泛在感知網絡

1、電 科 院Research Institute of UESTC泛在感知網絡Ambient Ubiquity Network 電子科技大學電 科 院Research Institute of UESTC目 錄n引言n泛在感知網絡定義n泛在感知網絡技術與架構n泛在感知網絡發(fā)展趨勢n當前典型研究n結束語電 科 院Research Institute of UESTC引言n1988 年：普適計算之父 MarkWeiser 預言了未來的網絡模式：“網絡如同空氣和水一樣， 自然而深刻地融入人類的日常生活和工作中?！眓今天：微處理器的性能每隔 18 個月提高一倍，通信帶寬從幾 bit/s 增長到上百 Mb

2、it/s 甚至 Gbit/s， 各種終端變得更小、更輕、更薄、更加便宜和堅固，泛在網絡技術相關的科技基礎和產業(yè)得到了蓬勃的發(fā)展。 電 科 院Research Institute of UESTCv“無所不在，無所不能無所不在，無所不能”傳感器技術傳感器技術智能嵌入技術智能嵌入技術 萬物相連成為可能萬物相連成為可能 射頻識別技術射頻識別技術RFID納米技術納米技術萬物相連的世界得以升華萬物相連的世界得以升華 使各類設備越來越小，使各類設備越來越小，為各類應用創(chuàng)造了無限可為各類應用創(chuàng)造了無限可能能 電 科 院Research Institute of UESTC在未來，我們只要擁有一個終端，就可以

3、享受由各種接入方式提供的網絡服務，就可以擁有比任何個體計算機更加強大、更加迅速的運算能力，可以擁有更加人性化、智能化的社會服務體系，這就是網絡發(fā)展的終極-泛在網絡。 電 科 院Research Institute of UESTC泛在感知網絡定義n1988 年XEROX PaloAlto 研究中心首席科學家 MarkWeiser，第一次將“泛在”一詞用于計算器和網絡中，他將泛在計算定義為“一種使用物理上的多臺計算器加強計算能力， 同時讓用戶無感知地使用的方式”。 電 科 院Research Institute of UESTCnMarkWeiser定義的泛在網絡應具備幾個要素：(1)泛在計算不

4、僅是面向傳統(tǒng)的計算設備，而是更加面向于小型的設備。 這些被稱為“智能物品”或者“數字物品”的設備能夠無縫地融入日常生活環(huán)境中。(2)智能物品包含了各種傳感器和觸發(fā)器：傳感器給智能物品帶來了環(huán)境的感知性，讓智能物品能夠依靠真實的情況通過觸發(fā)器作出決定和行動。(3)泛在網絡是包含非常大數量的、非傳統(tǒng)計算器的“智能物品”的網絡。(4)網絡具有移動的能力，能夠給這些設備提供無所不在的接入能力。其處理能力和處理范圍依靠它們所處的物理位置的自組織網絡。電 科 院Research Institute of UESTC日本： 2009年8月 i-Japan戰(zhàn)略中國：2009年8月 感知中國歐盟：2009年6月

5、 物聯(lián)網行動計劃 美國： 2008年底 IBM向美國政府提出的”智慧的地球”戰(zhàn)略強調傳感等感知技術的應用，提出建設智慧型基礎設施具體而務實，強調RFID的廣泛應用，注重信息安全在u-Japan的基礎上，強調電子政務和社會信息服務應用對我國啟示依靠技術革命，調整產業(yè)結構，轉變經濟增長方式，應對世界新技術革命的挑戰(zhàn) 學習和借鑒發(fā)達國家的各種泛在網絡戰(zhàn)略，進一步推進信息化戰(zhàn)略，在下一輪信息化革命中占據制高點電 科 院Research Institute of UESTC泛在感知網絡技術與構架nRFID 技術（識別）：n泛在感知網絡的要點首先是對環(huán)境的自然感知，要求環(huán)境中的各種設備能夠智能地被感知網識

6、別出來；nRFID射頻信號自動識別目標對象，無需人工干預；nRFID技術的發(fā)展讓每個標簽能夠存儲更多的內容，這些便宜、低功耗、輕薄如紙、輕巧如沙的標簽，已經被預言將在不久的未來代替各種傳統(tǒng)的條碼用來實現(xiàn)物品的識別；nRFID防沖撞技術讓整組的識別變得可能。泛在感知網已經不再像 DOS那樣單線程的操作，而是如同Windows多線程操作，實現(xiàn)多個物品的同時閱讀和處理。電 科 院Research Institute of UESTCn傳感器技術（感知）：n納米科技的發(fā)展帶來傳感器的新生命，傳感器可以擁有更小的體積，更高效的響應，處理設備將會擁有更快的響應和更加穩(wěn)定的處理能力。電 科 院Researc

7、h Institute of UESTCn傳感器網絡：電 科 院Research Institute of UESTC電 科 院Research Institute of UESTC電 科 院Research Institute of UESTC環(huán)境監(jiān)測環(huán)境監(jiān)測電 科 院Research Institute of UESTC空間監(jiān)測空間監(jiān)測海洋監(jiān)測海洋監(jiān)測電 科 院Research Institute of UESTC電 科 院Research Institute of UESTCn泛在感知網絡通信技術：n實現(xiàn)人人、人物、物物間無困難的5A (Anytime，Anywhere，Anything

8、，nyone，Anydevice)交流，即任何時間地點、任何人、任何物使用任何設備都能進行通信。n3G、4G通信技術nZigbee、Bluetooth、Wi-FinIPv6電 科 院Research Institute of UESTCnZigbee一詞源自蜜蜂群在發(fā)現(xiàn)花粉位置時，通過跳舞來告知同伴，達到交換信息的目的。是一種小動物通過簡捷的方式實現(xiàn)“無線”的溝通。人們借此稱呼一種專注于低功耗、低成本、低復雜度、低速率的近程無線網絡通信技術，亦包含寓意。nZigbee技術并不是全新的標準。它的物理層、MAC層和鏈路層采用了IEEE802.15.4協(xié)議標準，但在此基礎上進行了完善和擴展。其網絡層

9、、應用會聚層和高層應用規(guī)范(API)由Zigbee聯(lián)盟進行了制定。電 科 院Research Institute of UESTCn系統(tǒng)的架構和中間件技術:n被稱為“無序”的互聯(lián)網和具有有界性、強管理性、強贏利性為特征的傳統(tǒng)電信網絡為代表的，在應用層會快速實現(xiàn)融合預示了未來泛在網絡的發(fā)展。n基于泛在網的業(yè)務支撐能力和網絡資源的控制能力。n統(tǒng)一的控制平臺n云計算電 科 院Research Institute of UESTC電子科技大學通信學院提出的一種架構電 科 院Research Institute of UESTCn“云計算”(Cloud Computing)是分布式處理(Distribu

10、ted Computing)、并行處理(Parallel Computing)和網格計算(Grid Computing)的發(fā)展。n通過網絡將龐大的計算處理程序自動分拆成無數個較小子程序，交由多部服務器所組成的龐大系統(tǒng)經搜尋、計算分析之后將處理結果回傳給用戶。n網絡服務提供者可以在數秒之內，達成處理數以千萬計甚至億計的信息，達到和“超級計算機”同樣強大效能的網絡服務。 電 科 院Research Institute of UESTCp智能的數據處理，包括數據處理、分析、存儲，以及高效的數據分享。各種行業(yè)應用比如說交通、石油電力、能源、環(huán)境等所有的行業(yè)通過傳感、空氣模塊以及蜂窩通訊模塊，使信息會聚

11、到大腦，形成大腦的統(tǒng)一的處理。 電 科 院Research Institute of UESTCn人機互動界面研究：n泛在感知網的核心是用戶，而在泛在感知網中用戶不是被動地接受服務， 而可以主動地提出所需的服務。 n通過多個傳感器設備，人體的味覺、嗅覺、聽覺、觸感甚至平衡感都能被了解，并轉化為可量化的信號。 nWii，Xbox等體感游戲nIPhone 電 科 院Research Institute of UESTC泛在感知網絡發(fā)展趨勢n通過 RFID 和傳感器技術，泛在感知網能夠智能地認識周圍的環(huán)境；n通過云計算技術，泛在感知網具有了更加強大的能力去處理獲得的信息；n通過智能網絡通信技術（Zi

12、gBee，Bluetooth，Wi-Fi，下一代的移動通信以及IPv6技術），泛在感知網絡能夠毫無壁壘地連接中心的處理器、 傳感器和 RFID并通過各種控制器作出反應；n通過Web3.0和各種人機互動研究，泛在感知網能夠變得更加的人性化，真正實現(xiàn)不僅是人和人，同時也包括人和機器、機器同機器的無障礙交流。 電 科 院Research Institute of UESTC當前典型研究n近幾年，由于硅片技術和生產工藝的突飛猛進，集成有傳感器、計算電路、雙向無線通信模塊和供電模塊的微塵器件的體積已經縮小到了沙粒般大小，但它卻包含了從信息收集、信息處理到信息發(fā)送所必需的全部部件。n智能微塵是一個具有電腦

13、功能的超微型傳感器，它由微處理器、無線電收發(fā)裝置和使它們能夠組成一個無線網絡的軟件共同組成。將一些微塵散放在一定范圍內，它們就能夠相互定位，收集數據并向基站傳遞信息。電 科 院Research Institute of UESTC電 科 院Research Institute of UESTC-未來的智能微塵甚至可以懸浮在空中幾個小時，搜集、處理、發(fā)射信息，它能夠僅依靠微型電池工作多年。-智能微塵的遠程傳感器芯片能夠跟蹤敵人的軍事行動，可以把大量智能微塵裝在宣傳品、子彈或炮彈中，在目標地點撒落下去，形成嚴密的監(jiān)視網絡，敵國的軍事力量和人員、物資的流動自然一清二楚。電 科 院Research Institute of UESTCn浦東國際機場為完成整個飛行區(qū)周界的物防、人防、技防的一體化建設，同時為了降低整體大規(guī)模建設的風險，在2007年底開始進行飛行區(qū)周界防入侵系統(tǒng)第一期工程建設（如圖1所示），系統(tǒng)采用了基于傳感器網絡的第三代防入侵技術，建設位置位于浦東機場第一跑道北側的倉儲路附近，總長2.4公里。該系統(tǒng)主體工程于2008年1月24日完成。電 科 院Research Institute of UESTC電子科技大學電子科學技術研究院提出的一種網絡服務體系電 科 院Research Institute of UESTC電 科 院Research