泛在感知网络

1、泛在感知网络Ambient Ubiquity Network,电子科技大学,目 录,引言 泛在感知网络定义 泛在感知网络技术与架构 泛在感知网络发展趋势 当前典型研究 结束语,引言,1988 年：普适计算之父 MarkWeiser 预言了未来的网络模式：“网络如同空气和水一样， 自然而深刻地融入人类的日常生活和工作中。” 今天：微处理器的性能每隔 18 个月提高一倍，通信带宽从几 bit/s 增长到上百 Mbit/s 甚至 Gbit/s， 各种终端变得更小、更轻、更薄、更加便宜和坚固，泛在网络技术相关的科技基础和产业得到了蓬勃的发展。,“无所不在，无所不能”,在未来，我们只要拥有一个终端，就可

2、以享受由各种接入方式提供的网络服务，就可以拥有比任何个体计算机更加强大、更加迅速的运算能力，可以拥有更加人性化、智能化的社会服务体系，这就是网络发展的终极-泛在网络。,泛在感知网络定义,1988 年XEROX PaloAlto 研究中心首席科学家 MarkWeiser，第一次将“泛在”一词用于计算器和网络中，他将泛在计算定义为“一种使用物理上的多台计算器加强计算能力， 同时让用户无感知地使用的方式”。,MarkWeiser定义的泛在网络应具备几个要素： (1)泛在计算不仅是面向传统的计算设备，而是更加面向于小型的设备。 这些被称为“智能物品”或者“数字物品”的设备能够无缝地融入日常生活环境中。

3、 (2)智能物品包含了各种传感器和触发器：传感器给智能物品带来了环境的感知性，让智能物品能够依靠真实的情况通过触发器作出决定和行动。 (3)泛在网络是包含非常大数量的、非传统计算器的“智能物品”的网络。 (4)网络具有移动的能力，能够给这些设备提供无所不在的接入能力。其处理能力和处理范围依靠它们所处的物理位置的自组织网络。,日本： 2009年8月 i-Japan战略,中国：2009年8月 感知中国,欧盟：2009年6月 物联网行动计划,美国： 2008年底 IBM向美国政府提出的”智慧的地球”战略,强调传感等感知技术的应用，提出建设智慧型基础设施,具体而务实，强调RFID的广泛应用，注重信息安

4、全,在u-Japan的基础上，强调电子政务和社会信息服务应用,对我国启示 依靠技术革命，调整产业结构，转变经济增长方式，应对世界新技术革命的挑战 学习和借鉴发达国家的各种泛在网络战略，进一步推进信息化战略，在下一轮信息化革命中占据制高点,泛在感知网络技术与构架,RFID 技术（识别）： 泛在感知网络的要点首先是对环境的自然感知，要求环境中的各种设备能够智能地被感知网识别出来； RFID射频信号自动识别目标对象，无需人工干预； RFID技术的发展让每个标签能够存储更多的内容，这些便宜、低功耗、轻薄如纸、轻巧如沙的标签，已经被预言将在不久的未来代替各种传统的条码用来实现物品的识别； RFID防冲撞

5、技术让整组的识别变得可能。泛在感知网已经不再像 DOS那样单线程的操作，而是如同Windows多线程操作，实现多个物品的同时阅读和处理。,传感器技术（感知）： 纳米科技的发展带来传感器的新生命，传感器可以拥有更小的体积，更高效的响应，处理设备将会拥有更快的响应和更加稳定的处理能力。,传感器网络： 传感器技术嵌入式计算技术分布式信息处理技术无线通信技术 传感器节点可能较为密集 传感器节点静止或移动 具有通信路径自组织能力(Ad Hoc) 感知信息通过多跳的方式传输给用户,Sensing Area,Sink,Internet 或 通信卫星,Sensor network,作战环境侦查,战场监测与指挥

6、,无处不在的感知传感器网络,环境监测,大地监测,无处不在的感知传感器网络,空间监测,海洋监测,无处不在的感知传感器网络,污水监控,交通控制,生物医学,无处不在的感知传感器网络,泛在感知网络通信技术： 实现人人、人物、物物间无困难的5A (Anytime，Anywhere，Anything，nyone，Anydevice)交流，即任何时间地点、任何人、任何物使用任何设备都能进行通信。 3G、4G通信技术 Zigbee、Bluetooth、Wi-Fi IPv6,Zigbee一词源自蜜蜂群在发现花粉位置时，通过跳舞来告知同伴，达到交换信息的目的。是一种小动物通过简捷的方式实现“无线”的沟通。人们借此

7、称呼一种专注于低功耗、低成本、低复杂度、低速率的近程无线网络通信技术，亦包含寓意。 Zigbee技术并不是全新的标准。它的物理层、MAC层和链路层采用了IEEE802.15.4协议标准，但在此基础上进行了完善和扩展。其网络层、应用会聚层和高层应用规范(API)由Zigbee联盟进行了制定。,系统的架构和中间件技术: 被称为“无序”的互联网和具有有界性、强管理性、强赢利性为特征的传统电信网络为代表的，在应用层会快速实现融合预示了未来泛在网络的发展。 基于泛在网的业务支撑能力和网络资源的控制能力。 统一的控制平台 云计算,泛在网络统一控制平台,电子科技大学通信学院提出的一种架构,“云计算”(Clo

8、udComputing)是分布式处理(DistributedComputing)、并行处理(ParallelComputing)和网格计算(GridComputing)的发展。 通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小子程序，交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。 网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。,云计算,智能的数据处理，包括数据处理、分析、存储，以及高效的数据分享。各种行业应用比如说交通、石油电力、能源、环境等所有的行业通过传感、空气模块以及蜂窝通讯模块，使信息会聚到大脑，形

9、成大脑的统一的处理。,人机互动界面研究： 泛在感知网的核心是用户，而在泛在感知网中用户不是被动地接受服务， 而可以主动地提出所需的服务。 通过多个传感器设备，人体的味觉、嗅觉、听觉、触感甚至平衡感都能被了解，并转化为可量化的信号。 Wii，Xbox等体感游戏 IPhone,泛在感知网络发展趋势,通过 RFID 和传感器技术，泛在感知网能够智能地认识周围的环境； 通过云计算技术，泛在感知网具有了更加强大的能力去处理获得的信息； 通过智能网络通信技术（ZigBee，Bluetooth，Wi-Fi，下一代的移动通信以及IPv6技术），泛在感知网络能够毫无壁垒地连接中心的处理器、 传感器和 RFID并

10、通过各种控制器作出反应； 通过Web3.0和各种人机互动研究，泛在感知网能够变得更加的人性化，真正实现不仅是人和人，同时也包括人和机器、机器同机器的无障碍交流。,当前典型研究,近几年，由于硅片技术和生产工艺的突飞猛进，集成有传感器、计算电路、双向无线通信模块和供电模块的微尘器件的体积已经缩小到了沙粒般大小，但它却包含了从信息收集、信息处理到信息发送所必需的全部部件。 智能微尘是一个具有电脑功能的超微型传感器，它由微处理器、无线电收发装置和使它们能够组成一个无线网络的软件共同组成。将一些微尘散放在一定范围内，它们就能够相互定位，收集数据并向基站传递信息。,智能微尘,未来的智能微尘甚至可以悬浮在空

11、中几个小时，搜集、处理、发射信息，它能够仅依靠微型电池工作多年。 智能微尘的远程传感器芯片能够跟踪敌人的军事行动，可以把大量智能微尘装在宣传品、子弹或炮弹中，在目标地点撒落下去，形成严密的监视网络，敌国的军事力量和人员、物资的流动自然一清二楚。,浦东国际机场为完成整个飞行区周界的物防、人防、技防的一体化建设，同时为了降低整体大规模建设的风险，在2007年底开始进行飞行区周界防入侵系统第一期工程建设（如图1所示），系统采用了基于传感器网络的第三代防入侵技术，建设位置位于浦东机场第一跑道北侧的仓储路附近，总长2.4公里。该系统主体工程于2008年1月24日完成。,浦东机场防入侵系统,面向精准农业的3S智能传感器网络