2011CB302700-G物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)研究 - 副本

預(yù)期目標(biāo)3.1總體目標(biāo)面向生態(tài)保護(hù)、節(jié)能減排、現(xiàn)代服務(wù)等領(lǐng)域重大需求，以解決物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域共性問題為目標(biāo)，圍繞物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)中的基礎(chǔ)科學(xué)問題開展研究，運(yùn)用系統(tǒng)科學(xué)的理論，探索物聯(lián)網(wǎng)的基本規(guī)律，建立物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型、子網(wǎng)互連模型，提出物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合與自治機(jī)理，提供網(wǎng)絡(luò)度量與評測的方法，解決局部動態(tài)自治和高效網(wǎng)絡(luò)融合中面臨的大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元的互連互通問題；建立對物聯(lián)網(wǎng)感知信息進(jìn)行融合計(jì)算的模型和方法，提出網(wǎng)元之間信息交互中信息表達(dá)、效能平衡和權(quán)限保護(hù)的機(jī)理與方法，解決不確定性感知信息的整合適配問題；提出系統(tǒng)環(huán)境動態(tài)問題域建模、軟件平臺對環(huán)境信息的自動獲取和理解、自適應(yīng)求解的方法，形成動態(tài)環(huán)境中服務(wù)提供機(jī)理，解決動態(tài)系統(tǒng)環(huán)境中的服務(wù)適應(yīng)適用問題。本項(xiàng)目將在大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元數(shù)據(jù)交換、不確定信息整合以及動態(tài)系統(tǒng)環(huán)境服務(wù)提供等方面取得原創(chuàng)性理論成果和關(guān)鍵技術(shù)突破，并在林區(qū)生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模的試驗(yàn)和驗(yàn)證；形成一批有自主知識產(chǎn)權(quán)的成果，為大規(guī)模、實(shí)用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)和高效運(yùn)行提供理論指導(dǎo)，推動我國在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展，使我國該領(lǐng)域研究達(dá)到國際先進(jìn)水平。本項(xiàng)目研究將為提高我國物聯(lián)網(wǎng)研發(fā)能力奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為“感知中國”國家物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略做出支撐,同時為國家培養(yǎng)一批從事物聯(lián)網(wǎng)研究青年學(xué)術(shù)帶頭人和研究骨干。3.2三年預(yù)期目標(biāo)本項(xiàng)目的三年預(yù)期目標(biāo)分四個方面：(1)基礎(chǔ)理論方面在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)模型、設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)理的基礎(chǔ)研究上取得突破，創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)模型、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連模型、性能評價體系與度量模型、信息表達(dá)模型、服務(wù)模型，形成物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合與自治機(jī)理、數(shù)據(jù)交換機(jī)理、隱私保護(hù)機(jī)理、服務(wù)提供機(jī)理，建立信息融合計(jì)算理論、服務(wù)提供理論，指導(dǎo)大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元的高效互連、不確定信息的有效利用、動態(tài)系統(tǒng)環(huán)境的服務(wù)提供等關(guān)鍵問題的解決。(2)關(guān)鍵技術(shù)方面在非IP數(shù)據(jù)交換技術(shù)、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)、自治區(qū)域動態(tài)管理等方面取得突破,為物聯(lián)網(wǎng)中大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元的數(shù)據(jù)交換提供技術(shù)支撐；在信息融合計(jì)算技術(shù)、隱私確保的安全計(jì)算技術(shù)等方面取得突破，為物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)不確定信息整合提供技術(shù)支撐；在環(huán)境適變的軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、服務(wù)動態(tài)構(gòu)建技術(shù)等方面取得突破，為物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供技術(shù)支撐。(3)驗(yàn)證平臺和示范應(yīng)用方面研制物聯(lián)網(wǎng)綜合驗(yàn)證平臺實(shí)現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)原理、關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證，提供物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境的性能檢測及診斷工具；突破林區(qū)生態(tài)保護(hù)示范應(yīng)用中的技術(shù)難題，建立一套林區(qū)生態(tài)保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用系統(tǒng)和碳平衡監(jiān)測應(yīng)用示范。(4)學(xué)術(shù)交流和人才培養(yǎng)方面積極參與國際合作和國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)制定，爭取更多的研究成果成為國際國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn);爭取更多國際交流和組織大型國際會議的機(jī)會。培養(yǎng)和建立一支學(xué)術(shù)水平高、創(chuàng)新能力強(qiáng)的學(xué)術(shù)研究隊(duì)伍，使我國在該領(lǐng)域的研究進(jìn)入國際先進(jìn)行列，為未來十年國家物聯(lián)網(wǎng)的跨越式發(fā)展做出實(shí)質(zhì)性的貢獻(xiàn)。3.3三年的具體考核指標(biāo)本項(xiàng)目的知識產(chǎn)權(quán)成果以完成高質(zhì)量的研究論文、發(fā)明專利和標(biāo)準(zhǔn)為主，并完成物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證平臺和示范應(yīng)用系統(tǒng)。具體指標(biāo)為：(1)在IEEE/ACMTransactions等國際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物和ACMMobiCom/SenSys、IEEEINFOCOM等重要會議發(fā)表一批高質(zhì)量論文,其中SCI檢索論文50篇以上,IEEE/ACMTransactions論文20篇以上；(2)授權(quán)國內(nèi)外發(fā)明專利18項(xiàng)以上,提交國際或國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提案2項(xiàng)以上；(3)為國家培養(yǎng)一支包括國家杰青、教育部長江學(xué)者和新世紀(jì)人才、多學(xué)科融合的從事物聯(lián)網(wǎng)研究的高水平團(tuán)隊(duì)，培養(yǎng)博士生30名以上；(4)組織大型國際學(xué)術(shù)會議2-3次；(5)研制1個具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證平臺；面向林區(qū)生態(tài)保護(hù)提供一套物聯(lián)網(wǎng)示范應(yīng)用系統(tǒng)和碳平衡監(jiān)測應(yīng)用示范。

三、研究方案4.1學(xué)術(shù)思路本項(xiàng)目的總體研究思路是瞄準(zhǔn)國家物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重大需求，認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)“廣泛互聯(lián)互通、透徹信息感知、綜合智慧服務(wù)”的本質(zhì)特征，緊密圍繞三個關(guān)鍵科學(xué)問題，研究體現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)特性、適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求的物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)理論與關(guān)鍵技術(shù)。項(xiàng)目兼顧國家重大需求和科學(xué)前沿，利用基礎(chǔ)理論研究帶動關(guān)鍵技術(shù)突破，從基礎(chǔ)模型、理論與方法支撐、平臺與典型應(yīng)用示范三個層次著手，按照“1套理論體系、3項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)、1個驗(yàn)證平臺”整體目標(biāo)開展項(xiàng)目研究，內(nèi)容上有重點(diǎn)、有側(cè)重。把物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的理論模型作為研究基礎(chǔ)，特別注意與網(wǎng)絡(luò)互連、信息整合、服務(wù)提供3個方面支撐理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究內(nèi)容的聯(lián)系和集成，研制物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證平臺，并在林區(qū)生態(tài)保護(hù)應(yīng)用等領(lǐng)域展開應(yīng)用驗(yàn)證，形成完整的研究體系?？傮w學(xué)術(shù)思路如圖1所示。圖1.項(xiàng)目總體學(xué)術(shù)思路4.2技術(shù)路線1.物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)理論模型我們遵循網(wǎng)絡(luò)分層的原理，將物聯(lián)網(wǎng)分成對象感知層、數(shù)據(jù)交換層、信息整合層、應(yīng)用服務(wù)層構(gòu)成的4層體系架構(gòu)，如圖2所示，對象感知層實(shí)現(xiàn)對物理對象的感知和數(shù)據(jù)獲取;數(shù)據(jù)交換層提供透明的數(shù)據(jù)傳輸能力;信息整合層提供對網(wǎng)絡(luò)獲取的不確定信息完成重組、清洗、融合等處理，整合為相對準(zhǔn)確結(jié)論;應(yīng)用服務(wù)層將信息轉(zhuǎn)化為內(nèi)容提供服務(wù)?；谠摷軜?gòu)，進(jìn)一步研究異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連模型和互連機(jī)理。從用戶、網(wǎng)絡(luò)提供者、應(yīng)用開發(fā)者、服務(wù)提供者等多視角研究物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，并利用形式化方法對結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確描述，為制訂各種接口、協(xié)議和規(guī)范提供依據(jù)。針對網(wǎng)元異質(zhì)性和應(yīng)用環(huán)境的動態(tài)性研究物聯(lián)網(wǎng)中不同的互聯(lián)要求及其對應(yīng)的互聯(lián)模型和互連機(jī)理。進(jìn)而研究新型動態(tài)網(wǎng)元編址模型和尋址體系，兼容網(wǎng)元能力差異，為支持大規(guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)全局網(wǎng)絡(luò)融合和局部動態(tài)自治所要求的高效數(shù)據(jù)交換奠定基礎(chǔ)。圖2.物聯(lián)網(wǎng)四層體系架構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)作為一種全新的網(wǎng)絡(luò)模式，其核心性能因素以及網(wǎng)絡(luò)動態(tài)行為對這些因素的影響都是未知的，需要深入研究針對信息和服務(wù)的主動測量的協(xié)作框架以及被動測量的數(shù)據(jù)分析方法，探尋分析網(wǎng)絡(luò)行為對性能要素影響的一般規(guī)律。在認(rèn)識網(wǎng)絡(luò)動態(tài)行為規(guī)律的基礎(chǔ)上，研究物聯(lián)網(wǎng)中研究適應(yīng)時變網(wǎng)絡(luò)快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的路由策略與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模式。在網(wǎng)絡(luò)性能評測與度量方面，本項(xiàng)目以網(wǎng)絡(luò)信息論為基礎(chǔ)，采用稀疏割方法、網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)、信息高速公路概念和虛擬MIMO、協(xié)同通信、無碼率編碼和機(jī)會通信等思路，研究物聯(lián)網(wǎng)性能評價體系、度量模型與方法，揭示物聯(lián)網(wǎng)的時空關(guān)系，研究物聯(lián)網(wǎng)容量、拓?fù)?、時延、吞吐量、覆蓋的性能度量，探索物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)準(zhǔn)則、路由選擇原則、網(wǎng)絡(luò)能力/延遲的規(guī)律等物聯(lián)網(wǎng)的基本性質(zhì)，為物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)、分析、管理、運(yùn)營等提供理論依據(jù)。2．網(wǎng)絡(luò)高效融合與動態(tài)自治的機(jī)理與方法針對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合的多元化特征，從兩類場景分別考慮：一是利用互聯(lián)網(wǎng)為主流平臺，通過多元化的網(wǎng)絡(luò)接入，實(shí)現(xiàn)各子網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，主要是深入研究IPv6在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的新需求和新問題，結(jié)合IPv6自身優(yōu)勢，重點(diǎn)考慮協(xié)議開銷問題，設(shè)計(jì)基于IPv6的輕量級的物聯(lián)網(wǎng)編址尋址架構(gòu)；研究基于主機(jī)標(biāo)識和定位符分離的新型物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，探討層次化、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)單元命名方法，建立面向IP體系演進(jìn)的融合網(wǎng)絡(luò)的命名與尋址架構(gòu)。二是針對物聯(lián)網(wǎng)在局部區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)耦合性、連接動態(tài)性，不必經(jīng)過IP連接或不適合利用IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互連互通的場景，將IP網(wǎng)先路由后傳輸兩者分離的方式,轉(zhuǎn)變?yōu)槲锫?lián)網(wǎng)環(huán)境感知、傳輸、路由緊密聯(lián)系、相互優(yōu)化、協(xié)同應(yīng)用三者不可分的方式，研究非IP數(shù)據(jù)交換技術(shù)，探索新的尋址策略、新的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制；基于網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)量化研究方法，研究協(xié)議分層與優(yōu)化算子耦合關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換計(jì)算復(fù)雜性，為非IP與IP融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)的奠定理論基礎(chǔ)。針對物聯(lián)自治網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元移動和鏈路變化，研究動態(tài)拓?fù)錁?gòu)建策略。物聯(lián)網(wǎng)區(qū)域自治的松耦合特性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)多變，網(wǎng)絡(luò)連通性和鏈路質(zhì)量無法保障，給物聯(lián)網(wǎng)自治域內(nèi)的數(shù)據(jù)交換帶來困難。針對這一問題，擬從三個方面展開研究，一是對物聯(lián)網(wǎng)自治域的網(wǎng)絡(luò)流量、拓?fù)涞冗M(jìn)行測量統(tǒng)計(jì)，提煉自治網(wǎng)絡(luò)行為特征，設(shè)計(jì)具有預(yù)測性的網(wǎng)絡(luò)行為統(tǒng)計(jì)分析模型；二是研究基于網(wǎng)絡(luò)行為感知的認(rèn)知路由協(xié)議，提出垂直分層拓?fù)鋱D的構(gòu)造方法，實(shí)現(xiàn)層次化的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、流量感知，并結(jié)合端到端目標(biāo)，通過不斷學(xué)習(xí)的自適應(yīng)過程合理決策并實(shí)施路由調(diào)整，以提高局部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互的整體性能；三是研究自治域內(nèi)的路由穩(wěn)定性問題，全面分析各種路由判決本身的變化規(guī)律，提出路由穩(wěn)定性的模型化分析方法，為自治域內(nèi)的路由協(xié)議設(shè)計(jì)提供依據(jù)。另外，針對物聯(lián)自治網(wǎng)絡(luò)內(nèi)異質(zhì)網(wǎng)元不同通信方式需求、缺少專有數(shù)據(jù)交換設(shè)備作支撐的情況研究物聯(lián)網(wǎng)自治域內(nèi)數(shù)據(jù)交換方法，探索弱狀態(tài)或無狀態(tài)路由的數(shù)據(jù)報交換的方式。3．物聯(lián)網(wǎng)信息整合與交互的理論和方法針對物聯(lián)網(wǎng)感知信息的不確定性，主要從不確定信息的表達(dá)、不確定信息融合、不確定信息的使用三個角度開展研究，實(shí)現(xiàn)信息整合以實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)信息的有效利用。利用概率論、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別等理論，研究感知信息的表示模型、數(shù)據(jù)源/交互對象集合優(yōu)化選擇策略、多模態(tài)異構(gòu)信息的融合計(jì)算模型，對多點(diǎn)網(wǎng)元感知信息高效綜合。同時，進(jìn)一步研究信息交互中物理對象隱私保護(hù)問題。為了提高信息整合的精確性，必須對多種來源信息進(jìn)行融合，融合是基于異質(zhì)網(wǎng)元的信息交互，針對多個異構(gòu)網(wǎng)元存在相關(guān)信息，從物聯(lián)網(wǎng)獲取信息不完全性、冗余性出發(fā)，采用多階段、多層次的融合策略；針對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境感知時序性，基于序列分析和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)融合的方法利用不同信息源的特征表達(dá)集合，在不同層次上對信息集合進(jìn)行有機(jī)的融合，提高信息整合性能。在信息交互方面，利用信息論和網(wǎng)絡(luò)編碼機(jī)制，研究信息交互的適配理論與高效、強(qiáng)健、可擴(kuò)展的強(qiáng)隱私計(jì)算模型，根據(jù)各物體的計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的交互信息的適配交互；在實(shí)現(xiàn)適配的基礎(chǔ)上，研究物體的自發(fā)協(xié)作與協(xié)同隱私確保模型，對參與交互任務(wù)的多個物體，在完成同一交互任務(wù)的過程中，合理安排各個物體的目標(biāo)、資源以調(diào)整各自的行為，最大程度地實(shí)現(xiàn)物體之間的協(xié)作。4.物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供機(jī)理和方法在物聯(lián)網(wǎng)軟件建模與設(shè)計(jì)理論方面，針對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境動態(tài)性，從軟件結(jié)構(gòu)建模、編程模型和服務(wù)提供方面增加對環(huán)境的感知適應(yīng)能力。對不同類型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用進(jìn)行分析，通過建立統(tǒng)一的建模方法，提供具有支持輸入、需求、資源三方面表達(dá)能力的模型框架，針對各種應(yīng)用類別提供元模型；在問題域模型基礎(chǔ)上，通過引入語義標(biāo)注方法實(shí)現(xiàn)應(yīng)用模型的描述，并完成模型的組合與生成；對于動態(tài)生成的應(yīng)用模型，利用仿真方法遞歸校驗(yàn)其正確性并不斷對模型進(jìn)行修正；建立模型變化與環(huán)境變化的作用關(guān)系，給出模型變化在環(huán)境適應(yīng)性及模型切換風(fēng)險之間的度量方法，評估模型切換風(fēng)險，為模型的動態(tài)調(diào)整提供依據(jù)。在編程模型方面，建立關(guān)于編程維度的多維理論模型，提出環(huán)境維度概念,將軟件依賴環(huán)境的部分獨(dú)立出來,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯與系統(tǒng)環(huán)境相分離，提高軟件系統(tǒng)靈活性和擴(kuò)展性。在物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求的動態(tài)獲取和演化研究中，結(jié)合面向目標(biāo)本體論和面向場景的多視點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求獲取方法，對服務(wù)所依賴和生存的動態(tài)環(huán)境和演化特征進(jìn)行精確刻畫和建模；在此基礎(chǔ)上，通過引入上下文感知的環(huán)境信息控制函數(shù)和反射機(jī)制，使服務(wù)需求能夠適應(yīng)動態(tài)環(huán)境的變化，對服務(wù)需求元數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，達(dá)到需求動態(tài)演化的目的。在服務(wù)動態(tài)構(gòu)建及自演化適配機(jī)理研究方面，通過引入服務(wù)聚類的概念，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的分類組織；然后引入抽象服務(wù)域概念，能夠根據(jù)用戶的功能性和非功能性需求將不同服務(wù)聚類中的網(wǎng)絡(luò)信息服務(wù)組織成服務(wù)資源視圖，同時結(jié)合問題域的搜索和知識推理，引入仿生智能計(jì)算方法，實(shí)現(xiàn)服務(wù)的動態(tài)發(fā)現(xiàn)選擇、聚合和集成。在服務(wù)質(zhì)量的動態(tài)保障方法研究中，采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法來自動地分析、挖掘上下文信息間的依賴或因果關(guān)系，自動形成相關(guān)上下文信息間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和結(jié)點(diǎn)間的度量值，最終建立起基于上下文感知的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量動態(tài)保障機(jī)制與方法，實(shí)現(xiàn)有質(zhì)量保障的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。5.物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證平臺和典型應(yīng)用示范采用本項(xiàng)目提出的物聯(lián)網(wǎng)四層體系架構(gòu)，融合傳感器網(wǎng)絡(luò)、車載網(wǎng)、移動定位終端網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)等多種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，建立大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元所構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證平臺,對相關(guān)理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行綜合驗(yàn)證。驗(yàn)證平臺從功能上由4部分組成：(1)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證。構(gòu)建分層獨(dú)立的驗(yàn)證平臺體系架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)功能實(shí)體，分別對對象感知層、數(shù)據(jù)交換層、信息整合層、應(yīng)用服務(wù)層各層的功能和接口，進(jìn)行獨(dú)立驗(yàn)證及集成驗(yàn)證；(2)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理、實(shí)現(xiàn)機(jī)理的驗(yàn)證。構(gòu)建大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元組成的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)接入、網(wǎng)絡(luò)融合和應(yīng)用環(huán)境等基礎(chǔ)架構(gòu)，驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)中異質(zhì)網(wǎng)元數(shù)據(jù)交換、不確定信息整合、動態(tài)環(huán)境服務(wù)提供等基礎(chǔ)理論和方法；(3)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的驗(yàn)證。驗(yàn)證非IP的數(shù)據(jù)交換、信息融合計(jì)算、服務(wù)動態(tài)構(gòu)建等支撐網(wǎng)絡(luò)平臺可靠運(yùn)行和管理的各種關(guān)鍵技術(shù)和協(xié)議的正確性；(4)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境的性能檢測及診斷工具。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)性能度量評價體系建立大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)性能測量機(jī)制，通過分布式、動態(tài)自組的方式實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證平臺的性能評測功能；通過主動或被動方式獲取系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和診斷指標(biāo)，建立數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系分析技術(shù)，研制系統(tǒng)診斷工具，保證物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。通過建立林區(qū)生態(tài)保護(hù)示范系統(tǒng)，對物聯(lián)網(wǎng)各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用示范，提供碳平衡監(jiān)測示范應(yīng)用。以天目山地區(qū)為示范區(qū)域，利用傳感網(wǎng)、車載網(wǎng)、智能用電網(wǎng)等構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)對林區(qū)固碳、車輛行駛排碳、建筑物/企業(yè)用電排碳等進(jìn)行采樣檢測，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合從而獲取區(qū)域內(nèi)碳平衡指數(shù)，并進(jìn)行減排智能決策提供依據(jù)。同時利用互聯(lián)網(wǎng)和移動網(wǎng)絡(luò)向公眾動態(tài)發(fā)布碳平衡指數(shù)，引導(dǎo)公眾自然采取低碳消費(fèi)，實(shí)現(xiàn)低碳社會。4.3主要創(chuàng)新點(diǎn)與特色(1)利用網(wǎng)絡(luò)分層原理，提出由對象感知層、數(shù)據(jù)交換層、信息整合層、應(yīng)用服務(wù)層構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)4層體系架構(gòu)，基于該架構(gòu)進(jìn)一步研究異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互連模型和互連機(jī)理，構(gòu)建面向網(wǎng)元異構(gòu)性和應(yīng)用多態(tài)性的網(wǎng)元互聯(lián)方法和與之相適應(yīng)的尋址體系。(2)從網(wǎng)絡(luò)信息理論的角度，揭示物聯(lián)網(wǎng)的時空關(guān)系，探索物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)準(zhǔn)則、路由選擇原則、網(wǎng)絡(luò)能力/延遲的規(guī)律等物聯(lián)網(wǎng)的基本性質(zhì)。(3)針對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合多元化特征，分別從IP體系演進(jìn)、支持非IP與IP融合兩種角度研究融合網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，來適應(yīng)不同場景網(wǎng)絡(luò)融合需求。將IP網(wǎng)先路由后傳輸兩者分離的方式,轉(zhuǎn)變?yōu)槲锫?lián)網(wǎng)環(huán)境感知、傳輸、路由緊密聯(lián)系、相互優(yōu)化、協(xié)同應(yīng)用三者不可分的方式，研究非IP數(shù)據(jù)交換技術(shù)。(4)針對感知信息的不確定性，利用概率論、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別等理論，研究交互信息的統(tǒng)一表示模型、交互對象集合優(yōu)化選擇、情境驅(qū)動的多個網(wǎng)元感知信息高效融合，研究基于多屬性決策的信息融合計(jì)算理論。(5)針對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境動態(tài)性，提出環(huán)境維度概念,將軟件依賴環(huán)境的部分獨(dú)立出來,實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯與系統(tǒng)環(huán)境相分離。從軟件結(jié)構(gòu)建模、編程模型和服務(wù)提供方面增加對環(huán)境的感知適應(yīng)能力，建立有機(jī)協(xié)調(diào)業(yè)務(wù)流、控制流和感知流的新型物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模型，研究基于情境感知的主動服務(wù)提供機(jī)理。另外，本項(xiàng)目在跨信息、林業(yè)學(xué)科的研究團(tuán)隊(duì)組織，面向林區(qū)生態(tài)保護(hù)示范應(yīng)用研制大規(guī)模、實(shí)用性的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)和碳平衡監(jiān)測示范應(yīng)用方面有顯著特色。4.4課題設(shè)置圍繞本項(xiàng)目解決三個關(guān)鍵科學(xué)問題的總體目標(biāo)，覆蓋關(guān)鍵科學(xué)問題包含的主要研究內(nèi)容，本項(xiàng)目設(shè)置緊密聯(lián)系而有不同側(cè)重的5個研究課題，關(guān)鍵科學(xué)問題與課題之間關(guān)系、各個課題之間的關(guān)系如圖3、4所示。課題1“物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)理論模型”為課題2、課題3、課題4提供基礎(chǔ)模型的支持；課題2、課題3、課題4圍繞課題1建立的理論模型，從物聯(lián)網(wǎng)的融合與自治機(jī)理、信息整合與交互方法、服務(wù)提供三個方面開展理論和方法研究；課題5“物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證平臺和碳平衡監(jiān)測應(yīng)用示范”用于對本項(xiàng)目提出物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和示范應(yīng)用,并反饋指導(dǎo)理論和關(guān)鍵技術(shù)研究。圖3.科學(xué)問題與課題之間相互關(guān)系圖4.課題之間相互關(guān)系下面是各個課題的具體設(shè)置情況。課題1、物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)理論模型預(yù)期目標(biāo)：本課題旨在建立分層可擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，在物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)理論模型、設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)理的基礎(chǔ)研究上取得突破，創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)模型、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連模型、網(wǎng)絡(luò)行為分析方法與數(shù)據(jù)交換機(jī)理、性能評價體系與度量模型，并對這些理論成果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，形成有關(guān)論文、專利和標(biāo)準(zhǔn)提案，為解決大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元的高效互連、不確定信息的有效利用、動態(tài)系統(tǒng)環(huán)境中服務(wù)提供等重要挑戰(zhàn)提供基礎(chǔ)。研究內(nèi)容：(1)層次化可擴(kuò)展物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型及形式化描述。從多個視角分析物聯(lián)網(wǎng)的基本組成要素，探討各個要素間的內(nèi)在聯(lián)系，建立物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型及其形式化描述方法；(2)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互連模型與高效網(wǎng)元編址體系。研究支持異構(gòu)系統(tǒng)高效融合的多元化網(wǎng)元互連模型；研究適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的新型動態(tài)編址模型和尋址體系，以及不同互通模型下的網(wǎng)元地址空間規(guī)劃問題；(3)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)行為分析與數(shù)據(jù)交換機(jī)理。研究針對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)行為的主動測量的協(xié)作框架和被動測量的數(shù)據(jù)分析方法；研究適應(yīng)時變網(wǎng)絡(luò)快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的路由策略與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模式；(4)物聯(lián)網(wǎng)性能評價與度量模型及方法。建立分析物聯(lián)網(wǎng)時空異構(gòu)特性的網(wǎng)絡(luò)評價體系；研究在特定時延限制下的網(wǎng)絡(luò)容量分布；研究如何提供物聯(lián)網(wǎng)的健壯性連接和高效覆蓋；研究物聯(lián)網(wǎng)的合理節(jié)點(diǎn)空間分布和相關(guān)的路由規(guī)律。經(jīng)費(fèi)比例：28%承擔(dān)單位：北京郵電大學(xué)、上海交通大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：馬華東學(xué)術(shù)骨干：王新兵、羅紅、劉亮、孫巖、甘小鶯課題2、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合與自治的機(jī)理和方法預(yù)期目標(biāo)：針對物聯(lián)網(wǎng)多元異構(gòu)性、超大規(guī)模性、系統(tǒng)動態(tài)性的特征，本課題旨在建立物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合的架構(gòu)，在非IP數(shù)據(jù)交換機(jī)理、物聯(lián)網(wǎng)自治域內(nèi)數(shù)據(jù)匯聚與交換方法、物聯(lián)網(wǎng)自治區(qū)域動態(tài)管理等方面取得突破，解決網(wǎng)絡(luò)融合與動態(tài)自治中高效的數(shù)據(jù)交換問題。對研究出的成果展開實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，形成有關(guān)論文、專利和標(biāo)準(zhǔn)提案。研究內(nèi)容：(1)面向IP體系演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合及其命名與尋址架構(gòu)。設(shè)計(jì)基于IPv6的輕量級的物聯(lián)網(wǎng)編址尋址架構(gòu)；研究基于主機(jī)標(biāo)識和定位符分離的新型物聯(lián)網(wǎng)編址尋址架構(gòu)，探討層次化、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)單元命名方法，提出一種新型的主機(jī)名字空間組織構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)高效的主機(jī)標(biāo)識符到定位符的映射；(2)支持非IP和IP融合的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。研究非IP數(shù)據(jù)交換機(jī)理；基于網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)量化方法研究協(xié)議分層與優(yōu)化算子耦合關(guān)系、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換計(jì)算復(fù)雜性，形成融合非IP與IP的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)；分析物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用需求，基于融合網(wǎng)絡(luò)理論框架，解決物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障等實(shí)際應(yīng)用中的關(guān)鍵問題；(3)物聯(lián)網(wǎng)自治域內(nèi)數(shù)據(jù)匯聚與交換。研究自治域內(nèi)的數(shù)據(jù)交換方法；研究面向物聯(lián)網(wǎng)中不同網(wǎng)元行為和連接方式的接入選擇策略、網(wǎng)元發(fā)現(xiàn)機(jī)理；研究海量數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的匯聚方法、匯聚點(diǎn)物理連接空間計(jì)算方法、物理資源分布和調(diào)整技術(shù)、自治域內(nèi)匯聚點(diǎn)流量優(yōu)化技術(shù)、自治網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃方法；(4)物聯(lián)網(wǎng)自治區(qū)域動態(tài)管理。研究定性與定量相結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)自治域多維劃分方法；研究簡化的自治網(wǎng)絡(luò)自治協(xié)議、動態(tài)路由協(xié)議和選路方法；針對物聯(lián)自治網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)元移動和鏈路變化、區(qū)域自治的松耦合特性、網(wǎng)絡(luò)連通性和鏈路質(zhì)量無法保障，研究自治域動態(tài)拓?fù)錁?gòu)建策略。經(jīng)費(fèi)比例：14%承擔(dān)單位：中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所、北京郵電大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：李忠誠學(xué)術(shù)骨干：劉敏、陸月明、孫毅、孫詠梅課題3、物聯(lián)網(wǎng)信息整合與交互的理論和方法預(yù)期目標(biāo)：本課題旨在建立物聯(lián)網(wǎng)信息整合與交互的理論和方法，在不確定信息整理、信息融合計(jì)算、網(wǎng)元之間信息交互、信息交互中隱私保護(hù)等方面取得突破，解決物聯(lián)網(wǎng)中不確定信息的有效整合與交互適配的問題。對研究出的成果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，形成有關(guān)論文、專利和標(biāo)準(zhǔn)提案。研究內(nèi)容：(1)不確定信息整理與融合計(jì)算理論。研究不確定感知信息的表達(dá)模型，研究物聯(lián)網(wǎng)感知信息的重組、清洗方法；研究情境驅(qū)動的多層次融合和情景語義描述模型，研究物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)多模態(tài)異構(gòu)信息的融合計(jì)算模型；(2)網(wǎng)元間信息交互模型和方法。針對數(shù)據(jù)多源冗余性，研究信息融合中效能平衡的、優(yōu)化的數(shù)據(jù)源/交互對象集合選擇算法；針對物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)元屬性差異及交互雙方能力的差異，研究不同類別、不同智能程度網(wǎng)元間表達(dá)適配的信息交互模型；(3)信息交互中隱私保護(hù)方法。針對網(wǎng)元信息訪問受限情況，研究權(quán)限適配的信息交互模型；研究物聯(lián)網(wǎng)隱私保護(hù)的高效信息傳輸體系；研究隱私確保的分布式數(shù)據(jù)加密和解密，隱私保護(hù)的用戶身份管理與動態(tài)數(shù)據(jù)處理，分布式訪問控制和密鈅管理，以及隱私敏感的安全協(xié)議設(shè)計(jì)與分析。經(jīng)費(fèi)比例：10%承擔(dān)單位：北京工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：尹寶才學(xué)術(shù)骨干：孫艷豐、蔣屹新、王立春課題4、物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供機(jī)理和方法預(yù)期目標(biāo)：本課題旨在形成物聯(lián)網(wǎng)軟件建模理論、服務(wù)自適應(yīng)提供機(jī)理和實(shí)現(xiàn)方法，在動態(tài)問題域的建模，面向解空間的軟件設(shè)計(jì)理論，面向動態(tài)問題域的需求獲取和演化方法，服務(wù)動態(tài)構(gòu)建與適配機(jī)理，基于環(huán)境感知的動態(tài)服務(wù)質(zhì)量保障方法等方面取得突破，對研究出的成果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，形成有關(guān)論文、專利和標(biāo)準(zhǔn)提案，為實(shí)現(xiàn)智慧服務(wù)提供基礎(chǔ)理論和支撐技術(shù)。研究內(nèi)容：（1）問題域動態(tài)規(guī)律及其建模與求解理論。針對物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的動態(tài)性，從動態(tài)問題域建模、軟件自適應(yīng)求解、軟件開發(fā)模型等方面對物聯(lián)網(wǎng)軟件建模與設(shè)計(jì)理論進(jìn)行研究；（2）服務(wù)需求的動態(tài)獲取與演化。通過分析物聯(lián)網(wǎng)中面向用戶域、信息空間域和物理空間域的多維需求特征，研究結(jié)合環(huán)境約束、靈活快速、多次迭代的服務(wù)需求獲取方法；針對需求的時變性和環(huán)境的動態(tài)性，研究物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的需求演化方法；（3）服務(wù)的動態(tài)構(gòu)建及適配機(jī)理。研究高效的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的組織模型、具有動態(tài)適變能力的服務(wù)建模語言；基于問題域的搜索和知識推理，研究支持服務(wù)的動態(tài)發(fā)現(xiàn)、聚合和集成的方法；利用環(huán)境上下文信息，研究基于事件或者狀態(tài)的服務(wù)運(yùn)行時的動態(tài)適配方法。（4）服務(wù)質(zhì)量的動態(tài)保障方法。研究在線的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量度量、測試與評估方法；揭示物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)外在環(huán)境變化的特征及其對服務(wù)質(zhì)量的影響規(guī)律；研究環(huán)境上下文感知的服務(wù)質(zhì)量定性診斷與定量保障方法。經(jīng)費(fèi)比例：22%承擔(dān)單位：北京郵電大學(xué)、北京大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：蘇森學(xué)術(shù)骨干：陳俊亮、金芝、程渤、喬秀全、彭泳、吳步丹課題5、物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證平臺和碳平衡監(jiān)測應(yīng)用示范預(yù)期目標(biāo)：本課題旨在研制一個物聯(lián)網(wǎng)綜合驗(yàn)證平臺，驗(yàn)證課題1-4針對本項(xiàng)目關(guān)鍵科學(xué)問題的研究成果，驗(yàn)證所形成的物聯(lián)網(wǎng)理論模型與關(guān)鍵技術(shù)，提供物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境的性能檢測及診斷工具；在林區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)示范應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)方面取得突破，建立一套面向天目山林區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)示范系統(tǒng)和碳平衡監(jiān)測應(yīng)用示范，形成有關(guān)論文、專利和標(biāo)準(zhǔn)提案，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)、和諧發(fā)展提供科學(xué)指導(dǎo)，為成果應(yīng)用和推廣提供示范。研究內(nèi)容：(1)根據(jù)所研究出的理論成果，研制具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的物聯(lián)網(wǎng)綜合驗(yàn)證平臺。實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)機(jī)理、關(guān)鍵技術(shù)和方法的驗(yàn)證,研制系統(tǒng)環(huán)境的性能檢測及診斷工具；(2)研制面向林區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范系統(tǒng)和碳平衡監(jiān)測應(yīng)用示范。面向天目山林區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的應(yīng)用需求，研究利用物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)林業(yè)固碳、林區(qū)生活排碳、林區(qū)生態(tài)環(huán)境多點(diǎn)大范圍實(shí)時協(xié)同監(jiān)測，構(gòu)建碳平衡監(jiān)測示范應(yīng)用系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)地區(qū)內(nèi)碳平衡指數(shù)動態(tài)掌控，為節(jié)能減排低碳生活、林區(qū)環(huán)境保護(hù)提供信息統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)支撐。經(jīng)費(fèi)比例：26%承擔(dān)單位：浙江農(nóng)林大學(xué)、西安交通大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：周國模學(xué)術(shù)骨干：江洪、姜培坤、莫路鋒、何暉、杜華強(qiáng)、祁亨年、王換招

四、年度計(jì)劃研究內(nèi)容預(yù)期目標(biāo)第一年研究物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型；研究支持異構(gòu)系統(tǒng)高效互聯(lián)融合的多元化網(wǎng)元互連模型；研究針對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)行為主動測量的協(xié)作框架；研究物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)環(huán)境在特定時延限制下的網(wǎng)絡(luò)容量分布。研究面向IP體系演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)融合及其命名與尋址架構(gòu)；研究基于主機(jī)標(biāo)識和定位符分離的新型物聯(lián)網(wǎng)命名架構(gòu)，探討層次化、可擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)單元命名方法；研究物聯(lián)網(wǎng)自治域多維劃分。研究不確定信息的表達(dá)方法；研究效能平衡的、優(yōu)化的數(shù)據(jù)源/交互對象集合選擇算法；研究隱私確保的權(quán)限適配信息交互模型；研究物聯(lián)網(wǎng)隱私保護(hù)的高效信息傳輸體系。研究物聯(lián)網(wǎng)動態(tài)問題域的建模方法；研究應(yīng)用模型的分析方法；研究面向物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)需求獲取方法；研究服務(wù)的統(tǒng)一視圖模型和服務(wù)系統(tǒng)容量的量化模型。研究物聯(lián)網(wǎng)驗(yàn)證平臺和碳平衡監(jiān)測應(yīng)用示范構(gòu)建；研究構(gòu)建平臺的節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)軟硬件實(shí)現(xiàn)技術(shù)；研究網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)接入、網(wǎng)絡(luò)融合和應(yīng)用環(huán)境等驗(yàn)證平臺基礎(chǔ)框架；分別研究對象感知層、數(shù)據(jù)交換層、信息整合層、應(yīng)用服務(wù)各層功能和接口的獨(dú)立驗(yàn)證機(jī)制建立層次化物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型；建立一種適用物聯(lián)網(wǎng)的多元化網(wǎng)絡(luò)互連模型；建立網(wǎng)絡(luò)動態(tài)行為的主動測量框架；認(rèn)識物聯(lián)網(wǎng)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)容量/時延規(guī)律，建立特定時延限制下的網(wǎng)絡(luò)容量分布模型。設(shè)計(jì)出一種基于IPv6的輕量級的物聯(lián)網(wǎng)編址尋址架構(gòu)；提出一種新型的主機(jī)名字空間組織構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)高效的主機(jī)標(biāo)識符到定位符的映射；提出定性與定量相結(jié)合的物聯(lián)網(wǎng)自治域多維劃分方法。提出一種適合高維、異構(gòu)物聯(lián)網(wǎng)感知信息的確定表達(dá)模型；提出一種效能平衡的信息交互模型；建立隱私確保的權(quán)限適配的信息交互模型；提出能適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的隱私確保的高效信息傳輸協(xié)議。識別并建立不同應(yīng)用類型下的應(yīng)用模式，形成應(yīng)用問題域元模型；提出應(yīng)用模型與應(yīng)用輸入、需求、資源的一致性驗(yàn)證方法和模型有效性驗(yàn)證方法；提出結(jié)合環(huán)境約束的迭代式服務(wù)需求獲取方法；建立基于情境感知的主動服務(wù)模型。構(gòu)建分層獨(dú)立的驗(yàn)證平臺體系框架；提出碳平衡監(jiān)測應(yīng)用示范的設(shè)計(jì)方法；研制出驗(yàn)證平臺所需的感知節(jié)點(diǎn)和控制節(jié)點(diǎn)；構(gòu)建大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元組成的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)形成網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的異構(gòu)接入、網(wǎng)絡(luò)融合和應(yīng)用的環(huán)境，形成驗(yàn)證異質(zhì)網(wǎng)元數(shù)據(jù)交換、不確定信息整合、動態(tài)環(huán)境服務(wù)提供等理論和方法的驗(yàn)證策略第二年研究物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)形式化描述；研究新型動態(tài)編址模型和尋址體系；研究不同互通模型下的網(wǎng)元地址空間規(guī)劃問題；研究針對網(wǎng)絡(luò)動態(tài)行為被動測量的數(shù)據(jù)分析方法；研究在特定時延限制下的網(wǎng)絡(luò)容量分布。支持非IP和IP融合的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)；研究協(xié)議分層與優(yōu)化算子耦合關(guān)系；研究網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換計(jì)算復(fù)雜性；研究網(wǎng)元接入選擇方法；研究海量數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的匯聚方法。研究多模態(tài)、異構(gòu)信息的融合機(jī)理及其計(jì)算模型；研究網(wǎng)元間表達(dá)適配的信息交互；研究隱私確保的分布式數(shù)據(jù)加密和解密，隱私保護(hù)的用戶身份管理與動態(tài)數(shù)據(jù)處理，分布式訪問控制和密鈅管理。研究應(yīng)用模型的自適應(yīng)離散調(diào)整和連續(xù)演化問題；研究服務(wù)的動態(tài)構(gòu)建方法；研究如何提供面向個性化需求的統(tǒng)一服務(wù)視圖的問題；研究物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)質(zhì)量度量和評估方法。搭建物聯(lián)網(wǎng)綜合驗(yàn)證平臺各個子系統(tǒng)；在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)框架的基礎(chǔ)上驗(yàn)證各層實(shí)現(xiàn)機(jī)理、關(guān)鍵技術(shù)；根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)性能度量評價體系研究大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境的性能檢測機(jī)制和方法；研究物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)診斷機(jī)制和相關(guān)技術(shù)形成準(zhǔn)確表述物聯(lián)網(wǎng)特征的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)形式化描述方法；建立新型動態(tài)編址模型和尋址體系；設(shè)計(jì)網(wǎng)元地址空間規(guī)劃方法；形成網(wǎng)絡(luò)動態(tài)行為被動測量的數(shù)據(jù)分析方法；設(shè)計(jì)出時延限制下的網(wǎng)絡(luò)容量分布獲取方法。提出非IP交換方法，形成一種融合非IP和IP的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)；揭示協(xié)議分層與優(yōu)化算子耦合關(guān)系，進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架構(gòu)；揭示吞吐量、延遲、干擾等約束條件下的數(shù)據(jù)交換計(jì)算復(fù)雜性，提出有效的實(shí)現(xiàn)算法；提出網(wǎng)元接入選擇方法；提出海量數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)的匯聚方法。提出物聯(lián)網(wǎng)感知信息融合計(jì)算模型和相關(guān)算法；提出表達(dá)適配的信息交互模型；提出適應(yīng)物聯(lián)環(huán)境的隱私確保的分布式數(shù)據(jù)加密和解密體系，用戶身份管理體系，分布式訪問控制和密鈅管理等體系。建立應(yīng)用模型表示框架和推理分析方法；提出支持動態(tài)適變能力的服務(wù)建模方法和一套服務(wù)動態(tài)發(fā)現(xiàn)、聚合和集成的方法；提出一種高效的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的組織模型；提出在線實(shí)時的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量度量、測試與評估方法。實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)模型的驗(yàn)證；實(shí)現(xiàn)非IP的數(shù)據(jù)交換機(jī)理的驗(yàn)證；實(shí)現(xiàn)信息整合計(jì)算方法的驗(yàn)證；實(shí)現(xiàn)服務(wù)動態(tài)構(gòu)建方法的驗(yàn)證與測試；研制系統(tǒng)環(huán)境的性能檢測及診斷工具。第三年研究對象標(biāo)識間的關(guān)系模型和多粒度標(biāo)識映射機(jī)理；研究適應(yīng)時變網(wǎng)絡(luò)快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的路由策略和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模式；研究如何提供物聯(lián)網(wǎng)的健壯性連接和高效覆蓋問題。分析物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用需求，深入研究網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障等關(guān)鍵技術(shù)；研究自治網(wǎng)絡(luò)匯聚點(diǎn)流量優(yōu)化、容量規(guī)劃方法。研究物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)匿名機(jī)制；研究隱私敏感的安全協(xié)議設(shè)計(jì)與分析。研究應(yīng)用模型的自適應(yīng)離散調(diào)整和連續(xù)演化問題；研究物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的需求演化方法；研究服務(wù)運(yùn)行時的動態(tài)適配方法；研究環(huán)境感知的服務(wù)動態(tài)質(zhì)量保證機(jī)制。研究物聯(lián)網(wǎng)綜合驗(yàn)證平臺集成方法；在林區(qū)生態(tài)保護(hù)領(lǐng)域進(jìn)行大規(guī)模的試驗(yàn)和驗(yàn)證，利用傳感網(wǎng)等構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)對林區(qū)固碳等進(jìn)行采樣檢測，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整合從而獲取區(qū)域內(nèi)碳平衡指數(shù)。1．建立異類對象間的關(guān)系模型和多粒度標(biāo)識映射機(jī)理；提出適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)的路由策略和多種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移模式；認(rèn)識節(jié)點(diǎn)空間分布規(guī)律與相關(guān)路由規(guī)律，提出物聯(lián)網(wǎng)覆蓋控制、連接策略。2．基于融合網(wǎng)絡(luò)理論框架，提出物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障方法；提出自治域內(nèi)匯聚點(diǎn)流量優(yōu)化、自治網(wǎng)絡(luò)容量規(guī)劃方法。3．提出基于數(shù)據(jù)失真和限制發(fā)布技術(shù)的數(shù)據(jù)匿名機(jī)制；提出一種隱私敏感的安全協(xié)議設(shè)計(jì)與分析方法。4．建立應(yīng)用模型離散動態(tài)調(diào)整框架和應(yīng)用模型連續(xù)動態(tài)演化框架；提出動態(tài)感知環(huán)境用戶域、物理空間域和信息空間域的服務(wù)需求的獲取和演化方法；提出基于事件或者狀態(tài)的服務(wù)運(yùn)行時的動態(tài)適配方法和處理；提出環(huán)境感知的服務(wù)質(zhì)量定性診斷與定量保障方法。5．完成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的物聯(lián)網(wǎng)綜合驗(yàn)證平臺；完成面向天目山林區(qū)生態(tài)保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范系統(tǒng)和碳平衡監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用示范；實(shí)現(xiàn)碳平衡過程實(shí)時監(jiān)測和碳平衡指數(shù)動態(tài)發(fā)布。

一、研究內(nèi)容2.1關(guān)鍵科學(xué)問題針對物聯(lián)網(wǎng)存在的大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元的高效互連、不確定感知信息的有效利用、動態(tài)化系統(tǒng)環(huán)境的服務(wù)提供等挑戰(zhàn)，本項(xiàng)目凝煉出以下三個關(guān)鍵科學(xué)問題。關(guān)鍵科學(xué)問題之一：大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元的數(shù)據(jù)交換問題大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元的接入和海量數(shù)據(jù)的交換是物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用帶來的新的重要特征。一方面，物聯(lián)網(wǎng)借助互聯(lián)網(wǎng)、通信網(wǎng)等主流平臺實(shí)現(xiàn)子網(wǎng)互連和網(wǎng)絡(luò)融合，進(jìn)而提供信息共享和協(xié)同服務(wù)；另一方面，在局部緊耦合區(qū)域內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)表現(xiàn)出很強(qiáng)的動態(tài)自治需求。局部區(qū)域的各種網(wǎng)元為了執(zhí)行特定的網(wǎng)絡(luò)任務(wù)，動態(tài)地自我組織，實(shí)現(xiàn)互連互通互操作，綜合利用局部自治域內(nèi)信息提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)效率。因此，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的一個難題是：如何解決物聯(lián)網(wǎng)超大規(guī)模性、多元異構(gòu)性、系統(tǒng)動態(tài)性與高效數(shù)據(jù)交換之間的矛盾。為此，本項(xiàng)目將物聯(lián)網(wǎng)要解決的大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元高效互連的挑戰(zhàn)凝煉為第一個關(guān)鍵科學(xué)問題,將研究局部動態(tài)自治和高效網(wǎng)絡(luò)融合中面臨的大規(guī)模異質(zhì)網(wǎng)元的數(shù)據(jù)交換問題。關(guān)鍵科學(xué)問題之二：不確定信息的有效整合與交互適配問題物聯(lián)網(wǎng)通過各種智能化設(shè)備對物理世界進(jìn)行透徹的感知，所感知信息具有顯著的不確定性，這種不確定性需要確定的表達(dá)方式，并對它們通過重組、清洗、融合等網(wǎng)內(nèi)處理，整合為可用的信息提供服務(wù)。其中，網(wǎng)元之間信息融合要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)任務(wù)需要，隨時隨地地進(jìn)行網(wǎng)元間信息交互，實(shí)現(xiàn)信息高效共享。因此，物聯(lián)網(wǎng)面臨的難題是：如何對感知信息進(jìn)行表示、整合和利用，如何解決網(wǎng)元之間信息交互中信息表達(dá)、效能平衡和權(quán)限保護(hù)等交互適配問題，為應(yīng)用服務(wù)提供有效的支撐。因此，本項(xiàng)目將解決不確定感知信息的有效利用挑戰(zhàn)凝煉為第2個關(guān)鍵科學(xué)問