无线网络技术_综述_1.ppt

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1、无无线线网网络络技技术术综述综述2课程目标课程目标课程基本内容的组成课程基本内容的组成无线传输（无线传播、编码和调制技术）无线传输（无线传播、编码和调制技术）概论概论移动网络（包括传统的移动通信和当前各类无线网移动网络（包括传统的移动通信和当前各类无线网络概貌）络概貌）无线网络（卫星通信、无线局域网无线网络（卫星通信、无线局域网WLAN、无线自无线自组网、无线传感网组网、无线传感网、移动移动IP）课程的主要目标是帮助学生了解无线网络和移动课程的主要目标是帮助学生了解无线网络和移动通信的基本原理、体系结构、关键技术和方法、通信的基本原理、体系结构、关键技术和方法、最新进展、面临的挑战、及其未来，

2、同时通过最新进展、面临的挑战、及其未来，同时通过文文章阅读章阅读加深对某种特定技术、特定领域的理解。加深对某种特定技术、特定领域的理解。3教师基本情况教师基本情况姓名：张宝贤张宝贤电话：88256565邮件：办公室：中科院研究生院科研楼315号个人经历个人经历 2001-20052001-2005年年，先后在加拿大皇后大学、渥太华大学从事无线网络、传感网络的科研工作 20052005至今至今，在中科院研究生院任教研究兴趣研究兴趣传感网、物联网、无线网络网络技术及软件研发传感网系统设计与实现4研研究究团团队队泛在与传感网研究中心泛在与传感网研究中心5主要科研项目（主要科研项目（2007-2011

3、2007-2011）项目来源项目来源项目名称项目名称时间经费（万）经费（万）基基础础研研究究1国家自然科学基金无线网络编码算法研究2007-200921 2国家自然科学基金无线网络机会路由算法2010-2012293国家863课题无线网络抗毁路由2007-2008204国家自然科学基金低占空比传感网媒体接入与路由2012-2015555院重点实验室开放基金无线网络机会路由算法2007-2008106国家自然科学基金无线网络编码算法2012-201425关关键键技技术术7科学院重要方向课题多媒体传感网关键技术2007-200930 8科学院百人计划项目传感网理论与关键技术研究2006-20112

4、43 9科学院重要方向课题带状传感网世博应用示范2008-2009200 10科学院重要项目课题太湖水质监测信息处理平台2009-201150 11上海市重大项目子项无线MESH传感网系统研制 2007-200850 12研究生院院长基金无线网络编码技术研究2010-20116产产业业化化13国家重大专项传感网总体研究及仿真平台2008-20101514国家重大专项传感网专用操作系统2010-2011398 15国家重大专项传感网节点中间件平台开发2010-2012103.516国家重大专项感知边疆传感网关键技术2012-201310017国家重大专项传感网与移动网融合技术2010-20116

5、8.2 泛在与传感网研究中心泛在与传感网研究中心6参考书目参考书目教材教材WilliamStallings,“无线通信与网络（第二版）无线通信与网络（第二版）”,清华大学出版社，清华大学出版社，何军等译，何军等译，2005年年10月月（建议原版）建议原版）DharmaPrakashAgrawal,Qing-AnZeng,“Introductiontowirelessandmobilesystems”.无线与移动系统导论无线与移动系统导论高教出版社影印版高教出版社影印版2003.10参考书参考书MattbewS.Gast,“802.11WirelessNetworks”,清华大学出版社，清华大学

6、出版社，2003KavehPahlavan,PrashantKrishnamurthy,“PrinciplesofWirelessNetworks:AUnifiedApproach”,无线网络原理无线网络原理科学出版社，科学出版社，2003AndrewS.Tanenbaum,“Computernetworks”,fourthedition.计计算机网络算机网络第四版，清华大学出版社，影印版第四版，清华大学出版社，影印版/中译本中译本2004郑祥全等编著，郑祥全等编著，“无线自组网技术实用教程无线自组网技术实用教程”，清华出版社，清华出版社，2004黎连业等，黎连业等，“无线网络及其应用技术无线

7、网络及其应用技术”，清华出版社，清华出版社，20047讲课内容讲课内容第一部分第一部分技术背景知识技术背景知识传输基础、通信网络和传输基础、通信网络和TCP/IP协议协议第二部分第二部分无线通信技术无线通信技术天线与传播天线与传播调制技术调制技术扩频技术扩频技术差错控制差错控制第三部分第三部分无线网络系统无线网络系统卫星通信网络卫星通信网络移动通信网络移动通信网络移动移动IP和无线应用协议和无线应用协议无线局域网、无线局域网、WiFi、Zigbee标准标准无线自组织网络无线自组织网络无线传感器网络无线传感器网络8参考文献参考文献国际杂志国际杂志综述性质综述性质IEEECommunication

8、sMagazineIEEENetworkMagazineIEEEWirelessCommunications学术研究：学术研究：IEEE/ACMTransactionsonnetworking,computernetworks,IEEETransactionsonWirelessCommunications,IEICETransactionsonCommunications,(ACM/Springer)WirelessNetworks,AdHocnetworks,IEEETransactionsonMobileComputing国际会议国际会议ACMSIGCOMM,Mobicom、IEEEIN

9、FOCOM、ICNPIEEEICC、GLOBECOM、ICCCN、ISCC，WCNCVTC中国期刊网中国期刊网通信学报、电子学报、软件学报、计算机学报等通信学报、电子学报、软件学报、计算机学报等9参考文献参考文献ComputerCommunicationReview(www.sigcomm.org/ccr/)http:/www.sigcomm.org/ccr/archive/2006/january/ccr-toc-2006-1.htmlTutorialsonhowtodonetwork-relatedresearch题目：题目：10NetworkingPapers:RecommendedRe

10、adingJimKurose，JonCrowcroft等人等人Someotherrelateddiscussions.e.g.,howtowriteapaper10SomeusefulWhttp:/ieeexplore.ieee.orghttp:/portal.acm.org/dl.cfmhttp:/168.160.16.198/umi/index.jsp国外学位论文国外学位论文中国期刊网中国期刊网 http:/ 万方数据库万方数据库 http:/ 中文科技期刊全文数据库中文科技期刊全文数据库 http:/162.105.138.196:1011/http:/162.105.138.196:1

11、011/http:/ 全球热点数量全球热点数量2002年48002005年650002006年月JiWire 数据10万(美国万,英国1.3万)来自：国务院发展研究中心：欧美WiFi市场最新动态2008年：估计在20多万个（美国科技研究机构联合商业情报）2010年（预计今年中国中国的Wi-Fi热点将超28.5万个，是全世界总数的一半；英国3万 ）全球热点用户数全球热点用户数2010年全球Wi-Fi设备出货量将达到8亿，这一数字在2011年有望刷新至10亿。目前，Wi-Fi设备出货量累计达到20亿，全球10%的人口正使用着10亿个Wi-Fi设备(Wi-Fi联盟首席执行官EdgarFigueroa

12、，2010年7月)26无线网络的应用现状无线网络的应用现状IDC（InternationalDataCorporation）预测预测WLAN市场预计每年将增长市场预计每年将增长29%2007年，在专业移动年，在专业移动PC中安装中安装WLAN系统的普及率从系统的普及率从2002年年的的9%飙升到飙升到90%。调查：调查：34%的用户在家庭使用的用户在家庭使用Wi-Fi网络，而只有网络，而只有27%的用户在工作场所使用的用户在工作场所使用Wi-Fi网络网络 2009年全球年全球WLAN芯片从芯片从2008年的年的12亿美元增长到亿美元增长到30亿美元亿美元Analysys（易观国际）公司报告（易

13、观国际）公司报告美国和西欧美国和西欧公共无线局域网公共无线局域网(P-WLAN：Public-WLAN)市场从市场从2002年的年的3,340万美元增长到万美元增长到2009年的年的55亿美元亿美元美国：美国：2250万万=28亿亿西欧：西欧：1090万万=26.4亿亿包括，法国、德国、瑞典、瑞士、英国27无线热点无线热点28美国的无线部署美国的无线部署BoingoWireless预测未来美国本土的潜在热点预测未来美国本土的潜在热点达到二百万个达到二百万个212conferencecenters3,032trainstations5,352airports53,500hotels72,720b

14、usinesscenters202,600gasstations480,298restaurants,barsandcafs1,111,300retailstores29美国美国Starbucks连锁店连锁店2001年加入年加入MobileStar成为第一个提供成为第一个提供Wi-FiInternet接入服务的零售业主接入服务的零售业主30欧洲无线网络的应用现状欧洲无线网络的应用现状移动用户数移动用户数2003年年74.9million2007年年86.8millionWLAN热点数热点数2002年年10002003年年70002008年年700002009年年125000HomeWLAN20

15、03年年$160million2008年年$290million31欧洲欧洲“Cloud”http:/ 2012年将达约年将达约30,000个个英国电信董事会主席迈克尔雷克最近力挺WiFi说：“最近一年半时间里，我们的WiFi使用量从几百万分钟发展到几十亿分钟。英国很多用户已经把WiFi作为主要接入方式，3G网络只作为备份。”德国：未来四年建德国：未来四年建10,000个热点个热点在线服务：在线服务：on-linehot-spotlocatorCloud被世界经济论坛评为被世界经济论坛评为2006年年36个技术先锋之一个技术先锋之一已经在其它欧洲市场部署并开始运营已经在其它欧洲市场部署并开始运

16、营Germany、France、Sweden、Italy、Spain、Benelux,Finland,Denmark,Norway,Iceland32欧洲欧洲”MAGNET”MAGNET(MypersonalAdaptiveGlobalNET)开始于开始于2004.1(为期两年），投资为期两年），投资1814万欧元万欧元设计欧洲、亚洲和北美洲设计欧洲、亚洲和北美洲18个国家的个国家的37家家网络以个人网络以个人及个人的需及个人的需求为中心求为中心资源和设备资源和设备不局限于个不局限于个人周围人周围取决于时间、取决于时间、位置和环境位置和环境的网络动态的网络动态组成、配置组成、配置和连通和连通3

17、3亚洲无线网络的应用现状亚洲无线网络的应用现状台湾台湾在2005年年底，台湾80以上的地区覆盖无线网络信号 除了一些偏远小地方。在2004年年底“无线台北”（Wireless Taipei）开始着手建设后，市民在台北捷运站附近即可享受到各式便捷服务。2006年台北完成全市WLAN无线网络建设，覆盖90%的人口，成为全球第一个宽带“无线城”（Wireless City）。2006年使用用户20万左右“无线网络城市”带来的一些优势。不单单是无线接入，还使其他一些服务成为可能，如无线网络+城市地理位置服务。交通信息、附近商场促销信息等无线网络和数字身份认证系统相结合。现场状况查询（如有多少人排队）固

18、定公共设施 监控与管理。如公交汽车信息人员定位 电视服务当前用户流失严重！当前用户流失严重！!。34亚洲无线网络的应用现状亚洲无线网络的应用现状日本日本2004年WLAN设备（包括AP与无线网络卡）出货量与销售金额达到485万和430亿日元。2008年出货量与销售金额分别约为980万与529亿日元。网络运营商DoCoMo,Vodafone,au(KDDI)手持设备制造商NEC,Sony,Sharp,Panasonic内容服务Weathernews,Sega,Bandai(游戏服务)35亚洲无线网络的应用现状亚洲无线网络的应用现状中国中国高等院校、大公司高等院校、大公司中国移动中国移动“随随e行

19、行”：GPRS+WLAN二选二选1中国电信中国电信“天翼通天翼通”：ADSL+WLAN中国网通中国网通“无线伴旅无线伴旅”：宽带宽带DIA接入接入WLAN中国联通：中国联通：WLAN+CDMA1X.CDMA1X vs GPRS2010年底，中国电信、中国移动、中国联通三大运营商年底，中国电信、中国移动、中国联通三大运营商部署的部署的WiFi热点总和已经超过热点总和已经超过30万个万个其中中国电信其中中国电信11.5万个，中国移动万个，中国移动11万个，中国联通万个，中国联通7.5万个。万个。36我国的我国的WLAN发展情况发展情况 易观国际易观国际易观国际易观国际撰写的撰写的中国中国Wi-Fi

20、市场白皮书市场白皮书:机遇、动力机遇、动力和挑战和挑战预测，预测，北京、天津、青岛、武汉、上海、南京、杭州、广州、深圳、扬州等城市正在建造无线城市在未来三年内，Wi-Fi技术在中国的企业市场将有望以45%的年增长率获得四倍的增长 中国移动中国移动中国移动中国移动董事长王建宙2011年5月初对外宣布2011年第一季度WiFi数据量已经占到公司全部数据业务流量的30%中国移动今年将投入100亿元部署WiFi网络，3年内热点数量将达到100万个 中国电信中国电信中国电信中国电信市场部总监何志强说，目前，中国电信在全国有30万个WiFi热点，到今年年底，将增加到70万个，到2012年，热点数将增加到1

21、00万个37我国主导的我国主导的WAPI标准标准原因及发展历程WIFI所采用的WEP加密技术的安全性不足相关国家信息主权的安全性考虑我国于2003年着手推动WAPI标准2004年3月，美国务卿鲍威尔、商务部长埃文斯、贸易代表佐立克联名致信，要求中国放弃WAPI标准。称这一标准是国际贸易的壁垒。2006年3月，国际标准化组织ISO的投票中,WAPI以悬殊的得票率负于美国标准802.11i.2008年4月，在ISO/IECJTC1/SC6日内瓦会议认为802.11i仍无法满足无线网络的安全需求,故专门设立一个研究阶段,研究将WAPI以何种方式推进为国际标准.38我国主导的我国主导的WAPI标准标准

22、2008年7月，在包括ISO/IEC总部官员、中方代表、IEEE代表等参加的WAPI特别会议上,IEEE代表和美国代表改变原本坚决反对WAPI提案的立场,达成了WAPI可作为独立标准推进的共识.2009年4月，中国工信部召集手机厂商开会，宣布今后国内所有2G和3G手机都可以使用WAPI技术 2009年6月1日至5日召开的东京会议上,包括美国代表在内的参会成员一致同意,将WAPI作为无线局域网络接入安全机制独立标准形式推进为国际标准。(其中美国代表杰西沃克既是英特尔的安全架构师,也是802.11i标准的编辑者)，从而获得打破IEEE垄断的希望。2010年7月，ISO/IEC日前发布WAPI基础框

23、架方法标准，这意味着我国自主研发的无线局域网鉴别与保密基础机构WAPI标准国际化取得突破然而，2011年6月，WAPI国际化再受干扰，在美国举行的ISO/IEC JTC1 SC6全会及工作组会议，我国核心专家签证受阻现在市场上已经有了一定款式的手机支持WAPI39无线传感网无线传感网MIT技术评论和商业周刊技术评论和商业周刊(BusinessWeek)将无线将无线传感网列为二十一世纪最有影响的技术之一。传感网列为二十一世纪最有影响的技术之一。无线传感器网络将从无线传感器网络将从“Computeristhenetwork”=“Sensoristhenetwork”无线传感器网络将极大地改善信息获

24、取的瓶颈无线传感器网络将极大地改善信息获取的瓶颈无线传感器网络将改变人类认识自然、改造自然的无线传感器网络将改变人类认识自然、改造自然的能力能力无线传感器网络将改变战争的方式无线传感器网络将改变战争的方式国家中长期规划（国家中长期规划（2006-2020）将无线传感器网络）将无线传感器网络列为亟需突破的关键技术之一列为亟需突破的关键技术之一40无线传感器网络无线传感器网络蜂窝网络、互联网络联系的是人与人；传感器网络网络联系的是人与物、物与物物与物通信业务是未来通信业务的主体据估计，到2017年全世界将有7万亿个无线设备服务于70亿人，M2M（Machine2Machine)业务将远远超过人与人

25、的通信来自中国移动中国移动的M2M业务已经呈现加速增长，截至2009年底，全网M2M终端数约300万台，平均年增长率110%中国移动已经将发展M2M业务作为一项发展战略41无线传感器网络无线传感器网络人类社会的发展和技术的进步关系图人类社会的发展和技术的进步关系图42U社会：社会：无处不在的网络社会无处不在的网络社会(UbiquitousNetworkSociety,UNS)Anytime,Anywhere,Anyone,Anything重要信息重要信息基础设施基础设施之一之一重要特征重要特征Anything Anything 的的支撑技术支撑技术传感器网络传感器网络(WSN)物物互联物物互联

26、e社会社会Anytime,Anywhere,Anyone日本日本U-Japan计划计划2004-2007年共投入年共投入29亿美元亿美元到到2010年将带来年将带来371亿美元直接亿美元直接收益收益传感器网络是四项重点战略之一传感器网络是四项重点战略之一 韩国韩国U-Korea战略战略IT839战略：到战略：到2010年计划投入年计划投入700亿美元亿美元泛在传感网泛在传感网USN是三大基础建设之一是三大基础建设之一U-Life计划：计划：2014年建成松岛泛在城市年建成松岛泛在城市250亿美元亿美元新加坡新加坡“下一代下一代I-Hub”计划计划欧洲：欧洲：1999年年eEurope计划计划2

27、005年年i2010计划。计划。台湾的台湾的U-Taiwan推动推动中国中国国家国家03专项专项1616个重大专项之三个重大专项之三2015年全面推进泛在网建设年全面推进泛在网建设国家中长期科学技术发展规划（国家中长期科学技术发展规划（2006-2020年）年）在在重大专项、优先主题、前沿领域重大专项、优先主题、前沿领域三个层面均明确列三个层面均明确列入传感器网络入传感器网络美国：美国：“智慧地球智慧地球”2008年年IBM“互联网互联网+物联网物联网=智慧地球智慧地球”奥巴马奥巴马政府高度重视，刺激经济复苏。可能上升为国家战略。政府高度重视，刺激经济复苏。可能上升为国家战略。U计划作为主要发

28、达国家的信息领域顶层规划传感网为基础的“泛在网络”建设已上升到国家战略我国的U计划：国家03专项43无线传感器网络无线传感器网络传感网的早期发展历程传感网的早期发展历程二战期间二战期间二战期间二战期间：BritainsRadarNetworkBritainsRadarNetwork冷战时期冷战时期冷战时期冷战时期：SOSUSSOSUS（SoundSurveillanceSystemSoundSurveillanceSystem）NORADNORAD（NorthAmericanAerospaceDefenseNorthAmericanAerospaceDefenseCommandCommand）

29、1970-1970-：REMBASSREMBASS（RemoteBattlefieldSensorSystemRemoteBattlefieldSensorSystem）1980-1980-：分布式传感网分布式传感网分布式传感网分布式传感网（DistributedSensorNetworks(DSN)DistributedSensorNetworks(DSN)）项项项项目确定了其技术构架，包括传感器目确定了其技术构架，包括传感器目确定了其技术构架，包括传感器目确定了其技术构架，包括传感器(声学声学声学声学),),),),通信，处理技术和算通信，处理技术和算通信，处理技术和算通信，处理技术和算法

30、，分布式软件，军方很快意识到传感网的优点，成为网络中心法，分布式软件，军方很快意识到传感网的优点，成为网络中心法，分布式软件，军方很快意识到传感网的优点，成为网络中心法，分布式软件，军方很快意识到传感网的优点，成为网络中心战的核心组成部分。战的核心组成部分。战的核心组成部分。战的核心组成部分。442121世纪的传感网世纪的传感网/物联网物联网 随着集成电路、随着集成电路、随着集成电路、随着集成电路、MEMSMEMSMEMSMEMS、计算机、网络与无线通讯等信息技、计算机、网络与无线通讯等信息技、计算机、网络与无线通讯等信息技、计算机、网络与无线通讯等信息技术的的高速发展，传感网已从有限范围的信

31、息感知扩展到各个术的的高速发展，传感网已从有限范围的信息感知扩展到各个术的的高速发展，传感网已从有限范围的信息感知扩展到各个术的的高速发展，传感网已从有限范围的信息感知扩展到各个信息网络系统的智能感知。信息网络系统的智能感知。信息网络系统的智能感知。信息网络系统的智能感知。1999199919991999年后得到快速发展。年后得到快速发展。年后得到快速发展。年后得到快速发展。u代表性时间和项目：代表性时间和项目：uuDAPAR 1998DAPAR 1998DAPAR 1998DAPAR 1998 :Sensor Information Technology(Sens IT:Sensor Inf

32、ormation Technology(Sens IT:Sensor Information Technology(Sens IT:Sensor Information Technology(Sens IT）uu中科院中科院中科院中科院 1999199919991999：知识创新工程试点领域方向研究知识创新工程试点领域方向研究知识创新工程试点领域方向研究知识创新工程试点领域方向研究uuMIT 1999:MIT 1999:MIT 1999:MIT 1999:提出物联网提出物联网提出物联网提出物联网 (IoT,Internet of Things(IoT,Internet of Things(Io

33、T,Internet of Things(IoT,Internet of Things）的概念的概念的概念的概念uu中科院中科院中科院中科院 2002200220022002：无线传感网及演示系统：无线传感网及演示系统：无线传感网及演示系统：无线传感网及演示系统uuITU 2005:ITU 2005:ITU 2005:ITU 2005:“物联网物联网物联网物联网”年度报告年度报告年度报告年度报告uu科技部科技部科技部科技部 2006200620062006：973973973973、863863863863“无线传感器网络无线传感器网络无线传感器网络无线传感器网络”uu国国国国 家家家家 20

34、06200620062006：国家中长期科学与技术发展规划纲要国家中长期科学与技术发展规划纲要国家中长期科学与技术发展规划纲要国家中长期科学与技术发展规划纲要uu美国美国美国美国 2008200820082008：智慧地球：智慧地球：智慧地球：智慧地球uu欧盟欧盟欧盟欧盟 2009200920092009：物联网发展路线图：物联网发展路线图：物联网发展路线图：物联网发展路线图uu日本日本日本日本 2009200920092009：i-Japani-Japani-Japani-Japan计划计划计划计划 uu中国中国中国中国 2009200920092009：感知中国：感知中国：感知中国：感知中

35、国45温家宝总理针对温家宝总理针对“物联网物联网/传感传感网网”发展连续发展连续4 4次明确指示次明确指示:n n20092009年年6 6月，就月，就“智慧地球智慧地球”做出批示，做出批示，要求认真研究。要求认真研究。n n20092009年年7 7月，视察中科院长春光机所，强月，视察中科院长春光机所，强调抓住物联网发展机遇。调抓住物联网发展机遇。n n20092009年年8 8月，视察无锡月，视察无锡“中科院传感网工中科院传感网工程中心程中心”，指示建设，指示建设“感知中国感知中国”中心。中心。n n20092009年年1111月月3 3日，在首都科技界讲话指出日，在首都科技界讲话指出加强

36、物联网加强物联网/传感网发展，使其成为推动传感网发展，使其成为推动产业升级、迈向信息社会的产业升级、迈向信息社会的“发动机发动机”。“我们需要早点谋划未来，早点攻破核心技术。我们需要早点谋划未来，早点攻破核心技术。”46物联网产业生态分布物联网产业生态分布47无线传感器网络无线传感器网络一般特性:节点能量受限通信容量受限存储容量受限通信范围受限=短距离、大规模、无线自治传感器网络 48无线传感器网络典型应用场景无线传感器网络典型应用场景部署方式部署方式信息收集节点传感器节点监测区域互联网和卫星任务管理节点传感器节点撒落在一个给定监测区域内用户49无线传感器网络典型应用场景（续）无线传感器网络典

37、型应用场景（续）军事应用军事应用50无线传感器网络典型应用场景（续）无线传感器网络典型应用场景（续）环境监测环境监测森林火险监测森林火险监测洪水监测洪水监测精确农耕精确农耕大气监测大气监测环境的生物复杂性地图环境的生物复杂性地图51无线传感器网络典型应用场景（续）无线传感器网络典型应用场景（续）远程医疗远程医疗远程监控人体的生理数据（心脏速率、血压）远程监控人体的生理数据（心脏速率、血压）采集的数据通过网络送到负责病人的主管医生采集的数据通过网络送到负责病人的主管医生病人获得极大的行动自由度病人获得极大的行动自由度跟踪和监督医院内的病人和医生跟踪和监督医院内的病人和医生医院的药物管理医院的药物

38、管理正确地识别病人的敏感反应避免误诊正确地识别病人的敏感反应避免误诊老人家庭环境下的护理老人家庭环境下的护理(tele-care)随着社会老龄化的加剧而日趋重要随着社会老龄化的加剧而日趋重要体域网体域网血氧节点心电呼吸节点运动状态节点手持终端（体域网协调器）PDA 社区医疗和家庭病床急救、野战医院和科学考察运动员科学训练医院、医院临床监护信息管理系统远程会诊52无线传感器网络典型应用场景（续）无线传感器网络典型应用场景（续）执行监测任务的传感器网络执行监测任务的传感器网络UCLA53无线传感器网络典型应用场景（续）无线传感器网络典型应用场景（续）54识别攀爬、撞击、掏洞、抛物、低空飞行物等目标

39、识别攀爬、撞击、掏洞、抛物、低空飞行物等目标无线传感器网络典型应用场景（续）无线传感器网络典型应用场景（续）机场防入侵系统机场防入侵系统55无线传感器网络典型应用场景（续）无线传感器网络典型应用场景（续）智能交通智能交通系统系统56先进的传感技术先进的传感技术先进的传感技术先进的传感技术发电输电配电用电发电厂输电线路变电站配电线路用户电网面临威胁，电网需要“坚强”、需要“智能”无线传感器网络典型应用场景（续）无线传感器网络典型应用场景（续）智能电网智能电网57无线传感器网络典型应用场景（续）无线传感器网络典型应用场景（续）自动远程抄表自动远程抄表2007年初，美年初，美国已经有国已经有29个个

40、州李恪确定将传州李恪确定将传感器网络用于远感器网络用于远程抄表。程抄表。Zigbee联盟估联盟估计几年内仅美国计几年内仅美国市场相关的市场市场相关的市场规模就达到规模就达到600亿美元以上，由亿美元以上，由此带来更多的增此带来更多的增值业务则难以估值业务则难以估计。计。58未来传感器网络未来传感器网络未来传感器网络将是泛在网络的一个有机组成部分；未来传感器网络将是泛在网络的一个有机组成部分；中科院研究生院和微电子所、上海微系统所专门成立了中科院研究生院和微电子所、上海微系统所专门成立了泛在与传感网研究中心泛在与传感网研究中心59传感器网络设备传感器网络设备UCB（加州伯克利大学）：（加州伯克利

41、大学）：SMARTDUST当初目标（当初目标（1992年）年）1 mm3自治传感器节点上千个传感器组成一个 无线网络研究系统设计中的问题开发相应的有用示范系提供测试平台应用对象军用/民用60传感器网络设备传感器网络设备UCB：SMARTDUST（续）（续）61Stargate(Intel,Crossbow):X-Scale based,400MHz32MB RAM,Flash;runs Linux802.11:fast back-channelKinemetricsdigitizer信息收集节点信息收集节点:sinkSink exampleSensor:examples传感器网络设备传感器网络

42、设备传感器节点与汇聚节点传感器节点与汇聚节点62无线传感器网络无线传感器网络当前的困境当前的困境还没有真正意义上的大规模无线传感器网络应用出现！当前最大规模的示范网络是美国国防部高级计划署（DARPA）支持的1000传感器节点的网络无线传感器网络真的会是短距离、大规模的么？传感器网络传感器+网络63无线传感器网络无线传感器网络无线传感器网络应用的要求国家相关科技任务现有部署国家相关科技任务现有部署国家相关科技任务现有部署国家相关科技任务现有部署国家重大专项国家重大专项国家重大专项国家重大专项“新一代宽带移动通信网新一代宽带移动通信网新一代宽带移动通信网新一代宽带移动通信网”（03030303专

43、项）专项）专项）专项）在在在在“短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化”项目中，项目中，项目中，项目中，于于于于2008-20122008-20122008-20122008-2012四四四四个年度个年度个年度个年度分别在无线传感分别在无线传感分别在无线传感分别在无线传感网络网络网络网络、物联网、物联网、物联网、物联网方面方面方面方面分别分别分别分别部署部署部署部署了了了了20202020多个课题多个课题多个课题多个课题。20092009传感器传感器网络关键技术研究

44、网络关键技术研究 传感器网络标准化与测试验证平台研究传感器网络标准化与测试验证平台研究 中高速传感器网络系统设备、接入设备研制与规模化制造技术中高速传感器网络系统设备、接入设备研制与规模化制造技术 低功耗传感器网络系列节点、网关设备的研制与产业化低功耗传感器网络系列节点、网关设备的研制与产业化 低功耗传感器网络核心芯片及片上系统研发与产业化低功耗传感器网络核心芯片及片上系统研发与产业化 传感网与移动网的结合技术及其传感网与移动网的结合技术及其M2MM2M业务应用研究与示范验证业务应用研究与示范验证 20102010中间件软件、电磁频谱监测、核心芯片研发中间件软件、电磁频谱监测、核心芯片研发 面

45、向民用机场周界防入侵监视的新一代传感器网络研发与应用验证面向民用机场周界防入侵监视的新一代传感器网络研发与应用验证 面向智能电网的传感器网络研发与应用验证面向智能电网的传感器网络研发与应用验证 面向太湖蓝藻爆发监测的传感器网络研发与应用验证面向太湖蓝藻爆发监测的传感器网络研发与应用验证 面向地质灾害监测预警的传感器网络研发与应用验证面向地质灾害监测预警的传感器网络研发与应用验证 面向边疆地区公共安全的无线感知网络系统集成开发与应用验证面向边疆地区公共安全的无线感知网络系统集成开发与应用验证无线传感器网络无线传感器网络现有国家部署情况现有国家部署情况国家相关科技任务现有部署国家相关科技任务现有部

46、署国家相关科技任务现有部署国家相关科技任务现有部署国家重大专项国家重大专项国家重大专项国家重大专项“新一代宽带移动通信网新一代宽带移动通信网新一代宽带移动通信网新一代宽带移动通信网”（03030303专项）专项）专项）专项）在在在在“短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化短距离无线互联与无线传感器网络研发和产业化”项目中，项目中，项目中，项目中，于于于于20082008200820082011201120112011四四四四个年度个年度个年度个年度分别在无线传感分别在无线传感分别在无线传感分别在无线传感网络

47、网络网络网络、物联网、物联网、物联网、物联网方面方面方面方面分分分分别部署别部署别部署别部署了了了了20202020多个课题多个课题多个课题多个课题。20112011物联网总体研究及其技术体系物联网总体研究及其技术体系 物联网测试验证平台物联网测试验证平台泛在网络下多终端协同的网络控制平台及关键技术泛在网络下多终端协同的网络控制平台及关键技术20122012基于基于IPv6IPv6的低功耗的低功耗 传感网技术及其验证传感网技术及其验证基于基于WebWeb的无线泛在服务的无线泛在服务智能交通物联网总体研究智能交通物联网总体研究智能医疗物联网总体研究智能医疗物联网总体研究2011年年5月，工信部推

48、动物联网专项，投资月，工信部推动物联网专项，投资5亿元，推动亿元，推动物联网产业发展物联网产业发展 无线传感器网络无线传感器网络现有国家部署情况现有国家部署情况66WiNG(WirelessNetworkGroup)体系结构体系结构蜂窝和蜂窝和ad-hoc网络的混合体系网络的混合体系系统系统无线路由器系统无线路由器系统测量测量大型大型WLAN的流量建模的流量建模协议协议分布式分组调度算法分布式分组调度算法多跳无线网络中的多跳无线网络中的TCP性能性能传感器网络中组播通信传感器网络中组播通信无线网络无线网络UCLA:WiNGgroup67产品线产品线MobileWirelessWirelessI

49、ntegratedSwitchesandRoutersWirelessIPTelephonyWirelessLANWirelessNetworkManagementWirelessSecurityServers解决方案解决方案CiscoStructuredWireless-AwareNetworkFrameworkWirelessMobilitySolutionsforServiceProviders无线网络无线网络Cisco68无线网络无线网络69无线网络无线网络70无线网络无线网络71（现在联想）无线网络无线网络72部分手机厂商部分手机厂商NokiaNokia9500、笔记本网卡、笔记本网

50、卡NokiaD211可在可在GPRS、HSCSD(高速电路高速电路交换数据交换数据)和和WLAN覆盖范围内提供覆盖范围内提供“总在线总在线”的互联网接入。的互联网接入。Motorola宽带无线宽带无线WLAN/WPANEricsson位置服务位置服务无线电子邮件无线电子邮件移动互联网支持代理移动互联网支持代理AppleiPhone无线网络无线网络73无线局域网无线局域网广泛应用存在的问题接入问题：接入哪个AP？服务质量（802.11e）公平问题TCP性能？无缝切换安全问题802.11 n 108Mbps,最高速率320 Mbps.APAPAPAP74认知无线网络认知无线网络(Cognitive