摘要：该文结合移动云计算技术和正在蓬勃发展的近场通信技术，充分分析两者的利弊，各取长处，提出了移动云计算框架内近场通信技术的实现问题，旨在为移动设备提供更加高效便利的通信条件。文章主要是对近场通信与移动云计算的综合分析，结合其业务分类及特性，做出了较为全面的分析，希望能对移动云计算框架内近场通信技术的实现提供一定的借鉴和参考。
关键词：移动云计算框架；近场通信技术；即时通信框架
1概述
1.1研究意义
随着移动通信技术的发展，移动基础设施的逐步完善，网络在如今社会几乎无处不在，云端的服务也可以随时得到访问，因此充分结合了移动网络和云计算的最新计算模式—移动云计算模型便很好地发挥了云计算的优势。顾名思义，云计算指的是各种存在于互联网上的在线资源，而其中的计算一词则体现在对于信息的处理上。通过云计算可以借助网络获得各种诸如软硬件、系统平台等资源的使用模式，使用者可以尽情获取资源，随取随用，极为方便。对于云计算的大力完善，将大大影响人们的日常生活，也为社会的发展指引了新的方向。
1.2研究目的
虽然云计算模式在不断便利着人们的日常生活，但是如今的移动通信还不能为人们提供一个十分稳定、实时的通信环境，因为移动终端的计算能力、蓄电量、存储容量都是相对有限的，当移动终端通过无线网络连接互联网时，大量的数据传输会使能量产生巨大的消耗，电量下降很快。随着移动网络的飞速发展，人们越来越希望网络能遍布生活的每个空间和时间范围，随时随地享受高质量网络，轻松高效办公，此时，一个稳定的、实时的通信环境成为了必备条件。由此可见，在保证移动通信的稳定性和实时性的基础上，提高移动终端的能量效率是一个急需解决的难题。该文的研究目的就是探讨如何在充分融合成熟的云计算和移动互联网的基础上，优势互补，为移动终端创造一个更加高效、稳定的通信条件。
1.3研究内容
目前的移动终端都倾向于智能化、轻便化，把复杂的逻辑问题放到云端处理，由于移动终端和服务器端的联系是通过网络进行的，因此移动端和云端极大程度上依赖网络。基于此种现象，该文提出了一种移动云计算框架内近场通信技术，深入研究了对数据传输格式的优化问题，主要工作量为：（1）通过调研相关文献了解目前云计算的相关技术，了解相关研究现状，用全局对云计算面临的难题和方向做一个根本的把握。（2）转换数据格式成为同时兼容XML、JSON的体积更小、速度更快的Protobuf格式。（3）建立二阶Markov模型，通过其在框架中的应用，达到让用户随时切换网络的目的，提醒用户在何地应使用何种网络，从而节省数据流量、电量。（4）在实际案例中应用移动云计算框架内近场通信技术，通过较为客观的实例对移动终端的持久性、稳定性进行测试，得出较为客观合理的结论。
2近场通信融合移动云计算的业务优势
移动云计算正在以其特有的诸多特点获得行业的青睐，与移动运营商的IT支撑系统形成良好的匹配，能充分满足互联网应用的需求，适应未来的超前应用研究，其令人吃惊的可拓展性、随用随取、高质量、低成本、按需服务的优势正在引领一个全新的通信行业新方向。近场通信融合移动云计算能带来双赢的效果，不仅具有了云计算技术的独特优势，又结合了移动通信自身特点，可以提供包括用户身份鉴权、随身支付、提供位置信息等多种服务。移动云计算业务相较于传统意义上的计算机数据应用更加安全、更加方便管理、更加便于互动，对平衡网络运营商、应用开发者、服务提供商和末端用户之间利益关系能够进行更好地处理，对行业的可持续性良性发展有着很好地促进作用。近场通信应用的业务实现是在多方配合下完成的，依靠各个相关产业的一一配合，多方技术和资源的共同协作。它所应用的在云计算基础上的后台系统高效综合发挥了移动通信系统和云计算的共同优势，为近场通信增值业务应用实现促使了很好的范本。除此之外，将移动云计算融合在内的近场通信业务具备了许多不可多得的优势，包括虚拟化计算、数据融合、数据挖掘等，并且还广泛运营了多个增值业务应用，包括：
2.1移动近场通信支付
由于近场通信技术具有很高的安全度，移动云端系统对于读卡器的可移动性功能能够予以实现，另外移动近场通信支付可以保证安全通信，能够实现支付二次确认的功能，这些功能都大大提高了这种支付方式的安全性。
2.2移动电子票证
对于目前广为使用的无接触智能卡来说，近场通信是极其适用的，应用到如电子会员卡等的身份识别中，或者整合到电子客票等公共小额支付中都是非常方便的；在移动电子票证这一项中，为了保证业务的更加系统化，移动云端系统对于一些增值应用都是可以提供的，比如预付费查询、充值、手机账单等等。2.3移动医疗健康信息近场通信技术在对病人的健康状况和医疗信息的保密方面也做了一定的工作，大容量的存储器能够及时安全的保存各种信息，为病人提供及时可靠的针对性治疗；不得不提的是，在与终端的协调下，移动云端系统可以完成一系列的如病人位置定位、亲属联络等工作，还能够在各方的配合下完成对个人医疗信息数据库等的建立和完善。
3移动云计算框架内近场通信技术的实现
3.1云端的实现
在移动云计算中，云端主要负责处理一些业务逻辑、数据的存储，或者提供一些参考给用户，帮助用户更好地决定是否需要切换网络，这样既能保证通信稳定，还能节省用户的流量。云端的工作就是要充分发挥缓存技术的作用，提供移动终端的性能。3.1.1缓存层的实现缓存层在整个系统性能的提升过程中起到了至关重要的作用。一般来说，缓存层的效果受三种因素影响：（1）主动删除。如果用户自行主动删除了缓存，缓存将立即被删除。（2）LRU。这种情况下缓存将直接查看时间戳看缓存内容何时过期，而不会扫描缓存内容看何时过期。（3）非LRU。此时，缓存内容将不断被查看是否过期，如若过期，则立即删除。当用户想访问数据时，移动终端会首先去缓存层查找，找到数据后直接反馈给用户，而不用继续访问数据库。但是，当没有在缓存层找到数据时，就需要访问数据库，进而反馈给客户，并且新增一个缓存记录到缓存层，以便留下记录供以后访问。3.1.2数据访问层的实现该文中的数据层是唯一能够联系外界和数据库的纽带，用来隔离数据和业务逻辑，一旦调用数据层提供的方法就可以进行包括数据的存储、读取和删除在内的各种操作。在数据访问层中，为了不超负荷，还要进行访问控制，每当有一个新的访问通知，DBProxy都会首先将其与连接最少的数据库相连接，因为DBProxy自身具有缓冲功能，主要目的是降低数据库的压力，免于超负荷工作，避免出现数据库连接不上的问题。这种实现方式的优势就在于能够在不影响服务器本身的前提下保证大量多发连接请求能够同时被通过。3.1.3网络切换预测引擎的实现网络切换预测引擎的主要功能是通过预测网络状况为用户及时提供网络切换意见。主要工作为建立一个能衡量网络转移的概率矩阵，该矩阵是分析客户端提交的网络数据，并分析用户接入网络的历史记录得出的，将此概率作为表征网络切换的参数推送给客户，就能及时合理地为用户提供切换网络的参考。具体过程即为持续记录用户的使用习惯，保存使用的历史记录，并将记录中在当前位置使用次数最多的网络推送给用户作为选择。对于概率矩阵的形成，首先要统计出一个转移概率。例如当用户进入了一个新的地区，信息收集服务器会随之收集到用户客户端发送出的上一次使用的Wifi的SSID，通过及时处理网络信息，可以得到相应的概率矩阵，从而在概率的指示下将最优的Wifi目标向客户端进行推送。除此之外，当服务器没有以前的Wifi记录时，服务器会自行根据用户的位置，将附近最优的Wifi推送给用户。一旦用户接入了此Wifi网络，随之产生的诸如传输速率和位置信息等的网络信息会再次被提交到信息收集服务器，接收到信息后的服务器通过核对现有记录中是否有该记录来确定是否需要再次更新数据记录，再次计算概率矩阵。
3.2移动端的实现
移动客户端是与客户直接接触的一方，该框架为了分离业务逻辑代码、UI视图、数据模型层，主要对客户端采用了MVC模式架构的设计，以此来实现系统的协调统一。在Android平台上，用户在设计用户的界面上能够通过定义XML文件和自定义Java类来实现；数据层的自定义方式是通过一个外接接口，将数据库封存起来；业务逻辑是在Service线程中得到实现的，它们与UI的通信主要利用回调接口、广播和Handle。3.2.1通信模块的实现通信模块是在通信过程中最为关键的部分，和网络相关的任何请求都会在这一模块中统一发送，这对客户端和服务器的数据传输有着极为重要的影响。在客户端的本地接口层，当用户添加网络请求到请求队列里时，首先要调用开启方法来对调度器完成初始化工作。网络分配器在确定请求的类型后逐一处理，类型为同步的情况下，在同一个线程中发起网络请求，当类型为异步的时候，则会去寻找闲置的线程完成网络请求。3.2.2数据转换模块的实现数据转换模块的主要职责是转换多种外部数据格式成为统一的Protobuf格式，此外还支持了数据序列化和反序列化。数据转换模块能够使系统具有兼容性，同时兼容新旧系统的数据格式。它将旧的系统数据格式，如JSON、XML等文本格式转化为Protobuf格式，进而实现下一步的传输。相反，当需要的是JSON或者XML格式时，也可以将Protobuf格式通过反序列化生成满足要求的文本格式。3.2.3网络管理模块的实现网络的存在是即时通信得以实现的前提和基础，用户之间的相互联系都要在有网络前提下才能完成。网络管理模块的主要职能是负责对移动或无线网络进行开启或关闭，连接到网络管理模块主要负责提供打开和关闭移动网络和无线网络，连接到指定网络，并获取相关的参数，如SSID、传输速率和位置信息等。当然，由于用户客户端的位置是不断变化的，每一个位置变化点，都有可能有新的网络接入，需要判断该网络是否连接可用。在Android客户端的接口处，它注册一个广播接收器来追踪网络的变化。在网络发生变化的同时，这个接收器会发出广播，当客户端注册了监听广播的接收器后就会收到提醒网络状态的提示，并且在收集网络信息后，信息收集服务器会收到该信息，用于进行以后的预测网络切换的工作。接下来，云端服务器会计算好预测概率，云端的服务器计算好预测概率后，将以推送的方式将预测的网络变更信息呈现给客户端，客户端随后将其变为消息栏通知，发送给用户，用户只需点击提示便可选择是否切换网络。3.2.4UI交互模块的实现UI交互模块的实现主要是在业务逻辑被实现的前提下，最大可能的完成优化交互，在元素外观一致和交互行为一致的原则下，使用户尽可能地享受到最好的体验。这个模块主要有聊天界面、用户个人信息页面和流量图片界面等，希望能给用户带来更好的、全新的体验。
4结语
该文通过对近场通信技术和移动云计算技术的多方特点阐述，再结合各自的优缺点提出了移动云计算技术框架内近场通信技术的实现，重点分析了移动云计算环境下从实现的角度出发的近场通信的技术关键和如何实现的问题。首先，对于云端，介绍了如何实现缓存层的功能，提高数据访问速度；其次，对于数据层，它的实现主要通过代理的方式对数据库实现整体统一访问；最后，对于网络切换预测引擎的实现是该文介绍的重点，在充分收集和统计用户的网络接入记录的基础上为用户推送切换网络的参考，在移动客户端，分别对通信模块、数据转换模块、网络管理模块、UI交互模块进行了功能实现问题的分析，在近场通信技术和移动云计算的融合下，整个框架的搭建既降低了服务器端和移动客户端的开发难度，又对云端和客户端性能的提升有着很大的帮助。
参考文献
[1]王鑫潭.基于手机NFC技术的智能信息系统设计与实现[D].北京邮电大学,2014.
[2]潘雪峰.基于NFC（近场通信技术）的“智能卡包”系统模型的设计和研究[D].华东师范大学,2014.
世界经济期刊[3]尹霞,顾旻霞.基于NFC通信的标准体系分析[J].信息通信技术,2013(5):22-30.
[4]季千惠.基于NFC的物联网接入点设计与实现[D].上海交通大学,2015.
作者：李斌 单位：武警重庆总队通信站
相关专题：造船技术 strategic planning
