（通信与信息系统专业论文）基于服务关系的服务组合相关技术研究.pdf

北邮电大学博士学位论文 摘要 摘要 随着w 曲服务技术的成熟，越来越多的业务提供者以w 曲服务的形式提供服务。 然而，单一服务功能是有限的，如何使利用w 曲服务向用户提供综合、复杂服务成为 当今研究的热点。w 曲服务组合的目标为构造服务之间的执行顺序，服务问语义关系是 影响服务组合的主要因素，所以仅对服务个体的描述是远远不够的。 本文结合国家自然科学基金“移动智能业务平台”以及国家9 r 7 3 项目“一体化可信 网络与普适服务体系基础研究”项目，从多视点的角度对服务关系展开讨论，对基于服 务关系的服务组合方法中的关键技术进行了研究。本论文的主要工作包括以下内容： ( 1 ) 本文以信息获取类w c b 服务作为切入点，从服务主题视点构造服务关系，提出 了一种基于t 0 p i cm a p s 的服务组织模型( t m c m 4 w s ) 和一种新的应用本体一服务关系 本体( 1 m s r o ) ，以用于对服务关系进行形式化描述。现有对o w ld l 语言支持的工具 可以实现服务关系本体的编辑以及一致性检查工作。聊d m 4 w s 可应用于服务注册以 及服务的组织，从而改善了服务查找、匹配结果并提高了查找效率。 ( 2 ) 服务组合也是一个商业过程，商业策略决定了复杂服务的业务逻辑。本文从商业 策略视点构造服务关系，提出了基于s w r l 的商业策略模型( s b p m ) ，采用s w r l 在 t m s r o 基础上定义了描述商业策略的方法，讨论了商业规则推理中的冲突发现和解决 的方法，提出了通过规则推理动态得到服务关系的方法，并应用于服务组合中。案例分 析说明，第三方业务开发商通过s b p m 可以精确描述其所需的商业规则，并将其产生的 服务关系应用于服务组合过程中，以控制生成的组合服务的业务逻辑，s b p m 的提出使 服务组合方法的商用成为可能。 ( 3 ) 本文提出了一种基于服务关系的交互式服务生成方法一s r 0 c m 方法，该方法在 服务执行、组合过程中，挖掘了服务的动态语义，可准确获取用户的兴趣点，并利用服 务之间的语义关系进行服务推荐。s r 0 c m 方法可以提供较优的推荐服务供用户选择， 既体现了智能化特点，又提高了服务组合效率，使组合服务能灵活地适应用户及业务提 供者的需求变化。最后以综合地理信息服务系统为例，给出了支持该方法的原型系统， 通过实验，表明了s r o c m 方法的可行性与有效性。 ( 4 ) 针对交互式组合服务的执行流程建模，分析交互式组合服务的性能，其主要受各 原子服务性能影响，即用户等待时间主要由各原子服务的响应时自j 决定。本文针对w 曲 s e r v i c c 实现技术的特点，以基于w 曲s e r v i c e 的电信服务为例，将其与基本业务网络作 为一个整体进行建模，给出了具有有限源和基于会话特点的闭环排队网络模型。在仅对 网关性能进行分析时，将模型简化为m g 1 ，n 珊p s 排队模型，分析了各模型参数对 北邮电大学博士学位论文摘要 系统性能的影响。文中对实际项目中实现的w 曲s e n ，i c e 电信网关系统进行了测量，实 验结果表明了模型的正确性和有效性，该模型可用于系统瓶颈确定、性能预测和应用程 序配置等方面，同样也适用于一般w 曲s e r v i c e 实现的多层次化网络结构，可有效地对 其性能进行评价。 关键词：语义w 曲服务；服务关系；本体；语义关联；规则推理；交互式；服务 组合；排队模型；性能分析 北邮电大学博士学位论文 a b s t r a c t a b st r a c t w i l hi n o 犯a n dm o 他a p p l i c a t i o 舳p n 州d e di nw 曲s e f v i c 瞄t h c c h l o g y ，ni sc r i t i c a lt oh a v ea m e t h o dt o m p o 辩r v i su s i n gb ya v a i l a b j cw 曲s e i o e ，w h i c hi sd y n a m i c 柚dm c e 忸t h eu 辩f s p c r s 咖a ln d s t h eo b j c c to fw 曲s e f v i c 昭c b m p o s i t i o ni st ob u 玎dt h ce x e c u d v cs e q u e n c co fa t o i i i i cw 曲 s e n r i c c s ，鲫w ea f g b et h a td e 卵d p 6 0 璐0 fi n d i v i d u a ls c r v i c e s 如i i mc a p t i l i em ci n t c r _ 他l a t i o n s h i p sa m o n g r v i c e s 1 ki i n e 盯辩to fi n d i v i 血a i r v i o w i t h o u i 柚ys t n i c t u f 嚣c a nr 憾l i l 缸j n e 喇c 玳：yi n 辩r v i d i s o o v e r y 柚di d e n t 砸c a t i o n s u p p o n e d b yn a t i o n a ln a t 1 砧f o 蛐do f “m o b n el n l e l l i g e n ts e r v i c cp l a 怕咖” a n dn a t i o n a lb 雒i cr e s e a r c hp f i 鲥虹雌p 嘴蚴( 9 7 3 ) o f 掣n l ef 墙m e w o r ko fa u t h e n t i ca n di n t c 孕a t i v e w 曲s e r v i ”，w 它b e g m 州t h 辩f v i t e l 甜i o i l s h i p ，柚a l y z et h e a t i 伽s h i pf 如mt 1 1 l _ e cv i e w s ，柚dw c r c s e a r c h 咖t h er e l a t e dc f i t i c a lq u 鹤t i o n sf e f e m di ow e bs e 妇c 咖p o s i t i o n t h cm i | l n 劬u t i o n sa 佑 a s f 0 u a w s ： ( 1 ) e s p e c i a l l yf o fi n f o m a t i o np m v i d i n gw 曲s c r v i c e s ，t h i sp a p c ra n a l y s c st h e 辩r v i c e sr e l a t i o n s h i p f r o mt h ev i e wo f 北r v i c et o p i c ，a n dp r o p o s e s 扭i n f b m a l i o ns e r v i c co 瑁a i z a t i o nm o d e l t b p i cm a p s b a s c dd a t am o d e lf o rw 曲s e r v i c c0 m d m 4 w s ) t m d m 4 w sa n a l y z e st h ew e b r v i c c sr e l a t i o n s h i p c a u s i n gb yi n f o n i l a t i o na s s o c i a t o n ，o 唱a n i z e st l l ea v a i l a b i ew e b 辩“i c e sb y1 b p i cm 印st e c h n o l o g y ，柚di t p m 辩n t st i l ei m p l e m e n t a t i 伽b yt o pm a p sb a ds e r v i c eo r g 拍i z a 硒no n l o l o g yo m s r o ) i no w ld k w h i c hi sa 辩wi y p eo fa p p l j 姐i o o n t o l o g y t h em o d c li s 觚a l y z e di nt h f y 纽dt h ep f e l i m i n a r yp r o o 哆p e s h o w si h a tt h ca b o u tm o d e lc a np v i d ee x c e n e n t 辩r v i c cq u e r y i n g 悯b ，a n d 娃i sf c 勰i b l ea n de 岱e c t i v ei n s e r v j c e sd i s v e f ya n dc o n q o s i t i ( 2 y r h i sp a p e r 蜘a l y z e si h es e r v i c c sf e l a t i 鲫s h i pf o 瑚v i e wo fb i i s i n e 船1 0 9 c b u s i n e 豁p 0 c y 胎e d st o b cr e p 陀n l e de x p 王i c i i l 弘幻b eu n d e r s 啪db ys c m a n i 链a n d1 0b ea p p j e da u t o m a t i c a l l y t h i sp a p e f p r o p o s e das w r l 广b a s e db u s i n e s sp o l i c ym o d e i ( s b p m ) w h i c hd o e st h en i kr c a s o n i n gb a s e do ns e m a n t i c s ， a n di n t m d u c e st h em e t h o dl h a tt f a s f c l st h cn d et os e r v i c er c l a t i o n s h i pd y n a m i c a l l y s b p mb r i d g e st l l eg a p b e t w e e nb u s i n e 孵化q u i r e m e n t sa n da c a d e i i i i c 陀鸵a r c h a sar c m l i ，t h e3 mp a f t r v i c ep r o v i d e f sc 卸f o c l i s o nt h eb l l s i n e s sg o a l st 0b c h i e v e d ，a n dt h c m p o s i t es e f v i c ec o u mb ec 嘶l l e db yb u s i e n s sl o g i c ( 3 m i sp a p e rp r o p o 辩s 硼i n t e r a c t i v e 柚dd y l i a m i cm e t h o d s e i r c l a t i o n s h i po n t o l o g y - b a s c d w 曲s c r v i c cc o m p o s i t i o nm e t h o d ( s r o c m ) b a s c d0 nl h ef i r s t 竹oc o n t 抽u t i o 璐，s r o c mp r c s e n t sa m e l h o df o rb u i l d i n gi h es e r v i c e sr e l a t i 伽s h i p0 n t o l o g y ( s r o ) w h i c hr c n e c t st h es e r v i c e sr c l a t i o n s h j p f r o mt h r e ev i e w s w h e nc o m p o s i n 舀s r o c mm i n e st h ed y l i l i cs e m a n t i co fs e r v i c e st oa c h i e v et h e i n 把r e s 括o fu 鞴f sa n dg e t sf e c o m m e n ds u b 辩q u e n c c 辩一j c c su s j n gb ys f 的t h e 辩m i a u t o m a “c a l l ym e t h o d c o u l dg e t 卸o p i - 邶i i z e d r v i c em a t c h m a k m gr 哪h s ，a d a p lf o rv a i i e t y0 f 托q u i r c m e n bo fb o t hc u s l o m e 硌 a d d r v i c ep r o v i d c r s 玎既i b l y 柚de n s n f cc 塌c i 蚰c yw h i l e 叫) 0 s i n g 跗啊t p l i m i n a r ye x p c r j m e n 忸 s h a wt h a ta b o u tm e t h o dc 柚p r o v i d ee x c c u e m 蛐b q u e n t 辩r v i c ca c c o r d j n gt ou s e r si n t e l e s t s ，蚰di ti s f e a s i b ka n de 黝i v ei nd y n 删cs e r v i c e m p o s i t j ( 4 ) i n i n t e f a c t i v ew c bs e i c ec o m p o s i t i o n ，t h ep e 血哪a 瓣i sd e c i d e d b yt h ea i 咖i cw e bs e f v i c c w c 北邮电大学博士学位论文 a b s t r a c t c o n s i d e rt h cw 曲s e r v 沁卸dn c 押o r ke k m e n t s 船伽es y s t e m 柚dad o d - q u e u i n gn e 鲥o f kn m d e li s p l q ) o dw h i c hh 器s e v c n lc h a n c t c f i s t i 嚣鲫c h 勰f i n i t e 啪u r o e ，m u l t i c l a 嚣s e r v i c c sa n d s s i o n - b a d 托q u e s 担a n dt l i e ni li ss i m p l i 血df o 柚m ，g l 腰+ 删p sq u 棚em o d e li oj u s t 卸a l y 艟g a t c w a y e x p e r i m e n t sa ”c o n d u c t e do nt h er c a lp a r t a yxs y s t e m ，柚d v e f a lm e t r i c sa r ee v a l u a t c dt oi m p r o v ec h e s y s t e i np c r f o n l l 柚c e e x p c f i m e n l a lr e 鲫l 担i n d i c a 忙t h a tt h eq 眦u i l l gn e t w o r km o d e i 柚ds i l i l p l i f i e dm o d e l p t u si l i ep c d o m 啪c co fg a t c w a ys y s i c m sf a i t h f u l l y ，蛆dt h c yc 柚p l a ya ni r 珥，o r l a n tr o l ei ns y s l c m b o t t l e n e c ki d t m c a t i o n ，p e 由f m a n c ep r e d i c t i o n 柚da p p l i c a t i o n n f i g u m d o l l k e yw o r d s ：s e m a m i cw 曲s e n ，i c e s ，s e r v i r e l a t i o n s h i p ，o n l o l o 肼s e m 柚t i ca s s o c i a t i o n ，r u k r e a n i n g w 曲s c i c e sc o m p 嘴i t i o n ，i n t c r a c d v c ，q u e u i n gt 五e o 啦p e r f 0 曲如c ea n a l y s i s 独创性( 或创新性) 卢明 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 学、同事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， 本人签名：缝函 本人承担一切相关责任。 日期： 吏! 1 2 ：生：兰至 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、缩印或其他复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密 后遵守此规定) 非保密论文注释：本学位论文不属于保密范闱，适_ h j 本授权传。 本人签名：5 至亟日期：塑! 垒： 导师签名： 北邮电大学博士学位论文第一章绪论 1 1 研究背景和意义 第一章绪论 随着社会的发展和进步，人们对网络应用的需求不断向多样化、智能化和个性化的 方向发展，现有网络体系结构中多种网络和多种技术共存的弊端r 益明显，多种网络的 互通与融合已成为当今网络发展的大趋势。随之，出现了“面向服务的架构 ( s e r v i c e o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，s o a 【l 】) ”，s o a 是一种软件架构。该架构的基本思想是 用服务来封装应用逻辑，服务与服务之间通过公共的通信协议进行交互。 w c bs e f v i c e s 【2 】作为软件服务的一种实现方式，目前已被广泛接受和成功使用。w e b s e i c c s 是自包含的、模块化的应用程序，它可以在网络( 通常为w 曲) 中被描述、发 布、查找以及调用。w 曲s e i c e s 是基于网络的、分布式的模块化组件，它执行特定的 任务，遵守具体的技术规范，这些规范使得w 曲s e i c e 能与其他兼容的组件进行互操 作。w 曲s e r v i c 幅另外一个基本概念就是“所有东西都是服务”，这些服务发布一个a p i 供网络中的其他服务使用，并且封装了实现细节。 随着w 曲s e r v i c e 技术的成熟，越来越多的业务提供商以w 曲s e n ，i c e 的形式提供 其服务，当功能简单的原子服务已经不能满足用户丰富的需要时，如何利用网络现有的 服务，向用户提供综合的、智能化的服务已成为当前的研究热点。 本节首先分析了为什么要研究服务组合相关技术，然后对本文的研究范围做出了界 定，并阐述了研究工作的意义，最后介绍了本文研究工作背景。 1 1 1 研究原因 w e bs e r v i c e s 的出现和发展为构建个一体化的多方服务互操作环境提供了基础。 w c bs e i c e 作为一种开放的业务提供方式，已经得到了工业界和学术界的广泛认可。 随着网络技术的发展和用户对业务需求的增加，越来越多的业务提供商把服务以w 曲 s e r v i c e 的方式提供给客户使用。 分布式计算、软件工程、语义w 幻、人工智能等多个领域的研究人员已围绕w 曲 s e i c c s 展开了多角度、多层次的研究。而开放环境下用户的服务请求往往与现有的w 曲 服务存在差异，要满足用户的服务请求，需要对现有的w 的服务重新进行组合，因此， 出现了第三方业务提供商，顾名思义，他们处于第三方的位置，以现有可用的网络服务 北邮电大学博士学位论文 第一章绪论 为基础，创造复杂的、符合用户个性化需求的业务以满足用户的需求。这就需要把相对 简单的w 曲服务按照一定的业务流程逻辑组合起来，从而提供更强大、更完整的业务 功能。 工业界提出的技术方法等具有较好的工程可实施性，但是存在着组合开发难度大， 容易出错，开发系统的灵活性、可扩展性方面存在问题。而学术界的方法给出了一定程 度的w 曲服务自动组合，但是远未达到通用的自动组合，距离真j 下实用还存在距离。 w 曲服务组合仍需进一步深入研究。 1 1 2 研究内容 从技术上讲，服务组合不仅仅是功能的组合，更主要地是一系列相关技术的总和， 如服务的查找、执行、组合服务的描述和服务接口的描述等。在服务组合中最基本的操 作是服务的查找和匹配，如根据组合的需求查找合适的服务，或查找与当i ；i 服务的功能 相匹配或者相关的其他服务。当i ； 对服务个体描述讨论较多，如o w 【广s 等，w 3 c 也制 定了相应的标准，但是对于服务关系的研究还较为薄弱。本文认为对于服务组合来说， 仅对服务的个体进行描述是远远不够的，决定服务组合的结果往往是服务之间的关联关 系。为此，本文从服务问关系入手，讨论了服务关系在服务组合及相关技术中的应用。 目前已有多种服务组合方法，交互式服务组合方法【3 ，4 1 为其中与实际应用最接近的 一种，我们以其为例进行了讨论。交互式服务组合方法基本过程为：用户参与服务的 选择过程，由用户决定需要执行的下一步服务，系统需要向用户推荐可选的后继服务， 从而用户可以在系统的提示下继续选择服务，重复这个过程，直到整个服务满足用户的 需求。此方法的特点为： ( 1 ) 用户参与服务组合过程，每次交互中都由用户选择后继服务，使得服务组合过程 体现用户个性化需求而不是面向所有用户使用的大而统一的组合服务。 ( 2 ) 用户在系统中选择候选服务可以避免用户对服务的需求进行形式化的描述，使用 方法简单。 ( 3 ) 此类方法的关键点为如何向用户推荐可选的后继服务，使之能够体现一定的智能 化特点，使用户可以在有限的数量范围内找到自己所需的服务，而无需在大量无关的服 务列表中反复查找。 为了使用户可以简单地与系统交互，在实际项目中，我们引入了人工坐席话务员这 个角色，话务员负责与用户直接交流，辅助用户实现与系统的交互过程。此种形式使得 交互式服务组合方法可以得到较为广泛的实际应用。如何推荐候选服务是交互式服务组 合方法所研究的重点内容。 2 北邮电大学博士季位论文第一幸绪论 本文以s e m a n t i c w 曲s e r v i c e s 为主要研究对象，对于服务语义关系以及交互式服务 组合方法进行了研究，侧重于解决以下问题： ( 1 ) 什么是服务关系，服务之间具有哪几类关系? 这些关系如何描述? 目前研究者对于服务个体的描述进行了较为广泛的研究，静念的服务接口描述语言 如w s d l 所能提供的信息是服务方法的名称和输入输出参数的信息，其中参数信息包 括参数的类型和名称，但仅仅依靠简单的名称信息和数据类型信息无法确定服务方法的 功能，而纯粹依赖名称和类型信息必然导致错误发生。o w l s 【5 】等技术将s e m a n t i cw 曲 技术应用于w 如服务的接口描述中，o w l s 利用o n t o l o g y f 6 】来定义服务中所涉及的所 有数据和参数，包括服务本身、服务的前置条件( p r c c o n d i t i ) 和后置效果( e 疵d ) 等。o l l i l o l o g y 的好处是可以利用现有支持工具柬对服务的查找和组合进行推理，而前置 条件和后置效果的引入使服务的定义更加准确，通过分析前置和效果可以对服务的功能 有一个基本概念。而对于信息提供类服务，服务的前置条件和后置效果的描述较少。对 于服务的注册和发现来讲，u d d i 给我们提供了服务注册和发现的方法，但是只有对服 务的分类定义，使用户很难发现、确定其所需要的服务，且u d d i 没有提供服务关系的 相关内容。 服务组合的最终目的是建立服务之问的执行顺序关系，包括顺序、并发、循环及分 支等等，目前对于上述服务关系的研究很少。服务组合的最终可以理解为根据服务构造 服务之阃执行的顺序关系，包括顺序、并发、循环及分支等等。然而仅对服务个体描述， 对于自动发现服务之间的执行关系是远远不够的，服务关系可较直接的用于服务的发 现、查找及组合。因此，服务之间具有什么样的关系，有哪几类关系，以及这些关系如 何表达、描述，是首先必须解决的问题。 ( 2 ) 如何在交互式服务组合中获取用户的兴趣点、以及如何利用服务关系实现智能的 服务推荐? 交互式服务组合方法中的关键步骤为对候选服务的推荐，即如何通过向用户推荐候 选的后继服务，使用户可以在一个较小的范围内顺利的找到其所需的后继服务。这里的 关键是如何获取用户的兴趣点，只有j 下确地获取了用户的兴趣点，才能根据用户的兴趣 进行候选服务的推荐。目前在信息检索领域，对用户兴趣点发现的相关研究主要集中于 对研究用户的使用历史记录方面，以求发现其个性化特点。而在服务组合领域，这方面 研究较少，其内容与功能都不同于信息检索领域【7 ，8 】。信息检索领域需要获得用户经常 查询的信息范围，作为用户后期对其他信息查询的指导。而服务组合领域中，用户的历 史记录量较少，且其中所蕴涵的用户喜好只是用户兴趣点的一部分，每次用户生成服务 组合时，兴趣点都有不同。因此如何在较短对问内，发现用户兴趣点是我们讨论的问题 之一。 3 北邮电大学博士学位论文 第一章墙砼 服务关系对服务组合具有至关重要的作用，服务的功能之问存在着一定关联，这种 关联决定了服务组合的结果。有了上文中所述的服务问关系，如何利用服务关系进行服 务组合? 以及如何体现服务推荐的智能化特点? 在服务推荐过程中引入语义技术之后， 服务推荐算法的性能是怎样的? 都是我们面临的问题。 ( 3 ) 交互式组合服务性能如何判断? 利用、bs e n r i c e 提供服务，尤其针对电信服务， 其实现技术是否会影响其性能? 如何对基于w 曲s e r v i c c 的服务进行性能评价? 对于用户来说，组合服务性能是评价组合服务的一个重要条件。尤其对于交互式组 合服务来说，用户的等待时间是评价服务组合效果的标准之一。组合服务的性能如何判 断? 随着w 曲s e n ，i c e 技术的成熟，电信网逐渐走向开放，出现了基于w 曲s e r v i c c 的网 络能力开放接口一p a r l a yx 【9 ，1 0 1 ，它是p a r i a y 组织直接采用w 曲服务描述语言( w s d l ) 定义的一些网络能力高层的抽象接口，它将p a r l a y a p i 按照业务类型迸一步组合和封装 成w 曲s e i c c 的形式，形成功能更集中和强大的业务组件模板。现在越来越多的开发 商致力于提供基于w 曲s e n ，j c c 技术的电信服务，以使i t 开发者可以利用这些w 曲服 务简单、灵活的实现电信增值业务。基于w 曲s c i c c 技术提供的电信服务，继承了w 曲 s e i c c 异构访问特性，屏蔽了服务内部复杂的操作细节，这是s o a 给我们带来的好处 之一。但是出于w 曲s e r v i c e 使用基于x m l 格式的消息，如s 0 a p ( s i m p l c o b j e c t a c c e s s p r o t o c 0 1 ) 协议进行交互，因而x m l 技术在带来方便的同时，对w 曲s e r v i c e 的性能产生 了较大影响【1 1 1 3 】。 电信服务要有较高的实时性、可靠性、可用性及稳定性，x m l 消息影响w c b 服务 性能的原因在于其传送及接收时的数据解析过程，这是否对电信服务产生性能方面的影 响? 我们必须建立合适的数学模型以对其进行性能的预测和分析，进而利用模型分析各 个w 铀服务器的配置参数，以使网关性能达到最优。 1 1 3 研究的重要意义 本文所研究的内容具有学术和应用两方面的意义。 从学术创新来讲，虽然在学术界都对服务组合及相关技术的研究已经做了大量的工 作并取得了很多成果，如人工智能技术在服务组合中的应用，如a j 的p i 柚技术【1 4 j 、 g o l o g 语言【1 5 】、情景计算技术【1 6 1 、p e t r i n e t 【1 7 】在服务组合中的应用等等，但是到目前 为止，还没有适合现实推广使用的方法。而语义技术提供了机器与机器之问相互理解的 基础，对语义技术在服务组合中应用的研究，对于语义技术的普及具有重大意义。 从应用创新来讲，目前工业界已有一些研究成果，如静态接口描述语言w s d l 、 4 北邮电大学博士学位论文第一章绪论 w s a 【1 8 】，服务组合语言b p e l 4 w s 【1 9 】等。由于工业中涉及商业逻辑以及服务组合的 稳定性、确定性等复杂问题，动态的服务组合技术基本处于不可用状态。而本文从交互 式服务组合技术出发，其可用性、稳定性都较好，引入语义技术，以实现服务的智能化 推荐结果，以上优点使得交互式服务组合方法的商用成为可能，并且在实际项目中得到 应用，也证明了本文在应用方面的创新。 本文所作的工作也是其中的冰山一角，希望我们的工作能够在服务组合领域为推动 w c b 服务组合在实际应用中做出微薄的贡献。 1 1 4 研究工作背景 本文作者在博士生三年期间，作为主要人员参加了多个业务平台方面的项目，包括 中国下一代互联网示范项目( c n g i ) “通用业务平台”、国家自然科学基金重大项目“智 能移动业务平台的基础性研究”以及国家重点基础研究发展规划( 9 7 3 ) “一体化可信网 络与普适服务体系基础研究”等项目，并具体负责了业务平台中0 a m 管理子系统以及 业务智能推荐子系统的需求定义、分析、设计及实现的工作，由此对通信软件，尤其是 服务组合相关技术有了深入细致的认识和理解。概括起来，与论文直接有关的研究及开 发工作有： ( 1 ) c n g l 通用业务平台 本项目受中国下一代互联网示范项目的支持( n o c n g i 0 4 8 1 d ) ，通用业务平台 是一个构建在i p 骨干网上，能够综合各种接入手段，适用于各种网络环境，它是一个 可以方便快速生成多种业务的软件平台。该平台的主要组成部分包括g i s 服务器、p a r l a y x 网关以及业务生成环境，该项目与中国联通合作，底层电信网络为联通网络。 作者作为平台中的主要负责人，带领项目组成员完成了平台o a m 管理系统【2 0 】、 p a r i a yx 网关及业务生成予系统中部分工作，参加了该项目的前期调研、需求分析、设 计、代码实现及测试工作，该项目于2 0 0 6 年1 2 月顺利通过了专家组的检查和考核，通 过第三方测试，达到合格标准。 ( 2 ) 智能移动业务平台的基础性研究 本项目为国家自然科学基金重大项目( n o 6 0 4 3 2 0 1 0 ) ，其研究内容为提供一个丌放 的、智能化的业务创建软件平台，涉及智能业务提供研究、v h e 研究、业务个性化研 究、上下文感知技术研究等几大方面。该项目将呼叫中心的话务员引入了业务组合过程 中，利用话务员直接与用户交互，话务员可以辅助用户将需求转化为对系统的操作，对 用户来说，此方法使得服务生成系统使用简单易行，应用前景较好。 本项目是促使开展本文工作的核心支撑项目，整个项目中先前已经对各业务生成相 5 北邮电大学博士学位论文第一幸绪论 关技术做过大量研究，有了一定的基础，我们在此基础上而展开，作者带领项目组成员， 在智能移动业务平台地研究中完成了由呼叫中心的话务员参与的业务推荐予系统原型 系统，已经取得初步成果，在此期间，以第一作者发表论文数篇并撰写专利，目前这个 项目还在进行当中。 ( 3 ) 一体化可信网络与普适服务体系基础研究 本项目为国家重点基础研究发展规划( 9 7 3 ) 项目( 2 0 0 7 c b 3 0 7 1 0 0 ) ，其研究内 容为创建个性化、多元化服务的全新普适服务模型与机制；根据普适服务的思想设计新 的服务命名机制和查询机制；普适服务的示范业务开发等。本实验室承担该项目中的业 务示范开发部分。 本项目为0 7 年新项目，作者参与了项目的前期调研及方案设计工作，基于服务关 系的服务组合方法拟应用到这个项目中来，以实现交互式的服务组合。目前这个项目还 在进行当中。 限于篇幅和内容的一致性，本文主要给出作者针对基于语义技术实现服务组合的相 关研究成果，其他研发工作根据论文主题需要办有相关介绍或者没有涉及。 1 2 论文的主要贡献 本文主要受国家自然科学基金重大项目“智能移动业务平台的基础性研究”( 6 0 4 3 2 0 1 0 ) 以及国家重点基础研究发展规划( 9 7 3 ) “一体化可信网络与普适服务体系基 础研究”( n o ，2 0 0 7 c b 3 0 7 1 0 0 ) 两大项目的支持，以实现多元化的信息电信增值服务为 中心，讨论了实现复杂综合信息增值服务的交互式服务组合方法。本文针对以上三个方 面的问题共做了四个方面的工作：从服务主题视点提出基于t o pm a p s 的服务组织模型 及服务关系本体；从商业逻辑视点提出基于s w r l 的商业策略模型；基于服务关系的交 互式服务创建方法；以及交互式组合服务性能建模与分析。下面具体描述本文所做的工 作和贡献： 从服务主题视点提出基于t o pm a p s 的服务组织模型 服务主题视点是服务关系中的基础视点，服务因功能不同而属于不同的服务主题。 服务主题视点从服务的内容入手，分析服务内容及服务内容之间的关系，用于定义服务 关系。t o p i cm a p s 又称主题映射，是信息检索领域中建立检索的一种技术，用于对信息 资源进行组织和定位。由于信息提供类服务的特点为提供信息，因此我们利用t o p i c m a p s 思想，对服务之间的关系进行组织。我们提出了一种基于t o p i cm a p s 的服务组织 模型一1 m c m 4 w s ，模型定义了描述服务关系所需的概念及关系，进而提出了一种新的 应用本体一服务关系本体( t m s r 0 ) ，用于对服务关系进行形式化的描述，同时我们实 6 北邮电大学博士学位论文 第一幸绪论 现了进行服务查找的a p i 。现有对0 w l d l 语言支持的工具可以实现对服务关系本体的 编辑以及一致性检查工作。1 m d m 4 w s 应用于服务注册以及服务组织，可改善服务查 找、匹配结果以及提高效率。用户可利用1 m d m 4 w s 构造自己的服务关系本体，以实 现服务的查找、发现及组合。 从商业逻辑视点提出基于s w r l 的商业策略模型 服务组合过程也是一个商业过程，商业策略决定了复杂服务的业务逻辑。随着市场 竞争的变化，第三方业务提供商需要制定新的策略以吸引更多用户，获取利益。商业逻 辑视点从商业策略对服务关系的影响入手，商业逻辑体现第三方业务提供者的意图，表 达他们对服务商业逻辑、策略的需求。基于目前通用的商业规则类型，本文提出了基于 s w r l 的商业策略模型s b p m ，定义了商业策略中所需的商业基本知识以及商业规则， 采用s w r l 在t m s r o 基础上定义了商业策略描述的方法，进而讨论了利用商业规则推 理动态得到服务关系的方法。案例分析i 兑明利用s b p m ，第三方业务丌发商可以精确描 述其所需的商业规则，并将其应用于服务组合过程中，以控制生成的组合服务的业务逻 辑，使服务组合方法的商用成为可能。 基于服务关系的交互式服务生成方法 随着w 曲s e n ，i c c 技术的发展，如何使因特网上的w 曲服务更好地服务于用户，已 成为当前的研究热点。我们提出了一种基于服务关系的服务组合方法一s r o c m ，根据 服务的三个视点构造服务关系本体；在服务执行、组合过程中，挖掘服务的动态语义， 准确地获取用户兴趣点，基于服务关系进行服务推荐。s r o c m 方法可以提供较优的服 务匹配结果供用户选择，体现了推荐服务智能化特点，既提高了服务组合的效率，又可 以灵活地适应用户及业务提供者的需求变化。最后以综合地理信息服务系统为例，给出 了支持该方法的原型系统以及相关实验结果，表明了s r o c m 方法的可行性与有效性。 交互式组合服务以及基于w e bs e r v i 的服务性能建模与分析 对交互式组合服务流程建模，分析其性能主要受各原子服务性能影响，考虑到w 曲 s e i c c 实现技术特点，以基于w e bs e r v i c c 的电信服务为例，将其与基本业务网络考虑 为一个整体进行建模，给出了具有有限源和基于会话特点的闭环排队网络模型。在仅对 电信服务性能进行分析时，将模型简化为m g l + y 埘p s 排队模型，分析了各模型参 数对系统性能的影响。对实际项目中实现的、bs e r v i c e 电信网关系统进行测量，实验 结果表明了模型的有效性，该模型可用于系统瓶颈确定、性能预测和应用程序配置等方 面，且同样适用于一般w 曲s e r v i c c 实现的多层网络体系结构，以对其性能进行估计和 评测。 7 北邮电大学博士学位论文第一章绪论 1 3 论文内容和结构 本论文对在w 曲服务组合中所需的服务关系以及利用服务关系实现w 曲服务组合 进行了研究。论文总共包括七章，第一章是本章，作为全文的绪论，说明论文的研究背 景和研究内容，第七章是论文结束语，总结全文，给出进一步的研究工作与问题思考， 提出一些研究建议和研究思路。其他五章的内容如下： ( 1 ) w 曲服务组合技术综述( 第二章内容) 本章较为全面地介绍了w 曲服务组合的相关概念、技术和方法。包括w 曲服务、 本体技术、语义w 曲服务以及当前比较有代表性的几种w 曲服务组合方法及其分类。 针对服务关系目前研究的进展，从三个视点对服务关系进行分析，第二章是本文后面章 节展开研究的基础。 ( 2 ) 服务关系之服务主题视点( 第三章内容) 从服务主题视点出发，本章提出了一种基于t 0 p i cm a p s 的w 曲服务组织模型 ( t m d m 4 w s ) ，该模型定义了、b 服务组织所需的概念及关系，并基于t m d m 4 w s 提出一类新的应用本体一服务关系本体( t m s r 0 ) ，以及实现了依据生成的服务关系本 体进行服务查询的a p i 。利用此模型可以从服务主题视点，实现对服务的组织，进而实 现准确、高效的服务查询。 ( 3 ) 服务关系之商业逻辑视点( 第四章内容) 从商业逻辑视点出发，本章以商业策略视点作为切入点，根据目前第三方业务提供 商商业策略多变的情况，提出了基于s w r l 的商业策略模型( s b p m ) ，采用了s w r l 在1 m s r o 基础上定义商业策略描述的方法，并讨论了利用用户信息及已执行服务为用 户上下文作为推理事实的方法，进而讨论了商业规则推理中的冲突发现和解决的方法。 最后给出了由商业策略模型动态获取服务关系的方法，并用于指导服务组合过程。案例 分析表明第三方业务提供商可灵活地定义所需的商业策略，以使服务组合结果受商业规 则的控制。s b p m 使得服务组合方法的商用成为可能。 ( 4 ) 一种基于服务关系的交互式服务组合方法( 第五章内容) 本章对如何利用服务关系进行交互式服务组合进行了讨论，综合前面章节构成的 1 m s r 0 、商业规则库，加入用户行为视点产生的服务关系以进行服务推荐。该方法把 服务的推荐、选择、执行作为一个统一的过程，用户在参与选择的过程中，可根据服务 的执行结果决定后继服务。我们挖掘服务的动态语义，准确地获取用户兴趣点；进而利 用服务关系本体实现服务推荐，体现了服务推荐的智能化特点。最后以综合地理信息服 务系统为例，给出了支持该方法的原型系统以及实验结果，表明了s r o c m 方法的可行 8 北邮电夫学博士学位论文 第一章绪论 性与有效性。 ( 5 ) 交互式组合服务的性能建模与分析( 第六章内容) 本章对交互式组合服务性能进行了研究，分析了其主要影响因素为原子w 曲服务。 进而，以基于w 曲s e n ，i c c 的电信服务为例，分析了其在w 曲容器中运行特点，以及电 信服务中网关消息交互特点，给出了具有有限源和基于会话特点的闭环排队网络模型和 w g 1 废删p s 排队模型，分析了各模型参数对系统性能的影响。对实际项目中实现 的w c bs e r v 妇电信网关系统进行测量，实验结果证实了模型的有效性，该模型可用于 系统瓶颈确定、性能预测和应用程序配置等方面。 本论文各章之问的逻辑关系可以用下图表示： ，。h 。一1 第一章 1 4 参考文献 图1 2 文章逻辑关系 n 】e r l ，n o m 勰；s 州i c e 州蛐t e d 觚蛐e 咖f e ：af i e t dm i l d t oi n t e 蓼a t i n gx m l 柚d w e bs e r v 妇s ； p r e n n c e h a l lp i