泛在感知網(wǎng)絡(luò)

目錄引言泛在感知網(wǎng)絡(luò)定義泛在感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與架構(gòu)泛在感知網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)當(dāng)前典型研究結(jié)束語(yǔ)第一頁(yè)，共三十二頁(yè)。引言1988年：普適計(jì)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。”今天：微處理器的性能每隔18個(gè)月提高一倍，通信帶寬從幾bit/s增長(zhǎng)到上百M(fèi)bit/s甚至Gbit/s，各種終端變得更小、更輕、更薄、更加便宜和堅(jiān)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。第二頁(yè)，共三十二頁(yè)?！盁o(wú)所不在，無(wú)所不能”傳感器技術(shù)智能嵌入技術(shù)

萬(wàn)物相連成為可能

射頻識(shí)別技術(shù)RFID納米技術(shù)萬(wàn)物相連的世界得以升華

使各類設(shè)備越來越小，為各類應(yīng)用創(chuàng)造了無(wú)限可能第三頁(yè)，共三十二頁(yè)。在未來，我們只要擁有一個(gè)終端，就可以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(gè)體計(jì)算機(jī)更加強(qiáng)大、更加迅速的運(yùn)算能力，可以擁有更加人性化、智能化的社會(huì)服務(wù)體系，這就是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的終極-泛在網(wǎng)絡(luò)。

第四頁(yè)，共三十二頁(yè)。泛在感知網(wǎng)絡(luò)定義1988年XEROXPaloAlto研究中心首席科學(xué)家MarkWeiser，第一次將“泛在”一詞用于計(jì)算器和網(wǎng)絡(luò)中，他將泛在計(jì)算定義為“一種使用物理上的多臺(tái)計(jì)算器加強(qiáng)計(jì)算能力，同時(shí)讓用戶無(wú)感知地使用的方式”。第五頁(yè)，共三十二頁(yè)。MarkWeiser定義的泛在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備幾個(gè)要素：(1)泛在計(jì)算不僅是面向傳統(tǒng)的計(jì)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(wú)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(shí)的情況通過觸發(fā)器作出決定和行動(dòng)。(3)泛在網(wǎng)絡(luò)是包含非常大數(shù)量的、非傳統(tǒng)計(jì)算器的“智能物品”的網(wǎng)絡(luò)。(4)網(wǎng)絡(luò)具有移動(dòng)的能力，能夠給這些設(shè)備提供無(wú)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)。第六頁(yè)，共三十二頁(yè)。日本：2009年8月i-Japan戰(zhàn)略中國(guó)：2009年8月感知中國(guó)歐盟：2009年6月物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃美國(guó)：2008年底IBM向美國(guó)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(shí)，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(huì)信息服務(wù)應(yīng)用對(duì)我國(guó)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(zhǎng)方式，應(yīng)對(duì)世界新技術(shù)革命的挑戰(zhàn)學(xué)習(xí)和借鑒發(fā)達(dá)國(guó)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(diǎn)第七頁(yè)，共三十二頁(yè)。泛在感知網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與構(gòu)架RFID技術(shù)（識(shí)別）：泛在感知網(wǎng)絡(luò)的要點(diǎn)首先是對(duì)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(shí)別出來；RFID射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象，無(wú)需人工干預(yù)；RFID技術(shù)的發(fā)展讓每個(gè)標(biāo)簽?zāi)軌虼鎯?chǔ)更多的內(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(shí)現(xiàn)物品的識(shí)別；RFID防沖撞技術(shù)讓整組的識(shí)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(shí)現(xiàn)多個(gè)物品的同時(shí)閱讀和處理。第八頁(yè)，共三十二頁(yè)。PPT內(nèi)容概述目錄。(4)網(wǎng)絡(luò)具有移動(dòng)的能力，能夠給這些設(shè)備提供無(wú)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)。傳感器技術(shù)＋嵌入式計(jì)算技術(shù)＋分布式信息處理技術(shù)＋無(wú)線通信技術(shù)。Zigbee一詞源自蜜蜂群在發(fā)現(xiàn)花粉位置時(shí)，通過跳舞來告知同伴，達(dá)到交換信息的目的。是一種小動(dòng)物通過簡(jiǎn)捷的方式實(shí)現(xiàn)“無(wú)線”的溝通。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、應(yīng)用會(huì)聚層和高層應(yīng)用規(guī)范(API)由Zigbee聯(lián)盟進(jìn)行了制定?；诜涸诰W(wǎng)的業(yè)務(wù)支撐能力和網(wǎng)絡(luò)資源的控制能力。通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)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(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。通過云計(jì)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。Q&A。E-mail:kezhang@第九頁(yè)，共三十二頁(yè)。傳感器技術(shù)（感知）：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(huì)擁有更快的響應(yīng)和更加穩(wěn)定的處理能力。第十頁(yè)，共三十二頁(yè)。傳感器網(wǎng)絡(luò)：傳感器技術(shù)＋嵌入式計(jì)算技術(shù)＋分布式信息處理技術(shù)＋無(wú)線通信技術(shù)傳感器節(jié)點(diǎn)可能較為密集傳感器節(jié)點(diǎn)靜止或移動(dòng)具有通信路徑自組織能力(AdHoc)感知信息通過多跳的方式傳輸給用戶第十一頁(yè)，共三十二頁(yè)。SensingAreaObjectUser端SinkInternet或通信衛(wèi)星Sensor

networkUser端第十二頁(yè)，共三十二頁(yè)。作戰(zhàn)環(huán)境偵查戰(zhàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與指揮無(wú)處不在的感知－傳感器網(wǎng)絡(luò)第十三頁(yè)，共三十二頁(yè)。環(huán)境監(jiān)測(cè)大地監(jiān)測(cè)無(wú)處不在的感知－傳感器網(wǎng)絡(luò)第十四頁(yè)，共三十二頁(yè)。空間監(jiān)測(cè)海洋監(jiān)測(cè)無(wú)處不在的感知－傳感器網(wǎng)絡(luò)第十五頁(yè)，共三十二頁(yè)。污水監(jiān)控交通控制生物醫(yī)學(xué)無(wú)處不在的感知－傳感器網(wǎng)絡(luò)第十六頁(yè)，共三十二頁(yè)。泛在感知網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)：實(shí)現(xiàn)人人、人物、物物間無(wú)困難的5A(Anytime，Anywhere，Anything，nyone，Anydevice)交流，即任何時(shí)間地點(diǎn)、任何人、任何物使用任何設(shè)備都能進(jìn)行通信。3G、4G通信技術(shù)Zigbee、Bluetooth、Wi-FiIPv6第十七頁(yè)，共三十二頁(yè)。Zigbee一詞源自蜜蜂群在發(fā)現(xiàn)花粉位置時(shí)，通過跳舞來告知同伴，達(dá)到交換信息的目的。是一種小動(dòng)物通過簡(jiǎn)捷的方式實(shí)現(xiàn)“無(wú)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(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，亦包含寓意。Zigbee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、應(yīng)用會(huì)聚層和高層應(yīng)用規(guī)范(API)由Zigbee聯(lián)盟進(jìn)行了制定。第十八頁(yè)，共三十二頁(yè)。系統(tǒng)的架構(gòu)和中間件技術(shù):被稱為“無(wú)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(huì)快速實(shí)現(xiàn)融合預(yù)示了未來泛在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?；诜涸诰W(wǎng)的業(yè)務(wù)支撐能力和網(wǎng)絡(luò)資源的控制能力。統(tǒng)一的控制平臺(tái)云計(jì)算第十九頁(yè)，共三十二頁(yè)。泛在網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)一控制平臺(tái)電子科技大學(xué)通信學(xué)院提出的一種架構(gòu)第二十頁(yè)，共三十二頁(yè)?！霸朴?jì)算”(Cloud

Computing)是分布式處理(Distributed

Computing)、并行處理(Parallel

Computing)和網(wǎng)格計(jì)算(Grid

Computing)的發(fā)展。通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無(wú)數(shù)個(gè)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(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。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(wàn)計(jì)甚至億計(jì)的信息，達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

云計(jì)算第二十一頁(yè)，共三十二頁(yè)。智能的數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)處理、分析、存儲(chǔ)，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(huì)聚到大腦，形成大腦的統(tǒng)一的處理。第二十二頁(yè)，共三十二頁(yè)。人機(jī)互動(dòng)界面研究：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(dòng)地接受服務(wù)，而可以主動(dòng)地提出所需的服務(wù)。通過多個(gè)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(hào)。

Wii，Xbox等體感游戲IPhone第二十三頁(yè)，共三十二頁(yè)。泛在感知網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)通過RFID和傳感器技術(shù)，泛在感知網(wǎng)能夠智能地認(rèn)識(shí)周圍的環(huán)境；通過云計(jì)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；通過智能網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)（ZigBee，Bluetooth，Wi-Fi，下一代的移動(dòng)通信以及IPv6技術(shù)），泛在感知網(wǎng)絡(luò)能夠毫無(wú)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)；通過Web3.0和各種人機(jī)互動(dòng)研究，泛在感知網(wǎng)能夠變得更加的人性化，真正實(shí)現(xiàn)不僅是人和人，同時(shí)也包括人和機(jī)器、機(jī)器同機(jī)器的無(wú)障礙交流。第二十四頁(yè)，共三十二頁(yè)。當(dāng)前典型研究近幾年，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(jì)算電路、雙向無(wú)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。智能微塵是一個(gè)具有電腦功能的超微型傳感器，它由微處理器、無(wú)線電收發(fā)裝置和使它們能夠組成一個(gè)無(wú)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。智能微塵第二十五頁(yè)，共三十二頁(yè)。第二十六頁(yè)，共三十二頁(yè)。未來的智能微塵甚至可以懸浮在空中幾個(gè)小時(shí)，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(dòng)，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(diǎn)撒落下去，形成嚴(yán)密的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，敵國(guó)的軍事力量和人員、物資的流動(dòng)自然一清二楚。第二十七頁(yè)，共三十二頁(yè)。浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)為完成整個(gè)飛行區(qū)周界的物防、人防、技防的一體化建設(shè)，同時(shí)為了降低整體大規(guī)模建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)，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(chǎng)第一跑道北側(cè)的倉(cāng)儲(chǔ)路附近，總長(zhǎng)2.4公里。該系統(tǒng)主體工程于2008年1月24日完成。浦東機(jī)場(chǎng)防入侵系統(tǒng)第二十八頁(yè)，共三十二頁(yè)。面向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的3S智能傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用驗(yàn)證示范系統(tǒng)服務(wù)體系電子科技大學(xué)電子科學(xué)技術(shù)研究院提出的一種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)體系第二十九頁(yè)，共三十