基于本体的电信产品信息融合服务框架研究与实践

论文摘要

信息技术的发展促进了企业信息化的变革,在企业工作管理流程中,如何利用现代信息技术,灵活、快速的获取信息,有效地传输、集成、分类处理信息,及时准确地按需分发信息,是体现企业信息优势,进而向决策优势和行动优势转化,取得市场主动性的重要保证,是建立协同运营、系统一体化企业信息环境的关键问题。国内各大电信运营商日常管理工作并未完全实现信息化,且已经建设的信息化系统也大都处于“烟囱式”纵向畅通、横向隔绝状态,系统与系统之间缺乏信息共享与互通数字化机制,主要靠人工中转完成。电信产品生命周期管理相关信息尤其缺乏信息集成与服务机制。针对目前基于数据仓库技术实现的物理信息集成方式中存在的数据延迟、数据质量难保障、数据服务灵活性差等弱点,为了更好地满足产品管理人员实时、准确、灵活的产品信息共享服务需求,论文借鉴本体在语义网中研究成果,提出基于本体构建实现分布、异构系统中电信产品信息实时、准确融合服务的框架,且采用面向服务的体系结构思想来设计它。提出的框架中异构数据源从注册到共享查询服务是一个完整过程,论文围绕该过程所涉及到的关键技术,对本体创建、元数据模型、面向服务体系结构、信息融合服务、本体知识服务、服务工程与管理等方面进行了系统而深入的研究。论文的主要工作和贡献归纳如下:1、提出基于本体的以元数据服务为核心的电信产品信息融合服务框架论文在研究本体、SOA、元数据、信息集成等相关理论技术基础上,给出以元数据服务为核心的电信产品信息融合框架,通过自下而上五层结构定义,归纳出框架元数据服务管理五个方面的关键技术,并进一步对元数据分类与描述体系、元数据存储表示机制、元数据生成与注册机制、元数据服务机制进行了深入研究。分布在各个不同信息子系统中的数据实体通过注册,建立起其元数据与产品本体共享概念的语义映射,进而可被信息访问者共享和统一访问。框架提供了用于解决信息一词多意及一意多词语义异构透明性、语法异构透明性、访问异构透明性等问题的逻辑集成服务。作者还从企业组织结构、用户角色、静态数据、数据变化事件四个角度分析了框架的动态协作机制。2、基于骨架法提出循环演进的电信产品应用本体创建方法骨架法是Uschold和Gruninger提出的独立于领域的企业本体构建方法,但该方法只说明了本体创建指导方针,缺乏具体方法描述。同时,构建框架统一语义元数据知识库是实现异构产品信息集成的核心问题,因此,论文分析了企业信息化环境与语义网本体应用环境的异同,借鉴语义网中本体研究思路,在自上而下分析行业信息化建设标准和规范、自下而上分析支撑系统信息模型、并在研究UML静态类图与关系数据库系统信息建模与本体建模术语之间的映射关系基础上,实例化了骨架法,提出电信领域产品本体的创建与维护方法。电信产品本体创建的目的是通过形式化表示电信产品概念及概念间关系实现产品知识共享,以解决异构产品信息集成问题,并期望进一步实现产品知识的推理与发现服务。作者围绕本体构成五要素,采用Prot(?)g(?)编辑创建了电信产品轻量级本体,使用OWLDL描述。3、提出并验证了框架应用层信息集成与本体知识服务的实现机制框架应用层主要包含基于本体的信息集成服务与本体知识服务。信息集成服务通过元数据服务找到与信息访问者所需内容语义对象相关的物理数据位置及访问方式,建立多库物理连接并查询返回物理数据信息,并以统一内容格式集成多库数据展现给信息访问者。有关本体知识服务,框架为用户提供针对业务概念及其关系的给定句式精确搜索及模糊搜索,对用户输入的查询语句进行句式匹配,采用Jena编程接口搜索本体OWL描述文件返回相关业务知识。论文通过DEMO系统对应用层服务核心流程进行了验证,同时基于后台元数据服务为用户提供了信息对象定位服务和按名称的多库元数据信息集成服务,有益于企业信息模型梳理及优化信息系统的管理。另外,因信息资源对象注册时的语义映射效率直接影响本框架的易用性,所以论文还提出一个半自动化的名称相似性与结构相似性综合加权的语义标注算法来提高语义注册的效率与准确率。4、从SSME的角度解析框架服务分类并提出框架服务工程管理评估方法服务科学管理与工程(Service Science,Management & Engineering,SSME)是一个交叉学科研究领域。社会各行各业都离不开服务,计算机IT产业用户需求也越来越个性化、多样化、要求更灵活易变,简单的开发软件产品、一次性交付客户使用的模式已经不能满足客户需求,所以IT领域也迫切需要新兴的科学研究方向SSME的指导。论文提出的基于本体的电信产品信息融合框架是面向服务体系结构的应用框架,因此论文从SSME角度分析、审视框架服务,完善了前人提出的服务形式化定义,提出框架服务分类体系。作者通过分析服务工程与传统软件工程的差异,在参考传统软件工程方法基础上提出适应需求明确程度不同的服务增量型与螺旋演进型工程实施方法。同时,论文提出了一个服务两级量化加权的质量评价方法。综上所述,作者提出的基于本体的电信产品信息逻辑融合框架经原型系统验证是合理可行的,它是解决企业中分布且异构信息逻辑集成服务问题的新尝试。框架适应NGOSS(New Generation Operation System and Software)的研究方向,提出的信息集成服务框架也适用于企业其它信息域或其它领域类似问题的解决。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 主要研究工作
• 1.3 论文创新点
• 1.4 论文结构
• 第二章 相关研究综述
• 2.1 本体
• 2.1.1 Ontology定义与分类
• 2.1.2 Ontology构建方法与编辑工具
• 2.1.3 Ontology建模元语与表示语言
• 2.2 SOA
• 2.2.1 SOA定义与研究现状
• 2.2.2 SOA与信息服务网格
• 2.3 元数据
• 2.3.1 元数据定义与作用
• 2.3.2 元数据标准研究现状与方向
• 2.4 信息集成
• 2.4.1 物理集成
• 2.4.2 逻辑集成
• 2.5 本章小结
• 第三章 以元数据服务为核心的电信产品信息融合服务框架
• 3.1 框架设计目的与思路
• 3.2 TPIIS框架定义与构成解析
• 3.3 TPIIS框架元数据服务关键技术
• 3.3.1 元数据分类与描述体系
• 3.3.2 元数据存储表示机制研究
• 3.3.3 元数据生成与注册机制
• 3.3.4 元数据服务机制
• 3.4 TPIIS框架动态协作运行机制
• 3.4.1 框架动态协作运行分析视图
• 3.4.2 框架核心协作运行流程
• 3.5 本章小结
• 第四章 TPIIS框架电信产品本体的创建
• 4.1 概述
• 4.1.1 电信企业产品信息管理现状
• 4.1.2 电信产品定义
• 4.2 框架TPO创建方法
• 4.2.1 骨架法结合循环改进法
• 4.2.2 UML、RDB、本体建模映射分析
• 4.3 框架TPO定义与表示
• 4.3.1 TPO定义
• 4.3.2 应用OWL语义要素描述TPO
• 4.3.3 TPO的OWL表示与存储
• 4.4 本章小结
• 第五章 TPIIS框架应用层服务机制
• 5.1 概述
• 5.2 TPIIS框架本体知识服务机制
• 5.2.1 语义知识库存储与访问
• 5.2.2 框架本体知识推理一致性检测应用
• 5.2.3 本体知识检索的设计和实现
• 5.2.4 框架知识展现服务
• 5.3 TPIIS框架信息集成服务机制
• 5.3.1 用例分析与功能模块概要设计
• 5.3.2 框架信息集成服务业务流程详细设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 TPIIS框架原型系统实现
• 6.1 概述
• 6.1.1 功能框架
• 6.1.2 技术实现与运行环境
• 6.1.3 测试数据说明
• 6.2 元数据建模与服务
• 6.2.1 元数据模型
• 6.2.2 元数据生成过程
• 6.2.3 信息集成元数据服务流程
• 6.3 元数据语义标注
• 6.3.1 名称相似度
• 6.3.2 结构相似度
• 6.3.3 综合相似度
• 6.3.4 试验分析
• 6.4 应用层功能实现
• 6.4.1 概念知识服务用例实现
• 6.4.2 基于TPO的信息集成服务用例实现
• 6.5 本章小结
• 第七章 TPIIS框架服务的“SSME”视角分析
• 7.1 概述
• 7.2 服务定义
• 7.3 TPIIS框架服务分析
• 7.3.1 服务分类体系
• 7.3.2 框架服务元模型
• 7.3.3 TPIIS框架服务工程与管理
• 7.4 本章小结
• 第八章 结束语
• 8.1 论文总结
• 8.2 进一步的研究工作
• 参考文献
• 附录1: 缩略词
• 作者在攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢