互操作性

互操作性（精选11篇）

互操作性 篇1

网易科技讯10月15日消息, 近几年在开发者和业界的那个以封闭系统为代表的微软正在逐渐改变, 而在微软宣布全面投入云计算业务的今天, 微软对互操作性的开放格外关注, 微软认为云计算时代和多样化平台在互操作性领域的合作, 会更好的促进自身业务的发展。

该领域的负责人、微软开放式解决方案事业部总经理Ted Mac Lean近日来到北京, 并组织业内多方人士就互操作性进行讨论, 这次微软对竞争对手平台、客户的需求变得更为开放。

微软宣布开放自身的系统是5年前的事, 不过Ted Mac Lean透露, 即使在微软内部, 这一策略思想的转变也是一个长期的过程, 现在微软对此事的态度统一了许多, 就是客户需要的是最好的解决方案, 而在互操作性领域的合作可以更好的满足客户需求, 这样对自身的业务更为有利。

互操作性的重要源自数年前多个平台和应用相互不兼容给用户带来的困扰。使用Linux服务器操作系统、或使用不同的数据库很可能导致用户的数据无法移植或使用Windows平台, 而微软内部也一直并不对外开放API接口。

据确认, 微软目前已经公布了自己主要产品的API接口, 这也是微软履行了自己两年前的承诺, 这些程序如果做为商用存在费用问题, 而如果个人使用则为免费。

微软做出封闭走向开放的改变更多的原因是市场和IT环境的变化, 而云计算则是变化更重要的因素。

Ted Mac Lean表示, 云计算时代微软发现, 客户只需要合适的产品, 而不会去关注是否开源, 云计算系统也对数据移植和通用性提出了更高的要求, 而若像之前的系统格局则会失去商机。

这样一来, 微软也开始加强了对外合作, 5年前宣布和Novell的合作就是这样的案例, 同时微软今年还在寻求和中国方面合作伙伴的沟通。工信部软件与集成电路促进中心刘龙庚表示, 工信部正在各地设立云计算促进中心, 而系统间的互操作性是最大的要素之一。

而云计算其实已经改变了微软和它的竞争对手的商业模式。微软开放式解决方案事业部市场方面负责人Sandy Gupta表示, 云计算的在线付费和按需付费的模式, 已经改变了市场, 而微软的云计算操作系统Windows Azure也是支持各类数据库、各类语言等。

互操作性 篇2

set cnn=server.createobject(“adodb.connection”)

waittime=“waitfor delay ''00:00:01''” ''

在sql服务器端延时1秒,这是关键 sql2=“select * from database” begintime=now() quittime=0

''查询数据库5秒，每1秒查一次 do while quittime<5 ''延时处理

cnn.Execute waittime ''调用存储过程查询

互操作性 篇3

Tom Robertson告诉记者，微软认为互操作性主要指各种不同的信息技术系统之间进行共享交流、彼此理解的能力，这需要在技术、语意和组织结构三个层次上共同完成，而微软有四大工具和手段来确保实现互操作领域的创新：首先是构建产品阶段的工具，即对产品可能在互操作性上遇到的问题做出预测；第二是协作，微软成立了互操作性厂商联盟，目前已有包括Sun、Novell在内的40多家公司加入；三是技术许可和技术准入，其中涉及到专利的问题，分为商业许可、社团许可两种方式；最后是互操作性方面的标准，比如Opex XML。

尽管Tom Robertson表示微软大力支持开放标准，但他仍强调，开方标准并不等同于开源。微软认为，知识产权和专利反映的是创新，面对开源社区，微软会通过专门的许可协议分享微软的创新。

互操作性 篇4

关键词：Web Services,SOAP,UDDI,WSDL,数据交换

0、引言

Internet的发展使得人们对B/S架构的系统更加青睐, 其为用户提供统一的浏览界面。具有易维护、节省投资、跨地域广等优点。然而, B/S架构的系统也有其自身的缺陷, 如数据处理的方便性, 系统操作的安全性等。而这些正是C/S架构系统的优势。本文正是借助于Web Services技术把两种架构的系统无缝的结合起来, 充分发挥各个系统的优点。大大减少了"信息孤岛"。

1、Web Services的工作原理

Web Services[1]是自包含的、模块化的应用程序, 它可以在网络 (通常为Web) 中被描述、发布、查找以及调用。Web Services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Web Services能与其他兼容的组件进行互操作。

Web Services体系结构基于三种角色[2]:服务提供者、服务请求者和服务注册中心之间的交互。它们之间的交换流程为[3]:

(1) 服务提供者定义Web Services服务描述并把它发布到服务注册中心 (UDDI) ;

(2) 服务请求者使用查找操作来从服务注册中心 (UDDI) 获取服务描述, 绑定服务;

(3) 服务请求者调用服务提供者的服务;

Web Service的提供者、消费者和服务注册中心三者之间的关系如图1所示:

2、Web Services协议

Web Services主要是有以下几种Internet开放性的标准构成:

(1) WSDL:WSDL[4]为一个约定, 说明发送到Web Services的SOAP消息以及如何交换这些消息。

(2) SOAP:SOAP[5]是以XML格式编码, 包含请求服务器的方法调用和返回到客户机的数据。

(3) UDDI:UDDI[6]描述企业提供的服务, 公布其希望以何种技术规格与其他企业交易。

3、Web Services的优势

Web Services之所以成为未来网络发展的方向, 其主要具有以下几个特点[7]:完好的封装性;松散耦合;应用程序集成;使用协议的规范性。

Web服务建立在传统Web编程模型的松散耦合特性之上, 并将这种特性运用于其他的应用程序。

Web服务和传统的Web应用有三个主要区别[8]:

(1) Web服务采用SOAP消息而不是传统Web的MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions) 消息;Web服务的传输协议并不仅仅采用HTTP;Web服务提供了信息产生和使用时的元数据描述。

(2) Web服务并不制定传输协议。

(3) Web服务是自描述的。它提供了信息产生和使用时的元数据描述, 这种消息交换模式表达了Web服务具有的行为, 使用的物理传输协议和逻辑访问地址。

4、Web Services的体系结构

Web Services是一个通用数据交换平台, 它对外提供统一的编程接口。外部系统通过使用SOAP/HTTP与之交互。下图2是Web Services的体系结构。

数据交换适配器:数据交换适配器是Web Services与外部系统的接口, 用于内部的数据集和外部数据源之间的桥接以便接收和提交数据。

XML文档解释器:负责提供XML格式解析和XML中间格式转换功能。

数据路由:数据路由包括两项基本内容:寻径和转发。寻径即判定到达目的地的最佳路径, 由路由选择算法来实现。

安全服务:数据安全是Web Services的一个重要组成部分。它建立基于PKI的完善的安全体系, 能确保数据交换过程中具有良好隐藏性和完整性。

数据交换中心:数据交换中心是Web Services的核心部分。数据交换中心通过标准化的Web Services接口为每个数据交换节点提供服务。

5、具体应用

随着能源利用情况的紧张, 节约能源降低污染, 美化环境。同时加大政府对用能企业的监控力度, 设计实现了能源利用情况网上申报系统 (B/S) 和企业节能减排管理信息系统 (C/S) 。这样设计的系统充分发挥了两种架构的各自优点, 也为两个架构系统的整合应用带来了困难。针对这种局面我们设计了Web Services的中间件功能, 实现两个系统的无缝连接。

下图3是两个系统的应用结构图 (上接第102页)

企业能源利用情况网上申报系统为赣州市各地区的用能企业提供统一的能源申报界面, 企业只需通过浏览器登录到赣州节能网进行申报即可。企业能源管理系统将企业申报的数据通过Web Services接口进行调用。将远程数据本地化, 并加以利用处理。

目前该系统正在实际运营当中, 通过Web Services技术有效地融合了两个系统的资源方便了用户的操作, 又满足了数据安全的要求。

6、总结

系统集成是软件技术发展的重要方向, 针对传统的基于共享中心数据库的集成方法的不足, 本文提出了基于Web Services的系统集成, 并开发了基于Web Service的异构数据交换平台介绍了Web Service的详细结构和具体应用。并将C/S与B/S有机的结合起来形成一个整合的C/B/S系统。

本文作者创新点:采用XML Web Services等技术实现异构信息融合。从而达到对异地用户数据申报信息的管理。

参考文献

[1].陈大伟基于Web Service的EDI系统的设计和实现[D].中国海洋大学, 008:11.

[2].陈晓纪任永昌基于Web Service的企业资源管理平台的研究与应用[J].中国管理信息化, 008.

[3].钟慧玲黄晓宇蔡文学周殷华一个基于Web Service的数据交换平台[J].微计算机信息, 007.

[4].CHRISTENSEN E, CURBERA F, MEREDITH G, et al.Web service ef-inition language (WSDL) 1.1[EB/OL].http://www.w3.org/TR/2001/NOTE-wsdl-20010315, 2006.

[5].DON B, EHENBUSKE D, KIKAVAYA G, etal.Simple object access roto-col (SOAP) 1.1[EB/OL]. (2000-05) .http://www.w3.org/TR/soap/, 2006.

[6].Tom Bellwood, Luc Clement, David Ehnebuske, et al.;UDDI version 3.0published specification.[M];www.uddi.org;2002.

[7].贾素玲王强XML技术应用[M].北京:清华大学出版社, 2007:215.

互操作性 篇5

《IT时代周刊》对话微软（中国）CTO李志霄博士

1980年，IT行业中的互操作性（也称兼容性，指不同厂商提供的软件/硬件产品能够协同工作）还很少见。虽然惠普、IBM和NCR等各大IT厂商都提供了专有软件及硬件的解决方案，但彼此之间的产品互不兼容，用户不得不固定使用一个公司的产品，并只能从这个公司获得相关的解决方案。

在如今日新月异的IT市场上，企业和其他组织通常使用不同种类的IT网络，而这些网络通常来自很多厂商提供的硬件和软件。在这种环境下，从技术上和商业上就对互操作性提出了要求。目前，商业和其他应用领域都采取了互操作性方案，在该方案下，不同公司提供的具有互操作性的软硬件产品都可以整合在一起并协同工作。厂商之间广泛的互操作性，也促进了竞争、创新，扩大了消费者选择的空间。

不久前，微软公司开发了被称为Indigo的软件，希望通过它来简化能通过互联网访问的、以Web服务形式出现的各种应用程序中的各种工作任务，包括安全性、可靠性和信息传递等。它既是微软推进面向服务架构（SOA）的新举措，更是对IBM和SUN等竞争对手所提供的SOA方案的有力回应。

2007年12月19日，在北京的微软中国区总部，《IT时代周刊》带着互操作性方案缘起和实施的问题，独家专访了微软（中国）有限公司首席技术官李志霄博士。

开放式创新

《IT时代周刊》：微软最近一直在强调“开放式创新”的概念。您能否给我们谈一下什么是开放式创新，它对于一个企业来说有什么意义，微软又是怎么从事开放式创新的呢？

李志霄：开放式创新是很早提出的概念，它是相对于封闭式创新而言的。

以前的大企业希望把相关领域的精英全部招来给自己做事，不让他们到别的公司去。但是现在，我们都相信，合作是可以跨公司的。例如从研发上讲，外部研发部门可以创造出重要的价值，内部研发部门可以获得其中某些有价值的部分。所以今天，从一项研究中获益，并不代表我们非要发起这项研究。最先获得市场创新的企业将获得胜利，创建业界最好理念的企业也将获得胜利。如果能够充分利用内部和外部理念，我们也不会例外。

微软对外基于Windows原则开放API（应用程序接口，操作系统开发商提供给独立软件提供商开发应用程序的接口），开放通信协议，开放文档格式等等。微软也通过技术准入的机制，取得外面的商标、专利、代码和API。这就是微软的开放创新与实践。只要在双方同意的前提下，所有这些都可以交换。

《IT时代周刊》：毫无疑问，微软也已经加入到开放式创新这个行动中来了，那么是什么激励微软加入到这个行列中来的呢？开放式创新和微软的互操作性之间有着怎么样的关系呢？

李志霄：微软之所以要从事开放式创新，我想有以下几个方面：第一，客户的需求，用户对私密性、安全性、可靠性、互操作性的要求越来越高；第二，互联网的广泛普及，使得信息的传播更加容易；第三，智能终端的出现和普及。每一个智能终端都有各式各样的需求，而这些需求不可能由一家来全部实现；第四，新的业务和开发模式不断的出现。

我们需要不断的开放创新，大家也需要不断借鉴彼此的想法和成果。盖茨先生早在1995年的时候就看到了这一趋势。因此，他要求微软的研发人员设计并建立这样的软件，微软在这方面也已经有了计划和行动。我们今天一切的产品都是为了互操作性而设计的。

《IT时代周刊》：既然知识产权在开放式创新中扮演极其重要的角色，它会否成为阻碍创新的因素之一呢？微软在互操作性和开放标准上做了大量工作，对于微软自己来说这样做最大的益处是什么？

李志霄：知识产权是开放式创新的核心。一个企业把它收入的一部分拿去做研发，研发创造了知识产权，通过知识产权回收的产品许可费，再用做产生新的知识产权，我们把它叫做“正循环”或“良性循环”。这种循环可以激励开放式创新，并促进企业的发展。

其实，任何一家公司的“衣食父母”都是客户，所以任何举措都要从客户的考虑出发。比如，现在互操作性已经成为全球性的发展趋势，对于客户来讲是有利的，也是他们目前特别需要的。无论是政府还是普通的客户，都希望自己的数据在任何平台上都能够自我控制并相互对话，而不能是信息孤岛。

我们希望业界同行都朝着一个目标发展，那就是要使所有工具都朝着互操作性方向发展。微软推动互操作性符合客户利益，我们的产品就受客户的欢迎，从而对公司的发展就更加有利；反过来说客户的信赖和欢迎，也激励了我们继续进行创新，这也是一个良性的循环。

互操作性

《IT时代周刊》：能给互操作性在信息技术领域下一个准确的定义吗？对于发展互操作性的重要性，您能否形象化地描述一下？

李志霄：虽然互操作性在不同的语境下有不同的含义，但在信息技术领域，该术语已广为人知。它是指在不同的IT网络、应用软件或组件之间交流和使用信息的能力，即互相“对话”的能力。

今天，大部分软件公司都在搞以互操作性为主的研发，从微软到IBM到SUN，没有一家不搞的。原因很简单，我在IT行业里干了这么多年，已经想不出在垂直应用方面还有什么大突破了。垂直应用面向的是某个行业，而不是某个用户。今天的用户需要的是个性化的服务，于是鸿沟出现了。

以申请房贷为例,这个人有没有犯过法，有没有欠过钱，在银行有无足够的存款，他有没有很稳定的工作，然后他收入及资产够不够付按揭，银行根据这些信息才能大概判断他每个月的还款能不能供得起楼，以上这些流程需要通过多个垂直业务系统来完成,但是用户希望能够一站式地完成他需要的房贷申请服务，这就造成一个现象，是人背着信息跑。

而互操作性就是要解决这一问题，让人保持不动而信息流在IT平台上发生变化。回看1980年代，那个时候典型的方式是某一个硬软件厂商，提供自己的垂直业务解决方案。那时的互操作性是指通过点对点的方式，做通信协议的转换、数据格式的转换，完成数据的交换，以及远程呼叫这些动作。互操作性这条路已经走了很长时间了，但接下来更漫长的征程还要继续走。

《IT时代周刊》：微软是怎么通过客户的需求来改进互操作性的呢？

李志霄：微软不敢保证了解所有的互操作性，所以还要去听客户、合作伙伴以及竞争对手的反馈。比如说，我们跟IBM主机集成的服务器，客户满意吗？还有什么地方需要改进吗？这就需要通过社团来改进互操作性。

还有就是技术准入。技术准入有商业性的许可、社团的许可，甚至还有放在网上的开放规范承诺。比如，这套技术我就放在网上，遵循开放性的标准，我在网上声明任何人使用这套技术都可以，也不用通知我，我的声明也不可撤回,这是最开放的技术层面。一般来讲，最成熟的技术准入方式叫合理非歧视（RAND）。以DVD 为例，中国每做多少DVD要付给飞利浦多少钱，全球统一收费。假如飞利浦有一天突然宣布不用再收费了，这叫免费合理非歧视 (RANDZ)。说技术准入有不同的条款，大概是针对这些条款。

《IT时代周刊》：请问，微软是如何处理在Open XML文档标准的相关专利和知识产权呢？

李志霄：微软把自己的知识产权贡献给ECMA-376（Open XML）的时候，承诺全部都是免费使用的；不仅是免费的，甚至使用者都不用签任何相关文件——也就是说任何人在任何时候都可以随意使用，完全不用通知我们。这个承诺叫做OSP，微软的官方网站已经公布，是永久不可撤回的。

前景和作用

《IT时代周刊》：对于企业的CIO来说，采用新技术需要有说服力的理由，您觉得使用互操作性的好处体现在哪里呢？

李志霄：十个CIO有九个在CEO面前抬不起头来，就是因为IT没有给企业创造价值。所以，今天CIO要做的事不但是要搭建满足互操作性面向服务的架构，还要在软件与服务之间做一个权重。企业要做大做强，必须体现差异化，通过企业的大小来决定软件与服务的权重。满足互操作性还要做好动态化的管理，这些做好了就是一个好CIO。

使用互操作性好处很多。它不但能让用户开放式访问信息，还能解决原有系统的兼容问题；他还能帮助企业以客户选择、竞争和创新为基础，建立起健康的IT生态系统；在降低成本、提高效率和灵活性、提升系统价值上也有重要作用。此外，它还可以促进系统的整合和竞争产品之间的合作，并推动重大社会和政策解决方案的出台。

《IT时代周刊》：在商业社会里，采用不适合自己的新技术往往会取得适得其反的效果。作为一个企业的CIO应该如何选择和实现互操作性呢？

李志霄：CIO们应该根据自己的需求和企业模式等来选择互操作性产品，就软件方面来讲可以选择开源软件，也可以选择商用软件。

基于用例的云计算互操作性分析 篇6

大约每隔15年左右, IT产业就会进行一次变革性的转变。不同技术的力量相互碰撞和倾轧, 并最终产生出一种能改变整个产业生态的革命力量。云计算就是这样一种力量, 它将从根本性上改变IT产业。从根本上讲, 云计算是IT服务方式的变革。就像制造业的大规模化生产变革一样, 云计算是IT服务本身的规模化生产。经济学上的规模化效应同样可以应用在IT服务上, 只不过这里的IT服务可以通过互联网来进行快速放大。

云计算是一种能够让用户通过网络访问共享资源池中资源的IT服务提供方式。这些资源可以被快速进行自动化部署和配置而不需要用户进行复杂的管理和交互。根据资源池中资源类型的不同, 云计算可以分为软件即服务 (SaaS) 、平台即服务 (PaaS) 和基础设施即服务 (IaaS) 三种主要的服务模型。而根据服务对象的不同, 云计算又可以分为私有云、公有云和混合云三种主要的部署模型。

云计算的快速发展给政府、企业和个人带来了巨大的创新潜力, 能够提高效率和降低成本等各种好处。虽然这些好处是很明显的, 但是同时我们也看到了一些新的障碍和挑战。由于信息技术互联互通的要求和技术之间耦合度等特点, 互操作性对于这个领域显得尤为突出。随着云计算平台的发展, 人们会通过各种不同的终端来使用它的服务。无论是个人计算机、手机、平板电脑, 甚至是电视机等都可以通过网络连接到云计算平台上来。这些不同的终端设备都需要与云计算平台交换和共享数据。在现实世界中用户还会使用不同的云计算平台, 这些云平台之间也需要实现互联互通。因此, 对于云计算人们不仅需要安全的服务, 同时也需要一个开放的、能够互操作的云计算环境。

2 云计算平台互操作性的四大要点

同传统的IT部署方式类似, 云计算服务也是运行在一个包含多个层次的技术堆栈上面。这个技术堆栈可以粗略分成云计算应用层、云计算平台层和底层基础设施三个层次。本文主要讨论云计算平台层的互操作性问题, 如果对应到云计算的服务类型, 那么这里的云计算平台可以大致分为基础设施即服务和平台即服务两种类型的平台。

云平台可以推动云计算服务的发展, 因为客户可以在它之上进行应用的部署、开发、测试和运行等。客户在考虑将已有的IT资源迁移到云计算平台上的时候会要求服务供应商在可靠性、性能和安全性等方面与客户自己部署服务时有类似的水平。根据服务种类和服务水平的具体情况, 客户可以同时使用多种不同的云计算平台服务。另外, 云计算发展也是一个渐进的过程, 客户可能同时使用公有云服务和自建私有云平台, 这样不同云计算平台之间、第三方云计算平台与客户自建环境之间的互操作性就变成一个非常重要的问题。下面将从数据的可移植性、标准的遵循、服务迁移及部署难易度和开发技术选择性等四个方面阐述云计算平台的互操作性要求。

2.1 数据的可移植性

从本质上讲, 计算就是数据的处理, 所以数据的重要性可见一斑。无论客户选择在自建平台上运行应用服务还是在云计算平台上运行服务, 数据都是用户最为重要的资产。当应用是运行在客户自建平台上的时候, 客户对数据具有高度的控制权。但是当应用和数据在第三方云计算平台上的时候, 如何保证客户还是自身数据的拥有者就成了一个重要问题。

当应用和数据服务部署在第三方云平台上时, 保障客户是自己应用服务的拥有者的一种方式是要保证云平台上数据的可移植性。这要求云计算平台至少对外提供一种标准的数据访问接口, 而且访问数据的应用还可以独立运行在其他平台之上。让客户可以随时把数据从云平台迁移回自建的平台, 或从一个云平台迁移到另外一个云平台。一般来讲, 应用的可移植性决定迁移成本的高低, 而数据的可移植性则决定了迁移的可能性, 因此数据的可移植性是避免云计算平台锁定的一个最为基本要求。

2.2 标准的遵循

《史记·秦始皇本纪》:“一法度衡石丈尺, 车同轨, 书同文字。”有人说秦始皇最伟大的成就不是修建了长城, 而是统一了文字和度量衡。由此可见标准的重要性。实际上, 我们在日常生活中已经在感受标准化带来的一些好处和非标准化带来的一些问题。比如, 由于USB接口标准的统一, 我们可以把不同的外设方便地与计算机相连接。反之, 由于没有手机充电器的统一标准, 所以可能在家里已有许多充电器时但在买新手机的时候还是需要配置一个新的充电器。

云计算平台应该支持业界已有的一些通用标准, 这样使得平台及其服务可以和其他基于相同标准的平台和服务进行互操作。在一些情况下, 已有的标准并不符合或不能充分符合云计算的场景, 这样就需要探讨建立新的标准规范。许多在企业应用使用的标准都是建立在可靠连接和相对小延时的应用场景之上的, 这些标准对云计算场景中的那些跨互联网、相对松耦合的应用场景就不太适用。另外, 云计算也引入了一些新的需求场景如不同方式的身份认证、SLA的管理和监控、服务计费方式和数据安全等。

为了在规范和创新之间寻找一个平衡, 制定云计算标准的一个原则是尽量采用已有的通用标准, 只在必要的时候才引入新的标准, 而且新的标准需要满足大多数云计算供应商和用户的需求。一般建议云平台采用基于Web服务的标准或基于REST方式来提供访问接口, 从而使得服务的方式更适合于互联网环境。

2.3 迁移和部署难易度

在讨论云计算的互操作性时, 一般会把注意力放在不同云计算平台之间的互操作上面。但是, 在云计算开始发展的很长一段时间内, 云计算平台与客户自建平台之间的互操作性是一个更为迫切和现实的问题。一方面由于传统的大型企业和政府组织机构已经有大量投资在构建自己的数据中心和软硬件平台上, 因此从保护投资和应用兼容性的角度看客户自建平台也不会立即消失。另一方面, 许多组织会由于安全、隐私等方面的原因而采用私有云平台。因此, 混合云将是一种非常常见的使用方式。

云计算平台供应商需要为客户提供一个相对平滑的迁移路径来降低迁移成本和风险。云计算平台供应商可以通过提供迁移工具和服务来简化这个过程。如对提供基础设施即服务的平台来讲, 可以支持虚拟机的迁移来帮助用户简化应用部署的过程。在基础设施之上, 云计算平台还可以提供一些常用的公共服务来提升互操作性, 如通过身份联邦服务的方式来支持不同平台上的身份认证服务, 并尽量采用基于Web的标准。另外, 云计算平台厂商也应该提供一个能够让客户的云服务与客户自建环境中的应用进行集成和互操作的技术方法和手段, 从而实现不同环境的共存, 实现混合云的部署方式。

2.4 开发技术的选择性

前面三个方面主要是从IT用户的选择性角度来讲的, 而开发技术的选择性则主要是从开发人员的角度来看云计算平台的开放性。开放的云计算平台还应该能够支持多种不同的编程语言和运行环境, 一方面给开发人员以技术平台的选择, 另一方面也有助于他们开发出交互性和更高质量的应用服务。很多时候选择一种开发语言的同时也意味着决定了底层运行平台, 因此这种选择性对客户而言也意味着投资保护, 不仅仅是保护了开发人员的技能。因此, 多种开发技术的选择能够让开发人员相对平滑地从传统IT应用的开发过渡到云计算应用服务的开发。

3 典型用例分析

从典型应用迁移用例或场景出发讨论云计算平台互操作性, 可以更好地分析互操作性的需求, 并使得讨论平台开放性目的更为明确。理论上许多不同架构的应用都可以迁移到云平台, 但是基于Web的三层应用是目前使用最广的一种应用架构。因此, 下面我们着重分析典型的三层应用架构在向云计算平台迁移的几种重点场景。

典型三层架构应用包括前端的Web服务器, 中间业务逻辑层和后台的数据存储, 其应用架构如图1所示。

从用例分析的角度, 下面是后面讨论中涉及的一些参与者 (Actor) :

●云服务供应商:主要指提供公有云服务, 包括SaaS、PaaS和IaaS等类型的云计算服务的厂商;

●云应用开发者:为云计算平台开发或迁移应用的软件开发人员;

●云管理员:管理、运行和维护云计算应用的人员;

●云计算用户/消费者:云计算服务的最终用户;

●云身份认证服务:提供身份联邦和访问控制的云计算服务。

3.1 完全迁移

迁移包括两种情况, 一种是从企业自建环境中迁移到第三方云平台, 另外一种是从一个第三方云平台迁移到另外一个第三方云平台。完全迁移指的是用户把整个三层应用都从一个平台迁移到另外一个平台, 包括Web服务器、中间业务层和数据库。完全迁移是一种最为常见的迁移方式, 下面是这种场景中涉及的一些主要技术, 当然这些技术在其他的迁移方式中也同样适用。

首先是应用迁移的封装格式。应用目前主要通过两种方式进行封装:一种是通过服务器虚拟化即虚拟机的方式, 另外一种是通过应用虚拟化的方式。通过虚拟机的方式有时也被称为虚拟应用装置 (Virtual Appliance) , 它可以封装所有软件堆栈和配置, 这样方便应用在虚拟化环境之间的迁移。不同的IaaS类型的云平台之间理论上可以通过这种方式实现应用的迁移。DMTF (Distributed Management Task Force) 已经发布了开放虚拟格式 (OVF, Open Virtualization Format) 标准来实现不同虚拟平台间的虚拟机迁移。应用虚拟化的方式只会把应用本身进行封装, 而不会包含平台及其配置, 因此这种应用迁移方式对底层平台的要求会比前一种方式严格。

其次是用户批量数据的导入和导出功能。对于那些已经运行了一段时间并且积累了大量数据的应用来说, 批量数据的导入和导出功能显得非常必要。这个功能可以基于标准接口通过互联网在线实现, 也可以基于标准格式通过拷贝到存储介质离线实现。另外, 云平台还需要提供用户在迁移走之后彻底删除数据的功能。

最后是虚拟机或应用的管理和控制。无论是采用哪种方式, 当一个应用从一个平台迁移到另外一个云平台的时候, 他们需要提供资源的管理和控制功能。比如, 当应用以虚拟机方式进行迁移的时候, 云计算平台需要提供最基本的针对虚拟机的CRUD操作。理想的情况是能够有一套统一的语法规范来定义这些操作, 目前比较流行的做法是定义一些基于REST接口的操作。

3.2 混合部署

混合部署是指应用的一部分运行在企业数据中心, 而另外部分运行在第三方云计算平台上的一种部署方式。从完全部署在自建平台上迁移到混合部署方式是一种折中的方式。从理论上讲, 三层应用架构的任意层次都可以单独部署在云平台上面或自建环境中。但是实际应用部署的架构取决于应用的类型和客户需求。比如对于那些需要大量数据存储需求而客户又不想自己构建大的存储平台, 那么客户可以把数据存储放在云平台而在自己平台上展示和处理数据。而对于那些想要借助云平台可扩展性、但是对数据安全性要求比较高的应用, 客户就可以在云平台上部署前端展示层, 而把后台数据部署在自己的数据中心, 如图2中所示。

混合部署方式要求云平台上应用与企业自建数据中心中应用能够通过合适的方式进行集成, 包括展现层面、应用层面和数据层面。另外, 由于应用间的通信是基于互联网的, 因此随之而来的一个挑战是如何保证不同平台之间进行安全的通信。

混合部署迁移的另外一种场景是保持部署在企业内数据中心部分的应用不变, 但是把部署在第三方云平台上的应用迁移到另外一个云平台。在这种场景中就涉及到两个不同云平台之间的应用和数据的迁移。理论上可以通过基于虚拟机的方式迁移应用, 但是两个平台在网络和安全设置上往往存在差异, 从而增加了迁移的难度。

3.3 多个云平台

这里多个云平台是指应用服务同时运行在多个云平台之上。应用可以是从企业内数据中心迁移到多个云平台, 或者是从原来运行的一个云平台迁移到多个云平台。这类把应用分布式运行在多个云平台的方式不像前面两类那么常见, 但是我们现在已经看到一些这样的案例。比如, 有厂商针对其终端设备用户推出一个提供数据存储和同步的云计算服务, 但是后台的数据存储使用亚马逊的AWS和微软的Windows Azure服务。从云计算发展的角度来看, 随着不同云平台之间互操作性的提升, 这类应用场景会变得更为常见。如图3所示。

运行在多个云平台上面的模式与Web 2.0概念中的混搭模式 (Mashup) 有许多相似的地方, 但是混搭方式更多侧重于上层应用服务之间的整合。多个云平台的方式扩展了混搭方式, 使得平台服务和底层基础设施的服务都可以跨平台之间进行整合。

在不同平台上部署应用带来的一个问题是用户身份认证和访问控制的统一问题, 也即提供云身份认证服务。在这个领域, 云计算服务供应商需要利用已有的一些标准, 比如WS-Trust、SAML和OpenID等。在访问服务的实现上可以采用基于安全令牌服务 (STS, Secure Token Service) 授权方式。

4 微软云平台的互操作性分析

简单的讲, Windows Azure平台就是一个为应用程序提供托管和运行的互联网规模的平台。这个应用托管平台是完全按照云计算的要求和技术来构建, 比如资源按需动态分配、弹性扩展、按照使用量计费等。云应用开发人员只需要针对平台开发应用程序就可以了, 而不用再关心底层平台的具体情况, 比如平台安全、系统升级、补丁等。Windows Azure平台包括一个云计算操作系统、云关系型数据库、一个为开发者提供的服务集合或云中间件以及其他一些辅助服务。微软设计Windows Azure平台的一个目标是建立一个相对开放的云平台, 因此它在运行环境、标准支持以及平台迁移等方面都做了开放性的设计。

4.1 支持多种开发语言和运行环境

大部分其他的PaaS类平台都只能支持一种或两种编程语言, 但是微软云平台可以支持大部分主流编程语言, 从而使得开发人员可以充分利用现有的开发技能和经验。开发人员可以使用熟悉的语言和工具, 比如广大开发者最习惯的C#、VB.NET、PHP、Java、Ruby等语言和Visual Studio、Eclipse等工具, 都可以在微软云平台上开发云计算应用程序。开发人员无需放弃现有的甚至是多年积累的开发技能和经验, 无需重新花费时间成本学习全新的开发语言和工具, 而且还可以从传统编程方式相对平滑地转移到面向云计算的编程方式。Windows Azure不仅为这些开发语言提供了对应的软件开发包 (SDK) , 而且也针对不同客户端平台提供了SDK, 包括像Windows Phone、Android和i Phone这样的移动设备。云计算平台是现有IT和互联网技术以及业务模型逐渐演变的结果, 而一个成功的云计算平台也应该可以最大限度地发挥现有软件开发经验、能力和各种资源。

4.2 支持多种开放标准

作为一个开放平台, Windows Azure在设计中使用了多种业界常见的标准。Windows Azure服务访问是通过REST、SOAP和XML, 比如其数据存储服务和平台管理的访问接口都是基于REST方式。Windows Azure平台的身份认证和授权服务中使用了SAML和OAuth。为提升平台中数据的可移植性, Windows Azure使用了传统的TDS协议和开放的OData协议 (Open Data Protocol) 。对于网络层服务则主要依赖于HTTP、HTTPS和TCP协议设计。Windows Azure在Web层设计中通过支持FastCGI来实现多种语言环境支持。另外对于基于虚拟机的计算方面, 微软一方面开放自己的虚拟硬盘 (VHD, Virtual Hard Disk) 文件格式, 另一方面微软也是OVF标准的发起者之一。通过使用这些标准协议和规范, Windows Azure可以与其他异构平台进行交互, 从而保障客户对应用服务的互操作性要求。

4.3 不同平台的对称性

如图4所示应用平台可以分为七个层次, 从最高层的应用软件到开发工具, 再到下面的应用服务器、操作系统、数据库以及操作系统底层的管理, 每一层都有不同的分工。微软的发展目标是实现同一个应用程序既可以在Windows Azure平台上运行又可以在Windows Server上运行, 而且不同平台之间的迁移应用程序不需要修改代码而只需要修改XML配置文件。这样用户可以根据企业业务的发展阶段自由决定是采用微软这样的第三方公有云服务还是运行在自己数据中心中服务器平台上面。不仅如此, 如果用户既使用了Windows Azure服务又自己部署了Windows Server环境, 那么用户还可以通过统一的系统管理工具System Center在同一个管理窗口中同时监控这些应用。

4.4 混合部署的集成能力

在云计算的应用场景中, 混合云或混合部署方式将是一种很常见的方式。但是, 如果客户实际需要部署这种场景, 那么企业数据中心和第三方云平台之间需要有多种集成方式。Windows Azure平台在数据、应用和网络层都提供了集成能力。在数据层, Windows Azure平台通过SQL Azure的数据同步功能实现不同数据库之间的数据同步。在应用层, Windows Azure AppFabric提供了基于标准Web服务的数据总线功能。在身份管理方面, Windows Azure AppFabric提供了基于标准的安全令牌服务, 从而使得不同身份认证系统可以实现统一认证, 比如基于互联网的Windows Live ID和企业内部的活动目录 (AD) 。在网络层, Windows Azure Connect提供了基于IPSec的安全通道服务, 从而保证了两个平台间的安全数据传输。这些不同层次的集成功能如图5所示。

5 结语

人们在认知一个新的概念时, 往往会有这样一个习惯, 就是过高地估计它在短期内的作用, 然而又过低地估计它长期的影响。因此对于云计算这个新概念, 人们倾向于认为它优于老的一切并会完全替代已有的一切。但是现实世界中的云计算将是一个逐渐发展的过程, 因此多种云计算和企业自建平台混合使用的模式将在很长一段时间内共存。因此, 不同的云平台之间以及云平台和企业自建数据中心之间的互操作能力显得非常重要。根据三大类典型应用场景, 并从数据的可移植性、标准的遵循、迁移和部署难易度以及开发技术的选择性等四个方面来讨论云平台的互操作性将给我们提供一个新的视角。云计算无疑将改变整个IT生态系统, 将使IT服务的提供模式以及资源的利用方式产生巨大的改变, 但是互操作性将为客户带来自由选择的灵活性并为云计算市场注入竞争活力。

参考文献

云架构下的设备互操作性亟待解决 篇7

由能源传输转为信息传输

《通信世界周刊》:在构建数据中心时, 运营商需要重点考虑前期建设成本和后期运维成本, 您认为, 运营商应如何借助自身优势资源, 减少数据中心开支?

张云勇:数据中心能耗问题已经备受关注。运营商需要及时调整思路——化能源传输为信息传输, 将数据中心迁移到能源比较充足的地区, 中国联通的建设思路就是如此。原因在于, 中国联通在全国范围内的光纤覆盖面积已具备相当规模, 且光纤传输成本低、损耗小, 将数据中心建设在风能、太阳能比较充足的地区, 一方面可以借助这些绿色能源节约成本, 比如借助当地气温实现设备的自然冷却等, 另一方面也可减少电网资源在传输中造成的损耗。

云计算标准严重滞后

《通信世界周刊》:根据您的观察, 目前在安全标准、产品技术方面是否还存在需要完善的地方?如何按照“云”的思路构建数据中心?

张云勇:总体而言, 云计算产业在标准方面的工作还比较滞后, 目前所能看到的是, 在安全标准领域, CSA (云安全联盟) 已经面向用户和供应商提出了针对云计算必要的安全需求, ITU (国际电信联盟) 成立了一个云计算专项工作组, 主要从网络架构层面制定云计算标准。产业链层面也需要进一步完善, 目前很多厂商比如一些安全厂商对于云计算还仅停留在概念层面, 无论是对技术的理解还是对人才的储备都需要加强。

孙卫国:对于云计算的推进思路, 第一步, 在企业内部的IT支撑系统探索云计算模式是非常关键和重要的。我们要通过企业内部IT系统的云计算实践积累经验, 通过实践检验公司云计算演进思路及实现方法是否可行, 以及方案还需做哪些改进。后两步无论是生产系统的云计算改造, 还是直接给社会提供“云”的服务, 其实是可以同步进行的。

底层异同引发互操作难题

《通信世界周刊》:虚拟化作为云计算的关键技术之一, 是数据中心底层基础架构实现资源共享的必经之路, 目前该技术还存在哪些待解难题?

张云勇:目前运营商在实施虚拟化过程中, 普遍遇到的问题在于异型异构设备间的互操作性, 这主要是由于硬件设备底层编写指令不同造成的, 比如小型机多采用RISC架构, 而x86服务器则采用CISC架构。运营商在实施虚拟化时往往需要针对不同类型设备分别进行, 最终无法实现统一的资源调度和管理。除此以外, 虚拟化技术多使用在存储和计算资源上, 网络层的虚拟化程度还不够深入。

孙卫国:数据中心由于底层硬件格式造成的设备不互通问题确实存在, 包括IBM、HP、Sun等在内的几大IT设备商都有各自的虚拟化软件工具。在实际应用环境中, 运营商通常会选择机房内大多数服务器所通用的虚拟化软件来主导实施, 如果实在需要将全部计算资源虚拟化, 就必须建立不同类型的资源池。

开放平台下的厂商合作有望破局

《通信世界周刊》:面对目前厂商间异构异型设备间的互操作性问题, 作为数据中心设备提供商, 请问您有哪些应对策略?

Ben Gibson:我们强调要建立开放的平台。在开放平台之上, 思科选择与不同合作伙伴合作, 且这个模式也被证明是成功的。尽管思科始终强调“One Cisco”理念, 但在构建开放平台背景下, 我们必须与不同的软硬件设备和系统进行集成, 并且是与同类最佳的厂商合作, 比如我们与VMware、EMC共同打造Vblock, 针对“设备孤岛”进行了有效集成。让客户体会到, 购买的不仅是设备, 还包括使用中相对一致的界面属性和管理模式, 这也是客户反馈给我们最多的声音。未来, 思科将继续深化与不同层面厂商间的集成合作, 包括桌面虚拟化、存储等不同领域。

link

开放式数据中心联盟

近日, 一个由70多家全球领先企业组成的“开放式数据中心联盟”成立, 该联盟将明确云计算在软硬件方面的具体需求, 以便开发更加开放、更具互操作性的云计算和数据中心解决方案。英特尔在其中扮演顾问角色, 该联盟初始成员均为最终企业用户, 而非产品供应商, 中国电信、中国人寿等国内企业悉数在内。

互操作性 篇8

为了应对资源和环境对电力系统发展提出的严峻挑战,建设智能电网已经成为各国电力行业共同的选择[1,2,3]。电网智能化要全面、动态地优化发电侧可再生资源以及整合用户侧各类分布式资源,需方响应以及电网—用户之间的互操作性(grid-consumer interoperability,GCI)成为智能电网的核心特征[4,5]。在中国,互动化也已成为国家电网公司坚强智能电网的3个基本技术特征之一[3]。

传统电网机制下,为解决用电高峰时段的电力需求紧张,利用灵活的电价机制,如峰谷分时电价引导用户进行需方响应,从而降低负荷曲线峰谷差的措施不失为一种有效的手段[6]。智能电网框架下,用户侧分布式电源、电动汽车及分布式储能装置广泛接入电网,应利用需求方资源与电网友好互动,从而进一步平缓负荷曲线,实现资源的优化配置。

随着智能电网工程的推进,大量的GCI将对电力系统产生深远的影响,电网—用户之间的双向潮流将影响负荷曲线的形状,进而影响到负荷预测,直至影响智能电网规划等诸多决策问题。因此,定量模拟GCI对负荷曲线的影响成为亟待研究的课题,该课题涉及系统运行、不确定发电、不确定用电、实时电价(real-time price,RTP)等复杂性、不确定性问题,传统的数学模型显得力不从心,要建立准确的仿真模型非常困难。

以智能路径为核心、以广义模型为基础、以智能空间为研究对象,融合了人工智能、神经网络和模糊系统等智能方法的智能工程理论(intelligent engineering,IE)在解决电力系统复杂性问题,如电力战略研究[7]、供需模拟[8]、电网规划[9]等方面得到了广泛的应用,也为解决GCI对负荷曲线影响的定量模拟提供了解决思路。本文将利用智能工程理论的广义混合模型对GCI对负荷曲线的影响进行建模并加以定量分析。

1 GCI实现基础与定性分析

GCI是指借助现代通信技术和信息技术的发展,利用电力市场的电价信号或激励机制引导用户与电网进行互动操作,实现电网与用户之间电力流、信息流和业务流的双向互动[3]。GCI将无缝集成发电企业、电力用户的资源和储能系统,促进发电企业与用户主动参与电网的运行调节。传统电网由于缺乏先进的计量、通信、控制技术的支持,使得GCI不易工程实现,而智能电网的高级量测体系为GCI提供了技术先决条件。

1.1 GCI实现基础

在智能电网框架下,GCI能否实现取决于智能电网技术的发展,文献[10]分析了无线射频、电力线载波、宽带电力通信在高级量测体系中的应用,认为通信、信息技术可以满足GCI的要求。另外,电力用户的互操作意愿、能否积极响应对GCI的成功也至关重要,需要进行适用于智能电网运营的电价机制设计,文献[11,12,13]分析了几种动态的电力定价方式,如分时电价、尖峰电价、RTP等促进GCI进行电力削峰填谷,以实现社会效益最大化。其中,RTP为动态电价的高级形式,在传统电网技术下不易操作;而在智能电网框架下,由于高级量测体系的支持使得RTP的实现成为可能,RTP能反映电力商品的短期(15 min或更短时间)生产成本,促进电力资源的优化配置,有助于实现电力市场的高效运营。

1.2 GCI定性分析

由于智能电网下的电力市场提供了灵活的经济激励信号,因此GCI操作将会产生电网—用户双方共赢的结果。对于电网侧来讲,通过GCI操作可以将需方响应的资源变为可控资源,使得电网真正实现全局可控,这对电网的稳定、可靠运行非常有利;对于用户侧来讲,用户可以优化用电方案,还可以通过分布式电源或储能设备在谷荷低价时段储存电能、在峰荷高价时段向电网出售电能,从而使得用户在参与电网调度运行的同时自身也获得经济利益。

总体看来,CGI操作将引导电网—用户友好互动,移峰填谷作用更为显著,负荷曲线将更为平缓,日负荷率也将得到进一步提高。

2 智能工程混合模型[8]

定义1 对任何集合X和Y,它们之间的某种关系可以看做是一种映射f,称为广义模型,记为

$f:x\to yx\in X,y\in Y(1)$

广义模型是对传统数学模型的扩展,可以将那些难以用数学模型表达的事物间客观存在的关系表达出来,并用科学的方法进行研究。智能工程广义模型主要包括数学模型(mathematical model)、规则模型(rule based model)、模糊推理模型(fuzzy inference model)、神经网络模型(neural networks model)、混合模型(hybrid model)这5种类型。

定义2 具有数学模型、规则模型、模糊推理模型、神经网络模型中2种形式以上的模型称为智能工程混合模型。通常智能体(agent)可以称为一个混合模型,多智能体在协作交互的过程中运用多种智能算法对复杂问题进行求解。

考虑到GCI中用户对电价信号响应的模糊性以及用户、电力行业追求自身利益最大化的自主性,本文基于智能工程理论建立了一个基于模糊推理的混合模型。

3 GCI影响负荷曲线模拟的混合模型设计

GCI对负荷曲线的定性分析说明,GCI对社会、电力企业、电力用户都有着不同程度的影响,但在工程实践中必须对GCI的影响进行定量化才能给负荷预测、电网规划提供建设性的参考。电力企业、用户在GCI框架下对RTP的波动会做出不同的响应,智能体建模技术适用于模拟个体的自主响应行为[14],但电网、用户能够做出多大的响应又具有模糊性,这些特征符合智能工程混合模型的特点。

3.1 GCI混合模型协调机制

GCI机制下电网控制中心根据电力供需状况实时产生RTP,智能用电终端根据RTP的变化进行响应。GCI智能工程混合模型涉及3类智能体:控制中心智能体(control center agent,CCA)、发电智能体(generation agent,GA)、用户智能体(consumer agent,CA),其协调机制如图1所示。

1)调度区域内协调(以调度区域1为例):

各GA将电厂出力上下限Pgimax,Pgimin及发电报价Cgi,各CA将电力需求上下限PLjmax,PLjmin及用电报价BLj发送至CCA。CCA根据电网实时状态、电网约束及GA和CA发送的信息计算实时电价λrtp_gi和λrtp_Lj,并向电力市场发布信息,GA和CA从电力市场自适应地感知RTP的波动并进行响应,根据报价、中标功率、RTP等改变下一报价时段的发电报价和用电报价。如此进行迭代,在电力市场中发挥RTP的杠杆作用,实现控制中心与厂站、用户的友好互动。

2)区域间协调:

不同调度区域之间也需要进行实时的信息交互,必要时进行跨区服务,实现大范围的资源优化配置。不同调度区域的CCA以总线或其他方式进行通信,实时交换区域的状态信息、电价信息等。

3.2 CCA

CCA模拟智能电网的控制中心,根据能源市场提供的发电信息、负荷信息、电网运行的物理约束,GA和CA的响应对系统的功率进行计算。在采样周期内对系统进行最优潮流计算,并判断是否发生线路或断面传输功率越限、节点电压越限、爬坡功率越限等。CCA的目标是实现社会效益最大化,即

$\max f=-{\displaystyle \sum _{i\in G}C}{}_i({\rm P}{}_{\text{g}i})+{\displaystyle \sum _{j\in D}B}{}_j({\rm P}{}_{\text{L}j})(2)$

式中:G为发电机节点集合;D为负荷节点集合;Ci(Pgi)为发电机i的报价;Pgi为发电机的有功功率;Bj(PLj)为负荷节点j的用电效益;PLj为负荷节点j的有功功率;PLoss为网损,是(Pgi,PLj)的函数;Pij为支路(i,j)的传输功率,是(Pgi,PLj)的函数;Pij,max为支路(i,j)的最大传输功率;L为线路集合。

为了生成RTP,构建增广拉格朗日函数如下:

$\begin{array}{l}F=f-\lambda ({\displaystyle \sum _{i\in G}{\rm P}}{}_{\text{g}i}-{\displaystyle \sum _{j\in D}{\rm P}}{}_{\text{L}j}-{\rm P}{}_{\text{L}\text{o}\text{s}\text{s}})-\\ {\displaystyle \sum _{(i,j)\in L}\mu }{}_{ij}({\rm P}{}_{ij}-{\rm P}{}_{ij,\max })(5)\end{array}$

式中:λ和μij为拉格朗日乘子。

$\begin{array}{l}\lambda {}_{\text{r}\text{t}\text{p}\_\text{g}i}=\frac{\partial F}{\partial {\rm P}{}_{\text{g}i}}=\frac{\text{d}C{}_i({\rm P}{}_{\text{g}i})}{\text{d}{\rm P}{}_{\text{g}i}}+\lambda +\lambda \frac{\partial {\rm P}{}_{\text{L}\text{o}\text{s}\text{s}}}{\partial {\rm P}{}_{\text{g}i}}-\\ {\displaystyle \sum _{(i,j)\in L}\mu }{}_{ij}\frac{\partial {\rm P}{}_{ij}}{\partial {\rm P}{}_{\text{g}i}}(6)\\ \lambda {}_{\text{r}\text{t}\text{p}\_\text{L}j}=\frac{\partial F}{\partial {\rm P}{}_{\text{L}j}}=\frac{\text{d}B{}_j({\rm P}{}_{\text{L}j})}{\text{d}{\rm P}{}_{\text{L}j}}+\lambda +\lambda \frac{\partial {\rm P}{}_{\text{L}\text{o}\text{s}\text{s}}}{\partial {\rm P}{}_{\text{L}j}}-\\ {\displaystyle \sum _{(i,j)\in L}\mu }{}_{ij}\frac{\partial {\rm P}{}_{ij}}{\partial {\rm P}{}_{\text{L}j}}(7)\end{array}$

根据式(6)、式(7),系统动态产生出RTP,然后向电力市场发布λrtp_gi和λrtp_Lj信息。

3.3 GA

作为一个盈利主体,发电商受市场利益的驱使和自身生存的需要追逐生产效益的最大化。GA模拟发电商行为,在满足各项发电约束的条件下以追求利润最大化为目标,它的目标函数为:

$\min f{}_i=C{}_i({\rm P}{}_{\text{g}i})(8)$

s.t. Pgimin≤Pgi≤Pgimax (9)

Qgimin≤Qgi≤Qgimax (10)

式中:Qgimax和Qgimin分别为发电机i无功出力的上下限。

各GA实时感知RTP信息,根据RTP的变化实时响应,改变下一时段的报价行为。假设GA的报价曲线为正斜率的线性函数:

$C{}_i({\rm P}{}_{\text{g}i})=b{}_{\text{g}i}+c{}_{\text{g}i}{\rm P}{}_{\text{g}i}i\in G(11)$

式中:bgi和cgi为GA报价—功率曲线的参数。

GA的报价响应函数与上个报价时段的报价函数、中标功率及实时电价有关,报价函数的响应规则可表示为:

Ci(t+1)=τgif(Ci(t),Pgi(t),λrtp_gi(t)) (12)

式中:τgi为发电机i的电价响应系数。

3.4 CA

电力用户以自身利益最大化为目标,根据RTP改变其用电行为,在电价高峰时转移高峰负荷或向电网回送电力,而在电价低谷时用电或储存电力。用户的目标函数表示为:

max fj=Bj(PLj)=

${\displaystyle \sum _j}$$-\lambda {}_{\text{L}j}{\rm P}{}_{\text{L}j\_\text{m}\text{o}\text{d}}-{\displaystyle \sum _k\lambda }{}_{\text{L}k}{\rm P}{}_{\text{L}jk})2〗(13)$

$\begin{array}{l}\text{s}.\text{t}.{\rm P}{}_{\text{L}j\_\text{m}\text{o}\text{d}}={\rm P}{}_{\text{L}j\_\text{b}\text{a}\text{s}\text{i}\text{c}}+{\displaystyle \sum _k(}{\rm P}{}_{\text{L}jk}-{\rm P}{}_{\text{L}kj})(14)\\ {\rm P}{}_{\text{L}j\text{m}\text{i}\text{n}}\le {\rm P}{}_{\text{L}j\_\text{m}\text{o}\text{d}}\le {\rm P}{}_{\text{L}j\text{m}\text{a}\text{x}}(15)\\ {\displaystyle \sum _j{\rm P}}{}_{\text{L}jk}\le {\rm P}{}_{\text{L}k,\max }(16)\\ {\rm P}{}_{c\text{m}\text{i}\text{n}}\le {\rm P}{}_c\le {\rm P}{}_{c\text{m}\text{a}\text{x}}c\in D(17)\\ Q{}_{c\text{m}\text{i}\text{n}}\le Q{}_c\le Q{}_{c\text{m}\text{a}\text{x}}c\in D(18)\end{array}$

式中:λLj和λLk分别为时段j和k的电价;PLj_mod为时段j用户进行响应后的负荷;PLjk为用户由时段j转移至时段k的负荷;PLj_basic为时段j的刚性需求;Pcmin和Pcmax分别为用户负荷有功功率Pc的最小和最大值;Qcmin和Qcmax分别为用户负荷无功功率Qc的最小和最大值。

假定用户的报价函数为负斜率的线性函数:

$B{}_j({\rm P}{}_{\text{L}j})=b{}_{\text{L}j}+c{}_{\text{L}j}{\rm P}{}_{\text{L}j}j\in D(19)$

式中:PLj为用户j消费的有功功率;bLj和cLj为CA报价—功率曲线的参数。

CA的报价响应函数与上个报价时段的报价函数、消费功率及实时电价有关,报价函数的响应规则可表示为:

Bj(t+1)=τdjf(Bj(t),PLj(t),λrtp_Lj(t)) (20)

式中:τdj为用户j的电价响应系数,根据Bj(PLj),PLj与λrtp_Lj的大小,用户可选择储能、负荷转移、消费或回送电力等行为。

CA实时感知RTP信息,根据RTP的变化和自身的可响应负荷进行响应,但CA的电价响应更为复杂,很难确定CA在某一电价水平的电力消费行为。CA的响应具有模糊性,可建立电价模糊子集$\stackrel{\sim }{{\displaystyle \lambda }}{}_{\text{r}\text{t}\text{p}\_\text{L}j}$、可响应负荷模糊子集$\stackrel{\sim }{{\displaystyle {\rm P}}}{}_{\text{L}j\_\text{r}\text{e}\text{s}}$和实际响应模糊子集$\stackrel{\sim }{{\displaystyle \tau }}{}_{\text{d}j}$,三者之间存在模糊映射关系:

$f:(\stackrel{\sim }{{\displaystyle \lambda }}{}_{\text{r}\text{t}\text{p}\_\text{L}j},\stackrel{\sim }{{\displaystyle {\rm P}}}{}_{\text{L}j\_\text{r}\text{e}\text{s}})\to \stackrel{\sim }{{\displaystyle \tau }}{}_{\text{d}j}(21)$

$\stackrel{\sim }{{\displaystyle \lambda }}{}_{\text{r}\text{t}\text{p}\_\text{L}j},\stackrel{\sim }{{\displaystyle {\rm P}}}{}_{\text{L}j\_\text{r}\text{e}\text{s}}$和$\stackrel{\sim }{{\displaystyle \tau }}{}_{\text{d}j}$的隶属函数可选择三角形隶属函数。例如:对于$\stackrel{\sim }{{\displaystyle \lambda }}{}_{\text{r}\text{t}\text{p}\_\text{L}j}(r{}_1,r{}_2,r{}_3),r{}_1<r{}_2<r{}_3$,有

$\mu {}_{\tilde{\lambda }{}_{\text{r}\text{t}\text{p}\_\text{L}j}}(x)=\{\begin{array}{cc}\frac{x-r{}_1}{r{}_2-r{}_1}\hfill & r{}_1\le x\le r{}_2\hfill \\ \frac{x-r{}_3}{r{}_2-r{}_3}\hfill & r{}_2＜x\le r{}_3\hfill \\ 0\hfill & \text{其}\text{他}\hfill \end{array}(22)$

4 算例分析

用户侧在GCI操作中主要通过分布式电源、分布式储能装置、电动汽车等与电网进行互操作。本文以电动汽车作为GCI的典型应用并基于智能工程混合模型进行GCI对负荷曲线影响的定量模拟,电动汽车电池组的参数见附录A。

以新英格兰IEEE 39节点系统为例建立智能工程混合模型,其系统结构见附录B。以电动汽车电池代理商为基础构建17个CA加入负荷节点与电网进行交互式操作,构建10个GA加入电源节点进行电价响应,各GA和CA参数见附录C表C1、表C2。

CA的$\stackrel{\sim }{{\displaystyle \lambda }}{}_{\text{r}\text{t}\text{p}\_\text{L}j}$依实时电价的高低、$\stackrel{\sim }{{\displaystyle {\rm P}}}{}_{\text{L}j\_\text{r}\text{e}\text{s}}$依可响应负荷的大小可用模糊语言分别表示为:

$\begin{array}{l}\stackrel{\sim }{{\displaystyle \lambda }}{}_{\text{r}\text{t}\text{p}\_\text{L}j}=\{\text{S},\text{Μ},\text{B}\}(22)\\ \stackrel{\sim }{{\displaystyle {\rm P}}}{}_{\text{L}j\_\text{r}\text{e}\text{s}}=\{\text{S},\text{Μ},\text{B}\}(23)\end{array}$

式中:S表示小;M表示中;B表示大。

CA的模糊规则库如表1所示。

2005年,美国日平均上下班时间为52 min,日平均驾车里程为50 km[15],电动汽车充电时间平均为5 h。对美国新英格兰2006年冬季典型日负荷曲线进行适当尺度的变换,作用于新英格兰IEEE 39节点测试系统。假设各节点电动汽车电池的初始平均荷电状态为15%,采样时间取为1 h(与负荷数据采样周期相同,实际中可以取更小)。运行混合模型建模仿真,各CA按自身的目标根据模糊推理规则对RTP进行响应,其中智能体CA1,CA2,CA6,CA9,CA11,CA12的各时段响应电量如图2所示。

可以看出,大部分CA都选择在00:00—06:00的负荷低谷时段进行充电操作,而选择16:00—21:00的负荷高峰时段向电网进行送电操作,反映了用户在GCI机制下积极参与电网的运行调节,系统负荷曲线变化的情况如图3所示。

表2列出了GCI对负荷曲线的定量模拟结果。最大负荷Ppeak较初始负荷曲线下降了54.86 MW,最小负荷Pvalley提高了198.82 MW,平均负荷Pave上升了68.33 MW,峰谷差Ppeak-valley减少了253.68 MW,日负荷率提高了2.66%,说明GCI改善了负荷曲线的形状,在接入清洁能源的同时提高了电力系统的资产利用率。

5 结语

需方响应以及电网—用户之间的互操作性成为智能电网的核心特征,智能电网应该利用需方资源与电网友好互动。GCI操作对社会、电力企业、电力用户的影响必须进行定量分析才能给负荷预测、电网规划提供建设性的参考。根据GCI的模糊性与自适应性提出了模拟框架,建立了控制中心智能体、发电智能体、用户智能体,并基于智能工程混合模型建模技术在电力市场环境下进行GCI模拟。结果表明GCI实现了电网与用户的友好互动,电网在利用用户侧资源的同时改善了负荷曲线的形状。

附录见本刊网络版(http://aeps.sgepri.sgcc.com.cn/aeps/ch/index.aspx)。

摘要：分析了智能电网机制下电网—用户互操作性(GCI)的实现基础及对负荷曲线的影响。GCI具有模糊性与自适应性,传统建模方法很难定量模拟,智能工程混合模型为其提供了解决思路。根据GCI的特点建立了智能工程混合模型,包括控制中心智能体、发电智能体、用户智能体等。在电力市场环境下,用户智能体根据实时电价的波动及可响应负荷的大小进行模糊推理,改变电力消费行为,从而影响负荷曲线。通过IEEE 39节点新英格兰系统算例,验证了该定量模拟方法及智能工程混合模型建模技术的有效性。

异构组件互操作研究 篇9

关键词：组件,接口,互操作,Web Services

0 引 言

目前,分布式组件技术已经成为企业应用开发的基础,代表性的实现级工业组件模型有OMG组织的CORBA/CCM(CORBA Component Model)、微软的COM/DCOM和SUN公司的EJB。所有这些分布式组件规范都要求在服务器端和客户端有明确的、同类型基本构架的具体的对象模型协议,客户端的实现技术完全依赖于服务器端的技术,这种限制使得开发不同类型的分布式组件需要完全不同的方法,而且各种不同类型的组件很难进行互操作。

在Internet环境下,对企业应用的集成和跨企业的交互来说,实现异构组件的互操作是目前面临的迫切任务:1)复用是面向组件计算的最终目标,失去了不同组件模型间的互操作,现有的组件就不能迁移并集成到新系统中;2)如果能实现不同组件模型间动态的互操作,就可以基于现有的大量的组件来动态构造应用系统。

本文分析了目前实现异构组件互操作的主要方法,指出了这些方法在Internet环境中的不足。Web Services的出现为异构组件互操作提供了新的契机,提出了基于Web Services的异构组件互操作方案,并以CORBA组件为例讨论了集成的实现技术。

1 异构组件互操作研究现状

1.1 基于桥接器技术的异构组件互操作

OMG组织在CORBA规范中提出了基于桥接器的COM/CORBA和EJB/CORBA互操作模型,模型中异构组件系统之间的互操作由桥接器来实现。组件系统A中的客户希望向组件系统B中的目标组件发出请求,把提供映射功能的整个概念实体称为桥接器,桥接器的功能是映射并透明地把来自客户方的请求转发到目标组件。

1.2 基于元组件体系结构的互操作

L.D Sauer等人提出了基于元组件模型的组件工厂(Component Mill)体系结构,组件工厂提供了一个集成异构组件的体系结构及基于复用的软件开发环境,通过将不同组件转换为一种通用的元组件格式并基于此实现异构组件的互操作,系统的架构如图1所示。

在开发阶段,组件工厂使用适配器模式对于现有系统中的组件和遗产系统中提取的逻辑功能进行封装,形成组件构造器中的服务,这些服务封装为接口存放于接口库中。根据服务间不同的关系可将服务封装或组合成组件,还可以依据元组件模型自行开发组件,小粒度的组件可以组合成大粒度的复合组件,组件存放于组件库中。由组件构造器创建的组件独立于任何组件运行时环境,从而具有技术和平台独立性,所以由组件构造器产生的组件可以运行于任何组件运行环境中(如:CCM容器和EJB容器)。在部署阶段,通过系统提供的映射器,将组件构造器产生的组件映射为不同组件模型中的组件,各组件模型的组件在其自己的执行环境中执行,应用系统开发者使用不同组件模型的组件构造具有特定功能的应用系统。

1.3 Vienna Component Framework (VCF)

Johann Oberleitner提出了VCF实现方案。VCF支持跨越组件模型进行互操作和组合能力,VCF是一个基于Java的类框架,提供Java API使用户能以一致的方式访问不同的组件模型,从而允许在一个应用中集成基于不同模型的组件。

VCF支持目前主要的商业组件模型CORBA、JavaBean、EJB和COM+等。通过构造PlugIn来支持特定的组件模型,每种组件模型表现为一个PlugIn,支持新的组件模型只需为该组件模型添加相应的PlugIn即可。PlugIn查询组件模型获得组件元信息,构建组件的表示及其所支持的操作、属性和事件回调并为访问这些特性提供所需功能。在VCF中客户不直接使用PlugIn类,而是使用一个伪类访问组件的特性,从而允许在伪类中为组件模型或组件添加新的功能,而不改变PlugIn的语法和语义结构。

1.4 目前互操作方法的局限性

互操作性指的是两个或多个实体之间能够通信和协同工作的能力,无须考虑实现语言、执行环境和抽象模型的不同。在Internet日益成为主流分布计算环境的今天,如何在Internet框架下实现基于不同的组件模型的组件构造应用系统,如何实现跨越防火墙的企业应用交互是迫切需要解决的问题。上述三种异构组件互操作方案虽然都实现了异构组件的交互,但都没有提出无障碍跨越防火墙的通信协议。

SOAP把成熟的基于HTTP的Web技术与XML的灵活性和可扩展性结合在一起,使现有的软件不论基于什么样的编程模式都可以通过Internet通信。本文提出了将分布式组件与Web Services的集成方案,通过集成将不同的分布式组件封装为Web服务,借助于底层SOAP通信协议实现异构组件跨Internet的互操作。

2 基于Web Services的异构组件互操作

2.1 集成方案设计

Web Services是“分布于Internet之上可以通过Internet标准协议进行访问和使用的,具有松散耦合特性的可重用软件组件”。它采用面向服务的体系结构,使用HTTP等通用的Internet协议和XML编码进行消息传输。XML的自描述性和可扩展性以及HTTP对防火墙的透明性,使得Web Services成为“集成中间件的中间件”。

企业应用集成通常通过封装遗留的事务逻辑对外提供服务,将目前企业中大量用分布式组件技术开发的应用扩展到Internet环境中具有重要的现实意义,一方面可以通过Web服务合成将封装后的Web服务合成粒度更大的Web服务甚至整个应用系统,另一方面将不同的组件封装为Web服务,不同的客户应用程序可以通过SOAP调用组件提供的服务,通过这种方式实现基于不同组件模型的异构组件互操作。集成方案如图2所示。

本文以最具代表性的CORBA组件为例说明分布式组件与Web服务集成方案和技术。

2.2 CORBA与Web Services的集成

集成包括三个阶段:服务开发、服务部署和服务运行阶段。服务开发阶段指将CORBA组件的IDL接口描述转换为Web Services的接口描述WSDL,同时在SOAP/IIOP网关中注册IDL/WSDL映射信息。服务部署阶段指将由IDL生成的WSDL文件部署于Web Services服务器。服务运行阶段是指SOAP/IIOP网关完成SOAP消息和IIOP消息之间的转化,将SOAP请求中的参数转换成对CORBA对象调用需要的参数类型,定位和调用CORBA对象,并将响应结果封装成SOAP消息返回给客户端。协议转换过程中需要使用IDL/WSDL服务映射信息,以完成参数校验、对象定位的功能。集成方案如图3所示。

接口转换规则定义了CORBA组件接口和Web Services接口之间的映射关系,同时该规则保证客户端根据Web Services接口生成SOAP调用消息能在协议转换时正确地映射成IDL中定义的操作。

CORBA接口定义语言IDL采用了与C++语言类似的语法,主要包括类接口定义、操作定义和类型定义。Web Services接口定义语言WSDL的接口定义内容包括服务接口定义和服务实现定义两部分,其中服务接口定义描述服务提供的操作以及操作调用时输入/输出的消息,服务实现定义描述服务的协议绑定、地址绑定等实现信息,两者结合构成一个完整的服务描述。在接口映射中,IDL接口定义与WSDL中接口定义部分具有基本的对应关系,因此可以定义规则进行转换,转换的规则如下:

· 类接口定义 在IDL中类接口作为操作的集合,对应于WSDL定义中起同样作用的<PortType>元素,类接口定义中的操作转换为对应端口类型中的操作<operation>。对于IDL类接口中类接口的继承机制,WSDL不支持继承关系,处理方法是在WSDL中将父类接口中定义的操作复制到子类接口中,从而使子类接口中也具备了父类接口中的全部操作。

· 操作定义 IDL中的操作直接转换成WSDL中的操作,IDL操作的in和inout参数构成WSDL操作中的输入消息,IDL操作中的out和inout参数和返回值构成WSDL中的输出消息,IDL操作中的异常构成WSDL操作中的出错消息。

· 类型定义 IDL简单类型定义可直接转化为WSDL简单类型定义,IDL复杂类型定义可转化为WSDL复合类型定义。

3 结束语

在Internet环境下,企业计算日益复杂,分布式组件技术的应用前景将极为广泛,但不同的组件系统间缺乏良好的互操作性是一个很大的缺陷。本文首先总结了目前解决异构组件互操作的主要实现方法,分析了这些实现方法的特点并指出其不足。提出了基于Web Services的异构组件互操作方案,并以CORBA组件为例说明了集成实现中的关键技术。

参考文献

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[3] Ly Danielle Sauer,Robert L Clay,Rob Armstrong. Meta-Component Architecture for Software Interoperability. In Proceedings of Super Computing,1999.

互操作性 篇10

为了解决这一问题，5月30日，WAPI产业联盟正式宣布：即将开展无线局域网产品互操作认定，即对符合GB15629.11系列及相关标准的无线局域网产品进行互操作检测及认定（以下简称“WAPI互操作认定”）。

WAPI互操作认定工作的开展，将为行业用户、企业用户和消费者选择满意的无线局域网产品提供重要依据，可有效帮助企业提升无线局域网技术，促进企业形成安全易用的无线局域网产品。

当前世界各国行政管理部门开展的法规性认证测试，偏重于产品是否符合相关法律法规规定。而联盟组织的互操作认定测试，着重考察不同网络产品之间的互联互通、协同工作能力，以及它们在一起工作时能否满足标准所规定的功能、性能指标要求。

另据联盟介绍，WAPI互操作认定是联盟公共技术支撑服务平台的重要组成部分，属行业组织的自愿性认定范畴，为产业链上下游提供非营利性质的服务。该认定是对现有国家行政管理部门合规性测试和认证的有效补充，填补了国内无线局域网产品互操作性和兼容性检测/认定的空白。

互操作性 篇11

互操作性是指两个或多个系统相互使用所交换的信息的能力。就其本质而言,互操作性是对异质实体(包括异构体系结构、异构操作系统、异构网络和异构语言等)中可获得资源的透明调用的能力[1]。狭义上讲,通信系统互操作性是指各种类型的通信系统之间不但可以进行信息交换,并且这些交换来的信息可以为自己所用。

在各个通信系统正常运转时,其互操作性的实现基本不存在问题,但是当地震、火灾、战争等紧急事件发生后,基本的通信设施很可能遭到严重破坏,各个通信系统之间的互操作就受到了限制,不但阻碍救援工作的开展,甚至左右整个行动全局的胜负[2]。针对这一现实问题,有一个简单的方案曾经被广泛使用,就是建立临时指挥中心,各个部门的通信频率由指挥中心统一分配。然而,这种人工转换的手段不仅耗费时间而且容易出现错误,同时由于一些解决通信系统互操作性的技术实现在很大程度上依赖于通信带宽和基础通信设施,当基础设备遭到毁伤后,通信系统的互操作性通常无法正常实现。因此,发生毁伤情况后,如何实现多部门多领域的通信系统互操作性已成为应对各类突发事件中亟待解决的问题。

实现通信系统可互操作主要解决两个方面的技术难题,一是在大量异构系统之间如何将数据交换的格式达成一致;二是如何与不同类型的通信设备兼容。目前,关于系统之间数据交换的基本格式,随着HTTP和XML数据交换格式的出现,基于Web的应用接口已经在某种程度上缓解了这个问题[3]。然而许多指挥控制系统依然在很大程度上依靠独立的数据格式在内部各个组成部分之间进行数据交换,这种对特定数据格式的依赖性导致当这些系统和外界进行通信时会出现“数据隔阂”。基于Web的应用程序接口也不能完全地解决这个问题,并且还可能导致出现更多的问题。近几年来,数据连通的交替方法得到了开发和利用,利用该方法建立的技术方案提高了远程带宽的速度和数据交换的效能,可以连通包括局域网和广域网在内的大量的通信设施,已有效解决数据交换格式的问题。本文将重点分析如何在毁伤条件下构建通信系统互操作性模型及其工作原理,有效解决不同类型通信设备的兼容使用问题。

2 互操作性模型应用的主要时机

在受到某些人为或自然因素的破坏后,各单位可能仅保留一些能够在内部有效运行的通信设施。军队、武警、警察、医院、消防等单位都可能会在现场执行任务,他们可能会携带各种频段、各种性能、各种加密手段的无线电通信设备。电磁空间内充斥着各种不同类型的无线电信号,经常因无线电通信频谱不充分或分配混乱,缺少统一的系统运行标准,残存的通信设备不能够再次以统一的方式被系统重新使用,对通信设备不熟悉等原因造成通信混乱[4]。在此情况下,原本能够有效实现互操作的通信系统必将无法继续正常工作,必须采用相应的手段以实现通信系统的互操作性,以满足应急需要。

基于以上情况,毁伤条件下建立通信系统互操作模型的主要时机是:

(1) 最基础的通信设施如:有线电话和无线电话,已被破坏,丧失服务功能。

(2) 语音通信交流的恢复拥有最高优先权。

(3) 数据网络功能被消减或不存在。

(4) 基于网络合作的任何应用软件已无法使用。

(5) 系统中的每个单元都将自己所有的通信系统投入使用,且这些通信系统在各自的无线电频率上运行,难以有效建立通畅协调的通信体系。

3 构建模型

3.1 可互操作组件

为了自动化解决毁伤条件下的通信系统互操作性问题,文中建立了一个互操作性组件模型。该模型是一个软、硬件配套系统,具有在基础设施受到严重损伤时快速的部署可互操作系统的功能。他可以通过在广泛类型的通信设备和协议之间使用自组织移动网络技术来提供环境感知、行动规划、指挥控制等功能,并且可以允许各通信参与者进行自适应的配置,使系统几乎不需要人工的协调即可正常运行[5]。模型设计的关键是定义一个支持互操作性的体系结构,有效的实现异构系统间的互操作性,同时他还能为所有互连的系统提供一个共同的操作界面。

如图1所示,可互操作系统组件(ISC)对外部系统(SA)来讲就象系统SA外部的一个节点。该节点和系统SA相互交换数据,同时使用系统SA固有的通信渠道、格式和协议。如果组件(ISC)连接的是两个类型相同的系统,那么数据就不经过任何改变直接传输。然而,如果与之相连的系统类型不相同,他会将接收到的数据转换成自己的内部格式,然后提供给本地用户或其他系统[6]。他可以以这种方式在任意数量的系统之间建立连接,并且可以将数据展现给指挥部,从而在异构系统之间创建一个共同的操作界面。

3.2 工作原理

模型有以下5个核心功能领域必须在异构的系统之间实现:数据库功能域;通信功能域;图形功能域;用户接口功能域;体系制度(鉴定、访问控制、线程等) 功能域。

除此之外还要实现3个关键的处理模式:

(1) 转换:数据从一种格式转换为另一种格式;

(2) 更新:一些数据状态的改变引起另一些数据状态的改变;

(3) 关系:系统内的数据项相互关联。

通过实现这五个关键功能域和三种处理模式,可以建立系统的核心功能以支持在异构的系统之间快速地实现互操作性。互操作性有两种不同的部分:通信互操作性,即使用任何可用的通信手段将数据在系统之间进行传输;应用程序互操作性,在不同的应用程序之间交换数据。该模型的设计是为了使用任何的通信手段来传输数据,而其底层使用的通信基础设施如:无线电、移动网络、有线和无线的局域网对用户都是透明的,系统自动发现和使用合适的接口。每一个功能领域都是系统的一个独立组成部分,创造一个可互操作的应用软件的实质是把这些组成部分连接到一起。通过实现这些处理方式和创造独立的核心组成部分,开发者能够独立的工作,彼此之间不互相影响,并且给开发新的功能留下空间。

3.3 微型网络控制器(MINC)

前面曾提过实现互操作性的一个障碍是每一个部门都有自己独特的通信设备,而且这些设备经常无法和其他部门的设备兼容。如果在两个系统之间不能建立最基本的语音和数据通信,那么仅为互操作性建立一个软件系统是毫无意义的。为了克服这一障碍,我们使用一个无线电接口设备来连通各种类型的无线电通信设备和加密装置,同时为希望通过无线电进行交流的应用程序提供一个应用程序接口。该设备的一个原型就是微型网络控制器(MINC)。

一个典型的MINC为应用软件提供一个共同的接口,还可以包含嵌入的GPS接收器,可以提供通信和定位功能[7]。MINC设计支持不同无线网络之间的快速、低消耗的互操作性。MINC基本不包括网络协议代码,当主机对其发出指令时,仅对无线电信号进行转换和传输。这一点有以下几点好处:

(1) 因为MINC是一个嵌入式设备,即使在比较有限的条件下他的固件也较易开发。

(2) MINC的代码具有更长的生命期,因为MINC的固件很少因为无线电信号的改变而改变。

(3) MINC和应用程序的接口也具有更长的生命期。现实中MINC和主机的接口在过去十几年中一直没有变化。

所有这些特性都支持了在异构的通信装置之间快速的配置可互操作的数据通信网络。

4 模型在不同类型的网络上的应用

4.1 无线电

应用程序和无线电的接口有很多类型。假如无线电提供标准的串口、PPP或是IP,那么应用程序可以直接通过无线电相连;如果无线电使用专有的串口,可以使用MINC进行相应的转换。无线网络使用的协议取决于其性能要求,该系统可以对数据进行压缩或加密,数据采用前向校错,并且进行分组以适应网络的速度和出错率,带有选择确认的滑动窗口协议被用来提供可靠数据传输。

4.2 LANs

对于有线或是无线LANs,有许多不同的协议和格式可以采用,取决于配置可用设施。UDP用来进行无连接的不可靠传输,如网络发现信息和位置报告;TCP用来进行对可靠性有较高要求的传输。该系统使用OLSR协议通过无线LANs建立自组织的移动网络。对于有线的LANs使用OLSR协议来发现节点并路由数据。有线的LANs被作为移动自组织网络进行处理,使用此技术,该系统可以无需预先配置和网络管理的提供互操作性通信环境。

4.3 蜂窝电话和卫星通讯

蜂窝电话和卫星通讯的使用方式也根据其性能存在很大差异,对于一个使用Hayes类型调制解调器的卫星电话来讲,该系统可能直接在其间通过拨号建立连接从而传输数据。如果一个蜂窝电话使用提供Java支持,那么他可以直接下载一个该系统的应用程序。该程序将报告电话所处的位置,支持通过简单的文本信息传输环境信息以及基本的指挥控制命令。

4.4 服务

外部的应用程序可以通过LAN来调用该系统的API,服务可以被动态发现或是直接存在于一些周知的端口。外部应用程序通过发送和接收SOAP/XML的文档来调用服务和接收结果,服务提供者和客户端之间以自组织的方式配置。这种松绑定和自动发现的机制使得该系统可以被任意数量的客户端使用而无需特殊的配置。

4.5 应用实例

图2表示了一个MINC卡连接移动通信小组和指挥服务器示意图。

在该配置中,一个移动通信小组使用802.11无线设备,这些设备建立了一个移动的自组织的网络使得小组成员之间可以进行数据交换。其中的一个成员配有卫星无线通信终端,该系统可以在高速的无线移动网络和低速的卫星网络之间建立连接。在另外一端,该系统在卫星通信网络和有线的LAN之间建立连接,使得和LAN相连的指挥中心可以和使用移动电话的小组之间进行有效通信。

图3是一个通过MINC卡连接地面人员和Internet的部署图。图中地面的救援人员持有具有GPS功能的蜂窝电话,电话可以通过蜂窝数据网络报告自身所处的位置信息。该系统接收这一信息并通过卫星通信将其传给另外一个可以提供Internet功能的模型,该模型也可以作为一个Web服务器,被授权的用户可以与其建立连接来接收信息。

5 结 语

本文提出了一种在通信设备发生毁伤的条件下快速实现各个系统间通信互操作性的模型,给出了该模型的工作原理及应用。随着技术的进步,下一代的可互操作组件将集成更多的附加功能,可以为环境感知提供更为便捷的解决方案。基于该模型的易扩展性,必将在更多网络系统中得到应用。

摘要：在基础通信设施受到破坏以后,各部门之间的通信交流受到阻碍,不但会延误救援工作的开展,并且可能会带来更大的损失。面对不同类型的数据格式和不同频率的无线电设备,如何实现多部门多领域的通信系统互操作性成为一个亟待解决的问题。分析了毁伤条件下实现通信系统互操作性的特点及面临的挑战,建立了一种在毁伤条件下实现通信系统互操作性的模型,并阐述了该模型的工作原理及其在不同类型的通信网络中的应用。最后通过两个应用实例验证了该模型的有效性和正确性。

关键词：毁伤,互操作性,模型,通信系统

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