o e x i s t e n t ，b e c o m em o r ec o m p l e x t h a nt h o s eo ft h et r a d i t i o n a lw e bs y s t e m s t h e r e f o r e ，t h i sp a p e rm a k e sa d e 印r e s e a r c ha n da n a l y s i so ns e q u e n c em o b i l ea c c e s sp a t t e mm i n i n g m e t h o d ，p r i v a c yl i m i t i n gm e t h o di nc o n t e x ta w a r e n e s sd a t am i n i n ga n d p r e d i c t i o na l g o n t h m f o rm o b i l ea c c e s s p a t t e m ， a n d p r e s e n t s t h e r e a s o n a b l et h e o r e t i c a ls o l u t i o n so nt h ek e yt e c h n i c a l i s s u e s ： ( 1 ) s e q u e n c em o b i l ea c c e s sp a t t e mm i n i n gr e s e a r c hf o rm o b il eu s e r ； t h em o b i l eu s e r sd i v e r s eb e h a v i o r p a t t e m s a r e u s u a l l y a s s o c i a t e dw i t ht h eu s e r sl o c a t i o n ，t h eu s e r ss e r v i c er e q u e s ta n dt h e u s e r ss e r v i c et i m e r e c e n t l y ，s o m es t l l d i e sh a v eb e e nd o n eo nm i n i n g s e q u e n c em o b i l ea c c e s sp a 仕e mw i t ht h eu s e r sl o c a t i o na n ds e r y i c e r e q u e s tc o n s i d e r e d s o m er e s e a r c ht e 锄sa l s os i m p l yc o n s i d e rt h e u s e r ss e r v i c et i m ec h a r a c t e i i i s t i c ，t h e yd i v i d eo n ed a y ，2 4h o u r s ，i n t o s e v e r a ls e c t i o n ，t h u s ，t h em o b i l ea c c e s sp a t t e mf o re v e 拶t i m es e c t i o n w a sa n a l y z e d ，s ot h a ts o m ek e ys e q u e n c em o b i l ea c c e s sp a t t e m sa r e e a s yt ob ed i v i d e db yt h et i m es e g m e n t b u t ，n os t u d i e sh a v ef o c u s e d o nc o n t i n u o u st i m es e q u e n c em o b i l ea c c e s sp a t t e ms of a r ，a n dt h e r e l a t i v er e s e a r c hi si nt h eb e g i n n i n gp h a s e ，a n dt h e r ea r em o r er e l a t i v e w o r l ( n e e dt od o ( 2 ) p e r s o n a lp r i v a c yl e a k a g er e s e a r c hb a s e do nc o n t e x ta w a r e n e s ss e r v i c e ； 、m t ht h e d e v e l o p m e n to fm o b i l e n e t w o r kt e c h n o l o g i e sa n d m o b i l ec o m m e r c e ，p e r s o n a lp r i v a c yl e a k a g eh a dn o tb e e nan e wi s s u e e s p e c i a l l y ；p r i v a c yl e a k a g ea n dp r o t e c t i o ni s s u e sh a da f 诧c t e dt h e 如t u r ed e v e l o p m e n to fn e wm o b i l ec o m m e r c e c o n t e x ta w a r e n e s s s e r v i c e se n a b l eu s e r sc o n v e n i e n tl i f e ，w h e r e a s ，p r i v a c yl e a k a g ei s s u e s f 硒mc o n t e x ta w a r e n e s ss e i c ew i l lb ew o 币e da b o u tb ym o b i l eu s e r s s i m u l t a n e o u s l y t h e r e f o r e ，h o wt ol i m i tm o b i l eu s e r sp r i v a c yl e a k a g e w i l lb et h ef h m r ec o n t e x ta w a r e n e s ss e r v i c e sk e yr e s e a r c hc o n t e n t ( 3 ) p r e d i c t i o nr e s e a r c ho ns e q u e n c em o b i l ea c c e s sp a t t e m ； r e c e n t l 弘f e ws t l l d i e sh a v eb e e nd o n eo nm o b i l ea c c e s sp a t t e m p r e d i c t i o nb a s e do nc o n t e x ta w a r e n e s s ，a n dt h er e l a t i v er e s e a r c ht e a m s m a i n l yf o c u s e do nw e bd a t am i n i n ga n dp r e d i c t i o n h o w e v e r ，b o t ho f t h e mh a v es o m es i m i l a r i t i e s ，t h a ti s ，a l lo ft h e mp r e d i c tm o b i l eu s e r s r l t l l r eb e h a v i o rb a s e do nt h e i rh i s t o r i c a lb e h a v i o ri n f i o n n a t i o n h o w e v e r t h e r ea r ea l s os o m ed i s s i m i l a r i t i e sb e t w e e nm o b i l ea c c e s s p a t t e mp i e d i c t i o n a n dw e bd a t ap r e d i c t i o n w 宅bd a t ap r e d i c t i o n m a i n l yc o n s i d e r sb e l o w 蠡l c t o r s ，s u c ha su s e rs e s s i o n ，u r l1 i n k a g ee t c ， w h i l em o b i l ea c c e s sp a t t e mp r e d i c t i o nm a i n l yi n v o l v e sb e l o wf a c t o r s ， s u c ha sm o b i i eu s e r sl o c a t i o n ，m o b i l es e i c et i m ea n dm o b i l eu s e r s s e i c er e q u e s te t c t h e r e f o r e ，t h e yn e e dt od e s i g nd 洎e r e n tp r e d i c t i o n s 0 1 u t i o n st 0p r e d i c tm t u r em o b i l eu s e rb e h a v i o rp a t t e mb a s e do nt h e i r v s i m i l a t i e sa n dd i s s i m il a r i t i e s h o wt od e s i g ns e q u e n c em o b i l ea c c e s s p a t t e mp r e d i c t i o na l g o r i t h mi sc o n s i d e r e da st h ep a p e r sk e yr e s e a r c h c o n t e n t i nc o n c l u s i o n ，s e q u e n c em o b i l ea c c e s sp a t t e mp r e d i c t i o nr e s e a r c h b a s e do nc o n t e x ta w a r e n e s si s j u s t i na b e g i n n i n gs t a g e f i o rt h e i n t e m a t i o n a lr e s e a r c ht e a m s ，a n dt h u sh o wt o d e s i g nm o b i l ea c c e s s p a t t e m sm u l t i d i m e n s i o nm o d e l i n c l u d i n gt h eu s e r sl o c a t i o n ，t h eu s e r s s e r v i c er e q u e s ta n ds e r v i c et i m ec o n s i d e r e dw i l lb ea ni i l l p o r t a n tr e s e a r c h a r e a k e yw o r d s ：c o n t e x ta w a r e n e s s ，m o b i l ea c c e s sp a t t e m ，d a t am i n i n g ， p r i v a c yl e a k a g e ，n - g r a m ，p r e d i c t i o n 声明 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文 中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究 所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 本人虢墨勉丕垦 吼 暖b 伛。 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位论文被查阅和借 阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期： 日期： 2 彩乒多订 兰丝昼亟：兰仁 ， 北京邮i u 人学博i ：学位论义皋十情景感知的移动接入模挖掘及颅测研究 第一章引言 1 1 研究背景 信息通讯社会正朝着一个环境感知泛在网络a u n ( a m b i e n tu b i q u i t y n e t w o r k ) 的生态环境迈进，亚太、欧盟和北美三个代表性的地区，均针对实施 环境感知泛在网络a u n ，从国家产业高度制定了明确的推动政策及发展计划。欧 盟成立了以研究未来信息社会技术、提升生活品质、改善社会环境、提高工作效 率为主要目标的科技架构计划来准备及执行a u n 。亚太、北美各主流电信运营商、 电信设备提供商均参与其中n 1 。 与以往着重于基础设施的建设及技术应用和规划不同，环境感知泛在网络 ( a u n ) 强调向全新的数字化社会迁移，重点关注两个层面：一是人们的实际生 活需求，如营造放心安全的生活环境、高龄者生活照顾、医疗机构有效利用等； 二是利用信息通讯技术解决社会实际问题，包括使用网络技术、安全认证、软件 应用、配置技术等。 a u n 生态环境包含服务提供者和服务使用者两个维度。在服务提供者侧，需 构建整合各种网络资源、信息装置、基础平台、应用内容及解决方案策略。在服 务使用者侧，则必须有一个让使用者放心且安全的环境，使其能够随时、随地、 方便地通过网络来处理任何事情。 1 1 1 情景感知业务的理论价值 情景感知业务是一个新型的业务，也是下一代移动网络最重要的移动业务模 式。对其进行理论研究的价值主要有以下几点： 对情景感知商业模式先进行研究，可以对以后业务的发展起指导作用。由于 情景感知是一个复杂的新型业务，涉及的好几个行业，只有这几个行业之间 的紧密合作，才有可能提供所设想的服务。在这个业务产业链中，各个企业 之间的关系如何界定、它们之间如何建立关系、相互之间如何提供服务、提 供哪些服务、如何保持紧密的联系等等乜3 。只有先期进行细致的分析和研究 之后，在开展业务时，才有可能很好的整合产业链的企业，提供好的服务。 在一些新型的业务推广之前都要进行相关的理论研究，这也是人们在现实的 北京邮i u 人学博i ：学位论文堆十情景感知的移动接入模，i ：挖掘及颅测研究 社会发展过程总结的铁一样的规律。 研究情景感知的商业模式，有利于这个业务长期健康发展。任何一个商业应 用都是需要赚钱赢利的，除非是公益性业务。如果没有赢利的源泉，那么肯 定这个业务长不了，因为没有一个企业愿意去开展一个没有利润的业务，那 样公司最终会走上倒闭的道路。对情景感知的商务模式研究，找到这个业务 的利润来源，同时分析这个利润源持久不持久、影响它的因素有哪些、这些 因素的变化会对整个业务产生怎样的影响等等。通过这些研究就可以提前判 断情景感知业务的发展前景，如果利润源有问题，可以通过调整赢利模式让 其健康的发展。 对其进行商业模式的研究，可以减少不必要的投入，同时防止风险。就像上 面说的，情景感知业务的实现需要多个厂商之间的紧密合作，通过商务模式 研究，分析它们在提供的最终服务中扮演的角色和责任，有利于它们集中有 限的资源发展它们自己的核心业务，同时提供给其它企业优质的服务，确保 用户最终得到高质量的情景感知服务口1 。这样也可以避免不必要的竞争局面， 如果各个供应商不清楚它们在整个业务所处的位置、责任和作用，就有可能 涉及其他服务，这样就在供应商之间产生横向竞争，这种情况对整个业务的 发展是不利的，风险也比较大。 对其商业模式的研究，可以清晰地看见整个业务的信息流程，这样有利于创 新业务，开发更适合用户的服务。服务的提供对于用户来说比较简单，就是 让其使用简单、方便。但对于运营商来说就非常的复杂，它必须整合多种信 息，而且还要以最方便的方式提供用户。而且用户的需求在不同的时候是不 同的，那就需要提供不同的服务。只有清楚地知道信息流程，那么新的服务 提供也就比较容易了。 对其商业模式的研究，为电信运营商的下一代移动网络发展提供商业机会。 在情景感知业务中，虽然有很多商家，但运营商的优势最大，因为它拥有最 终的用户和传输网络，他就有能力去整合这个产业h 1 。通过商业模式研究， 能更清晰的看到各个商家在这个产业链中的优势和劣势，运营商就可以在网 络设计中预先开发情景感知相关的技术平台，以便为以后提供发展优势。 对其商业模式研究，可以推动我国信息化的发展。情景感知服务还是一个全 2 北京邮i u 人学博l ：学位论文皋十情景感知的移动接入模j - i = 挖掘及颅测研究 新的领域，才是近几年开始研究，由于大家都刚起步，处于同一水平。我国 尽早的展丌研究，就有可能处于领先地位，尤其是情景感知商业模式，现在 几乎还没有人研究。商业模式研究透了，就为情景感知商业化提供了坚强的 理论支持，情景感知商业化了以后，可以改变人们的生活方式，同时改变企 业的运营方式，极大地推动社会信息化的发展。 1 1 2 情景感知业务的应用价值 情景感知是移动商务的一种应用模式，在移动商务进行的过程中把用户的外 部环境和自身需求的变化考虑进来，以此向用户提供个性化的服务。由于普通的 移动商务只是把移动性作为移动商务唯一特征，通过移动网络通道实现互联网的 各种服务，此种移动商务只是网络应用的扩展，不能完全体现移动终端特有的属 性。情景感知就是不同于普通移动商务，在考虑移动性的基础上，还考虑情景的 变化特性，这样就更能满足用户的精确需求嵋6 1 。情景感知服务的应用价值主要 有以下几方面： 节省时间成本，提供更多便利。情景感知服务是在运营商得到用户的同意 或者授权的情况下，根据用户设定的需求、用户所处环境的变化来提供给 用户合适的服务。这样就不需要用户自己在需要某种需求的时候再去查找 相关的信息。例如，一个人去a 城市旅游，没有情景感知服务的话，他就 需要提前查找a 市好玩的地方、住宿、就餐等等信息，而且这些信息比较 分散，查找需要大量的时间，而且还不一定查到他需要的准确信息。如果 有情景感知服务，这些前期的查找工作就会省去，只要你把自己的手机设 置到旅游模式状态，运营商就会根据你的个人喜好提供详尽的服务，当你 到达a 市时，根据你的位置、个人习惯、消费意愿等等提供相关信息。这 样大大节省你的时间成本，而且还能得到自己最想得到的相关信息，给用 户提供了极大的方便。 提供用户个性化服务。个性化服务就是根据用户个人的需求来提供服务。 用户个人需求的判断和预测就非常的重要。如何来解决这个问题呢，这就 需要用户详尽的个人信息。但是光有这些信息还是不够的，因为需求有可 能会随着环境的变化而变化，还得进一步考虑用户所处的情景。情景感知 服务正是考虑了用户所处情景的变化，而且通过用户的个人信息和以前的 北京邮i u 人学博l j 学位论文堆十情景感知的移动接入模挖掘及颅测研究 消费习惯预测出用户在处于不同情景的不同需求，同时提供给用户个性化 服务，更好的满足用户的需求。 可以实现精确化营销。对于企业来说，营销就是向目标客户宣传自己的产 品或者服务，以便有需求的人购买或者使用。但是企业只能泛泛的确定自 己产品或者服务的目标用户群，不能精确自己的目标用户，所以在营销上 他们得花大量的钱去做宣传。这样还是浪费了很多不必要的宣传费。对于 用户来说，现在的产品名目繁多，想找到自己中意的产品或者服务也比较 困难。而且他们也不反感他们中意的广告宣传。情景感知可以根据用户的 个人需求提供个性化服务，所以他对用户的需求了如指掌。如果对企业的 产品和服务信息进行整合后，根据用户的个人需求提供精确化营销，可以 使企业、用户和运营商都实现共赢。 改变人们的生活习惯。现在我们的社会处在一个信息大爆炸的时代。信息 量非常大，这肯定比以前没有互联网时信息匮乏好，但同时又产生了一个 新的问题：得到自己想要的信息的难度也随之增加n 1 1 2 1 。假如你想晚上出去 吃饭，在大街上饭店非常多，你也不知道去那家好，为了吃的舒心，在这 之前，你可以通过网上去查找相关的信息，通过你的喜好再决定去哪儿吃， 这就是现在人们的生活习惯：先查再判断然后去。情景感知服务需要对大 量的信息进行整合，然后根据用户的个人信息和情景提供最贴心的服务。 这样人们就可以省去查找的阶段，甚至连判断都省了，直接去就可以了。 人们的生活习惯就发生了改变。 1 1 3 情景感知业务的应用前景 情景感知作为下一代移动商务的重点业务，应用前景非常广阔。下面就从个 人用户、企业用户、公益事业三个大的方面来说： ( 1 ) 个人应用前景 对于个人来说，情景感知服务可以应用到与人们生活息息相关的吃、穿、住、 行、娱乐等等方面口8 1 。吃的应用：主要是传递给用户相关餐厅、饭馆、小吃 等信息。并不是无限范围的提供这些信息，主要是根据用户所处的情景提供。例 如，在中午下班的时候主要提供工作地周围的饭馆；在将要回家的时候，提供从 工作地点到回家路上的符合用户口味的餐馆信息；提供相关的打折信息；提供新 4 北京邮l u 人学博l ：学位论文壮十情景感知的移动接入模j 匕挖掘及预测研究 的菜单和服务；如果做饭的话，可以提供买菜的相关信息以及做菜得方法和技巧； 提供买水果的信息和哪个季节吃哪种水果对用户个人身体好等等。穿的应用： 主要向用户传递哪儿可以买到合意的衣服、饰品以及穿着潮流等信息。在工作r 的时候主要提供上班地周围和回家路上的相关信息；在周末的时候范围可以广一 点，可以根据用户的收入水平和交通方式来判断；根据用户个人喜好提供打折信 息、新品推荐、购物向导等等服务。住的方面：这主要针对出差者、旅游者 或者来到不熟悉的地方的人，对其提供本地区住宿方面的信息。根据来本地目的 的不同提供不同的服务。如果是出差，根据目的地提供周边的高档或者中档旅馆； 如果是自费的话，就提供目的地周边的性价比高的旅馆。同时还要考虑所提供的 住宿地出行方便。行的方面：主要向用户提供出行导航，按出行方式分为汽 车导航、公共交通导航、自行车导航、步行导航。汽车导航就不说了，这很普遍。 公共交通导航可以向用户提供自己需要乘坐的下一辆车到站时间、用户需要乘坐 的车在某个站点的进站时间；如果不能直接到达目的地，提供最方便的换乘方式。 让用户时时掌握自己所要出行的公共交通情况，合理安排自己的时间，免除在站 点苦等公共交通的现状。自行车导航和步行导航只要是提供到达目的地的最优路 线。娱乐方面：现在的娱乐方式很多，我就仅以游戏为例说明情景感知在这 方面的应用。现在的游戏几乎都是以虚拟的方式在网络上进行，由于情景感知可 以提供个人所处的位置，这样就有可能在现实社会中组织游戏，能激发人们更大 的兴趣。 ( 2 ) 企业用户应用前景 情景感知服务的特点就是移动性和考虑情景的变化。这样就非常适合那些业 务经常处于移动或者跨区域作业的企业，而且能解决他们需求。由于移动或跨区， 业务员就不能够像在公司里一样使用所有的资源，那么情景感知业务就可以提供 一个通道，让业务员与其公司的资源尽可能的连接，以便业务员向客户提供更好 的服务，客户得到满意，同时企业的业务量和盈利肯定也会上升呻m 1 。象咨询行 业、物流行业、保险行业、房屋中介等等行业。 ( 3 ) 公共事业应用前景 主要体现在求助、劝诫、提醒方面。相当于现在1 1 0 、1 1 9 、等，但功能比 它强大的多。现在的1 1 0 、1 1 9 等应急处理系统是处在危险中的人通过电话发出 北京邮i 【1 人学博i ：学位论文皋十情景感知的移动接入模挖掘及顶测研究 求救信号，一种被动的等待帮助，不能起到提醒和先期防止危险发生的作用；而 且还需要求救者说出自己所处的准确地点，但现实中人们有可能不能非常准确的 说出地点，这样对救援会产生极大的负面影响。如果把情景感知应用到这些系统 中，不仅对求救者还是对求援组织都会起到非常有利的帮助。当一个人处于危险 中，需要帮助时，他只需拨通1 1 0 ，说明他出了什么事就可以了，警方立即可以 强制开通情景感知服务，得到求救者的精确位置，以及周围的环境状况，如果求 救者在不停的移动，还可以随时地跟踪。这些详尽的信息对实施成功的紧急求援 起到确定性作用。警方还可以在一些经常出事的地方时时监控。比如，a 城市的 一条河是自杀高危地区，警方就可以时时监控这个区域，给这个区域的手机发去 提醒安全的信息，根据在此处所呆的时间和时长进行必要的劝诫和交流。比如发 现有人晚上9 点钟在河边不动的呆了1 个小时，先提醒，如果不行就进行心理谈 话，同时派人去看看，这样就可以预防像自杀等现象的出现。 1 2 研究内容及方法 1 2 1 研究内容 目前，国内外的很多研究机构开展了基于情景感知的移动商务模式研究，但 是，很少有研究机构对基于情景感知的移动接入模式的挖掘及预测进行系统的研 究。而且，目前针对用户的序列移动接入模式的挖掘缺少对时间属性的综合考虑， 缺少对个人隐私泄露问题的综合分析，以及缺少新型预测模型的研究n 引。因此， 本文针对上述问题，基于中国移动的手机地图业务，拟从以下三个方面展开深入 研究。首先，本文充分考虑了时间的连续性，以及业务的时间敏感性，并结合用 户所处的位置及业务需求，设计了一种新型的移动接入模式挖掘算法，该算法有 利于提高用户对基于情景感知的移动业务的感知度和满意度；其次，本文也充分 考虑了个人隐私数据的保护问题，如何将个人隐私的泄露限制在无害的范围内将 成为本文研究的一个重点；最后，针对移动接入模式的预测问题，本文提出了一 种n g r a m 的改进预测算法，并与传统预测算法进行了比较之后，发现该算法能 够更加有效地预测用户的序列移动接入模式。 总之，本文通过研究基于情景感知的移动接入模式的数据挖掘及预测方法， 帮助移动运营商对数据库中的海量数据进行科学地分析及利用，从中挖掘出有效 6 北京邮i 乜人学博i j 学位论义桀十情景感知的移动接入模，挖掘及颅测研究 的信息，使用户能够通过移动终端更好地体验并获取情景感知所带来的优质服 务。 1 2 2 研究方法 本文制定的总体研究方法中，基于中国移动的手机地图业务，首先是对用户 的序列移动接入模式进行了综合分析，提出了一种新颖的挖掘算法；该算法充分 考虑了时间的连续性、用户所处的位置和业务需求等属性，并建立了多维分析模 型：其次，本文也充分考虑了数据挖掘中的隐私保护问题，将机制设计理论中的 信息揭示理论应用到情景感知的隐私保护方法的研究中，对于情景感知数据挖掘 过程中的隐私泄露给出了理论上的限制方法；最后，本文提出了n g r a m 的改进 预测算法，对基于情景感知的移动用户行为进行了有效的预测，综合分析了情景 感知中的位置、连续时间和用户的业务需求等属性，并与传统的预测算法进行比 较后可知，该算法更有效的预测出情景感知的相关参数。 1 3 论文创新点 本文结合相关理论对移动用户接入模式进行了研究，主要对序列移动接入模 式的挖掘算法、用户的隐私限制方法以及预测算法模型进行了分析，提出了改进 方法，具有一定的创新性。 本文的创新点如下： 频繁时间序列移动接入模式的挖掘算法研究及时问敏感性分析 本文提出一种新颖的基于连续时间的移动序列接入模式t s m a p ( t e m p o r a l s e q u e n c em o b i l ea c c e s sp a t t e r n ) 的挖掘算法，综合考虑位置业务的时间敏感 性和用户需求性，并分析连续时间内的频繁移动序列接入模式特点，使移动用户 能更好地在当前位置体验感兴趣的移动业务。该算法的优点是能有效地按照用户 所处的位置、时间和业务信息储存用户的行为模式，并且由于使用了简洁的数据 结构表，使得该数据结构可以占用很少的存储空间。总之，该挖掘算法可以有效 的处理基于场景感知的数据信息，从而有效提高用户对情景感知移动业务的感知 度和满意度。 基于机制设计理论的隐私限制方法研究 本文在数据挖掘中的隐私保护方面，将机制设计理论中的信息揭示理论 ( r e v e l a t i o np r i n c i p l e ) 应用到情景感知的隐私保护研究中，对当前情景感知 7 北京邮l u 人学博i j 学位论文皋十情景感知的移动接入模式挖掘及颅测研究 条件下的数据挖掘机制进行了改善，从而在一定隐私泄露的条件下，使用户达成 更利于公共利益的选择( s o c i a lc h o i c e ) ，使情景感知数据挖掘得以实施，并 且使用户的所得利益与隐私泄露所带来的损失趋于均衡。本文通过数理统计的方 式对于情景感知中的隐私及隐私泄露进行描述与定义，从而对隐私泄露给出理论 上的限制条件与方法，进而对情景感知数据挖掘过程中的隐私泄露给出了理论上 的限制方法。 改进的n g r 硼预测算法研究 本文在移动用户行为预测方面，提出了一种综合分析情景感知中的位置、连 续时间和业务需求信息的n g r a m 改进预测算法，该算法结合三个维度对用户的 移动序列接入模式进行了更为准确的预测。本文将自然语言中的n 语言模型应用 到情景感知的客户行为预测研究中，针对连续时间维度的预测提出两种不同的改 进算法，使其能分别适应于不同的预测需求，并从预测效率、预测精度等方面比 较二者的优劣势及适用范围。最后，本文将所提出的算法与传统的预测算法( 如 隐马尔可夫等) 进行比较后可知，改进的n g r a m 预测算法可以有效地灵活地预 测出情景感知的参数，并通过最优化的方式使最终用户的需求与当前的环境资源 相匹配。 1 4 论文框架 图1 1 ：论文框架 8 北京邮i u 人学博l ：学位论义基十情景感知的移动接入模，i = 挖掘发颅测研究 第二章基于情景感知的移动商务系统研究 2 1 环境感知泛在网络的发展 u b i q u i t o u s ( 无所不在) 源自拉丁语，意为存在于任何地方。1 9 9 1 年x e r o x 实验室的计算机科学家m a r kw e i s e r 首次提出“泛在运算 ( u b i q u i t o u s c o m p u t i n g ) 的概念，描述了任何人无论何时、何地都可通过合适的终端设备与 网络进行连接，获取个性化信息服务的全新信息社会。 在此基础上，日韩衍生出了泛在网络( u b i q u i t o u sn e t w o r k ) 、欧盟提出了 环境感知智能( a m b i e n ti n t e l l i g e n c e ) 、北美提出了普适计算( p e r v a s i v e c o m p u t i n g ) 等说法与描述不尽相同，但是观念却相当一致的概念。这些概念都 被视为2 1 世纪的信息通讯典范一一环境感知智能泛在网络a u n ( a m b i e n t u b i q u it yn e t w o r k ) 。 在电信网络i p 化、业务融合化、商业模式多样化的趋势下，以互联网为代 表的具有泛在性、弱管理性、弱盈利性为特征的“有序网络”，在应用层会快速 实现融合。同时，“无序网络”的创新性优势与“有序网络 的管理性优势的结 合，是缔造未来信息通讯服务的基础。两者通过桥接在期间的业务网络，最终实 现无缝接入、环境智能感知的网络泛在性目标。 环境感知泛在网络具有如下特征： 环境感知性：人们未来的生活四周将出现各式各样的智慧型接口，网络能够 感知用户及周