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物联网环境下的物品标签有序化(2)


得它属于定义1 种的2 Π 划分范畴。下面就讨论这种范畴的变换。
140 3.1 简单物理树向逻辑树转换
文献[12]中,详细论述了物理树向逻辑树的转化,本文基于上述定义的想法作了一些改
进:一个结点X + 用于表示该区域以该物理结点为根,该节点可以限定查询的范围不超过该
节点,为描述方便,下文称之为带+节点。对于大型网络来说,多个域就必然存在多个带+
节点,它好比行政区域的地方行政长官或者国家最高领导人。一个结点X * 用来管理该节点
145 产生的所有标签,以及该节点在其带+父节点管辖范围内的部分标签的协助管理。X * 带有
描述参数并同时对外提供查询,下文称之为带*节点。它好比地方的厅局或者国家的部委等
协管单位领导。一个结点X 就是所有产生的标签集本身,它好比带*节点管理的范围本身,
分别属于不同的带*节点分管,由带*节点对带+节点负责并对上级行政带*节点负责。
因此一个根节点就是一个地方行政长官或者最高领导人,它要负责管理好本身,管理好
150 区域协助领导以及区域的各类事情。如果一个结点就是物理树的叶子结点,那么将该结点划
分为两个结点:一个结点X * 用来管理该节点产生的所有标签,一个结点就是所有产生的标
签集本身X ,它归入到区域带+节点之下,受它管辖。
 如图2 为物理树对应的逻辑树。正是由于这种转化,使得查询标签的时候可以根据管理
该标签的描述集合和参数集合X * ,并且X * 对带+的父节点X + 的带+父节点(假设为X ++ ,
即爷爷节点)可见,不会被X + 屏蔽。155 X ++ 可以委托其管辖的带*节点直接对X * 进行管理。
这就好比教育厅既要受省政府管理还要受国务院教育部管理。而且国家领导人可以知道教育
科技厅的管理内容。必要时可以将其划分到科技部管理,而离开教育部管理。
160 图2 物理资源树与相应的逻辑资源树关系图
Fig.2 The Relationship between Physical Resources Tree and Logical Resource Tree
3.2 物理标签和虚拟标签向逻辑标签的转化
由于EPC 标签是带值的,在进行物理区域划分之后,各区域结合自己的实际,对每个
165 区域中的标签按照范围划分为几大类,分成不同的等价类。
进一步分析,设某个物理标签子树1 A 和2 A 结点的父节点为A ,先将1 A 和2 A 它们转化
为类似于+
1 A 的*
1 A 、*
1 B 、*
1 C 或者*
1 D 等节点,以及+
2 A 的*
2 A 、*
2 B 、*
2 C 或者*
2 D 等节
点,为了进一步的进行深入转换,也就是要将1 A 和2 A 的父结点A 转换为A+ 节点。方法如
下:
170 由于带*节点对爷爷节点是可见的,因此对A 也是可见的,并且要求同代带*节点之间
没有交集,因此结点A 根据所有这些带*标记结点的类型,按照自己区域内分类策略重新进
行分类,必要时候将*
1 A 管理的标签和*
2 B 管理的标签合成到E* 管辖范围之下,作为E* 的
子节点。这样E* 直接管理*
1 A 和*
2 B ,将*
1 A 和*
2 B 的描述集合并作为E* 的描述集。注意,
这里的合并是随意的,仅仅在E* 的描述集合并。一定程度上为查找提供了方便。同样可以
随意形成F* 、G* 或者H* ,且都是175 A+ 管辖范围之下。
如果A 还有父结点,则可以继续将E* , F* 、G* 或者H* 归并到A 父结点的管理节点
I * , J * 、K* 或者L* 下,作为它们的子节点。如此类推,最终形成的结点的特点是,所有
子树中的全部或者部分资源与该子树的根结点类型相关。
3.3 逻辑标签向排序标签的转化
180 考虑到标签值的有序性,如果同一区域内所有带*节点之间管理的节点存在有序性,也
就是说,某个带*节点管理的所有标签要么全部小于或者全部大于另一个同层次、同区域带*
节点管理的所有标签。也就是说,如果逻辑标签进行一个系统调整并进行优化,并一定程度
上打破物理网络的限制,通过索引的方式进行一些排列,那么可以认为它基于定义1 的2 Π
而划分的。满足了排序标签的要求后,就可以用于定位和搜索了。
 185 定义2:假设两个*节点M 和N 所管理的标签中,M 管理的所有标签与N 管理的标签
之间没有任何相同值:(1)如果M 管理的每个标签值比N 管理的每个标签值小(大),那么称
之为有序关系,表示为M p N(M f N) ;(2)如果M 管理的每个标签值比N 管理的每个标
签值既不全大也不全小,但是它们之间不存在相同的元素,那么称之为交叉关系,表示为
M ∩ N ;(3)如果M 和N 管理的所有标签值填充一个区域范围(比如说M 管理1-1000 中的
190 所有整数值),并且M 最大值(最小值)比N 最小值(最大值)小(大),它们组合在一起可以形
成新的区域范围(例如1-1000 和1001-2000 合成1-2000),那么称之为连续关系,表示为
M ≤ N(M ≥ N) 。
(a)
195
(b)
图3 几棵同父的子树管理节点之间的大小关系
Fig. 3 The Relation of Management Nodes Shared the Same Father Node
200
如图3(a)所示,假设某几个逻辑标签子树A 、B 、C 和D 结点的父节点为S ,先将A 、
B 、C 和D 它们转化为类似于+
1 A 的带*节点: A.1、A.2 、A.3……D.1 。它们的大小关
系参考X 轴坐标。
A.1、A.2 、A.3……D.1 属于带* 性质的管理节点,由于带*节点对爷爷节点S 是可
205 见的,因此结点S 根据所有这些带*标记结点描述的内容,按照自己区域内分类策略重新进
 行归并。归并的原则是, 如果两个或者多个带* 的M 和N 之间M ∩ N 或者
M ≤ N(M ≥ N) ,可以考虑将M 和N 合并。比如将A.3 、B.3 管理的标签和C.2 管理的
标签合成到S 管辖范围之下,合并后生成的新节点作为S 的子节点。这样S 也管理A.3 、B.3
和C.2 ,将A.3 、B.3 和C.2 的描述集合并作为S 子节点的描述集。
210 关于M ≤ N(M ≥ N) 的归并方法,将它们归并,并且必须修改归并后形成的带*节点
的描述。例如定义2 中假设的例子描述集修改为(1-2000)。
对于M ∩ N 和M p N(M f N) 这两种情况,则要具体问题具体分析:
如果M ∩ N ,并且这两个节点与其它节点不存在这种交叉关系,那么可以直接将M 和
N 归并在一起,将描述的集合归并。
215 如果类似上述A.3∩C.2,同时B.3∩C.2中,A.3 和B.3 没有交叉关系,但是由于C.2 的
原因,必须对它们进行全部归并,因此需要将所有两个具有交叉关系的节点进行归并,直到
以归并节点不与归并之外节点有交叉关系为止。这些类似A.3 、B.3 和C.2 的节点必须作为
一个新归并的节点子节点。通过这种办法保证了S 的任何两个子节点之间是有序关系或者连
续关系。
220 然而,假设出现图3(b)的情景,按照上述办法,那么所有归并后的节点的子节点就
非常多,那么该节点就太“臃肿”,而且出现的描述集合也很复杂,而其余节点则显得很“瘦”,
因此需要进行均衡分配,于是(2)修改描述集,通过修改描述集,挑选节点进行归并。比如
归并A.1与B.1、C.1和D.1这几个节点,假如归并为E* ,同时归并A.2 与B.2 、C.2 和D.1
这几个节点,还归并A.3 与B.3 、C.3和D.1 这几个节点,假如归并为G* 。注意D.1 被归
225 并了3 次,但是由于描述集不同,对其内部管理的范围是不一样的,也就是说E* 描述的范
围是D.1的内部节点D.1.1、F* 描述的范围是D.1的内部节点D.1.2 以及G* 描述的范围是
D.1的内部节点D.1.3,它们不存在重叠。所以E* 、F* 和G* 没有交叉关系。
如果逻辑子树S 还有父结点,则可以继续将E* 、F* 和G* 归并为S 父结点的子节点下。
如此类推,最终形成的结点的特点是,每个区域的所有非叶节点的子节点之间不再有交叉关
230 系。
3.4 管理节点描述集
上节说过,管理节点描述集描述的是它所管理的所有标签的范围的集合。它是多个区域
的集合,这样如果每次添加一批新的标签,那么势必需要对这个标签进行更正,而且标签也
显得臃肿。作者认为,除了叶子节点的管理节点的管理范围描述的很清楚之外,其余的子树
235 根节点的兄弟节点之间具有有序关系或者连续关系,因此不需要那么详细的描述最低层的每
个子集的集合,而只需要给出一个描述范围即可,即从所有描述集中取一个最小值和一个最
大值描述。这样也便于搜索。例如图3(b)的节点D.1直接取节点D.1.1的最小值和D.1.3
的最大值。
4 排序标签环境下标签的动态性管理和维护
240 形成排序标签之后,我们还需要对标签进行动态性管理。首先要对新产生的标签进行注
册,使它上网;在物品流通过程中需要对物品进行跟踪,要求获取物品当前和历史所在的位
置节点;物品销毁之后,可以将标签从物联网中注销。
 4.1 标签注册
由于EPC 对每个物品分配了一个唯一的编码,那么物联网环境下每个标签都是唯一的。
245 对于每个生产方网络节点,当它将标签上传到物联网的时候,就是将标签注册到物联网,也
就是定义1 中描述的rf 。
一批新产品产生,必然产生一个新的标签范围值,将该范围区域作为描述该标签的参数。
其加入物理树的位置是依据其在网络中的物理位置。然后根据其标签编码的值,分别加入到
带*父节点和其它带*祖先节点中去,作为该子树结点。如果该物理区域中的描述集中不存在
250 这种标签范围,则直接将其作为新的类型,对子树带*节点进行更改,让其加入到该子树中。
对带*节点的更改,一定要注意更改其相关的描述集,保证每棵子树根节点的管理范围
之间的有序关系或者连续关系。
一般来说,在某个网络节点注册的标签,那么就分配这些标签一个带*的节点,如果产
生的标签值太多,那么可以分配多个带*的节点,必要时所有带*节点可以生成树形结构。再
255 分配节点管理所有带*的节点,并让这些节点作为子节点。
4.2 标签跟踪
产品生产之后,往往还需要跟踪,知道每件产品目前所在的位置。此时产品就是消费品
了,也就是定义1 中C 描述的一样。当物品从网络的一个地方转移到网络的另一个地方,
那么就要进行跟踪,就是定义1 的rq 操作。
260 要对物品的跟踪唯一的办法就是通过读取物品的标签或者EPC,基于排序标签查找到
物品标签生产地所在的位置,然后将现有位置的域名或者IP 地址直接添加到生产地所在的
位置,一直这样下去,物品每到一个新的地方就做一次记录,直到该物品被消费掉为止。这
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