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1、面向移动协同的扩展式动态环境演算范型研究第42卷第4期2008年4月西安交通大学JOURNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITY面向移动协同的扩展式动态环境演算范型研究曹玉辉,(1.西安交通大学电子与信息工程学院,710049,王卫红,覃征西安;2.河北经贸大学信息技术学院,050061,石家庄)摘要:针对已有移动协同研究中尚缺乏既能描述移动性,又能描述协作性的演算系统,提出了一种扩展式动态环境演算范型(EMA).在对动态环境演算中的基本概念"环境"进行深入解析的基础上给出其在协同计算情境下的新语义,之后抽取刻画协同行为的基础动作A,并将A作为刻画协作性的基本
2、单位.进而将动作行为理论引入到动态环境演算中,即在动态环境演算的基础上将A作为参与环境演算的基本实体,从而借助已有动态环境演算对移动性的描述能力来刻画移动协同计描述.较之经典动态环境演算,EMA弥补了不能刻画移动协同中的协作性缺陷,为移动协同理论框架的完善提供了依据,为移动协同应用的构建提供了一种新的理论基础.关键词:动态环境演算;移动协同;行为理论中图分类号:TP301文献标志码:A文章编号:0253987X(2008)04042704ResearchofExtendedMobileAmbientCalculusOrientedMobileCollaborationCAOYuhui,WANG
3、Weihong,QINZhengInformationandTechnology,HebeiUniversityofEconomics&Business,Siazhuang050061,China)Abstract:Sincethereisnoanycalculussysteminexistingresearchonmobilecollaborationcomputing,whichcandescribebothmobilityandcollaborativecharacterofmobilecollaboration,anovelextendedmobileambient(E
4、MA)calculusiSproposedbasedontraditionalmobileambientcalculus.ThebasicconceptAmbientinmobileambientcalculusiSanalyzed,andthenovelsemanticincollaborationcomputingenvironmentisadde&Then,thebasicconceptA,whichdescribesthecollaborativebehavior,iSabstracted,andiSusedasthebasicunittodescribecollabo
5、rativecharacter.Subsequently,thebehaviortheoryiSintroducedtothetraditionalmobileambientcalculus.Thus,themobilityofmobilecollaborationcomputingisdescribedbyexistingmobileammakesupthegapofthemobileambientcalculusthatarenotabletodescribecollaborationandthatEMAprovidesanewideaforthetheoryframeworkofmobi
6、lecollaboration,andatheoreticalbackgroundformobilecollaborationapplications.Keywords:mobileambient;mobilecollaboration;behaviortheory收稿日期:20070917.作者简介:曹玉辉(1969-),男,在职博士生,副教授;覃征(联系人),男,教授,博士生导师.基金项目:国家高技术研究发展计划资助项目(2003AA412020);陕西省科学技术发展计划"十五"攻关资助项目(2000K08一G12);国防"十一五"预研基金资助项目(
7、402040202).西安交通大学第42卷动态环境演算j(MobileAmbient,MA)通过环境,移动等概念能够从最基础的层次上刻画移动性.就移动协同计算.而言,其不仅具有移动性而且还具有协作性_5.因此,如何在刻画移动性的同时刻画协作性,便成为移动协同计算研究中的一个重要问题.移动协同计算涉及了诸多应用领域,如计算机支持的协同工作(CSCW),群件,工作流等领域探讨如何将成熟理论和产品迁移到移动计算环境以满足移动用户对协作性的需求l_6,移动计算领域试图借助协同技术,协作理论和方法来解决移动计算环境下的问题_7,如无线网络的视频和音频的协作处网络传输L9.,应用体系结构与中问件_1,协同
8、应用_9构建等层面上展开的,很少涉及到刻画移动性,协作性的理论演算的范型.在移动计算中,动态环境演算通过环境,移动等概念将从最基础的层次上刻画移动计算的本质移动性.在CSCW领域,一般是通过交互,通信的描画移动性和协作性,在动态环境演算的基础上,本文引入了基础动作A的概念,并将A作为参与环境演算的基本实体,从而达到了通过动态环境演算的环境,移动等概念来刻画移动协同中的移动性,通过A之间的交互,通信来刻画移动协同中的协作性.1动态环境演算及基础动作概念动态环境演算的基本模型:用环境表示抽象,有界的计算场所,如主页,虚拟地址空间,对象,笔记本电脑等.在计算环境嵌套组织中,每个环境包括数过环境,移动
9、等概念从最基础的层次上刻画移动计文献1,其操作语义由描述进程演化的归约关系和结构全等关系来定义,并将进程视为参与环境演算的基本实体.环境的概念是一个抽象概念,是指一个有界的计算场所,这些计算场所在协同计算的情境下均可作为协作者参与协同工作的协同空间,如多个协作者共享一个主页等.依照环境的定义,在协同空间,移动终端节点上的计算空问均是抽象,有界的计算场所,因而也可看作是一个环境参与环境演算.此外,在移动协同服务中,协同任务是最为核心同任务T,可分解成若干个可执行的子任务,而每个子任务对应一个动作序列ASeq,即T:=bl一bb:=ASeq其中动作序列ASeq一A-A2A,即动作序列ASeq为各种
10、基础动作A的复合形态.故此,A可作为移动协同中刻画协作行为的最基本的单位,并通过A之问的交互操作从一个更深层次上刻画移动协同中的协作性.A是一个多元组,即A一(ADes,ATyp,ALoe,ATim,AIn,AOut,ALim)(1)式中:ADes是对A内容的概要描述;ATyp是A的类型,例如初始活动,普通活动等;ALoe是A的位置信息;ATim是A与时问相关的信息,以说明A的任务执行状况;AIn是A的输入,可以是环境变量,角色变量或者环境状况变化,以及A的执行结果;AOut是A执行结果的输出;ALim是对A执行条件,约束的说明.A除了具有进程计算特性外,还具有操作特性,描述如下.(1)A之问
11、,A与A序列之问,A序列之问均具有紧密的关联性,这种关联性主要表现为语义关联性和操作关联性,前者是指动作序列与协同成员个体,协同群组,协同服务任务等密切相关,后者是指A与A序列之问,A序列之问存在并发关联性和因果关联性等复杂关联关系.(2)刻画移动协同中的协作行为的基本单位A,是一个封装了多种属性的计算实体,如A的位置信息,A与时间相关的信息,A的输入/输出等.正是因为A具有上述特性,所以它具有描述协式动态环境演算(EMA)的语法及语义.2扩展式动态环境演算a,b,为EMA中的各种常量;P,Q,R,al,五2,为A的名;z,Y,为变量;Al,A2,R为A集合名;A-,A2,为A序列名;元:一l
12、,2,为名集合.第4期曹玉辉,等:面向移动协同的扩展式动态环境演算范型研究依据上述符号命名规则,则EMA的语法定义如下.定义1协同群组中的所有A的集合定义为A:一1,2,五)定义2刻画某一协同任务的A序列A定义为A:一五1五2五定义3EMA中的各种能力定义为:一A_move在Iin五IdelIin7zIout7zIdel7z式中:Amove表示允许执行A迁移动作;Ain表示允许A进入某个环境;del表示删除某个A;in表示A进入环境7z;out7z表示A退出环境7z;del7z表示在群组活动中删除环境.这里的环境也是一个抽象概念,表征抽象有界的逻辑范围,如协同群组的共享空间,协同成员的个体逻辑
13、空间,个体物理节点位置等.定义4A的状态可表示为A_statef7zI().I<>其中:表示动作五在环境72中;().五表示d接收输入;<>表示输出,即将Y放于环境中.定义5A的互操作定义为,五j:一eI(vn)fiI五I五I五?五jIk!五式中:是空动作,即该动作不包含任何内容;(vn)a表示引入新名字及限定了动作d的执行范围;五表示di与dj并行执行;五?五j表示d与d顺序执行;愚!表示d被复制k次.定义6交互复合操作关系定义为R:一AIA*IA式中:A是顺序操作集,表示动作集在动作集A之后执行;A*是并行操作集,表示A,并发执行的复
14、合操作关系;A是交互操作集,表示A,Aj在执行过程中相互之间进行信息调用,交互.3实例下面是2个协作者U,Uz分别借助各自的移动终端设备,在群组共享空间上共同实现移动协同标绘任务的实例.U,U2的每个标绘操作动作都有一型主要包括插入(Ins)与删除(De1),标绘的物理符号主要包括点,线等多种图形符号及注解说明的相应字符(C)等.(1)依据A的定义及前述实例说明,标绘操作可实例化为A_Des":一D)A_Typ:一Ins,De1)A_Loe:一U1,U2A_Tim":一t1,t2,t)A_In":一SA_Out:一SA_Lim":=式中:D表示标绘操作的
15、物理符号;Ins,Del表示标给操作的类型lu,uz表示标绘操作所在的位置;tl,tz,t表示标绘操作执行的时间点;S表示执行前标绘的格局状态;S表示执行后标绘的格局状态;表示d的执行条件,约束.那么,A的标绘操作实例d的元组形式可表示为一(D),Ins,De1),Ul,U2),t1,t2,t),S,S,)在此基础上,依据标绘的实际情景,标绘操作的相关符号定义如表1所示.表1标绘操作的相关符号定义符号语义五的类型,即Ins,Dek云插入,删除的物理符号(包括图形符号和字符).云插入,删除的物理符号的位置,区域.五标识,由产生五的协作者Id及其在该协作者站点位置上的标识组成.(2)标绘操作动作之
16、间的操作关系.设2个标绘操作动作分别为,z,则压,在z具有顺序,并行的逻辑关系,它的EMA语法可分别表西安交通大学第42卷示为l?2和llz.其中:l?2表示l,2顺序执行,即五在z之前;五lz表示,z并行序执行.操作动作与标绘动作序列可以顺序,并行执行,其EMA语法可表示为五?A(操作动作与序列A顺序执行),A?五(序列A与操作动作d顺序执行),IA(操作动作五与序列A并行执行),Al(序列A与操作动作d并行执行).设U,U2的标绘动作序列分别为A,Az,则oAl:一五iA2:一i为了减少协同标绘时的无线传输信息量,协作者问的同步共享空间是通过标绘动作的传输来实现的,而不必每次都传输整个共享
17、空间,这样既保证协同响应时问比较小,又能使得无线信道传输的协同交互信息量比较少,从而使协同活动得以顺利进行.U,Uz的协同标绘示意图如图1所示.图1",U2的协同标绘示意图从图1可知,在某一初始时刻to,共享空间初始状态为S.,假设S.一"abcde"为一字符串状态,则在t时刻uz的标绘操作动作为5.Ins(e,3),即U2在共享空间的第3个位置插入字符"e",.Ins(e,3)样,U,Uz的共享空间改为S一"abecde".同理,在t3时刻,Ul将标绘操作动作!.Del(b,2)传递给U2之后,共享空问中的第2个位置上的字
18、符"b"被删除,从而U,Uz的共享空间改为Sz一"aeede".综上所述,标绘操作动作5从产生该动作的U2环境z迁移到Ul的环境T/1,这种标绘操作动作在各个协同成员对应的计算节点迁移的移动性EMA语法可表示为l,a!:zH-:一1-41这样,标绘操作动作五从U2迁移到U上执行.由于在U上也有自己的标绘操作动作序列A,所以5将加入到Ul的操作动作序列A之中,当冱!迁移后,Ul与Uz的动作序列分别改为A:一!A:一!冱;4结论如何在刻画移动协同的移动性的同时,刻画协作性,在移动协同计算中具有十分重要的理论,实践意义.为了在一个统一的框架下做到这一点,本文在
19、动态环境演算的基础上,引入了基础动作的概念,从而通过动态环境演算来刻画移动协同的移动性,通有的动态环境演算,EMA弥补了动态环境演算不能同时刻画移动协同的移动性和协作性的缺陷,为移动协同理论框架的完善提供了一种新思路,且为移动协同服务支撑平台,有效地指导了平台的构建过程,但还需通过今后的工作加以完善.参考文献:EliMILNERR,PARROWJ,wKERnAcalculusofmobileprocess(PartIandII)EJ.InformationandComputation,1992,100(1):1-40.M.Foundationsofsoftwarescienceandcompu
20、tationstructurHeidelberg:Netherlands:Springer-Verlag,1998:140155.3WEISERM.TheworldisnotadesktopJ.Interactions,1994,1(1):7-8.型J.西安交通大学,2007,41(8):894898.WANGWeihong,CAoYuhuLMulti-dimensionpollcyforformulationmodelofmobilecollaborativegroupJ.JournalofXianJiaotongUniversity,2007,41(8):894898.5LI.FP,HEA
21、THC.MobilityinCollaborationEc/ProceedingsofACMConferenceonComputerSupportedCooperativeWorkNewYork,USA:ACMPress,1998:305314.(下转第435页)第4期费蓉,等:一类随机性EOQ模型的关键路径存贮策略435(上接第430页)6FONTAINEM,PARISES,MILLENDRUsingcollaborativeenvironmentstotransformyourorganiza-tion'sbusinessprocessesEB/OL.2006一Ol一103.doe
22、.7CATOVICA,TEKINAYSReducingtransmitpowerandextendingnetworklitimeviausercooperationinthenextgenerationmultihopwirelessnetworksJ.CommunicationandNetworks,2002,4(4):351362.spatialdiversityinashadow-fadingenvironmentc3llProceedingofIEEEVehTech.Piscataway,USA:IEEE,2002:573576.C14thIEEEProceedingsonPersonal,IndoorandMobileRadioCommunications.Piscataway,USA:IEEE,2003:849853.frameworkforsupportingmobileandcollaborativeworkCProceedingof12thIEEEWorkshopsEnablingTechnologies:InfrastructureforCollaborativeEnterprises.LosAlamitos,USA:IEEEComputerSociety,2003:81-86.(编辑苗凌)