引言

無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)(WirelessUbiquitousNetworking)不是一種新型的網(wǎng)絡(luò)，而是在現(xiàn)有互聯(lián)網(wǎng)、電信網(wǎng)、無(wú)線局域網(wǎng)、專網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行融合應(yīng)用，甚至不少業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)將會(huì)成為未來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)的前提條件之一是必須具備可以區(qū)分人和物的標(biāo)泛在網(wǎng)標(biāo)識(shí)，這樣才能在無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間的通信。

無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)是多種不同網(wǎng)絡(luò)的集合，不同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)各有不同，這樣導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)互通的困難。只有建立一種全局的用戶標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，才能使無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)得到更好的應(yīng)用。無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)的體系架構(gòu)包含了應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)層和感知延伸層，不同的層次所用到的標(biāo)識(shí)也各不相同，根據(jù)層次和服務(wù)領(lǐng)域的不同，可以把無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)分為服務(wù)標(biāo)識(shí)、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)和用戶標(biāo)識(shí)。

1無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)技術(shù)存在的問(wèn)題及解決思路

1.1存在的問(wèn)題

國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀表明，無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)識(shí)技術(shù)存在著諸多的問(wèn)題。具體包括：標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一、標(biāo)識(shí)的不統(tǒng)一、標(biāo)識(shí)解析的時(shí)延和安全性等。

標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一

目前，沒(méi)有一種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)統(tǒng)一管理無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)中的標(biāo)識(shí)。例如，ENUM雖然利用了DNS的解析系統(tǒng)，但是一些國(guó)家和一些不同的運(yùn)營(yíng)商在解析系統(tǒng)的根結(jié)構(gòu)和頂級(jí)域等問(wèn)題上,一直存在爭(zhēng)議；UCI雖然也提出了一種體系，但僅僅是局限在概念上，現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)如何實(shí)現(xiàn)沒(méi)有明確的說(shuō)明；物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用中主要用到的是uIDCenter。

(2)標(biāo)識(shí)的不統(tǒng)一

不同的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)各有不同導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)互通的困難。例如，如果用戶身份標(biāo)識(shí)與位置標(biāo)識(shí)位于同一網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)通信訪問(wèn)，一旦用戶移動(dòng)到另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，身份標(biāo)識(shí)隨著位置標(biāo)識(shí)的改變而改變，其他用戶不能根據(jù)原來(lái)的身份標(biāo)識(shí)進(jìn)行通信。因此，要解決這類問(wèn)題，需要建立一種機(jī)制來(lái)進(jìn)行位置標(biāo)識(shí)的更新。

(3)標(biāo)識(shí)解析的時(shí)延和安全性有待改善

ENUM協(xié)議是利用DNS系統(tǒng)對(duì)標(biāo)識(shí)進(jìn)行解析，由于DNS系統(tǒng)采用的是樹(shù)型結(jié)構(gòu)和遞歸式查詢方式，因此會(huì)造成一定程度的延時(shí)，不能滿足實(shí)時(shí)通信的要求。Handlesystem和uIDCenter采用的也是類似于DNS系統(tǒng)的方式，時(shí)延也較高。而且DNS系統(tǒng)和類似于DNS的系統(tǒng)都有一個(gè)缺點(diǎn)，即安全性和隱私得不到保證，這是由于該系統(tǒng)的開(kāi)放性導(dǎo)致很容易受到攻擊造成的。

1.2解決的思路

在現(xiàn)有標(biāo)識(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種基于無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)的全局用戶標(biāo)識(shí)方案，解決以上的諸多問(wèn)題，滿足無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)中用戶的需求。具體包括4個(gè)方面的內(nèi)容：

建立全局用戶標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)的唯一性使用戶在接入網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立，實(shí)現(xiàn)無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)中用戶身份標(biāo)識(shí)的統(tǒng)一。

建立關(guān)聯(lián)關(guān)系。把無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)中的用戶標(biāo)識(shí)、位置標(biāo)識(shí)和網(wǎng)絡(luò)信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

建立統(tǒng)一的用戶數(shù)據(jù)庫(kù)。獨(dú)立存儲(chǔ)用戶標(biāo)識(shí)信息，對(duì)數(shù)量龐大的泛在用戶進(jìn)行標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)要合理,能夠盡量減少標(biāo)識(shí)解析時(shí)延。

(4)建立合理的機(jī)制。機(jī)制主要用于標(biāo)識(shí)的解析和更新，完成用戶標(biāo)識(shí)隨著位置移動(dòng)之后的信息更新。

(5)無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)全局用戶標(biāo)識(shí)方案無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)的全局用戶標(biāo)識(shí)方案應(yīng)該包含網(wǎng)絡(luò)全局用戶標(biāo)識(shí)的建立以及與網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的關(guān)聯(lián)模型的建立、標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)信息的儲(chǔ)存、無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)機(jī)制的更新等方面。

2.1無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)全局用戶標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)模型

無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)全局用戶關(guān)聯(lián)模型是在全局用戶標(biāo)識(shí)和接入標(biāo)識(shí)之間建立一種映射關(guān)系(如圖1所示)通過(guò)這種映射關(guān)系，全局用戶標(biāo)識(shí)與不同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)之間建立關(guān)聯(lián)，一個(gè)用戶可以接入某一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，也可以同時(shí)被多個(gè)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)覆蓋，在不同的網(wǎng)絡(luò)中被叫用戶所在網(wǎng)絡(luò)的接入標(biāo)識(shí)通過(guò)全局用戶標(biāo)識(shí)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)通信。

2.2現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)擴(kuò)展

現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)都有自己的固定用戶和標(biāo)識(shí)系統(tǒng)，無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)不可能對(duì)各個(gè)不同的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行很大的改變，只能在不同網(wǎng)絡(luò)原有基礎(chǔ)上適當(dāng)增加一些模塊，滿足全局用戶標(biāo)志的接入。如圖2所示，全局用戶標(biāo)識(shí)方案的實(shí)現(xiàn)是對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了擴(kuò)展，增加了解析模塊和更新模塊。解析模塊是對(duì)全局用戶中端信息進(jìn)行查詢，更新模塊在是在用戶進(jìn)入不同網(wǎng)絡(luò)后，對(duì)全局用戶標(biāo)識(shí)系統(tǒng)中的用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。

2.3全局用戶標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)

全局用戶標(biāo)識(shí)(GlobalUserIdentifier，GUID)應(yīng)該具備唯一性、獨(dú)立性、簡(jiǎn)單性和可擴(kuò)展性，用戶在不同的網(wǎng)絡(luò)中只需要使用一個(gè)用戶標(biāo)識(shí)。因此，GUID的格式可以參考E.164格式，即歸屬域+用戶識(shí)別碼。歸屬地由國(guó)家碼+地區(qū)碼組成,用戶識(shí)別碼是對(duì)歸屬域的用戶進(jìn)行編碼，編碼要保證統(tǒng)一歸屬域中的唯一性。

2.4標(biāo)識(shí)信息儲(chǔ)存設(shè)計(jì)

標(biāo)識(shí)信息的存儲(chǔ)是全局用戶標(biāo)識(shí)方案的關(guān)鍵，所有用戶標(biāo)識(shí)信息都存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，建立合適的標(biāo)識(shí)管理數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)可以提高系統(tǒng)解析和更新的速度。

標(biāo)識(shí)信息存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)

全局用戶標(biāo)識(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)可以采用分層分布式結(jié)構(gòu)，如圖3-4所示。全局用戶標(biāo)識(shí)與本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)(LocalDatabase，LDB)之間的關(guān)系存儲(chǔ)于全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)(GlobalDatabase，GDB)中，如圖3所示。

標(biāo)識(shí)信息數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)內(nèi)容設(shè)計(jì)

全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)GDB只需要把相同標(biāo)識(shí)的前綴以及與本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)LDB地址關(guān)系進(jìn)行存儲(chǔ)，節(jié)省存儲(chǔ)空間。本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)LDB則只需要存儲(chǔ)部分用戶標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)信息，本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)標(biāo)識(shí)信息可以采用全局用戶標(biāo)識(shí)+接入標(biāo)識(shí)+計(jì)時(shí)器的存儲(chǔ)格式，其中計(jì)時(shí)器是為了保證時(shí)效性。此外，還需對(duì)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB進(jìn)行設(shè)計(jì)，用來(lái)存儲(chǔ)用戶進(jìn)入不同網(wǎng)絡(luò)時(shí)用戶的標(biāo)識(shí)信息，可以采用全局用戶標(biāo)識(shí)+接入標(biāo)識(shí)+其他信息的存儲(chǔ)格式。

標(biāo)識(shí)信息緩存設(shè)計(jì)

增加緩存的設(shè)計(jì)是為了提高標(biāo)識(shí)的解析和更新效率，做法是在每次訪問(wèn)用戶本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)LDB都加入緩存，這樣當(dāng)下次要訪問(wèn)信息時(shí)，可直接從緩存中讀取數(shù)據(jù)，很大程度地提高了解析和更新的效率。而且本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)LDB具有固定節(jié)點(diǎn)的特征，導(dǎo)致緩存的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，避免多次訪問(wèn)造成的時(shí)延。

2.5標(biāo)識(shí)的更新與解析

標(biāo)識(shí)的解析是根據(jù)對(duì)全局用戶標(biāo)識(shí)進(jìn)行訪問(wèn)和轉(zhuǎn)換，達(dá)到通信路徑確定的目的。標(biāo)識(shí)的更新則是在用戶進(jìn)入不同網(wǎng)絡(luò)后，對(duì)用戶標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)內(nèi)容進(jìn)行更改。

(1)標(biāo)識(shí)的解析

標(biāo)識(shí)的解析通過(guò)在網(wǎng)關(guān)和數(shù)據(jù)庫(kù)中增加模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。通信時(shí)，主叫用戶向被叫用戶發(fā)出通信時(shí)，首先主叫用戶向所處網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB提出訪問(wèn)申請(qǐng)，訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB查詢后若發(fā)現(xiàn)被叫用戶存在同一網(wǎng)絡(luò)，則進(jìn)行接通連接；如果查詢后把相關(guān)信息通過(guò)主叫用戶網(wǎng)關(guān)返回給訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB,訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB把信息進(jìn)行緩存，網(wǎng)關(guān)向被叫用戶的本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)LDB發(fā)送查詢請(qǐng)求，主叫用戶通過(guò)網(wǎng)關(guān)之間的相互呼叫連接到被叫用戶，實(shí)現(xiàn)通信。

(2)標(biāo)識(shí)的更新

當(dāng)用戶接入到其他網(wǎng)絡(luò)時(shí)，則需要對(duì)標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行更新。當(dāng)用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB完成用戶信息認(rèn)證，把全局用戶標(biāo)識(shí)和接入標(biāo)識(shí)之間的關(guān)系進(jìn)行存儲(chǔ)，然后向全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)GDB發(fā)出查詢，查到用戶信息后返回相應(yīng)的信息。接著,接入網(wǎng)絡(luò)的訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB向用戶原來(lái)的歸屬域數(shù)據(jù)庫(kù)LDB發(fā)送更新數(shù)據(jù)，同時(shí)把收到的用戶返回信息進(jìn)行緩存。歸屬域數(shù)據(jù)庫(kù)LDB收到信息后對(duì)用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，完成后發(fā)送應(yīng)答。用戶終端的標(biāo)識(shí)信息也需要通過(guò)接收信息、發(fā)送注銷信息來(lái)完成標(biāo)識(shí)信息的更新。

2.6標(biāo)識(shí)信息存儲(chǔ)設(shè)計(jì)優(yōu)化

為了提高訪問(wèn)效率，方案對(duì)標(biāo)識(shí)信息存儲(chǔ)設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。不同的網(wǎng)絡(luò)在初始化的時(shí)候，就對(duì)全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)GDB進(jìn)行訪問(wèn)，全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)GDB記錄下訪問(wèn)信息。初始化結(jié)束后，訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB就記錄了全局用戶標(biāo)識(shí)和本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)LDB地址信息，從而減少了以后訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB向全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)GDB發(fā)送查詢請(qǐng)求的次數(shù)，提高了工作效率。為了使數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)時(shí)最新的，全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)GDB檢測(cè)到數(shù)據(jù)變化的同時(shí)，需要把更新的數(shù)據(jù)向訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB進(jìn)行發(fā)送，訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)VDB進(jìn)行同步更新。

3結(jié)語(yǔ)

無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)全局用戶標(biāo)識(shí)方案的設(shè)計(jì)解決了用戶接入不同網(wǎng)絡(luò)發(fā)生的標(biāo)識(shí)信息更新和標(biāo)識(shí)解析的問(wèn)題，滿足了無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)用戶通信的需求，對(duì)無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)的推廣應(yīng)用和發(fā)展起到了一定的作用。無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)是信息化發(fā)展的必然趨勢(shì),值得廣大業(yè)內(nèi)人士進(jìn)行深入的研究和探討。

20211223_61c36581d81c5__無(wú)線泛在網(wǎng)絡(luò)全局用戶標(biāo)識(shí)方案設(shè)計(jì)的研究