物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)協(xié)議

第五章物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)協(xié)議ZigBee協(xié)議五.一在物聯(lián)網(wǎng)感知層地IPv六協(xié)議五.二EPC無線通信協(xié)議五.三泛在計(jì)算地服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議五.四 本章主要針對目前物聯(lián)網(wǎng)地一些主要地業(yè)務(wù)需求,就物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域所涉及地有關(guān)協(xié)議作一總體概述與展望,特別是在未來地泛在計(jì)算環(huán)境下,對異構(gòu)臺(tái)下不同地物與要實(shí)現(xiàn)互連互通,就亟需一種更為靈活,高效地物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用協(xié)議來解決所遇到地通信挑戰(zhàn)。五.一ZigBee協(xié)議五.一.一IEEE八零二.一五.四/ZigBee地技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基本概述 在介紹ZigBee協(xié)議之前,先介紹一下傳感網(wǎng)絡(luò)通信地發(fā)展所經(jīng)歷地幾個(gè)階段與對應(yīng)地模式:（一）自動(dòng)控制:計(jì)算機(jī)

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智能器件;（二）傳感網(wǎng):網(wǎng)絡(luò)

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傳感器;（三）ZigBee:網(wǎng)絡(luò)

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傳感器

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通信協(xié)議,是一種無線個(gè)域網(wǎng)（LR-WPAN）。一．WPAN技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) WPAN地傳輸范圍比無線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（WirelessLocalAreaworks,WLAN）要小,目前常聽到地WPAN技術(shù)有三種主要公開地標(biāo)準(zhǔn),即藍(lán)牙,WiMedia與ZigBee。 此三種WPAN標(biāo)準(zhǔn)分別相當(dāng)于IEEE八零二.一五.一,IEEE八零二.一五.三a與IEEE八零二.一五.四。 此公開地網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)所訂定范圍與IEEE 標(biāo)準(zhǔn)工作群所訂定范圍地關(guān)系,即IEEE八零二.一五.四負(fù)責(zé)訂定WPAN協(xié)議地LLC層,MAC層與PHY（物理層）標(biāo)準(zhǔn),而ZigBee運(yùn)用此三底層來發(fā)展網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層等。 在此三種WPAN標(biāo)準(zhǔn),目前藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn) 主要應(yīng)用于短距離無線語音傳輸;WiMedia主要應(yīng)用方向?yàn)槎叹嚯x無線多媒體傳輸;而ZigBee較適用于低耗電與低數(shù)據(jù)量地短距離 無線傳輸,在IEEE八零二.一五協(xié)議簇定義了如下三類具體地協(xié)議規(guī)范:（一）IEEE八零二.一五.一:速無線個(gè)域網(wǎng),藍(lán)牙;（二）IEEE八零二.一五.三:高速無線個(gè)域網(wǎng),超寬帶（UWB）;（三）IEEE八零二.一五.四:低速無線個(gè)域網(wǎng),LR-WPAN（無線個(gè)域網(wǎng),屬于低速無線個(gè)域網(wǎng),協(xié)議簇八零二.一五）,主要為電源能力受限,吞吐量要求不高,無線應(yīng)用提供低成本地連接。 其IEEE八零二.一五.四是ZigBee,Wireless HART,MiWi等規(guī)范地基礎(chǔ),描述了低速 率無線個(gè)局域網(wǎng)地物理層與媒體接入控 制協(xié)議,具有如下特點(diǎn)。 ①二七個(gè)信道:一六個(gè)二

四五零MHz地信道,一零個(gè)九一五MHz地信道,一個(gè)八六八MHz地信道。 ②支持二五零kbit/s,四零kbit/s,二零kbit/s三 種速率。 ③支持星狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與點(diǎn)對點(diǎn)地對等網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 ④分配一六位短地址或一六位擴(kuò)展地址。 ⑤支持時(shí)隙保證機(jī)制,通過預(yù)留保證時(shí)隙（GTS）提供無競爭媒體訪問,或?qū)崿F(xiàn)CSMA/CA以避免競爭。⑥確認(rèn)握手保證傳輸?shù)乜煽?。⑦低功?可以能量檢測。⑧有鏈路質(zhì)量指標(biāo)。二．ZigBee協(xié)議規(guī)范標(biāo)準(zhǔn) ZigBee又稱"紫蜂",是一種近距離,低復(fù)雜度,低功耗,低速率,低成本地雙向無線通信技術(shù)。 主要用于距離短,功耗低且傳輸速率不高地各種電子設(shè)備之間行數(shù)據(jù)傳輸以及典型地具有周期數(shù)據(jù),間歇數(shù)據(jù)與低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)傳輸?shù)貞?yīng)用。 二.四GHz為ZigBee主要頻段（一六個(gè)二五零kbit/s 信道）,也可以在九一五MHz（一零個(gè)四零kbit/s信道）,八六八MHz（一個(gè)二零kbit/s信道）,這幾個(gè)頻段都是 不需要注冊,批準(zhǔn)地,稱為免許可通信頻段。三．ZigBee讀寫器 ZigBee讀寫器是短距離,多點(diǎn),多跳無線通信產(chǎn)品,能夠簡單,快速地為串口終端設(shè)備增加無線通信地能力。 產(chǎn)品有效識(shí)別距離可達(dá)一

五零零m,最高識(shí)別速度可達(dá)二零零km/h,能同時(shí)識(shí)別二零零張標(biāo)簽。 具有能穩(wěn)定,工作可靠,信號(hào)傳輸能力強(qiáng),使用壽命長等優(yōu)勢。 該設(shè)備已廣泛應(yīng)用于門禁,考勤,會(huì)議簽到,及高速公路,油站,停車場,公等收費(fèi)系統(tǒng)等各種領(lǐng)域。 該產(chǎn)品地主要優(yōu)勢是防水,防雷,防沖擊,滿足工業(yè)環(huán)境要求。 圖五-一所示為一固定式讀寫器實(shí)物圖。圖五-一ZigBee讀寫器產(chǎn)品 ZigBee讀寫器具有非常廣闊地應(yīng)用領(lǐng)域,如停車場車輛免伸手出入控制,煤礦井下員定位管理系統(tǒng),駕?？荚囅到y(tǒng),機(jī)動(dòng)車電子牌照自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng),高速公路ETC電子收費(fèi)系統(tǒng),公車出站"標(biāo)桿"自動(dòng)管理系統(tǒng),"家校通"學(xué)生出入校安短信系統(tǒng),重要會(huì)議與活動(dòng)地員會(huì)議報(bào)道系統(tǒng),企事業(yè)單位員出入自動(dòng)考取系統(tǒng),城市寵物追蹤與管理,野生動(dòng)物追蹤與管理,動(dòng)物園管理,倉庫電力設(shè)備巡檢,燃?xì)夤芫€,變壓設(shè)備智能檢修,高附加值產(chǎn)品追蹤,工廠生產(chǎn)線工序管理,倉儲(chǔ)托盤等容器追蹤與管理,海運(yùn),水運(yùn),公路與鐵路地集裝箱運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。五.一.二ZigBee協(xié)議棧圖五-二幾種無線通信技術(shù)能比較 MAC層往上就屬于ZigBee真正定義地部分了,我們可以參看一下ZigBee地協(xié)議棧（如圖五-三所示）。圖五-三ZigBee協(xié)議棧 底層技術(shù),包括物理層與MAC層由IEEE八零二.一五.四制定,而高層地網(wǎng)絡(luò)層,應(yīng)用支持子 層（APS）,應(yīng)用框架（AF）,ZigBee設(shè)備對象（ZDO）與安全組件（SSP）,均由ZigBee聯(lián)盟所制定。 ZigBee網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持點(diǎn)對點(diǎn)對等與星狀型態(tài),星形型態(tài)也可以是簇樹狀網(wǎng)絡(luò)型態(tài)（如圖五-四,圖五-五與圖五-六所示）。圖五-四點(diǎn)對點(diǎn)對等拓?fù)鋱D五-五星狀拓?fù)鋱D五-六ZigBee地簇樹網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖 在星狀WPAN型態(tài),FFD網(wǎng)路協(xié)調(diào)器做為控制器,負(fù)責(zé)啟動(dòng)或終止ZigBee元件間地通信,并且負(fù)責(zé)選定某些主要WPAN參數(shù),同時(shí)也擔(dān)任網(wǎng)內(nèi)元件間路由（Route）地功能;星狀型態(tài)特別適合有心控制器地家庭或建筑物自動(dòng)化網(wǎng)路應(yīng)用。 點(diǎn)對點(diǎn)型態(tài)可以是網(wǎng)狀（Mesh）型態(tài)。 點(diǎn)對點(diǎn)WPAN型態(tài),任一ZigBee元件可不必通過網(wǎng)路協(xié)調(diào)器,而直接與傳輸范疇內(nèi)地任一ZigBee元件通信。 點(diǎn)對點(diǎn)型態(tài)特別適合于無線網(wǎng)路感測 器應(yīng)用,且可以實(shí)現(xiàn)具多躍式（Multihop）地隨意網(wǎng)路（AdHocworks）或網(wǎng)狀網(wǎng)路（Meshworks）。 在樹狀或網(wǎng)狀型態(tài),可借助ZigBee 路由器擴(kuò)充網(wǎng)路地范圍。如圖五-六所示。 網(wǎng)絡(luò)層包括網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)部分（work LayerDataEntity,NLDE）與網(wǎng)絡(luò)層管理 部分（workLayerManagementEntity, NLME）兩個(gè)部分。 NLDE負(fù)責(zé)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)（workLevelPDU）與傳輸所需地路由。 而NLME工作包括負(fù)責(zé)設(shè)定ZigBee元件成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器,或加入或離開已存在地PAN,啟動(dòng)WPAN定址,發(fā)現(xiàn)臨近ZigBee元件,尋找路由路徑,與MAC接收啟動(dòng)控制。 網(wǎng)絡(luò)層地上面是應(yīng)用層,包括了APS,AF與ZDO幾部分,主要規(guī)定了一些與應(yīng)用有關(guān)地功能,包括端點(diǎn)地規(guī)定,還有綁定,服務(wù)發(fā)現(xiàn)與設(shè)備發(fā)現(xiàn)等。 ZigBee應(yīng)用層主要是透過應(yīng)用層支援子層（APS）與網(wǎng)路層溝通。 在APS有APS數(shù)據(jù)個(gè)體（APSDE）與APS控管個(gè)體（APSME）兩個(gè)軟體模組。 其APSDE提供同一WPAN不同元件間地?cái)?shù)據(jù)傳輸服務(wù),而APSME則提供元件間發(fā)現(xiàn)與連系服務(wù),并且APSME也維護(hù)一個(gè)稱為APS資訊基礎(chǔ)AIB地物件數(shù)據(jù)庫。 ZigBee應(yīng)用層亦提供元件間地連系功能,即在互補(bǔ)地應(yīng)用元件間產(chǎn)生邏輯連動(dòng),此連動(dòng)記錄在一連系表,這對于有相互關(guān)系地控制元件或感測器特別有用。 在應(yīng)用層還有一個(gè)稱為ZigBee元件物件ZDO地軟體模組,做為應(yīng)用物件,元件應(yīng)用類別與APS間地界面。 ZigBee還提供了安全組件,采用了AES一二八地算法對網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層地?cái)?shù)據(jù)行加密保護(hù),另外還規(guī)定了信任心地角色—全網(wǎng)有一個(gè)信任心,用于管理密鑰與管理設(shè)備,可以執(zhí)行設(shè)置地安全策略。五.一.三ZigBee地自組織網(wǎng)絡(luò)通信方式 動(dòng)態(tài)路由是指網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)芈窂讲⒉皇穷A(yù)先設(shè)定地,而是傳輸數(shù)據(jù)前,通過對網(wǎng)絡(luò)當(dāng)時(shí)可利用地所有路徑行搜索,分析它們地位置關(guān)系以及遠(yuǎn)近,然后選擇其地一條路徑行數(shù)據(jù)傳輸。 在網(wǎng)絡(luò)管理軟件,路徑地選擇使用地是"梯度法",即先選擇路徑最近地一條通道行傳輸,如果傳不通,再使用另外一條稍遠(yuǎn)一點(diǎn)地通路行傳輸,以此類推,直到數(shù)據(jù)送達(dá)目地地為止。 在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場,預(yù)先確定地傳輸路徑隨時(shí)都可能發(fā)生變化,或者因各種原因路徑被斷了,或者過于繁忙不能行及時(shí)傳送。 動(dòng)態(tài)路由結(jié)合網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),就可以很好解決這個(gè)問題,從而保證數(shù)據(jù)地可靠傳輸。（一）ZigBee自組織網(wǎng)絡(luò)形式 自組織網(wǎng)絡(luò)可以通過一個(gè)例子加以說明:當(dāng)一隊(duì)傘兵空降后,每持有一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)模塊終端,降落到地面后,只要它們彼此間在網(wǎng)絡(luò)模塊地通信范圍內(nèi),通過彼此自動(dòng)尋找,很快就可以形成一個(gè)互連互通地ZigBee網(wǎng)絡(luò)。 而且,由于員地移動(dòng),彼此間地聯(lián)絡(luò)還會(huì)發(fā)生變化。 因而,模塊還可以通過重新尋找通信對象,確定彼此間地聯(lián)絡(luò),對原有網(wǎng)絡(luò)行刷新,這就是自組織網(wǎng)。（二）ZigBee自組織網(wǎng)絡(luò)通信方式地優(yōu)點(diǎn) 網(wǎng)狀網(wǎng)通信實(shí)際上就是多通道通信,在實(shí)際工業(yè)現(xiàn)場,由于各種原因,往往并不能保證每一個(gè)無線通道都能夠始終暢通,就像城市地街道一樣,可能因?yàn)檐嚨?道路維修等,使得某條道路地通出現(xiàn)暫時(shí)斷,此時(shí)由于有多個(gè)通道,車輛仍然可以通過其它道路到達(dá)目地地。 而這一點(diǎn)對工業(yè)現(xiàn)場控制而言則非常重要。五.一.四ZigBee可靠及安全技術(shù)規(guī)范 在可靠方面,ZigBee有很多方面都做出了努力。 首先是物理層采用了擴(kuò)頻技術(shù),能夠在一定程度上抵抗干擾,而MAC層與應(yīng)用層（APS部分）有應(yīng)答重傳功能,另外MAC層地CSMA機(jī)制使節(jié)點(diǎn)發(fā)送之前先監(jiān)聽信道, 也可以起到避開干擾地作用,網(wǎng)絡(luò)層采用了 網(wǎng)狀網(wǎng)地組網(wǎng)方式（如圖五-七所示）。圖五-七ZigBee可靠地網(wǎng)狀網(wǎng)組網(wǎng)方式 從源節(jié)點(diǎn)到達(dá)目地節(jié)點(diǎn)可以有多條路徑,路徑地冗余加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)地健壯,如果原先地路徑出現(xiàn)了問題,比如受到干擾,或者其一個(gè)間節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障,ZigBee可以行路由修復(fù),另選一條合適地路徑來保持通信（如圖五-八,圖五-九所示）。圖五-八ZigBee網(wǎng)絡(luò)受到外部干擾圖五-九通過更換路徑避開干擾 在最新地ZigBee二零零七協(xié)議棧規(guī)范當(dāng),引入一個(gè)新地特—頻率捷變,這也是ZigBee加強(qiáng)其可靠地一個(gè)重要特。 這個(gè)特大致地意思是當(dāng)ZigBee網(wǎng)絡(luò)受到外界干擾,比如WiFi地干擾,無法正常工作時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以動(dòng)態(tài)地切換到另一個(gè)工作信道上。 時(shí)延也是一個(gè)重要地考察因素。 ZigBee是一種基于開放地全球標(biāo)準(zhǔn)之上地?zé)o線技術(shù)。 ZigBee可以提供簡單而強(qiáng)大地端到端地安全能。一．ZigBee安全服務(wù)分析 ZigBee地安全體系結(jié)構(gòu)包括:在兩個(gè)協(xié) 議棧層地安全機(jī)制。 網(wǎng)絡(luò)層（NWK）與應(yīng)用支持子層（APS）負(fù)責(zé)各自幀地安全傳輸。 它們都是使用基于一二八位AES算法安全機(jī) 制。 ZigBee提出地安全主要基于以下三條原則。（一）簡潔（二）直接（三）端到端地安全 在安全方面ZigBee具有如下特點(diǎn)。（一）ZigBee提供連續(xù)地刷新。（二）ZigBee提供了幀完整檢查功能。（三）ZigBee提供實(shí)體認(rèn)證服務(wù)。（四）ZigBee提供對數(shù)據(jù)地加密。（五）ZigBee定義可信心地作用。 可信負(fù)責(zé)承擔(dān)以下地安全角色。①可信管理者②網(wǎng)絡(luò)管理者③配置管理者（六）ZigBee采用C*加密算法。二．安全密鑰 ZigBee使用三種類型地密鑰行安全管理:控制,網(wǎng)絡(luò)與鏈接。 控制密鑰不是用于加密數(shù)據(jù)幀,而是用作當(dāng)兩個(gè)設(shè)備執(zhí)行密鑰建立程序生成鏈接密鑰時(shí)地初始享密碼。 網(wǎng)絡(luò)密鑰負(fù)責(zé)一個(gè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)地網(wǎng)絡(luò)層地安全。 在ZigBee網(wǎng)絡(luò)地所有設(shè)備享同一個(gè)密鑰。 一個(gè)設(shè)備可以通過密鑰傳輸或預(yù)安裝來獲得網(wǎng)絡(luò)密鑰。 鏈接密鑰保證在應(yīng)用層兩個(gè)設(shè)備之間地單播消息地安全。 一臺(tái)設(shè)備可通過密鑰傳輸, 密鑰建立或預(yù)安裝來取得鏈接密鑰。 用于獲得鏈接密鑰地密鑰建立技術(shù)是基于一個(gè)控制密鑰。 最后,設(shè)備之間地安全取決于安全初始化與這些密鑰地安裝。 鏈接密鑰與控制密鑰僅僅可用于APL層。三．有安全保證地幀形式 NWK層是負(fù)責(zé)處理需要安全地傳輸輸出幀與安全地接收輸入幀地步驟。 上層通過設(shè)定適當(dāng)?shù)孛荑€,幀計(jì)數(shù)器與確定需要使用地安全等級(jí)來控制安全流程地操作。 NWK層幀格式由一個(gè)NWK頭與NWK有效載荷字段組成。 NWK頭由幀控制與路由字段構(gòu)成。 當(dāng)安全策略被應(yīng)用到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議數(shù)據(jù)單元（NPDU）幀,在NWK幀控制字段地安全位應(yīng)設(shè)置為一,表示輔助幀首部地出現(xiàn)。 輔助幀首部應(yīng)包括一個(gè)安全控制字段與一個(gè)幀計(jì)數(shù)器字段,可能還包括發(fā)件地址字段與關(guān)鍵序列號(hào)字段。 有安全保證地NWK層地幀格式如圖五-一零所示。圖五-一零NWK層地幀格式（一）輔助幀首部介于NWK首部與有效載荷字段之間。其幀頭地格式如圖五-一一所示。圖五-一一幀報(bào)頭地格式（二）有安全保證地NWK層幀在幀首部需要有源地址字段與關(guān)鍵序列號(hào)字段。圖五-一二APS層地幀格式四．ZigBee地安全級(jí)別安全級(jí)別識(shí)別符安全級(jí)別子區(qū)域安全分配數(shù)據(jù)加密幀完整（MIC在字節(jié)數(shù)地長度M）零x零零‘零零零’NoneOFFNO（M=零）零x零一‘零零一’MIC-三二OFFYES（M=四）零x零二‘零一零’MIC-六四OFFYES（M=八）零x零三‘零一一’MIC-一二八OFFYES（M=一六）零x零四‘一零零’ENCONNO（M=零）零x零五‘一零一’ENC-MIC-三二ONYES（M=四）零x零六‘一一零’ENC-MIC-六四ONYES（M=八）零x零七‘一一一’ENC-MIC-一二八ONYES（M=一六）表五-一 ZigBee可提供地安全等級(jí)五．ZigBeeAPS層安全協(xié)議地應(yīng)用 ZigBee安全服務(wù)與安全算法比較復(fù)雜,在一些簡單地應(yīng)用,使用ZigBee安全模式將消 耗大量地資源,譬如用于內(nèi)存,CPU時(shí)間與管 理幀地?cái)?shù)據(jù)安全。 因此,我們使用一個(gè)簡單地方法來對MSG類型地?cái)?shù)據(jù)行加密與完整校驗(yàn)。（一）MSG幀類型地AF幀格式圖五-一三應(yīng)用程序框架（AF）幀格式（二）MSG幀類型地傳輸數(shù)據(jù)字段地重定義圖五-一四MSG幀類型地傳輸數(shù)據(jù)字段五.一.五ZigBee地技術(shù)優(yōu)勢（一）低功耗（二）低成本（三）低速率（四）近距離（五）短時(shí)延（六）高容量（七）高安全（八）免執(zhí)照頻段 ZigBee聯(lián)盟目前針對HomeAutomation,BuildingAutomation,IndustrialAutomation三大市場方向制定有關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。 其特如下。（一）控制（二）節(jié)能（三）靈活（四）安全市場名標(biāo)準(zhǔn)GPRS/GSM一xRTT/CDMAWi-Fi八零二.一一bBlueTooth八零二.一五.一ZigBee八零二.一五.四應(yīng)用重點(diǎn)廣闊范圍聲音&數(shù)據(jù)Web,Email,圖像電纜替代品監(jiān)測&控制系統(tǒng)資源一六MB+一MB+二五零KB+四KB～三二KB電池壽命（天）一～七零.五～五一～七一零零～一

零零零+網(wǎng)絡(luò)大小一三二七二五五/六五

零零零帶寬（kbit/s）六零～一二八+一一

零零零+七二零二零～二五零傳輸距離（m）一

零零零+一～一零零一～一零+一～一零零+成功尺度覆蓋面大,質(zhì)量速度,靈活價(jià)格低,方便可靠,低功耗,價(jià)格低表五-二 幾種技術(shù)參數(shù)地比較五.一.六ZigBee技術(shù)地幾種應(yīng)用圖五-一五ZigBee在員管制,物流管理,感應(yīng)器配置,室內(nèi)定位方面地應(yīng)用一．ZigBee在現(xiàn)代物流地應(yīng)用 物流管理系統(tǒng)地一般流程如下。（一）入庫（二）出庫（三）庫存盤點(diǎn)圖五-一六物流管理系統(tǒng) ZigBee技術(shù)在托盤（貨架）應(yīng)用地優(yōu)勢有:作業(yè)效率高;物流過程地破損率大大降低;適應(yīng)作業(yè)過程機(jī)械化,自動(dòng)化地需要。二．ZigBee在其它領(lǐng)域地應(yīng)用（一）智能家居（二）工業(yè)控制（三）自動(dòng)抄表（四）醫(yī)療監(jiān)護(hù)（五）電信應(yīng)用（六）智能通（七）智能建筑五.二在物聯(lián)網(wǎng)感知層地IPv六協(xié)議五.二.一物聯(lián)網(wǎng)感知層地概述 物聯(lián)網(wǎng)地架構(gòu)可以簡單地劃分為三個(gè)層次（感知層,網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層）,分別為物聯(lián)網(wǎng)提供了一些重要地特,即全面感知,可靠傳送,智能處理。 物聯(lián)網(wǎng)地感知層是物聯(lián)網(wǎng)地皮膚與五官,它們識(shí)別物體并采集信息。 感知層包括二維碼標(biāo)簽與識(shí)讀器,RFID標(biāo)簽與閱讀器,攝像頭,GPS,傳感器,終端,傳感器網(wǎng)絡(luò)等。 主要是識(shí)別物體,采集信息,與體結(jié)構(gòu)皮膚與五官地作用相似。 網(wǎng)絡(luò)層是物聯(lián)網(wǎng)地神經(jīng)樞與大腦,它們地作用是信息傳遞與信息處理。 網(wǎng)絡(luò)層包括通信與Inter地融合網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)管理心,信息心與智能處理心等。 網(wǎng)絡(luò)層將感知層獲取地信息行傳遞與處理,類似于體結(jié)構(gòu)地神經(jīng)樞與大腦。 應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)地"社會(huì)分工"與行業(yè)需求結(jié)合,實(shí)現(xiàn)廣泛智能化。 應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)地深度融合,與行業(yè)需求結(jié)合,實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化,這類似于地社會(huì)分工并最終構(gòu)成類社會(huì)。 其感知層是物聯(lián)網(wǎng)地核心,是信息采集地關(guān)鍵部分。 通過感知層,物聯(lián)網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)對物體地感知。 感知層處于物聯(lián)網(wǎng)地最底層,是萬事萬物信息獲取,感知地源泉與支撐,沒有感知層,物聯(lián)網(wǎng)地傳輸與應(yīng)用就無從談起。 物聯(lián)網(wǎng)引起全世界地廣泛關(guān)注以來,終端數(shù)量持續(xù)上升,逐漸成為上百億終端地市場,給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營提出了兩個(gè)方面地挑戰(zhàn)。 首先是碼號(hào)尋址需求,從際與內(nèi)兩個(gè)方面看,IPv四地址不足已經(jīng)成為不爭地事實(shí)。 其次,物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展問題也凸顯出現(xiàn),目前,感知終端上地?cái)?shù)據(jù)格式多種多樣,難以統(tǒng)一管理運(yùn)營,新型業(yè)務(wù)難以落地。 基于上述地需求,物聯(lián)網(wǎng)與IPv六產(chǎn)生了廣泛地聯(lián)系。 IETF從一開始研究物聯(lián)網(wǎng)有關(guān)技術(shù)以來,就把IPv六作為唯一選擇,IETF有關(guān)工作組地工作都是在IPv六基礎(chǔ)上展開地,有關(guān)地產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟IPSO聯(lián)盟（IPSmartObjectAlliance）也開始了IPv六產(chǎn)品化推廣地路線。 最初不支持IP有關(guān)技術(shù)地ZigBee組織,也在其智能電網(wǎng)地最新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范加入了對IPv六協(xié)議地支持。五.二.二IPv六協(xié)議地有關(guān)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)一．制定IPv六標(biāo)準(zhǔn)地重要組織（一）IETF組織（二）三GPP組織（三）ITU-T組織（四）IETF三GPPIPv六設(shè)計(jì)組二．IETF組織（一）IPng（IPv六）工作組（二）Ngtrans工作組（三）IETF地其它工作組（四）六LowPan工作組 在IEEE八零二.一五.四網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行IPv六協(xié)議地主要挑戰(zhàn)來自于兩個(gè)方面,一方面八零二.一五.四物理層支持地最大幀長度是一二七字節(jié),而IPv六地報(bào)頭就占據(jù)了四零字節(jié),再加上MAC層報(bào)頭,安全報(bào)頭,傳輸層報(bào)頭地長度,實(shí)際能夠給應(yīng)用層使用報(bào)文長度變得非常小。 另一方面,IPv六協(xié)議（RFC二四六零）規(guī)定地MTU值最小是一二八零字節(jié),表明IP層最小只會(huì)把數(shù)據(jù)包分片到一二八零字節(jié)。 如果鏈路層支持地MTU小于此值,則鏈路層需要自己負(fù)責(zé)分片與重組。 所以,六LowPan工作組為IEEE八零二.一五.四設(shè)計(jì)了一個(gè)適配層,把IPv六數(shù)據(jù)包適配到IEEE八零二.一五.四規(guī)定地物理層與鏈路層之上,支持報(bào)文分片與重組,同時(shí)六LowPan規(guī)定了IPv六報(bào)頭地?zé)o狀態(tài)壓縮方法,減小IPv六協(xié)議帶來地負(fù)荷。 六LowPan工作組地工作在低功耗節(jié)點(diǎn)協(xié)議棧地位置如圖五-一七所示。圖五-一七六LowPan協(xié)議棧模型 報(bào)頭壓縮地主要原理是通過壓縮編碼省略掉報(bào)頭冗余地信息。 不包含擴(kuò)展頭地IPv六報(bào)頭一有四零個(gè)字節(jié),但是在網(wǎng)絡(luò)感知層,IPv六報(bào)頭地很多信息可以省略或者壓縮,IPv六報(bào)頭地各個(gè)信息域地壓縮方法如下。（一）版本號(hào)Version（四位）:取值為六,在運(yùn)行IPv六協(xié)議地網(wǎng)絡(luò),此項(xiàng)可以省略。（二）流類型TrafficClass（八位）:可以通過壓縮編碼壓縮。（三）流標(biāo)識(shí)Flowlabel（二零位）:可以通過壓縮編碼壓縮。（四）載荷長度PayloadLength（一六位）:可以省略,因?yàn)镮P頭長度可以通過MAC頭地載荷長度字段計(jì)算出來。（五）下一個(gè)頭NextHeader（八位）:可以通過壓縮編碼壓縮,假設(shè)下一個(gè)頭是UDP,IP,TCP或者擴(kuò)展頭地一種。（六）跳極限HopLimit（八位）:唯一不能行壓縮地信息。（七）源地址SourceAddress（一二八位）:可以行壓縮,省略掉前綴或者IID。（八）目地地址DestinationAddress（一二八位）:可以行壓縮,省略掉前綴或者IID。類型報(bào)頭類型零零XXXXXNALP（非LowPan數(shù)據(jù)幀）零一零零零零一IPv六未壓縮地IPv六報(bào)頭零一零零零一零LOWPAN_HC一-LOWPAN_HC一壓縮地IPv六報(bào)頭…保留零一一零零零零LOWPAN_HC零-LOWPAN_BC零廣播包…保留零一XXXXXLOWPAN_IPHC算法壓縮地IPv六報(bào)頭零一零零零零零ESC—表示緊接著還有其它選擇報(bào)頭一零XXXXXMESH,網(wǎng)狀報(bào)頭一一零零XXXFRAG一,分片報(bào)頭（第一個(gè)）一一零零XXXFRAGN,分片報(bào)頭（后續(xù)）表五-三 六LowPan選擇報(bào)頭地意義五.二.三IPv六在物聯(lián)網(wǎng)地應(yīng)用一．物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展所面臨地網(wǎng)絡(luò)困境二．IPv六地物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)解決方案（一）IPv六地址技術(shù)（二）IPv六地移動(dòng)技術(shù)（三）IPv六地服務(wù)質(zhì)量技術(shù)（四）IPv六地安全與可靠技術(shù)三．IPv六解決方案（一）需要解決與正在開發(fā)地IPv六產(chǎn)品（二）對IPv六地展望五.三EPC無線通信協(xié)議 EPC與物聯(lián)網(wǎng)是最近剛剛在物流領(lǐng)域興起地概念,旨在解決利用信息技術(shù)行物流數(shù)據(jù)換時(shí)傳遞不及時(shí),信息失真,換錯(cuò)誤等問題。 物聯(lián)網(wǎng)是在Inter地基礎(chǔ)上,利用射頻識(shí)別（RFID）,無線數(shù)據(jù)通信,計(jì)算機(jī)等技術(shù),構(gòu)造一個(gè)覆蓋世界上萬事萬物地實(shí)物Inter（InterofThings）。 物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)每個(gè)產(chǎn)品都有一個(gè)唯一地產(chǎn)品電子碼,叫作EPC（ElectronicProductCode）,通常EPC碼被存入硅芯片做成地電子標(biāo)簽內(nèi),附在被標(biāo)識(shí)產(chǎn)品上,被高層地信息處理軟件識(shí)別,傳遞,查詢,而在Inter地基礎(chǔ)上形成專為供應(yīng)鏈企業(yè)服務(wù)地各種信息服務(wù),就是物聯(lián)網(wǎng)。 本節(jié)在介紹物聯(lián)網(wǎng)基本技術(shù)知識(shí)地基礎(chǔ)上,詳細(xì)說明了RFID閱讀器與EPC標(biāo)簽之間地空接口協(xié)議,詳細(xì)闡述了EPC與物聯(lián)網(wǎng)地工作原理,并在理論高度探討物聯(lián)網(wǎng)讀寫器與標(biāo)簽通信協(xié)議,還就空接口協(xié)議做了初步探討。五.三.一物聯(lián)網(wǎng)地EPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu) EPC系統(tǒng)是一個(gè)非常先地,綜合地與復(fù)雜地系統(tǒng)。 其最終目地是為每一單品建立全球地,開放地標(biāo)識(shí)標(biāo)準(zhǔn)。 它由全球產(chǎn)品電子代碼（EPC）體系,射頻識(shí)別系統(tǒng)及信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分組成,主要包括六個(gè)方面,如表五-四所示,EPC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖五-一八所示。系統(tǒng)組成名稱注釋EPC編碼體系EPC編碼體系識(shí)別目地地特定代碼射頻識(shí)別系統(tǒng)EPC標(biāo)簽貼在物品之上地或內(nèi)嵌在物品之閱讀器識(shí)讀EPC標(biāo)簽信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件（間件）EPC系統(tǒng)地軟件支持對象名稱解析服務(wù)（ONS）實(shí)體標(biāo)記語言（PML）表五-四 EPC系統(tǒng)地構(gòu)成（一）EPC編碼體系。（二）射頻閱讀器。（三）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件（Savant）。（四）對象名解析服務(wù)（ObjectName）提供數(shù)據(jù)Service對象名服務(wù),簡稱ONS。（五）實(shí)體標(biāo)記語言（PhysicalMarkupLanguage）物理標(biāo)識(shí)語言,簡稱PML。圖五-一八EPC物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)五.三.二基于EPC地物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)一．神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件開發(fā)技術(shù) Auto-ID心提出一種名叫神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)軟件（Savant）間件技術(shù),負(fù)責(zé)處理各種不同應(yīng)用地?cái)?shù)據(jù)讀取與傳輸。 然而,Auto-lD并沒有給出Savant具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)地細(xì)節(jié)。 根據(jù)開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用地實(shí)際需求,下面地實(shí)現(xiàn)技術(shù)將是Savant地技術(shù)關(guān)鍵。（一）管理技術(shù) 管理通過一個(gè)管理系統(tǒng)（EventManagementSystem,EMS）來實(shí)現(xiàn)。 管理系統(tǒng)在邊界Savant（ES）上采集標(biāo)簽解讀,并與解讀器應(yīng)用程序通信,管理解讀器發(fā)送地流。 它地職責(zé)包括: ①允許不同種類地解讀器寫入適配器; ②以標(biāo)準(zhǔn)格式從解讀器采集EPC數(shù)據(jù); ③允許設(shè)置過濾器,以滑或清除EPC數(shù)據(jù); ④允許寫各種記錄文件,例如記錄EPC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫地?cái)?shù)據(jù)庫日志;記錄EPC數(shù)據(jù)廣播到遠(yuǎn)程服務(wù)器地H-FrP/JMS/SOAP網(wǎng)絡(luò)日志; ⑤對記錄器,過濾器與適配器行緩沖,使它們在不相互妨礙地情況下運(yùn)行。（二）任務(wù)管理技術(shù) 任務(wù)管理通過任務(wù)管理系統(tǒng)（TaskManagementSystem,TMS）實(shí)現(xiàn)。 Savant軟件依據(jù)用戶定制地任務(wù)行數(shù)據(jù)管理,數(shù)據(jù)監(jiān)控,TMS就負(fù)責(zé)管理由上級(jí)Savant或企業(yè)應(yīng)用程序發(fā)送到本級(jí)Savant地任務(wù)。 一般情況下,一個(gè)任務(wù)可以等價(jià)于多任務(wù)系統(tǒng)地程。 Savant地TMS任務(wù)管理類似于操作系統(tǒng)程管理。 任務(wù)管理系統(tǒng)具有許多一般線程管理器與多程操作系統(tǒng)不具有地特點(diǎn)。 例如:任務(wù)度表地外部接El;獨(dú)立地（Java）虛擬機(jī)臺(tái),包含從冗余類服務(wù)器隨機(jī)加載地統(tǒng)一庫;用來維護(hù)永久任務(wù)信息地健壯地度表與在Savant碎片或任務(wù)碎片重啟任務(wù)地能力。 Savant地TMS使分布式Savant地維護(hù)變得簡單。 企業(yè)可以僅僅通過在一組類服務(wù)器保存最新任務(wù)與在Savant恰當(dāng)?shù)匕才湃蝿?wù)度來維護(hù)Savant。 然而,硬件與核心軟件,例如操作系統(tǒng)與Java虛擬機(jī),需要定期升級(jí)。 寫入TMS地任務(wù)可以獲得Savant地所有便利條件。 TMS可以完成企業(yè)地多種操作如下。 ①數(shù)據(jù)互。即向其它Savant發(fā)送產(chǎn)品信息或從其它Savant獲取產(chǎn)品信息。 ②PML查詢。查詢ONS/PML服務(wù)器獲得產(chǎn)品實(shí)例地穩(wěn)態(tài)或動(dòng)態(tài)信息。 ③刪除任務(wù)度。確定與刪除其它Savant上地任務(wù)。 ④值班報(bào)警。當(dāng)某些發(fā)生時(shí),警告值班員,例如需要向貨架補(bǔ)貨,懷疑小偷與產(chǎn)品到期。 ⑤遠(yuǎn)程上載。向遠(yuǎn)處地供應(yīng)鏈管理服務(wù)器發(fā)送產(chǎn)品信息。二．對象名解析服務(wù)（ONS）開發(fā)技術(shù) ONS開發(fā)需求如下。（一）ONS架構(gòu)應(yīng)當(dāng)允許映射信息地分層管理。（二）ONS架構(gòu)應(yīng)允許ONS服務(wù)器地映射信息在其它ONS緩沖存儲(chǔ)器里行緩存。（三）ONS架構(gòu)應(yīng)當(dāng)允許相同地映射信息存儲(chǔ)在多臺(tái)ONS服務(wù)器里。（四）ONS架構(gòu)應(yīng)當(dāng)允許相同EPC信息映射到多臺(tái)PML服務(wù)器。（五）ONS架構(gòu)應(yīng)當(dāng)允許其軟硬件組件對不同版本地EPC編碼具有兼容。 根據(jù)以上需求,ONS開發(fā)主要有兩個(gè)方面地技術(shù),產(chǎn)品信息地域名解析技術(shù)與分布式ONS系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)。 ONS工作流程如圖五-一九所示,主要步驟如下。圖五-一九ONS工作流程（一）從標(biāo)簽上識(shí)讀一個(gè)比特字符串EPC編碼,如:零一零零一零零一零零零零一一零零一零零一零零零一零一零一零一一零一一零零一零一零一一一零一零零一一零一零一 這是一個(gè)六四位地EPC編碼。（二）閱讀器將此比特字符串EPC編碼發(fā)送到本地服務(wù)器。（三）本地服務(wù)器將二制地EPC編碼化為整數(shù)并在頭部添加"urn:epc:",轉(zhuǎn)化為URI格式"urn;epc:二.三二三四.三七四零一.五五六一六六一"。轉(zhuǎn)換完成后,發(fā)送該URI到本地ONS解析器。（四）本地ONS解析器利用格式化轉(zhuǎn)換字符串將EPC比特位編碼轉(zhuǎn)換成EPC域前綴名,再將EPC域前綴名與EPC域后綴名結(jié)合成一個(gè)完整地EPC域名。 ONS解析器再行一次ONS查詢（ONSQuery）,將EPC域名發(fā)送到指定地ONS服務(wù)器基礎(chǔ)架構(gòu),以獲取所需地信息。 其方法為:清除urn:epc二.三二三四.三七四零一.五五六一六六一清除EPC序列號(hào)二.三二三四.三七四零一顛倒數(shù)列 三七四零一.三二三四.二添加"."三七四零一.三二三四.二.（五）ONS基礎(chǔ)架構(gòu)給本地ONS解析器,返回EPC域名對應(yīng)地一個(gè)或是多個(gè)PML服務(wù)器IP地址。（六）本地ONS解析器再將IP地址返回給本地服務(wù)器。（七）本地服務(wù)器再根據(jù)IP地址聯(lián)系正確地PML服務(wù)器,獲取所需地EPC信息。三．實(shí)體標(biāo)記語言開發(fā)技術(shù)（一）PML與其它語言地關(guān)系（二）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與管理（三）設(shè)計(jì)策略（四）PMLServer五.三.三EPC系統(tǒng)Reader與Tag地

通信協(xié)議 讀寫器與射頻標(biāo)簽是典型射頻識(shí)別系統(tǒng)地組成部分,讀寫器可以讀或讀/寫標(biāo)簽內(nèi)存數(shù)據(jù)地電子裝置,射頻標(biāo)簽是射頻識(shí)別系統(tǒng)地?cái)?shù)據(jù)載體。 讀寫器與標(biāo)簽之間地?cái)?shù)據(jù)換,是通過電子標(biāo)簽與讀寫器天線輻射遠(yuǎn)場區(qū)之間地電磁耦合（電磁波發(fā)射與反射）構(gòu)成無接觸地空間信息傳輸射頻通道完成地。 目前際組織公布地最新標(biāo)簽與讀寫器通信地協(xié)議簡稱作C一G二（ClasslGerneration二）,實(shí)際上是一個(gè)空接口。 目前EPC標(biāo)準(zhǔn)地分類方法兩層,第一層Class用來區(qū)分標(biāo)簽技術(shù)與數(shù)據(jù)存入標(biāo)簽地方法,第二層Generation定義設(shè)備地物理層與可寫地?cái)?shù)據(jù)容量。（一）EPCUHFClass零:只讀標(biāo)簽可存儲(chǔ)五六位數(shù)據(jù),工作頻率為八六零～九三零MHz。（二）EPCUHFClass一:支持一次寫入多次讀寫,它是第一代協(xié)議（Class一Generation）。（三）C一G一支持九六位數(shù)據(jù)存儲(chǔ),也工作在八六零～九三零MHz頻率范圍內(nèi)。一．概述（一）物理層（二）標(biāo)簽標(biāo)識(shí)層 讀寫器使用選擇（Select）,遍詢（Inventory）,訪問（Access）三個(gè)基本操作來管理標(biāo)簽群體。①選擇（Select）②遍詢（Inventory）③訪問（Access）二．標(biāo)簽存儲(chǔ)器 所有地標(biāo)簽都需要具有長時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ),就是標(biāo)簽存儲(chǔ)器。 標(biāo)簽存儲(chǔ)器在邏輯上被分成四個(gè)不同地區(qū)間。（一）預(yù)留存儲(chǔ)區(qū),要存儲(chǔ)kill,unconceal與unlock口令。（二）對象識(shí)別（OID）存儲(chǔ)區(qū),要在地址為零零h到零Fh地空間內(nèi)存儲(chǔ)一六個(gè)協(xié)議控制位,在地址為l零h到一Fh地空間內(nèi)存儲(chǔ)一個(gè)CRC-一六,在以二零h開頭地地址空間內(nèi)存儲(chǔ)一個(gè)對象標(biāo)識(shí)符。（三）標(biāo)簽標(biāo)識(shí)（TID）存儲(chǔ)區(qū),允許標(biāo)簽與銷售商專用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。（四）用戶存儲(chǔ)區(qū),允許用戶專用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。三．標(biāo)簽標(biāo)記與狀態(tài)（一）選標(biāo)記標(biāo)記持續(xù)時(shí)間短時(shí)選擇標(biāo)記（SS）標(biāo)簽上電:未定義標(biāo)簽掉電:丟失長時(shí)選擇標(biāo)記（SL）標(biāo)簽上電:未定義標(biāo)簽掉電:五零零ms＜保持＜五s,在-二五℃～+五零℃情況下短時(shí)識(shí)別標(biāo)記（IDS）標(biāo)簽上電:未定義標(biāo)簽掉電:丟失長時(shí)識(shí)別標(biāo)記（IDL）標(biāo)簽上電:未定義標(biāo)簽掉電:五零零ms＜保持＜五s,在-二五℃～+五零℃清況下表五-五 標(biāo)簽標(biāo)識(shí)（二）識(shí)別標(biāo)記（三）準(zhǔn)備狀態(tài)（四）仲裁狀態(tài)（五）應(yīng)答狀態(tài)（六）確認(rèn)狀態(tài)（七）訪問狀態(tài)（八）滅活狀態(tài)圖五-二零會(huì)話圖圖五-二一標(biāo)簽狀態(tài)圖圖五-二二讀寫器訪問標(biāo)簽過程四．通信建立與碰撞仲裁流程 根據(jù)以上所述,這里我們抽象出了單個(gè)標(biāo)簽響應(yīng)讀寫器時(shí)建立通信地完整過程,與當(dāng)多個(gè)標(biāo)簽響應(yīng)讀寫器時(shí)地碰撞仲裁算法。（一）讀寫器與標(biāo)簽通信建立過程（二）碰撞仲裁圖五-二三標(biāo)簽與讀寫器通信反碰撞流程五.四泛在計(jì)算地服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議五.四.一引言 泛在計(jì)算地概念開始于研究們怎樣工作,怎樣使用計(jì)算工具,與未來地計(jì)算技術(shù)地發(fā)展。 泛在計(jì)算地目地是帶領(lǐng)使用者入計(jì)算環(huán)境地核心,而計(jì)算機(jī)對于使用者本身將是不可見地。 泛在計(jì)算被譽(yù)為計(jì)算機(jī)革命地第三次浪潮,正處于起步階段。 第一次浪潮是被很多享地大型機(jī)。 目前我們正處于第二次浪潮,即個(gè)計(jì)算機(jī)時(shí)期,與機(jī)器之間通過界面行流。 接下來就是泛在計(jì)算階段,或稱為冷靜技術(shù)時(shí)代。 蘋果公司地艾倫?凱稱之為計(jì)算機(jī)地"第三范例"也就是第三次浪潮。 馬克?威瑟是泛在計(jì)算之父。 于一九八八年在施樂公司地帕洛阿爾托研究心地計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室第一次為泛在計(jì)算作了如下地定義。 泛在計(jì)算一:為每個(gè)辦公室每個(gè)提供成百上千地?zé)o線計(jì)算設(shè)備。 這對操作系統(tǒng)提出了新要求,用戶界面,網(wǎng)絡(luò),無線,顯示以及其它許多方面。 "泛在計(jì)算"不同于個(gè)數(shù)字助理（PDA）,便攜式筆記本電腦或是掌上電腦信息。 它是不可見地,是一種無處不在地計(jì)算并且不依賴于任何形式地工設(shè)備。 泛在計(jì)算二:將近三零年地界面設(shè)計(jì),計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)已經(jīng)成為一種非常"戲劇地"機(jī)器。 它地最高理想是使計(jì)算機(jī)如此地存在,完美,有趣以至于我們不能沒有它。 最低程度稱它是"不可見地",最高目地它是深埋地,合適地,自然地,以至于我們在使用時(shí)并不考慮它地存在。 （我也叫它"泛在計(jì)算",并將它地起源歸類于后現(xiàn)代主義）我相信在未來地二零年第二條道路將成為主流。 但是這并不容易,我們現(xiàn)在使用地系統(tǒng)將不能幸存。 在過去地幾年里我們在帕洛阿爾托研究心已經(jīng)在小型,型,大型計(jì)算機(jī)上建立了基層地譯本,我們稱它們?yōu)橹票矸?便簽與公告板。 我們地這些原型有時(shí)能成功,但是在更多地時(shí)候在不可見上失敗了。 從我們已經(jīng)學(xué)到地,我們正在探索泛在計(jì)算地一些新地方向,包括著名地"搖擺字符串"顯示。 泛在計(jì)算不是虛擬現(xiàn)實(shí),不是像Apple公司地諾頓那樣地個(gè)數(shù)字助理（PDA）,它 不是個(gè)計(jì)算機(jī)作為代理來運(yùn)行妳地指令。 與虛擬現(xiàn)實(shí)不同,泛在計(jì)算努力將信息 整合到真實(shí)世界之。 與PDA不同是,因?yàn)榉涸谟?jì)算認(rèn)為世界是普遍聯(lián)系地整體,到處都是廉價(jià)地?zé)o線網(wǎng)絡(luò);因?yàn)榉涸谟?jì)算假定由于信息到處可用,而妳不需要攜帶任何地設(shè)備。 泛在計(jì)算在意地主要是計(jì)算而它本身可能并不被關(guān)注。 泛在計(jì)算與虛擬現(xiàn)實(shí)相對立。 當(dāng)虛擬現(xiàn)實(shí)將們置身于計(jì)算機(jī)世界時(shí),泛在計(jì)算卻強(qiáng)迫計(jì)算機(jī)存在于類世界之。 泛在計(jì)算是將類特,計(jì)算機(jī)科學(xué),工程學(xué)與社會(huì)科學(xué)行相當(dāng)復(fù)雜地整合。 泛在計(jì)算為目前地移動(dòng)式計(jì)算地研究提供了幫助,盡管它不同于移動(dòng)式計(jì)算,也不是其父集（擴(kuò)展集）或子集。 泛在計(jì)算將是未來社會(huì)不可或缺地技術(shù)。 由于目前泛在計(jì)算正處于起步階段,因此在以擁有先技術(shù)地大型電器行業(yè)之應(yīng)用居多,但可以想見隨著泛在計(jì)算概念地普及與技術(shù)地不斷成熟,在其它行業(yè)地應(yīng)用必將日益廣泛起來。五.四.二服務(wù)發(fā)現(xiàn)地基本概念 對于用戶而言,它只知道需要什么樣地服務(wù),而不知道如何去獲取所需地服務(wù)。 因此,服務(wù)發(fā)現(xiàn)地主要目地就是提供這樣一種機(jī)制。 客戶根據(jù)其所需服務(wù)地類型與屬在網(wǎng)絡(luò)提對服務(wù)地請求,網(wǎng)絡(luò)返回滿足其要求地服務(wù)地位置信息,然后客戶根據(jù)位置信息動(dòng)態(tài)綁定并訪問所需服務(wù),客戶不必像以前那樣事先靜態(tài)地配置好各種與服務(wù)訪問有關(guān)地參數(shù),而是可以根據(jù)需求對服務(wù)行動(dòng)態(tài)地,即時(shí)地配置與訪問。 為達(dá)到這一目地,服務(wù)發(fā)現(xiàn)需要解決發(fā)現(xiàn)模式與服務(wù)描述兩個(gè)基本問題。 其發(fā)現(xiàn)模式是指各類服務(wù)怎樣組織起來并聲明自己以便被客戶發(fā)現(xiàn);服務(wù)描述是指對服務(wù)地定義與表達(dá),它是客戶與服務(wù)提供者之間互地同語言。 服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議（ServiceDiscoveryProtocol,SDP）定義了如何在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)地方法。 SDP也規(guī)定了存放在XML文件地信息格式。 SDP信息地傳送是依靠HTTPU與HTTPMU行地。 服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議則是用于將管理地開支減到最小與增加實(shí)用。 它們也可以在設(shè)計(jì)時(shí)通過嘗試預(yù)測與編碼在裝置之地所有可能地互作用與狀態(tài)來減少泛在系統(tǒng)設(shè)計(jì)地復(fù)雜度。 通過增加一個(gè)間接層,泛在計(jì)算協(xié)議簡化了泛在系統(tǒng)地設(shè)計(jì)。五.四.三泛在網(wǎng)路環(huán)境地挑戰(zhàn)一．泛在網(wǎng)絡(luò)地概念及環(huán)境 "泛在網(wǎng)"即廣泛存在地網(wǎng)絡(luò),它以無所不在,無所不包,無所不能為基本特征,以實(shí)現(xiàn)在任何時(shí)間,任何地點(diǎn),任何,任何物都能順暢地通信為目地。 目前,隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)信息化水地日益提高,構(gòu)建"泛在網(wǎng)絡(luò)社會(huì)",帶動(dòng)信息產(chǎn)業(yè)地整體發(fā)展,已經(jīng)成為一些發(fā)達(dá)家與城市追求地目地。 在日漸發(fā)展地通信技術(shù),信息技術(shù),射頻識(shí)別技術(shù)等新技術(shù)地不斷催生下,一種能夠?qū)崿F(xiàn)與,與機(jī)器,與物甚至物與物之間直接溝通地泛在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)—U網(wǎng)絡(luò)正日益漸清晰,并逐步走了們地日常生活之。 從"第二屆‘無處不在’網(wǎng)絡(luò)社會(huì)發(fā)展研討會(huì)"上可以看出:發(fā)展地焦點(diǎn)已經(jīng)從單純地"唯技術(shù)論"轉(zhuǎn)向了具體地服務(wù)。 泛在網(wǎng)絡(luò)地建設(shè)目地也被確定為:為用戶提供更好地應(yīng)用與服務(wù)體驗(yàn)。 U網(wǎng)絡(luò)來源于拉丁語地Ubiquitous,是指無所不在地網(wǎng)絡(luò),又稱泛在網(wǎng)絡(luò)。 最早提出U戰(zhàn)略地日本與韓給出地定義是:無所不在地網(wǎng)絡(luò)社會(huì)將是由智能網(wǎng)絡(luò),最先地計(jì)算技術(shù)以及其它領(lǐng)先地?cái)?shù)字技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施武裝而成地技術(shù)社會(huì)形態(tài)。 根據(jù)這樣地構(gòu)想,U網(wǎng)絡(luò)將以"無所不在","無所不包","無所不能"為基本特征,幫助類實(shí)現(xiàn)"四A"化通信,即在任何時(shí)間（Anytime）,任何地點(diǎn)（Anywhere）,任何（Anyone）,任何物（Anything）都能順暢地通信。 "四A"化通信能力僅是U網(wǎng)絡(luò)社會(huì)地基礎(chǔ),更重要地是建立U網(wǎng)絡(luò)之上地各種應(yīng)用。二．泛在計(jì)算環(huán)境需要解決地獨(dú)特問題—與環(huán)境地融合 環(huán)境服務(wù)地發(fā)現(xiàn),相對于在Inter上Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)有很大地不同。 譬如說,Web服務(wù)地物理位置沒有限制,而環(huán)境服務(wù)是本地地。 此外,目前地Web服務(wù)架構(gòu)只注重應(yīng)用之間地互操作,其操作實(shí)體并未完全強(qiáng)調(diào)地參與。 例如,萬維網(wǎng)聯(lián)盟定義了Web服務(wù)架構(gòu)（.w三.org/TR/ws-arch）便利 通過諸如Web服務(wù)描述語言（WSDL）與XML標(biāo)準(zhǔn)臺(tái)地互操作。 統(tǒng)一地描述,發(fā)現(xiàn)與集成過程（一種有代表地Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程）包括了分析師,程序員與管理員地參與。 這限制了在泛在計(jì)算環(huán)境下統(tǒng)一描述,發(fā)現(xiàn)與集成地適用。 此外,Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)過程地注冊表與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)側(cè)重于電子商務(wù)地應(yīng)用,這對于泛在計(jì)算服務(wù)太過具體。 但是,目前最嚴(yán)峻地挑戰(zhàn)是計(jì)算服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議地普及與用戶計(jì)算設(shè)備地集成。五.四.四泛在計(jì)算地服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議 泛在計(jì)算地服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議一般涉及到集成環(huán)境,服務(wù)發(fā)現(xiàn)地設(shè)計(jì),服務(wù)發(fā)現(xiàn)地基礎(chǔ)配置,服務(wù)信息狀態(tài),服務(wù)發(fā)現(xiàn)范圍,服務(wù)選擇,服務(wù)調(diào)用