基于物联网技术的移动设备交互体系结构

摘　要：

摘　要：移动设备和实物对象之间的交互技术得到了越来越多的关注，这一技术提供了一种自然、直观的方式来请求与实物对象相关联的服务。目前有些方法可以提供这些服务，但是这些方法大多是专用的，它们专为特定的应用领域提供服务，没有通用的概念。而另一方面，物联网技术提供了一系列的标准化方法，，可以对实物对象进行标识。作者设想，这两种技术的结合可以支持移动设备交互的发展和实物对象数据的传播。因此，笔者提出了一个概念，一个体系结构，甚至说一个早期的物联网移动交互开发原型。使用Web服务的实物对象提供服务描述，该服务描述用于自动生成所述移动设备上的用户接口。

关键词：

关键词：物联网　移动设备　交互体系结构

      1　背景和动机

　　现今，移动互联网用户越来越沉浸到一个无处不在的复杂的信息领域中。移动客户端提供日益复杂的方法来捕捉信息，它们利用情境信息直接与实物对象进行交互。另一方面，实物对象越来越多地通过视觉或无线标记（如RFID标签——一种无线射频识别技术）增强与数字相关联的信息。在这一背景下的物理移动交互允许用户通过选择虚拟信息和调用服务，与实物对象相互作用。目前的应用程序提供了一些方法把这种相互作用的考虑进去，它们中的大多数都是专用的，专为特定的应用领域或交互技术设计出来的，没有通用的概念。比如，诺基亚本地交互的服务器是一个实时的网络Web服务，后端则基于RFID技术进行移动交互工作。

　　此外，目前比较关注的物联网技术（如基于工业界或学术界的物联网技术）在现实世界中的对象都基于单独的数字网络。这里的实物对象被唯一地标识，通过对其标准化描述便于访问和交互。我们认为物理移动设备的交互与物联网技术的结合，能支持与实物对象交互的移动开发和部署。因此，本文提出了一个概念，一个体系结构，甚至说一个正在开发早期的物联网移动交互原型。我们使用Web服务描述实物对象，该服务描述之后用于自动生成所述移动设备上的用户接口。

　　Web服务技术提供了一种新的方式，使信息和服务同时降低互操作性，是一种提高系统的可扩展性、平台独立性和标准化的信息交换新途径。此外，我们希望通过增加语义描述，以提高他们的灵活性和表现力，从而提高建模和Web服务的动态组合。上述的建模服务表现为足以获取情境信息组合的Web服务，以提供明确的用户信息。因此，我们的体系结构能够实现通过Web服务，由移动设备自动生成用户接口。

　　接下来，我们要探讨如何使得用户接口进行优化，以提供更方便、更简单的与物联网的实物对象的交互和与之相关的服务。由于目前还没有统一的方法来集成Web服务和用于实物对象交互，我们的体系结构必须满足如下几个技术要求。（1）建模，构造和提供Web服务。（2）自动生成和集成移动用户接口的Web服务功能的抽象描述的复杂性，支持与实物对象的交互。（3）移动设备和标记的链接、以及组件之间信息交换的建模技术。

　　以上内容是对用户接口的自动生成的关键点。尽管Web服务的描述仅仅为创建用户接口提供了有限的支持，但它充分解释了扩展服务描述语义的注释功能，能够高度灵活地自动生成用户接口。

　　2　体系结构和原型

　　正如前面所提到的，两个不同领域需要将这些方法相结合：物联网技术和移动交互设备——用于与实物对象进行交互。我们的主要目的是连接这两个领域，而移动设备充当它们之间的传递者，图1显示了相应的体系结构。移动设备充当通用客户端，独立于实物对象，与它所调用的服务进行交互。在移动设备上使用交互客户端组件和服务客户端组件进行交互。交互客户端检测唯一标识符并将附加数据进行存储，而服务客户端则与Web服务域交流。通用客户端存储用户的情境信息和设备功能，可以丰富自动生成用户接口机制。设备方面，我们考虑不同移动平台的物理功能（例如相机读卡器或RFID / NFC阅读器）和用户接口功能（例如J2ME运行环境或XHTML浏览器）。因此，通用客户端必须能够有支持所涉及的交互处理功能的任意设备组合。

　　在Web作用域的服务描述用来促进互操作性，自动服务调用/组成及自动生成用户接口。服务被分为基础服务和情境服务。基础服务执行涉及与实物对象交互的主要功能，有可能是一个实物对象和初始基础服务之间的固定关系。情境服务提供上下文相关信息，如地理位置或者时间。同时，所有的服务还可以相互进行交互。例如，一个基础服务可以请求其他基础服务或情境服务，通用客户端也应该能够直接访问关联服务。

　　用于连接服务域和物理移动交互作用域，我们提出了一个概念叫“交互代理”服务器，它提供三个主要功能：服务组合，论证和用户接口生成。“服务组合”描述具有涉及物理交互和处理多个Web服务的交互。“论证”必须解决不同的服务之间的语义互操作性的协调。

　　工作的另一个焦点在于自动生成用于不同服务的用户接口，它应以统一和透明的方式提供给用户。通过提供服务调用定义所需要的输入和输出，语义服务描述已经定义了一个原始设备的用户接口结构。基于我们的方法，语义服务描述由一个额外的用户接口扩展，它描述了一个参数类型：从基础映射到具体的用户接口的增强。

　　为了说明我们的概念，这里有一个正在实施测试的早期原型。这里定义了这样一个场景，一张电影海报提供不同电影院的票务服务。假设每张海报上的不同电影都可以被用户准确地选中。如图2所示，带有近距离无线通讯技术（Near Field Communication，简称NFC）的手机用来与电影海报交互。如图3所示，NFC/RFID标签固定在海报背面，里边提供了当前电影的相关信息（如位置和时间）。此时调用的服务可以使用情境信息，如确定离当前位置最近的电影院或上映时间最临近的电影院。

　3　结论

　　目前，物联网技术受限于实物对象的标准化描述。加强与服务交互的支撑实物对象仍然只能通过专有的解决方案来实现。我们讨论了物理移动交互和物联网相结合的一种通用方式。提出了通过通用客户端实现实物对象和多个服务之间的协调机制。通过使用Web服务技术，看到了巨大的商机，以克服不同服务之间语义不兼容的问题，还可以从描述服务的语义有利于自动生成用户接口。此外，还将进一步评估这个结构体系，并不断进行修正与改进，使之能够真正投入实际开发中。