泛在感知網(wǎng)絡(luò)

1、電 科 院Research Institute of UESTC泛在感知網(wǎng)絡(luò)Ambient Ubiquity Network 電子科技大學(xué)電 科 院Research Institute of UESTC目 錄n引言n泛在感知網(wǎng)絡(luò)定義n泛在感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與架構(gòu)n泛在感知網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢n當(dāng)前典型研究n結(jié)束語電 科 院Research Institute of UESTC引言n1988 年：普適計算之父 MarkWeiser 預(yù)言了未來的網(wǎng)絡(luò)模式：“網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)的科技基礎(chǔ)和產(chǎn)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(shù)傳感器技術(shù)智能嵌入技術(shù)智能嵌入技術(shù) 萬物相連成為可能萬物相連成為可能 射頻識別技術(shù)射頻識別技術(shù)RFID納米技術(shù)納米技術(shù)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(shè)備越來越小，使各類設(shè)備越來越小，為各類應(yīng)用創(chuàng)造了無限可為各類應(yīng)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(wǎng)絡(luò)服務(wù)，就可以擁有比任何個體計算機(jī)更加強(qiáng)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(wù)體系，這就是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的終極-泛在網(wǎng)絡(luò)。 電 科 院Research Institute of UESTC泛在感知網(wǎng)絡(luò)定義n1988 年XEROX PaloAlto 研究中心首席科學(xué)家 MarkWeiser，第一次將“泛在”一詞用于計算器和網(wǎng)絡(luò)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(qiáng)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(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備幾個要素：(1)泛在計算不

4、僅是面向傳統(tǒng)的計算設(shè)備，而是更加面向于小型的設(shè)備。 這些被稱為“智能物品”或者“數(shù)字物品”的設(shè)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(wǎng)絡(luò)是包含非常大數(shù)量的、非傳統(tǒng)計算器的“智能物品”的網(wǎng)絡(luò)。(4)網(wǎng)絡(luò)具有移動的能力，能夠給這些設(shè)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(wǎng)絡(luò)。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(wǎng)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(qiáng)調(diào)傳感等感知技術(shù)的應(yīng)用，提出建設(shè)智慧型基礎(chǔ)設(shè)施具體而務(wù)實，強(qiáng)調(diào)RFID的廣泛應(yīng)用，注重信息安全在u-Japan的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)電子政務(wù)和社會信息服務(wù)應(yīng)用對我國啟示依靠技術(shù)革命，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長方式，應(yīng)對世界新技術(shù)革命的挑戰(zhàn) 學(xué)習(xí)和借鑒發(fā)達(dá)國家的各種泛在網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略，進(jìn)一步推進(jìn)信息化戰(zhàn)略，在下一輪信息化革命中占據(jù)制高點電 科 院Research Institute of UESTC泛在感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與構(gòu)架nRFID 技術(shù)（識別）：n泛在感知網(wǎng)絡(luò)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(shè)備能夠智能地被感知網(wǎng)識

6、別出來；nRFID射頻信號自動識別目標(biāo)對象，無需人工干預(yù)；nRFID技術(shù)的發(fā)展讓每個標(biāo)簽?zāi)軌虼鎯Ω嗟膬?nèi)容，這些便宜、低功耗、輕薄如紙、輕巧如沙的標(biāo)簽，已經(jīng)被預(yù)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(shù)讓整組的識別變得可能。泛在感知網(wǎng)已經(jīng)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(shù)（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(yīng)，處理設(shè)備將會擁有更快的響應(yīng)和更加穩(wěn)定的處理能力。電 科 院Researc

7、h Institute of UESTCn傳感器網(wǎng)絡(luò)：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(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)：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(shè)備都能進(jìn)行通信。n3G、4G通信技術(shù)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(dá)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(fù)雜度、低速率的近程無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，亦包含寓意。nZigbee技術(shù)并不是全新的標(biāo)準(zhǔn)。它的物理層、MAC層和鏈路層采用了IEEE802.15.4協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，但在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了完善和擴(kuò)展。其網(wǎng)絡(luò)層

9、、應(yīng)用會聚層和高層應(yīng)用規(guī)范(API)由Zigbee聯(lián)盟進(jìn)行了制定。電 科 院Research Institute of UESTCn系統(tǒng)的架構(gòu)和中間件技術(shù):n被稱為“無序”的互聯(lián)網(wǎng)和具有有界性、強(qiáng)管理性、強(qiáng)贏利性為特征的傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)為代表的，在應(yīng)用層會快速實現(xiàn)融合預(yù)示了未來泛在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。n基于泛在網(wǎng)的業(yè)務(wù)支撐能力和網(wǎng)絡(luò)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(xué)通信學(xué)院提出的一種架構(gòu)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(wǎng)格計算(Grid Computing)的發(fā)展。n通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小子程序，交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。n網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，達(dá)成處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達(dá)到和“超級計算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 電 科 院Research Institute of UESTCp智能的數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)處理、分析、存儲，以及高效的數(shù)據(jù)分享。各種行業(yè)應(yīng)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(jī)互動界面研究：n泛在感知網(wǎng)的核心是用戶，而在泛在感知網(wǎng)中用戶不是被動地接受服務(wù)， 而可以主動地提出所需的服務(wù)。 n通過多個傳感器設(shè)備，人體的味覺、嗅覺、聽覺、觸感甚至平衡感都能被了解，并轉(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢n通過 RFID 和傳感器技術(shù)，泛在感知網(wǎng)能夠智能地認(rèn)識周圍的環(huán)境；n通過云計算技術(shù)，泛在感知網(wǎng)具有了更加強(qiáng)大的能力去處理獲得的信息；n通過智能網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（Zi

12、gBee，Bluetooth，Wi-Fi，下一代的移動通信以及IPv6技術(shù)），泛在感知網(wǎng)絡(luò)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(yīng)；n通過Web3.0和各種人機(jī)互動研究，泛在感知網(wǎng)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(jī)器、機(jī)器同機(jī)器的無障礙交流。 電 科 院Research Institute of UESTC當(dāng)前典型研究n近幾年，由于硅片技術(shù)和生產(chǎn)工藝的突飛猛進(jìn)，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(jīng)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(wǎng)絡(luò)的軟件共同組成。將一些微塵散放在一定范圍內(nèi)，它們就能夠相互定位，收集數(shù)據(jù)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(yuǎn)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(biāo)地點撒落下去，形成嚴(yán)密的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，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(jī)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(shè)，同時為了降低整體大規(guī)模建設(shè)的風(fēng)險，在2007年底開始進(jìn)行飛行區(qū)周界防入侵系統(tǒng)第一期工程建設(shè)（如圖1所示），系統(tǒng)采用了基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的第三代防入侵技術(shù)，建設(shè)位置位于浦東機(jī)場第一跑道北側(cè)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(xué)電子科學(xué)技術(shù)研究院提出的一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系電 科 院Research Institute of UESTC電 科 院Research