سیستم های حسگر همه جانبه مبتنی بر شبکه عنوان پستی است که قراراست با شما به اشتراک بگذاریم.امیدواریم که این پست جذاب مورد پسند شما قرار بگیرد. این پست توسط ونوس نصیرفام تهیه و تقدیم می گردد.

چکیده

شبکه‌های حسگر مقدار زیادی داده تولید می‌کنند. مطابق با نیازهایی که این داده ها برای پردازش، تحویل و دسترسی به آن نیاز دارند.این داده های در دسترس را هنگام ساخته شدن با مکان فیزیکی دستگاه پردازش می کند،ترجیحات کاربر، محدودیت‌های زمانی، به‌طورکلی به عنوان زمینه-آگاهی نامیده می‌شود. به طور گسترده ای به عنوان تابع اصلی برای سیستم‌های همه جا حاضر شناخته می‌شود. به بهترین شکل ممکن دانش عدم تجزیه و تحلیل ادغام اطلاعات زمینه برای شبکه‌های حسگر همه جا وجود دارد. اتخاذ تکنیک‌های مناسب ترکیب اطلاعات می‌تواند به غربالگری نویز اندازه‌گیری‌ها، داده‌های کنترلی در شبکه و استنباط‌های لازم که می تواند در محاسبات زمینه‌ای کمک کند، انجام دهد. در این مقاله سعی می‌کنیم تکنیک‌های مختلف ترکیب اطلاعات زمینه را با مقایسه تعداد زیادی راه حل، روش‌ها، معماری‌ها و مدل‌های آنها بررسی کنیم.

معرفی

شبکه حسگر بی‌سیم (WSN) نوعی شبکه است که از تعداد زیادی گره مجهز به دستگاه‌های حسگر مختلف تشکیل شده است. هدف WSN ممکن است برای جمع‌آوری داده‌ها، نظارت بر یک رویداد و غیره تا اقدامات لازم در صورت لزوم انجام شود. WSN مقدار زیادی داده تولید می‌کند، بنابراین نیاز اساسی برای پردازش این داده های بزرگ جمع‌آوری شده است. علاوه بر این، داده‌های تولید شده ممکن است به دلیل خرابی گره‌های حسگر زیرین، نویز اضافی و متناوب باشند. ادغام اطلاعات به‌عنوان وسیله‌ای برای چگونگی پردازش این داده‌های جمع‌آوری‌شده برای افزایش ارتباط از مجموعه داده‌ها مطرح می‌شود. همانطور که انسان‌ها بیشتر و بیشتر درگیر این محیط فراگیر خواهند شد، تولید اطلاعات زمینه برای تکمیل تلاش‌های انسانی یک مزیت اضافی خواهد بود. توانایی تشخیص کاری که کاربر انجام می‌دهد یا وضعیت گروهی از کاربران چگونه است درگیر در کار همکاری می‌تواند فعالیت‌هایی که در واکنش برنامه‌ها، سازگاری و کمک در فعالیت‌های آینده فراگیر باشد بسیار مطلوب خواهد بود. برنامه‌های کاربردی فراگیر می‌توانند از نظارت بر مراقبت‌های بهداشتی گرفته تا اتوماسیون خانه و دفتر هوشمند، از راهنمای هوشمند گشت و گذار تا بازی‌های نسل جدید را شامل شود. با توجه به اهمیت ادغام اطلاعات زمینه در یک محیط همه جا حاضر بر اساسWSN ، این مقاله مناطق ویژه مربوط به ادغام اطلاعات زمینه و نحوه استفاده از آن به روشی فراگیر برای سیستم‌های مبتنی بر حسگر را برجسته می‌کند. بدست آوردن ادغام اطلاعات زمینه به روشی حداقل نیاز به یک سیستم یکپارچه مبتنی بر حسگر همه جا دارد. این چالش برانگیز است، زیرا سیستم‌های مبتنی بر حسگر بسیار ناهمگن هستند، محدودیت‌های ارتباطی و محاسباتی شدیدی دارند و در محیط‌های چالش برانگیز کار می‌کنند. ادغام اطلاعات زمینه در لایه‌های پروتکل (لایه فیزیکی تا لایه کاربردی) کار می‌کند، به چالش طراحی یک مدل یکنواخت می‌افزاید.در این مقاله پیشینه ادغام اطلاعات زمینه ارائه خواهد شد.

۲٫ مبانی

این فن^‌آوری^‌ها باید ساده (همه جا) باشد. یکی از جنبه‌های حیاتی مورد نیاز، انتقال اطلاعات (زمینه) مرتبط به مکانی است که به آن نیاز است. به ارمغان آوردن این فن‌آوری پیش‌بینی شده در ارتباطات بی‌سیم بسیار مهم است. بنابراین دسته‌ای از شبکه‌ها به نام شبکه حسگر بی^‌سیم (WSN) برای پر کردن شکاف به وجود آمدند.این شبکه‌ها از گره‌های مجزا تشکیل شده‌اند که قادر به تعامل با محیط زیست با سنجش یا کنترل پارامترهای فیزیکی آنها هستند. این گره^‌ها با سایر گره‌ها برای تکمیل وظایف خود هم همکاری می‌کنند. این وظایف می تواند تشخیص رویداد، اندازه گیری‌های دوره‌ای، ردیابی و غیره باشد. جدا از وظایفی که WSN می‌توانست در آنجا به آن دست یابد ویژگی‌های خاص مورد نیاز WSN مانند نوع خدمات، کیفیت خدمات، تحمل خطا، طول عمر، مقیاس‌پذیری، محدوده چگالی، قابلیت برنامه‌ریزی، قابلیت نگهداری هستند.

۲٫۱٫ معماری WSN و محدودیت ها

یک WSN از مجموعه‌ای از گره‌های حسگر تشکیل شده است. این گره‌ها از اجزاء پنج گره اصلی تشکیل شده اند: کنترل^‌کننده، حافظه، سنسور و محرک، ارتباطات و قدرت عرضه. هر یک از این مؤلفه‌ها بین به حداقل رساندن مصرف انرژی و انجام وظایف محوله تعادل ایجاد می‌کند.
۱٫۱٫۲ناظر
کنترل کننده هسته گره حسگر بی‌سیم است. داده‌ها را از حسگرها جمع‌آوری می‌کند، این داده‌ها را پردازش می کند، تصمیم می‌گیرد که چه زمانی و کجا آن را ارسال کند، داده‌ها را از سنسورهای دیگر دریافت می‌کند گره می‌زند و در مورد رفتار محرک تصمیم می‌گیرد. باید برنامه‌های مختلفی، از پردازش سیگنال بحرانی و پروتکل های ارتباطی گرفته تا برنامه‌های کاربردی را اجرا کند. این نظارت می‌تواند یک میکروکنترلر، ریزپردازنده، آرایه دروازه قابل برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) یا مدار مجتمع خاص برنامه (ASIC) باشد.

۲٫۱٫۲حافظه

حافظه قرائت‌های حسگر میانی، بسته‌هایی از گره‌های دیگر را ذخیره می‌کند، ماژول‌ها را برای دستیابی به وظایف برنامه‌ریزی می‌کند. مؤلفه حافظه می‌تواند انواعی از دسترسی تصادفی حافظه(RAM) و حافظه فقط خواندنی(ROM) باشد. RAM اطلاعات را ذخیره می‌کند منبع تغذیه در دسترس است، در حالی که ROM محتویات خود را پس از خاموش شدن منبع تغذیه حفظ می‌کند. به‌طور کلی زمان دسترسی از RAM سریعتر از ROM است. انواع ROM ها که امکان بازنویسی داده‌ها را فراهم می‌کند، می‌تواند حافظه فقط خواندنی قابل برنامه‌ریزی (EEPROM) یا حافظه فلش باشد.

۲٫۱٫۳ سنسور و محرک

حسگر وسیله‌ای است که تغییر در یک محرک فیزیکی در محیط را تشخیص می‌دهد و به سیگنالی تبدیل می شود که می‌تواند اندازه‌گیری یا ثبت شود. محرک می‌تواند صوتی، الکتریکی، مغناطیسی، طیفی، حرارتی، مکانیکی و غیره باشد. محرک مکانیزمی است که توسط که یک سیستم کنترل بر روی یک محیط عمل می کند. با تبدیل انرژی به حرکت-جنبش. محرک‌ها می‌توانند هیدرولیک، پنوماتیک، الکتریکی، مکانیکی و غیره باشند.

۲٫۱٫۴ارتباطات

تبدیل گره‌ها به شبکه به دستگاهی برای ارسال و دریافت اطلاعات از طریق یک کانال بی سیم نیاز دارد. به طور کلی برای ارتباطات بی‌سیم مبتنی بر فرکانس رادیویی‌(RF). ارتباط بهترین انتخاب به دلیل برد طولانی، نرخ داده بالا، نرخ خطا در مصرف انرژی کم، و بدون نیاز به خط دید بین فرستنده و گیرنده قابل قبول است.

۲٫۱٫۵ منبع تغذیه

به‌طور کلی باتری‌های منبع تغذیه بدون اتصال، انرژی را برای گره‌های حسگر تأمین می‌کنند. به‌طور متناوب می توان شارژ مجدد را از محیط به‌دست آورد (به عنوان مثال خورشیدی، سر و صدای محیط).

۲٫۲٫ محیط محاسباتی فراگیر

محاسبات فراگیر محیطی اشباع از اشیایی که قابلیت‌های محاسباتی و ارتباطی دارند. بر اساس، محاسبات فراگیر چهار ناحیه رانش را در بر می‌گیرد. استفاده مؤثر از محیط‌های هوشمند، با ترکیب زیرساخت محاسباتی تعبیه شده در زیرساخت ساختمان، فضای هوشمندی ایجاد می‌کندکه این دو جهان را به هم نزدیک می‌کند. رانش دوم «نامرئی» است. ناپدید شدن کامل محاسبات فن‌آوری از آگاهی کاربر فراگیر است. حوزه تحقیقاتی رانش «مقیاس‌پذیری محلی» است. همانطور که فضاهای هوشمند در پیچیدگی رشد می‌کنند، شدت تعاملات بین آنها افزایش می‌یابد، فضای محاسباتی شخصی کاربر و محیط اطراف او افزایش می‌یابد. این فعل و انفعالات تقاضاهای جدی برای پهنای باند و انرژی زیرساخت های تعبیه شده ایجاد می‌کند. آخرین رانش «پوشاندن شرطی شدن ناهموار» محیط است. که به دلایل اقتصادی به مسائل پوشاندن فضاهای واقعا هوشمند از فضاهای گنگ رسیدگی می‌کند.

۲٫۳٫ محاسبات آگاه از زمینه

آگاهی از زمینه به عنوان یک عنصر ضروری از محاسبات فراگیر و فراگیر سیستم‌ها از اوایل دهه ۱۹۹۰ وجود داشتند. بنابراین نوع زمینه می‌تواند به عنوان فعالیت فعلی، هویت، مکان و زمان طبقه‌بندی شود. دسته‌بندی از آگاهی از زمینه می‌تواند ارائه خدمات اطلاعاتی به کاربر به صورت خودکار اجرای یک سرویس و برچسب‌گذاری زمینه برای بازیابی بعدی باشد. آگاه از زمینه محاسبات سبکی از محاسبات است که در آن اطلاعات موقعیتی و محیطی درباره افراد، مکان‌ها و اشیا برای پیش‌بینی نیازها و ارائه فعالانه محتوا، کارکردها و تجربیات غنی‌شده، آگاه از موقعیت و قابل استفاده استفاده می‌شود.

۳٫توزیع اطلاعات زمینه

WSNبسیار مستعد خرابی گره است، با این حال بسیار قوی و مقاوم به خطا است. فائق آمدن خرابی سنسور، محدودیت‌های تکنولوژیکی، مشکلات پوشش مکانی و زمانی، ویژگی‌های خاصی باید تضمین همکاری، افزونگی، و مکمل شوند. در سناریوهای استقرارWSN یک منطقه موردعلاقه با استفاده از گره‌های زیادی پوشش داده می شود. هر کدام با یک نمای جزئی از صحنه همکاری می‌کنند. ترکیب اطلاعات زمینه می‌تواند برای ترکیب نمای کامل با کنار هم قرار دادن هر گره استفاده شود. افزونگی WSNرا از شکست یک گره تقریباً شفاف می‌کند. اندازه گیری‌های همپوشانی را می‌توان برای داده‌های دقیق‌تر ترکیب کرد. مکملیت با استفاده از حسگرهایی حاصل می شود که درک ویژگی‌های مختلف محیط، از ترکیب اطلاعات زمینه می‌توان برای ترکیب استفاده کرد. اطلاعات زمینه تکمیلی به طوری که استنتاج‌هایی را امکان‌پذیر می‌کند که در غیر این صورت ممکن است به دست آوردن آنها از اندازه‌گیری گره‌های جداگانه دشوار باشد.

۳٫۱٫ تعریف کیفیت و کیفیت زمینه

بسیاری از نویسندگان به زمینه می‌پردازند. در زمینه خدمات به صورت «جایی که هستید، با چه کسی هستید و چه منابعی در این نزدیکی وجود دارد. به عنوان اطلاعاتی که می‍توان برای توصیف وضعیت یک مورد وجود، موجودیت استفاده کرد. آن را اینگونه دسته‌بندی می‌کند: فعالیت فردی، مکان، زمان و روابط. به زمینه به عنوان مجموعه‌ای از متغیرها اشاره می‌کند که ممکن است برای یک عامل موردعلاقه باشد و بر آن اقدامات تأثیر بگذارد ؛ زمینه را به فضای چهار بعدی ، محاسبات زمینه، زمینه فیزیکی، زمینه زمانی و کاربر متن نوشته تقسیم می‌کند.
به زمینه محاسباتی اشاره دارد، تا تمام جنبه‌های فنی مربوط به قابلیت‌ها و منابع محاسباتی را در بر بگیرد.

این کپسوله‌سازی ضروری است زیرا ناهمگونی‌های موجود در محیط موبایل، مانند قابلیت‌های دستگاه و اتصال همه چیز را بیان می‌کند. زمینه فیزیکی به گروه‌هایی تقسیم می‌شود، جنبه‌هایی از دنیای واقعی که توسط حسگرها/محرک‌های مستقر در اطراف قابل دسترسی هستند. جنبه‌هایی مانند شرایط ترافیکی، داده‌های سرعت، سطوح نویز، دما و روشنایی مورد بررسی قرار می‌گیرند. مشکل در زمینه فیزیکی خطاهای اندازه‌گیری به دلیل عدم دقت فرآیندهای فیزیکی آن است. زمینه زمانی به بعد زمانی، مانند زمان روز، هفته، ماه و فصل سال، فعالیت انجام شده توسط سیستم می‌پردازد. این فعالیت‌ها می‌توانند رویدادهای پراکنده باشند که گهگاه رخ می‌دهند. یا رویدادهای دوره‌ای که به روشی قابل پیش‌بینی و تکرار اتفاق می‌افتد. در نهایت، زمینه کاربر شامل جنبه‌های بافت سطح بالا مربوط به بعد اجتماعی کاربران (به دست آمده از کاربرانی که بخشی از یک سیستم کامل هستند)، مانند نمایه کاربر، افراد نزدیک، و موقعیت اجتماعی فعلی است.کیفیت زمینه (QoC)، به مجموعه پارامترهایی اطلاق می‌شود که الزامات و ویژگی‌های کیفیت را برای داده‌های زمینه (دقت، تازگی، قابل اعتماد بودن) بیان می‌کند.با داده‌های زمینه با چهار پارامترQoC  (۱)به‌روز بودن برای مقابله باقدمت داده‌ها سروکار دارد (۲) قابل‌اعتماد بودن به میزان اعتقادی که به صحت متن داریم. (۳) کامل بودن در نظر گرفتن اینکه داده‌های زمینه می‌تواند جزئی و نادرست باشد. (۴) اهمیت بیان اولویت‌های متمایز (۵) اعتبار داده‌های زمینه، اعتباری را مشخص می‌کند که باید توسط داده‌های زمینه رعایت شود و (۶) دقت داده‌های زمینه، میزان پایبندی بین ارزش واقعی، حسی و توزیع شده داده‌های زمینه را ارزیابی می‌کند. QoS به داده‌های زمینه کامل نیاز ندارد، بلکه به تخمین درستی از کیفیت داده‌ها نیاز دارد.

۳٫۲٫توزیع اطلاعات زمینه در محیط همه جا حاضر

سرویس‌های متن‌آگاه فقط باید اطلاعات زمینه را تولید و منتشر کنند و علایق خود را در دریافت اعلام کنند، و همچنین باید مسائل مربوط به توزیع اطلاعات زمینه را رسیدگی کند. توزیع اطلاعات زمینه به طور خودکار با آن سروکار دارد، ارائه این اطلاعات زمینه به همه نهادهایی که نسبت به آن ابراز علاقه کرده‌اند. توزیع اطلاعات زمینه یکسان، که به سادگی داده‌های زمینه را بر اساس نیازهای زمینه بیان شده توسط گره‌ها (سیستم‌های انتشار/اشتراک) مسیریابی می‌کند. گره‌ها اطلاعات زمینه را بدون بررسی محتوا مسیریابی می‌کند. نوع دیگر توزیع اطلاعات زمینه آگاهانه است، که در آن اطلاعات زمینه رد و بدل شده به صورت پویا تطبیق داده شده و خود مدیریت می‌شود به خود فرآیند توزیع کمک کند.

۳٫۳٫الزامات برای توزیع اطلاعات زمینه

افزایش پیوسته‌ای در نحوه توزیع آگاه از زمینه وجود داشته است. پیش از این تمرکز تحقیقات بر روی استقرار در مقیاس کوچک مانند خانه هوشمند یا زیرساخت‌های استقرارها کوچکتر بود. در حال حاضر تغییرات برای انطباق استقرارهای بی‌سیم آگاه از زمینه در استقرار در مقیاس بزرگ است که اغلب به مقیاس اینترنت می‌رسد. برای پشتیبانی از چنین استقرارهای بزرگ زمینه آگاه، کمبودهای زیادی وجود دارد که باید وجود داشته باشد برآورده شد: (الف) توزیع اطلاعات زمینه در مسیر اطلاعات تولید شده برای همه فرو رفتگی‌های جالب در سیستم، (ب) پشتیبانی از گره‌های حسگر ناهمگن با قابلیت‌های متنوع از سرعت‌های محاسباتی، استانداردهای ارتباطی، سناریوهای عملیاتی مختلف و غیره. (ج) ارائه دامنه‌های دید متنوع برای اطلاعات زمینه، با در نظر گرفتن موقعیت فیزیکی، زمینه مرجع کاربر، به‌طوری که هزینه‌های سربار مدیریت را محدود کند. (د) محدودیت های مبتنی برQoC مانند کیفیت دریافتی اطلاعات، انطباق بر اساس تغییرات توپولوژی، تحویل تضمین جلسه، به‌موقع بودن و قابل اطمینان بودن و اجتناب از کپی‌های اضافی و متناقض در سیستم را برآورده می‌کند. (ه) مدیریت چرخه حیات اطلاعات زمینه پایان به انتها. فعالیت‌ها مانند تجمیع اطلاعات توزیع شده و فیلتر کردن باید برای کاهش هزینه‌های غیر ضروری مدیریت انجام شود.

۳٫۴٫ زمینه توزیع اطلاعات

این معماری سه بازیگر اصلی را در نظر می‌گیرد: منبع زمینه، نشست زمینه و تابع توزیع زمینه. منبع زمینه دسترسی حسگرهای بک‌اند را پنهان می‌کند عملیات و انتشار داده‌های زمینه را فعال می‌کند.

نشست زمینه به سطح خدمات اجازه می‌دهد تا نیازهای زمینه خود را بیان کند توسط پرس و جوهای زمینه (تعاملات مبتنی بر کشش) یا اشتراک‌ها (تعامل‌های مبتنی بر فشار)؛ تطبیق زمینه رضایت صحیح از نشست موجودیت توزیع زمینه درخواست می‌کند، زمینه را با واسطه‌گری تعامل بین منابع زمینه و نشست توزیع می کند، با اطلاع‌رسانی خودکار مشترکین زمینه در تطابق بافت افت می‌کند. نهادهای پشتیبان دیگری در معماری مدیریت زمینه، تحویل متن و پشتیبانی از سازگاری در زمان اجرا وجود دارد.

۳٫۴٫۱ نهاد مدیریت زمینه

نهاد مدیریت زمینه مسئول مدیریت بافت محلی توسط تعریف بازنمایی زمینه و بیان نیازها و عملیات پردازشی.
آنها را می‌توان چنان طبقه‌بندی کرد که در بیان، هزینه‌های حفظ و فوقانی پردازش متفاوت باشند. مدل عمومی نمایش مشکل عمومی دانش را ارائه می‌دهد. مدل‌های اختصاصی دامنه، تنها داده‌های متعلق به دامنه خاص را نشان می‌دهد و از نمایش عمومی دانش اجتناب می‌کند. بدون مدل، روی بازنمایی دانش تمرکز نکنید. مدل های عمومی متفاوت هستند فرمالیسم و ​​رسا بودن و از مدل های پذیرفته شده‌ای مانند: مدل ارزش کلیدی، مدل‌های طرح نشانه‌گذاری، مدل‌های مبتنی بر منطق و مدل مبتنی بر هستی‌شناسی اقتباس کرده‌اند. مدل‌های کلید-مقدار، ساده‌ترین ساختار داده را برای مدل‌سازی بافت با بهره‌برداری از جفت‌های دو آیتم نشان می‌دهد: کلید (نام ویژگی) و مقدار آن برای اجرا ساده است و بنابراین عمومی است. از آنجایی که فاقد قابلیت‌هایی برای ساختاردهی داده‌های زمینه‌ای است و ابزاری برای بررسی اعتبار داده‌ها ندارد، نارسایی‌های خاص خود را دارد. جعبه ابزار زمینه، کار از این رویکرد را برای نمایش زمینه و ابرداده مرتبط با منابع زمینه اتخاذ می‌کند. محیط آگاه از زمینه خودکار فراگیر (PACE) به جفت‌های کلید-مقدار برای نمایش داده‌های زمینه‌ای که برای تعیین اینکه کدام عمل استفاده می‌شود، وابسته است. کاربر در زمینه کنونی همه جا حاضر را ترجیح می‌دهد. پروتکل مسیریابی مبتنی بر تاریخچه برای شبکه‌های فرصت طلب(HiBOp) و مسیریابی تطبیقی ​​آگاه از زمینه(CAR) ، استفاده از محاسبات، زمان و زمینه کاربر برای ارزیابی و انتخاب بهترین ارسال کننده است. مدل‌های طرح نشانه‌گذاری از نمایش‌های مبتنی بر XML برای مدل‌سازی داده‌های سلسله مراتبی ساختار متشکل از برچسب های نشانه گذاری، ویژگی ها و محتویات استفاده می‌کنند. آنها نسبت به جفت های کلید-مقدار مانند (۱) اعتبارسنجی داده های زمینه از طریق طرحواره های XMl، (۲)ساختاربندی داده‌ها از طریق ساختارهای XML سودمند هستند. محیط مدیریت منابع آگاه از زمینه (CARMEN) از پروفایل‌های مبتنی بر XML برای توصیف اطلاعات محاسباتی و زمینه کاربر استفاده می‌کند.

۳٫۴٫۲ موجودیت تحویل زمینه

موجودیت تحویل زمینه مسئول مسیریابی متن به سیستم همه جا حاضر خواهد بود. انتشار معاملات با (۱) کدام زمینه را باید توزیع کرد. و (۲) که گره‌های مقصد داده‌های توزیع شده را دریافت خواهند کرد. روکش مسیریابی، آن را در نظر می‌گیرد. توزیع زمینه می‌تواند از شبکه‌های پوششی مختلف برای اتصال و سازماندهی کارگزاران درگیر استفاده کند. ماژول انتشار جریان زمینه را بین منابع و نشست‌ها امکان‌پذیر می‌کند. راه‌حل‌های انتشار عبارتند از: دسترسی مستقیم حسگر، مبتنی بر سیل، مبتنی بر انتخاب، و مبتنی بر شایعات. در حسگر، نشست های دسترسی مستقیم به طور غیرمستقیم با منابع برای دسترسی به داده ها ارتباط برقرار می‌کنند. کاشفان جعبه ابزار زمینه ثبت نام را از منابع زمینه انجام می دهند و تحرک دستگاه را فعال می‌کنند.
COSMOS بر روی پردازش زمینه با فرض تمام موارد تمرکز می‌کند داده‌های زمینه توسط حسگرهای محلی تولید می‌شوند. RCSMیک کشف زمینه پروتکل برای مدیریت ثبت حسگرهای محلی و کشف حسگرهای راه دور، روشن راه‌اندازی برنامه را پیاده‌سازی می‌کند.

۳٫۴٫۳ پشتیبانی از سازگاری در زمان اجرا

طبقه‌بندی سازگاری زمان اجرا بر اساس(۱) ناآگاه، (۲) تا حدی آگاه، و (۳) کاملاً آگاه می‌تواند باشد. در
سازگاری ناآگاهانه، خدمات به سطح خود نمی‌رسد و بر سازگاری زمان اجرا تأثیر نمی‌گذارد. در سازگاری نیمه آگاه، همکاری بیشتری بین سطح خدماتی که پروفایل‌ها را تأمین می‌کند وجود دارد که نوع موردنیازدرخواست های خدمات و سازگاری زمان اجرا را توصیف می‌کند، توزیع داده‌های زمینه را برای پاسخگویی به این درخواست ‌ها تغییر می‌دهد. در سازگاری کاملاً آگاهانه، پشتیبانی سازگار در زمان اجرا به‌تنهایی هیچ‌کاری را انجام نمی‌دهد، اما همینطور سطح خدماتی که پیکربندی مجدد درایوها را تکمیل می‌کند.

۴٫طبقه بندی ترکیب اطلاعات زمینه

WSN اساساً برای جمع‌آوری و پردازش داده‌ها از محیط به ترتیب طراحی شده است تا درک بهتری از رفتار نهاد تحت نظارت داشته باشد. این داده‌های تولید شده در صورتی مفید است که زمینه مربوط به تولید این داده ها درنظرگرفته شود. ادغام اطلاعات زمینه به چگونگی این اطلاعات متنی جمع‌آوری شده توسط حسگرها می تواند برای افزایش ارتباط آن پردازش شود توجه دارد. اطلاعات متنی همجوشی را می‌توان به طور معمول در وظایف تشخیص و طبقه‌بندی، مانند روباتیک و کاربردهای نظامی تشخیص نفوذ و تشخیص انکار سرویس(DoS) استفاده کرد. ادغام اطلاعات زمینه را می‌توان به سه دسته طبقه‌بندی کرد. (۱) بر اساس روابط میان بافت ورودی؛ (۲) بر اساس سطح انتزاع از زمینه دستکاری شده در طول فرآیند همجوشی. و (۳) بر اساس سطح انتزاع از ورودی و خروجی یک فرآیند همجوشی.ادغام اطلاعات زمینه بر اساس سطح انتزاع ورودی و خروجی بیشتر است بر اساس به پنج دسته تقسیم می‌شود. داده‌های ورودی داده (DAI-DAO)، این ترکیب با داده‌های خام سروکار دارد و نیز نتیجه داده‌های خام قابل اعتمادتر/دقیق‌تر است. داده در ویژگی خروجی(DAI-FEO) ، از داده‌های خام از منابع برای استخراج ویژگی‌ها یا خصوصیات استفاده می‌کند که یک موجودیت را توصیف می‌کند. خصوصیات در ویژگی خارج (FEI-FEO)، روی مجموعه‌ای از ویژگی‌های بهبود/تصفیه یک ویژگی، یا استخراج ویژگی‌های جدید کار می‌کند.ویژگی در تصمیم‌گیری خارج(FEI-DEO) ، مجموعه‌ای از ویژگی‌های یک موجودیت را می‌گیرد که یک نمایش نمادین یا یک تصمیم ایجاد می‌کند. تصمیم در تصمیم خارج (DEI-DEO)، تصمیم به منظور به دست آوردن یک تصمیم جدید ترکیب می‌شود.

۴٫۱٫ مکانیسم ها و الگوریتم ها برای ترکیب اطلاعات زمینه

ادغام اطلاعات زمینه را می‌توان با اهداف مختلفی مانند استنتاج، تخمین، طبقه‌بندی، نقشه‌های ویژگی و فشرده سازی انجام داد.
روش‌های استنتاج معمولاً در ادغام زمینه تصمیم، جایی که تصمیم است، بر اساس دانش موقعیتی درک شده استفاده می‌شود. روش‌های ویژگی نقشه‌ها در برنامه‌هایی مانند راهنما و منبع مدیریت استفاده می‌شوند. در برنامه‌هایی که استفاده از داده‌های حسی خام دشوار است، ویژگی‌های نمایش جنبه های محیط را می‌توان با استفاده از روش‌های تخمین و استنتاج توسط برنامه درخواست کننده استخراج و استفاده کرد. دو نوع اصلی از ویژگی نقشه‌ها وجود دارد: نقشه‌های اشغال شده و اسکن شبکه. نقشه‌های اشغال یک دوبعدی/سه بعدی را تعریف می‌کنند. نمایش محیط، توصیف اینکه کدام مناطق توسط یک شی اشغال شده و کدام مناطق آزاد هستند. فضای مشاهده شده به سلول‌های مربع حاوی مقادیر تقسیم می‌شود که نشان‌دهنده احتمال اشغال آن است. شبکه اسکن تعریف شده در نوعی نقشه منبع/فعالیت برای WSN است. این نقشه‌ها نشان دهنده توزیع منابع یا فعالیت یک WSNاست. روش‌های فشرده‌سازی مورد استفاده در WSNاز همبستگی فضایی بین گره‌های حسگر بدون هزینه ارتباط اضافی بهره‌برداری می‌کنند. این کار با مشاهده دو همسایه انجام می‌شود اندازه‌گیری های همبسته را ارائه دهد. در کدگذاری منبع توزیع شده (DCS) داده فشرده‌سازی از منابعی که از نظر فیزیکی جدا هستند و ارتباط برقرار نمی‌کنند. منابع خروجی فشرده خود را برای رمزگشایی مشترک به واحد مرکزی ارسال می‌کنند. در ارائه یک الگوریتم ساده با استفاده از فشرده‌سازی بدون تلفات کارآمد انرژی تکنیک مبتنی بر طرح کدگذاری هافمن، که در آن از همبستگی طبیعی بین داده‌ها و اصول آنتروپی بهره برداری می‌کند. زمان اجرا این الگوریتم بسیار کارآمدتر از سایر ابزارهای فشرده‌سازی مانند gzip،bzip2  و S-LZWآن را نشان می‌دهد.

۴٫۲٫ اطلاعات زمینه مدل‌ها و استقرارهای معماری فیوژن

چندین معماری و مدل به عنوان دستورالعمل برای طراحی اطلاعات زمینه سیستم‌های همجوشی عمل می کنند. پیروی از مدل‌های معماری که مناسب زمینه کاربردی هستند زمینه ادغام اطلاعات در محیط فراگیر در این زیربخش مورد بررسی قرار می‌گیرد: مدل مبتنی بر اطلاعات، مدل مبتنی بر فعالیت و مدل مبتنی بر نقش.مدل مبتنی بر اطلاعات زمینه بر سطح انتزاع اطلاعاتی که توسط وظایف تلفیقی مدیریت می‌شود، تمرکز می کند. این مدل‌ها توالی اجرای وظایف فیوژن را مشخص نمی‌کنند. در مدل‌های مبتنی بر فعالیت زمینه، فعالیت ها و ترتیب صحیح اجرای آنها به صراحت مشخص شده است. در زمینه مدل‌های مبتنی بر نقش سیستم‌های همجوشی اطلاعات را می‌توان بر اساس نقش‌های همجوشی و روابط بین آنها مدل‌سازی و طراحی کرد. با این حال، آنها وظایف فیوژن را مشخص نمی‌کنند، در عوض مجموعه‌ای از نقش‌ها را ارائه می‌دهند و روابط بین آنها را مشخص می‌کنند. معماری‌های مبتنی بر سیستم‌های مبتنی بر اطلاعات زمینه بر انتزاع از داده های تولید شده در طول ادغام زمینه متمرکز هستند. مدل JDL و Dasarathy دو نوع مدل در این کلاس است. مدل JDL به طور مشترک توسط مشترک ایالات متحده مدیران آزمایشگاه(JDL) و وزارت دفاع ایالات متحده(DOD) طراحی شده است. معماری‌های مبتنی بر مدل نقش محور زمینه را می‌توان با تمرکز بر مدل شی‌گرا به بهترین شکل مثال زد. با این حال هیچ کار یا فعالیت فیوژن وجود ندارد. نقش‌های مشخص شده حامی، ادراک کننده، کارگردان و مدیر هستند. حامی بر اساس تعامل با جهان، جمع‌آوری اطلاعات و اقدام در مورد محیط‌زیست است. ادراک کننده اطلاعات را ارزیابی می‌کند و تحلیل زمینه‌ای را به مدیر ارائه می‌دهد. مدیر با در نظر گرفتن اهداف سیستم یک برنامه عملیاتی ارائه می‌دهد. در نهایت، مدیر بازیگران را کنترل می‌کند تا برنامه‌ها را طبق دستور کارگردان اجرا کنند.

۵٫چارچوب‌های فیوژن اطلاعات زمینه

چارچوب‌های ادغام اطلاعات زمینه باید بتوانند اطلاعات موجود را درک کنند منبع زمینه (فیزیکی و مجازی)، ساختار داده آنها، و به طور خودکار مدل‌های داده داخلی ساخته شده تا آنها را تسهیل کند.بافت خام باید بازیابی شود و به‌طور مناسب به مدل‌های بازنمایی بافت با کمک ناچیز انسان تبدیل شده است. چارچوب‌ها باید برای پشتیبانی از استدلال چندوجهی انعطاف‌پذیر باشند، در حالی که به اطلاعات متنی هم در زمان واقعی و هم تاریخی دسترسی دارند. چارچوب پشتیبانی زمینه به عنوان یک خدمات(CXaaS) مورد بحث قرار گرفته است، چرخه حیات به رویکردهای چرخه حیات سازمانی (ELA) و چرخه حیات زمینه رویکردها (CLA) طبقه‌بندی می‌شود. ELA بر زمینه تمرکز دارد در حالی که CLA به مدیریت زمینه می پردازد. چرخه حیات CLA حول حسگر زمینه، انتقال زمینه، اکتساب زمینه، طبقه بندی زمینه، مدیریت زمینه، انتشار زمینه، استفاده از زمینه، حذف زمینه، حفظ بافت، وضع زمینه کار می‌کند. در مرحله اکتساب زمینه، زمینه مورد نیاز را از منابع مختلف مرتبط دریافت می‌کند. تکنیک‌های به‌دست آوردن زمینه بر اساس مسئولیت، فرکانس (متن ارسال شده به صورت دوره ای یا با فراتر رفتن از حد آستانه)، منبع زمینه (سخت افزار حسگر، میان‌افزار، سرورهای زمینه)، نوع حسگر (حسگرهای فیزیکی، مجازی، منطقی) و اکتساب فرآیند (مستقیماً از حسگر، استنباط برای داده های حسگر، ارائه شده به صورت دستی) است. زمینه‌های جمع‌آوری شده بر اساس یک طرح واره معنادار مدل سازی و نمایش داده می شوند. مدل‌سازی می‌تواند مدل ارزش کلیدی، مدل نشانه‌گذاری، مدل گرافیکی (یکپارچه زبان مدل‌سازی، مدل نقش شیء)، مدل مبتنی بر منطق، و مدل مبتنی بر هستی‌شناسی باشد. زمینه‌های مدل‌سازی شده برای استخراج اطلاعات زمینه سطح بالا (استدلال) پردازش می‌شوند. استدلال زمینه را می‌توان به عنوان روشی برای کسر دانش جدید بر اساس زمینه موجود تعریف کرد. زمینه‌سازی فازی دارای سه موضوع مهم است. پیش‌پردازش زمینه با تمیز کردن زمینه (پر کردن مقادیر ازدست رفته، رسیدگی به موارد پرت، اعتبارسنجی زمینه از طریق منابع متعدد و غیره)، ترکیب زمینه و استنتاج زمینه سر و کار دارد. استدلال زمینه به عنوان: یادگیری تحت‌نظارت، طبقه‌بندی نظارت بدون‌یادگیری، قوانین، منطق فازی، استدلال هستی‌شناختی و استدلال احتمالی می شود. سپس این اطلاعات زمینه برای مصرف‌کنندگانی که با استفاده از روش جستجو و اشتراک ثبت نام کرده‌اند توزیع می‌شود. در روش پرس و جو مصرف‌کنندگان زمینه توزیع زمینه درخواستی را در قالب یک پرس و جو ارائه دهند که توسط مدیریت زمینه پردازش سیستم‌هایی برای تولید نتایج می‌شود. در روش اشتراک (انتشار/اشتراک) سیستم نتیجه را برمی‌گرداند به صورت دوره‌ای یا زمانی که رویداد رخ می‌دهد.

۶٫ تلاش‌های پژوهشی در ترکیب اطلاعات زمینه

یک بررسی کامل از تلاش‌های تحقیقاتی در زمینه محاسبات آگاه از زمینه را می‌توان در این قسمت یافت.

برخی از ابزارهای کلیدی / میان افزارها در این نظرسنجی با تمرکز بر ادغام اطلاعات زمینه نشان داده شده‌اند.

جعبه ابزار زمینه

هدف آن تسهیل توسعه و استقرار برنامه‌های کاربردی زمینه‌ای است. دارای سه انتزاع اصلی: ویجت زمینه (برای بازیابی داده ها از حسگرها)، مفسر زمینه (استدلال در مورد داده های حسگر)، و جمع کننده زمینه است.

CoBrA

(معماری کارگزار زمینه) یک معماری عامل محور کارگزار است که اشتراک دانش و استدلال زمینه را برای فضاهای هوشمند فراهم می‌کند. عمدتاً به پشتیبانی دستگاه‌های محاسباتی تلفن‌همراه با منابع محدود و مسائل مربوط به حریم خصوصی می‌پردازد. متن نوشته اطلاعات با استفاده از هستی‌شناسی مدل‌سازی می‌شوند و از واسطه‌های زمینه استفاده می‌کنند. یک کارگزار زمینه دارای چهار جزء است: پایگاه دانش زمینه (ذخیره سازی مداوم برای زمینه در شکل‌گیری)، موتور استدلال زمینه (استدلال بر اطلاعات زمینه ذخیره‌شده)، ذخیره‌سازی اکتساب زمینه (بازیابی زمینه از منابع زمینه)، و خط مشی ذخیره‌سازی مدیریت (سیاست‌ها را مدیریت می‌کند، مانند اینکه چه کسی به چه داده‌هایی دسترسی دارد). دانش زمینه در چارچوب شرح منابع(RDF) سه‌گانه با استفاده از Jena نشان داده می‌شود.

SOCAM

(میان‌افزار زمینه آگاه خدمات‌گرا) مبتنی بر هستی‌شناسی میان‌افزار آگاه از متن است. هستی‌شناسی به دو سطح تقسیم می‌شود: هستی‌شناسی سطح بالا برای مفاهیم کلی و توصیفات خاص حوزه هستی‌شناسی سطح پایین. دارای اجزای کلیدی زیر است: ارائه‌دهنده زمینه (داده‌ها را از حسگرها به‌دست می‌آورد و سایر منابع داده داخلی و خارجی و تبدیل زمینه به هستی‌شناسی وب بازنمایی زبان (OWL)، مفسر زمینه (استدلال را با استفاده از موتور استدلال و ذخیره اطلاعات زمینه پردازش شده در پایگاه دانش) خدمات آگاه از زمینه (مصرف کنندگان زمینه)، و سرویس مکان‌یابی خدمات (ارائه‌دهندگان زمینه و مترجم مجاز به ثبت نام هستند تا سایر اجزا بتوانند جستجو کنند ارائه‌دهندگان و مترجمان را بر اساس توانایی‌های آنها اختصاص می‌دهد).

e-SENSE

ترکیبی از شبکه حسگر بدن(BSN) ، شبکه‌های حسگر شی(OSN) ، و شبکه حسگر محیطی (ESN) برای گرفتن اطلاعات غنی از زمینه است. مراحل آن جمع‌آوری داده‌های حسگر، پیش فیلتر کردن داده‌ها، ادغام منبع داده انتزاعی زمینه، استخراج زمینه، موتور قانون، و سازگاری است.

MoCA

یک میان‌افزار توزیع مبتنی بر سرویس که از هستی‌شناسی استفاده می‌کند مدلسازی و مدیریت زمینه است. گره های مدیریت زمینه(CMN) ، زیرساخت است که مسئول مدیریت حوزه‌زمینه است. اجزای اصلی در MoCA عبارتنداز: ارائه‌دهندگان زمینه (تولید یا بازیابی زمینه از سایر منابع موجود برای استفاده توسط سیستم مدیریت زمینه)، مصرف‌کنندگان زمینه (مصرف‌زمینه جمع‌آوری و پردازش شده توسط سیستم)، و خدمات زمینه (مسئول دریافت، ذخیره و انتشار اطلاعات‌زمینه). از یک مدل شی‌گرا برای مدیریت زمینه استفاده می‌کند.زبان نشانه‌گذاری توسعه‌پذیر(XML) برای مدل‌سازی زمینه و بررسی اعتبار. کدهای برنامه زمینه را به‌دست می‌آورند و داده‌ها را در مخزن زمینه وارد می‌کنند.

Feel@Home

یک چارچوب مدیریت زمینه است که از تعامل بین دامنه‌های مختلف پشتیبانی می‌کند. در خانه‌های هوشمند، دفتر هوشمند و دامنه‌های تلفن‌همراه نشان داده شده است. اطلاعات زمینه با استفاده از زبان‌هستی شناسی وب(OWL) ذخیره می‌شود. دارای سه بخش است: پرس و جوهای کاربر، سرور مدیریت جهانی (GAS) و مدیریت زمینه دامنه (DCM). درخواست‌های کاربر ابتدا توسط GAS دریافت می‌شود. تصمیم می‌گیردکه به چه چیزی مربوط است برای پاسخگویی به درخواست کاربر باید با دامنه تماس گرفته شود. سپس GAS درخواست کاربر را به مدیران زمینه دامنه مربوطه هدایت می‌کند. DCMاز زمینه معمولی مؤلفه‌های مدیریتی مانند پوشش متن، تجمع کننده زمینه، استدلال زمینه، پایگاه‌دانش، و چندین مؤلفه دیگر برای مدیریت سؤالات کاربر، انتشار/اشتراک سازوکار تشکیل شده است. پاسخ به درخواست کاربر با استفاده از همان مسیری که در زمان دریافت شده است، باز می‌گردد.

ezContext

چارچوبی است که مدیریت چرخه حیات زمینه خودکار را فراهم می‌کند.  ezContextشامل چندین مؤلفه است: منبع زمینه (حسگرهای فیزیکی، پایگاه داده یا وب ‌سرویس)، ارائه‌دهنده زمینه (متن را از منابع مختلف بازیابی می‌کند، چه در فشار/کشیدن). روش)، مدیر زمینه (مدل سازی زمینه را کنترل می‌کند)، پوشش زمینه

(متن بازیابی شده را در قالب صحیح کپسوله می‌کند)، و رجیستری ارائه‌دهندگان (فهرست ارائه‌دهندگان زمینه و قابلیت های آنها). JavaBeans به عنوان فرمت اصلی داده استفاده می‌شود. CAMPUSیک میان‌افزار است که از فن‌آوری‌ها از محاسبات معنایی بهره برداری می‌کند تا به صورت پویا تصمیمات انطباق را با توجه به اطلاعات متنی زمان اجرا استخراج کند. این مبتنی بر سه فن‌آوری اساسی است:

انطباق ترکیبی، هستی‌شناسی و شرح منطق/ استدلال منطقی مرتبه اول، برای ساختن تصمیمات سازگاری آگاه از زمینه است. این برنامه توسعه دهندگان را از نیاز به پیش بینی، فرمول بندی و نگهداری قوانین انطباق رها می‌کند ، در نتیجه تلاش‌های لازم برای توسعه برنامه‌های کاربردی آگاه از زمینه را تا حدزیادی کاهش می‌دهد.

خلاصه

طی چند سال گذشته، بهبود فن‌آوری سخت‌افزار حسگر با کاهش هزینه‌ها منجر به وابستگی آنها به اشیاء اطراف ما می‌شود که واقعاً همه جا را ایجاد می‌کند محیط اطراف ما وفادار به دیدگاه مارک ویزر است.چالش اصلی درک اطلاعات زمینه‌ای عظیمی است که توسط این استقرار سنسورها تولید می‌شود.این مقاله به‌طور فعال توسط شرکت‌های عمومی/خصوصی و همچنین مؤسسات تحقیقاتی در حال انجام است.تجزیه و تحلیل بر روی تعدادی از مدل‌ها، معماری‌ها و راه‌حل‌هایی که از تلاش‌های تحقیقاتی صدها نفر و انبوهی از مؤسسات تحقیقاتی بوده است. نتیجه این نظرسنجی به شدت به جهت‌گیری جامعه نسبت به‌اطلاعات ادغام زمینه تحقیق اشاره دارد. این مقاله سعی می‌کند تا حدی کار اساسی را ارائه دهد تحلیل تلاش‌ها در این زمینه مانند گذشته تا تلاش‌های آینده‌نگر به ثمر بنشیند. روند نشان می‌دهد که این منطقه یک قطب فعال است و تلاش‌های بسیار بیشتری انجام می‌شود نیاز به داشتن یک محیط واقعاً فراگیر در اطراف ما است.

کلیدواژه:هوش مکانی،حسگر،شبکه، ونوس نصیرفام،WSN، نویز اندازه‌گیری‌ها، حسگر بی‌سیم،حافظه، فیوژن،میان‌افزار،سیستم مدیریت زمینه،محاسبات آگاه، توزیع اطلاعات،نقشه.