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积极参与标准制定 加快发展传感网


作者:RFID世界网 收编 来源:慧聪网 2010-07-07 16:04:52

摘要:传感网可以使人们在任何时间、任何地点和任何环境条件下获取大量翔实、可靠的信息,真正实现“无处不在的计算”理念。它是信息感知和采集的一场革命,将进一步推动计算机、互联网、移动通信的发展和融合。

关键词:标准[735篇]  传感网[136篇]  数据采集[37篇]  网络融合[2篇]  物联网[1473篇]  泛在网[7篇]  

  传感网国家标准工作组秘书长张晖

  传感网可以使人们在任何时间、任何地点和任何环境条件下获取大量翔实、可靠的信息,真正实现“无处不在的计算”理念。它是信息感知和采集的一场革命,将进一步推动计算机、互联网、移动通信的发展和融合。

  传感器网络的最初定义是由若干具有无线通信能力的传感器节点自身组织构成的网络。近年来,随着互联网技术的进步、多种接入网络以及智能计算技术的发展,传感器网络的内涵和外延都发生了显著变化。现在的传感器网络是指以对物理世界的数据采集和信息处理为主要任务,以网络为信息传递载体,实现物与物(物与人、人与物)之间的信息交互,提供信息服务的智能网络信息系统,即通常所称的传感网。

  传感网可以使人们在任何时间、任何地点和任何环境条件下获取大量翔实、可靠的信息,真正实现“无处不在的计算”理念。它是信息感知和采集的一场革命,将进一步推动计算机、互联网、移动通信的发展和融合。

  传感网涉及七项关键技术

  传感网需要实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理,传送到需要这些信息的用户。传感网的特点使其设计方法不同于其他计算机网络(包括互联网),需将网络传输,数据采集、处理、管理等技术紧密结合,实现一个高性能、以数据为中心的网络系统,为用户或观察者提供一个有效的感知数据空间或感知数据库管理和处理的系统,使用户可自如地通过传感网进行感知数据的管理和处理。传感网涉及技术众多,从功能结构的角度看,其抽象模型包括如下组成部分:

  1.数据采集

  数据采集模块的功能为监测感知对象、采集感知对象的信息、传输发布感知信息以及进行初步的信息处理。它是以传感器集合为核心,包括每个传感器的软、硬件资源,如感知器件、传感器接口、嵌入式处理器与存储器、通信器件、嵌入式操作系统、嵌入式数据库系统等。作为一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件,数据采集包括压力、温度、湿度、流量、加速度、水平、电磁传感器、射频标签(RFID)及二维条码等多种类型。

  2.传输和组网

  传感网是以数据为中心的网络,传输和组网模块是传感网实现传感器与传感器、传感器与用户之间的通信,并进行有效率的组网和网络管理的重要传输功能单元。在设计上必须考虑能满足能量有效使用,具有可扩展性、鲁棒性和安全性,提供QoS支持,分布式的自组网技术等性能要求。

  3.网络融合

  网络融合是指专注于探测和收集环境信息的传感网与具有较强传输、数据处理和存储能力的现有网络技术设施(如TD等移动通信网络)的融合,能够为大型的军事应用、科研、工业生产和商业交易等领域提供一个集数据感知、密集处理和海量存储于一体的强大的操作平台。

  4.协同信息处理

  作为传感网后端对信息进行协同处理的重要技术和传感网的中枢神经系统,云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展。其基本原理是使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,这使得用户能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。面向服务的体系架构(SOA)是一种建立应用系统的架构模式,其特征是松耦合、允许合成。根据SOA原则建立一个数据中心基础设施其实就是云计算。因此,云计算是一个面向服务的基础设施,它采用了SOA的架构原则并且把这个原则应用到了这个基础设施。

  5.信息资源和服务描述处理

  信息资源和服务描述包括用于确定传感网中特定信息资源对象唯一身份的标志技术,用于命名和定位网络资源的目录服务,以及通过特定协议获取目录服务特定信息的解析服务过程等技术。在传感网系统架构中,信息资源和服务描述起到了连接数据采集设备和服务应用的纽带的作用。

  6.数据管理

  数据管理包括结构化数据管理和非结构化数据管理,又称为数字内容管理。通过传感网获取的包括视频、音频、图像、水纹地质、气象天文的,或用于交通、银行、机场防侵入的海量信息,将通过数字内容管理手段被智能感知、传播和处理。数字内容管理的过程涵盖了数字内容活动的全过程,包括内容的产生、记录、传播、收集、处理、存储、检索、传递、分析、选择、评价、利用、销毁等。通过数据挖掘、模式识别等数据管理手段对感知到的信息进行进一步分析、处理、挖掘和加工,从而支持传感网的全面智能化。

  7.安全技术

  传感网具有一般网络信息安全的基本特点,但由于传感器节点本身的处理能力、电源以及通信能力方面的限制,传感网的安全机制设计也面临很多新的挑战,比如物理层的高效加密算法、数据链路层的抗DOS攻击的安全MAC协议、网络层的安全路由协议以及应用层的密钥管理和安全组播等。

  不同概念体现相同理念

  1.传感网与物联网

  物联网概念最早提出于1999年,其定义很简单,即:把所有物品通过射频识别和条码等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。在早期的概念中,物联网实质上等于RFID技术和互联网的结合应用。RFID标签可谓是早期物联网最为关键的技术与产品环节,当时认为物联网最大规模、最有前景的应用就是在零售和物流领域,利用RFID技术,通过互联网实现物品(商品)的自动识别和信息的互联与共享。

  而最新的物联网概念应该具备三个特征:“一是全面感知,即利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息;二是可靠传递,通过各种电信网络与互联网的融合,将物体的信息实时准确地传递出去;三是智能处理,利用云计算、模糊识别等各种智能计算技术,对海量的数据和信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制。”(引自中国移动总裁王建宙在2009年ITU世界电信展开幕式上的发言)

  从以上特征可见,现在广泛谈论的物联网概念其实是早期的物联网和无线通信技术、智能计算技术的结合,等同于现在的传感网。有人错误地认为,传感网是物联网的组成部分。这其实是用现在范围扩展后的物联网概念去“装”最初的传感器网络概念,而忽视了传感器网络概念的内涵和外延也在同步演进和发展。经过近十年技术和概念演变后的物联网和传感网,在目标和内涵上并没有本质区别。

  2.传感网与泛在网

  泛在(Ubiquitous)网,即广泛存在的网络,以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征,即在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信。从泛在的内涵来看,首先关注的是人与周边的和谐交互,强调网络的无所不在,服务的随处可得,各种感知设备与无线网络不过是手段。泛在网在形态上既有互联网的部分也有物联网的部分,同时还有一部分属于智能系统(推理、情境建模、上下文处理、业务触发)范畴。

  泛在网是将不属于电信范畴的技术,如传感器技术、标签技术等各种近距离通信技术纳入其中,从而构建起一个范畴更大的网络体系。从这个意义上说,现有的FTTH、IPv6、3G、WiFi、RFID、蓝牙等等都是组成泛在网的重要技术。

  3.传感网与智慧地球

  智慧地球提出:“把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并且实现普遍连接,形成所谓物联网。并通过超级计算机和云计算将物联网整合起来,实现人类社会与物理系统的整合。”由此可见,智慧地球的理念与传感网基本一致。IBM的智慧地球概念,体现的也是互联网和传感的融合,即:信息革命的迅速发展使任何系统都可以实现数字量化和互联;同时计算能力的高度发展,使爆炸式增长的信息得到高速有效处理,并实现智慧的判断、处理和决策。智慧地球更强调决策和处理过程的智能化。

  积极参与传感网标准化工作

  当前国际标准化组织对传感网标准的研究工作刚刚启动,尚未形成统一意见。2008年ISO/IECJTC1(第一联合技术委员会)建立传感网研究组(SGSN),开始标准化相关工作的研究,今年10月正式组建了JTC1直属的传感网标准工作组(WGSN)进行标准的制定工作。我国已抓住有利时机,积极参与国际标准化组织的传感网标准化研究工作,并在传感网的标准体系、系统架构和参考模型等标准化顶层设计环节作出了突出贡献。

  全国信息技术标准化委员会(简称全国信标委)在2007年就开始召集国内相关产学研单位研究传感网国家标准的制定。2009年9月11日,经国家标准化管理委员会批准,在全国信标委下正式成立传感网国家标准工作组,包含国内传感网研发领域最具实力和影响力的60多家产学研用单位,共同开展组网、接口、标识、安全、协同信息处理等标准项目的研制工作,力图制定适合我国产业发展特点的传感网国家标准,以引导我国传感网产业的大规模快速发展。

  我国应加快发展传感网

  国内传感网的产业化进程正逐渐加速,在智能电网、智能交通、防入侵、水质检测、公共安全等领域具有巨大的产业化需求。少数发达国家的传感网技术正进入我国金融、电力、医疗、城市管理、交通运输等重要领域,这将对我国经济和国防安全带来隐患。推进传感网技术的突破与标准化,加快形成自主的传感网核心技术和技术体系,是保障国家公共安全和经济安全的重要基础,是推动自主产业发展、促进产业结构调整和推进两化融合的迫切需要。基于此,我们认为应当加快以下工作进程:

  第一,加快集聚一批传感网技术研发机构,开展重大技术研究,攻破核心技术,着力提升自主创新能力,研制关键设备和创新产品,制定国际国内技术标准。围绕企业技术创新共性需求,建设国内领先、国际先进的传感网公共技术服务平台、公共测试服务平台、综合信息咨询服务平台。

  第二,营造有利于传感网发展的人才、资本、政策和服务环境,采取有力措施,通过技术创新、规模扩张和并购重组,做大做强龙头和骨干企业,通过加大扶持力度,孵化和培育具有“专、精、特、新”特色的中小企业,形成具有持续创新能力和完整配套能力的产业集群,着力提升产业发展水平。

  第三,面向行业应用和公众应用,培育领域广泛、结构合理和体系完整的网络运营商、信息服务商、应用服务商等服务机构,提供集感知、传输和计算于一体的传感网综合信息服务,为全面推广和大规模应用提供完善的解决方案,形成完整的市场应用服务体系,着力提升市场服务能力。

  第四,传感网将逐渐渗透到各行各业,网络信息安全将升级到国家安全层面,提前开展传感网对国家安全问题的研究,在推进传感网大规模产业应用的同时,保障国家的信息安全和经济安全,着力提升信息安全保障水平。

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