傳感網(wǎng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工作組秘書長(zhǎng)張暉

　　傳感網(wǎng)可以使人們?cè)谌魏螘r(shí)間、任何地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下獲取大量翔實(shí)、可靠的信息，真正實(shí)現(xiàn)“無(wú)處不在的計(jì)算”理念。它是信息感知和采集的一場(chǎng)革命，將進(jìn)一步推動(dòng)計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信的發(fā)展和融合。

　　傳感器網(wǎng)絡(luò)的最初定義是由若干具有無(wú)線通信能力的傳感器節(jié)點(diǎn)自身組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。近年來(lái)，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進(jìn)步、多種接入網(wǎng)絡(luò)以及智能計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，傳感器網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)涵和外延都發(fā)生了顯著變化?，F(xiàn)在的傳感器網(wǎng)絡(luò)是指以對(duì)物理世界的數(shù)據(jù)采集和信息處理為主要任務(wù)，以網(wǎng)絡(luò)為信息傳遞載體，實(shí)現(xiàn)物與物(物與人、人與物)之間的信息交互，提供信息服務(wù)的智能網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)，即通常所稱的傳感網(wǎng)。

　　傳感網(wǎng)可以使人們?cè)谌魏螘r(shí)間、任何地點(diǎn)和任何環(huán)境條件下獲取大量翔實(shí)、可靠的信息，真正實(shí)現(xiàn)“無(wú)處不在的計(jì)算”理念。它是信息感知和采集的一場(chǎng)革命，將進(jìn)一步推動(dòng)計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信的發(fā)展和融合。

　　傳感網(wǎng)涉及七項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)

　　傳感網(wǎng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)其進(jìn)行處理，傳送到需要這些信息的用戶。傳感網(wǎng)的特點(diǎn)使其設(shè)計(jì)方法不同于其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(包括互聯(lián)網(wǎng))，需將網(wǎng)絡(luò)傳輸，數(shù)據(jù)采集、處理、管理等技術(shù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一個(gè)高性能、以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為用戶或觀察者提供一個(gè)有效的感知數(shù)據(jù)空間或感知數(shù)據(jù)庫(kù)管理和處理的系統(tǒng)，使用戶可自如地通過(guò)傳感網(wǎng)進(jìn)行感知數(shù)據(jù)的管理和處理。傳感網(wǎng)涉及技術(shù)眾多，從功能結(jié)構(gòu)的角度看，其抽象模型包括如下組成部分：

　　1.數(shù)據(jù)采集

　　數(shù)據(jù)采集模塊的功能為監(jiān)測(cè)感知對(duì)象、采集感知對(duì)象的信息、傳輸發(fā)布感知信息以及進(jìn)行初步的信息處理。它是以傳感器集合為核心，包括每個(gè)傳感器的軟、硬件資源，如感知器件、傳感器接口、嵌入式處理器與存儲(chǔ)器、通信器件、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等。作為一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號(hào)的器件，數(shù)據(jù)采集包括壓力、溫度、濕度、流量、加速度、水平、電磁傳感器、射頻標(biāo)簽(RFID)及二維條碼等多種類型。

　　2.傳輸和組網(wǎng)

　　傳感網(wǎng)是以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)，傳輸和組網(wǎng)模塊是傳感網(wǎng)實(shí)現(xiàn)傳感器與傳感器、傳感器與用戶之間的通信，并進(jìn)行有效率的組網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)管理的重要傳輸功能單元。在設(shè)計(jì)上必須考慮能滿足能量有效使用，具有可擴(kuò)展性、魯棒性和安全性，提供QoS支持，分布式的自組網(wǎng)技術(shù)等性能要求。

　　3.網(wǎng)絡(luò)融合

　　網(wǎng)絡(luò)融合是指專注于探測(cè)和收集環(huán)境信息的傳感網(wǎng)與具有較強(qiáng)傳輸、數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)能力的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)施(如TD等移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò))的融合，能夠?yàn)榇笮偷能娛聭?yīng)用、科研、工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)交易等領(lǐng)域提供一個(gè)集數(shù)據(jù)感知、密集處理和海量存儲(chǔ)于一體的強(qiáng)大的操作平臺(tái)。

　　4.協(xié)同信息處理

　　作為傳感網(wǎng)后端對(duì)信息進(jìn)行協(xié)同處理的重要技術(shù)和傳感網(wǎng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，云計(jì)算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計(jì)算的發(fā)展。其基本原理是使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上，而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中，這使得用戶能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問(wèn)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。面向服務(wù)的體系架構(gòu)(SOA)是一種建立應(yīng)用系統(tǒng)的架構(gòu)模式，其特征是松耦合、允許合成。根據(jù)SOA原則建立一個(gè)數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施其實(shí)就是云計(jì)算。因此，云計(jì)算是一個(gè)面向服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施，它采用了SOA的架構(gòu)原則并且把這個(gè)原則應(yīng)用到了這個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施。

　　5.信息資源和服務(wù)描述處理

　　信息資源和服務(wù)描述包括用于確定傳感網(wǎng)中特定信息資源對(duì)象唯一身份的標(biāo)志技術(shù)，用于命名和定位網(wǎng)絡(luò)資源的目錄服務(wù)，以及通過(guò)特定協(xié)議獲取目錄服務(wù)特定信息的解析服務(wù)過(guò)程等技術(shù)。在傳感網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)中，信息資源和服務(wù)描述起到了連接數(shù)據(jù)采集設(shè)備和服務(wù)應(yīng)用的紐帶的作用。

　　6.數(shù)據(jù)管理

　　數(shù)據(jù)管理包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理，又稱為數(shù)字內(nèi)容管理。通過(guò)傳感網(wǎng)獲取的包括視頻、音頻、圖像、水紋地質(zhì)、氣象天文的，或用于交通、銀行、機(jī)場(chǎng)防侵入的海量信息，將通過(guò)數(shù)字內(nèi)容管理手段被智能感知、傳播和處理。數(shù)字內(nèi)容管理的過(guò)程涵蓋了數(shù)字內(nèi)容活動(dòng)的全過(guò)程，包括內(nèi)容的產(chǎn)生、記錄、傳播、收集、處理、存儲(chǔ)、檢索、傳遞、分析、選擇、評(píng)價(jià)、利用、銷毀等。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別等數(shù)據(jù)管理手段對(duì)感知到的信息進(jìn)行進(jìn)一步分析、處理、挖掘和加工，從而支持傳感網(wǎng)的全面智能化。

　　7.安全技術(shù)

　　傳感網(wǎng)具有一般網(wǎng)絡(luò)信息安全的基本特點(diǎn)，但由于傳感器節(jié)點(diǎn)本身的處理能力、電源以及通信能力方面的限制，傳感網(wǎng)的安全機(jī)制設(shè)計(jì)也面臨很多新的挑戰(zhàn)，比如物理層的高效加密算法、數(shù)據(jù)鏈路層的抗DOS攻擊的安全MAC協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)層的安全路由協(xié)議以及應(yīng)用層的密鑰管理和安全組播等。

　　不同概念體現(xiàn)相同理念

　　1.傳感網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)

　　物聯(lián)網(wǎng)概念最早提出于1999年，其定義很簡(jiǎn)單，即：把所有物品通過(guò)射頻識(shí)別和條碼等信息傳感設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別和管理。在早期的概念中，物聯(lián)網(wǎng)實(shí)質(zhì)上等于RFID技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合應(yīng)用。RFID標(biāo)簽可謂是早期物聯(lián)網(wǎng)最為關(guān)鍵的技術(shù)與產(chǎn)品環(huán)節(jié)，當(dāng)時(shí)認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)最大規(guī)模、最有前景的應(yīng)用就是在零售和物流領(lǐng)域，利用RFID技術(shù)，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物品(商品)的自動(dòng)識(shí)別和信息的互聯(lián)與共享。

　　而最新的物聯(lián)網(wǎng)概念應(yīng)該具備三個(gè)特征：“一是全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時(shí)隨地獲取物體的信息;二是可靠傳遞，通過(guò)各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去;三是智能處理，利用云計(jì)算、模糊識(shí)別等各種智能計(jì)算技術(shù)，對(duì)海量的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行分析和處理，對(duì)物體實(shí)施智能化的控制?！?引自中國(guó)移動(dòng)總裁王建宙在2009年ITU世界電信展開(kāi)幕式上的發(fā)言)

　　從以上特征可見(jiàn)，現(xiàn)在廣泛談?wù)摰奈锫?lián)網(wǎng)概念其實(shí)是早期的物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線通信技術(shù)、智能計(jì)算技術(shù)的結(jié)合，等同于現(xiàn)在的傳感網(wǎng)。有人錯(cuò)誤地認(rèn)為，傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的組成部分。這其實(shí)是用現(xiàn)在范圍擴(kuò)展后的物聯(lián)網(wǎng)概念去“裝”最初的傳感器網(wǎng)絡(luò)概念，而忽視了傳感器網(wǎng)絡(luò)概念的內(nèi)涵和外延也在同步演進(jìn)和發(fā)展。經(jīng)過(guò)近十年技術(shù)和概念演變后的物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)，在目標(biāo)和內(nèi)涵上并沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。

　　2.傳感網(wǎng)與泛在網(wǎng)

　　泛在(Ubiquitous)網(wǎng)，即廣泛存在的網(wǎng)絡(luò)，以無(wú)所不在、無(wú)所不包、無(wú)所不能為基本特征，即在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何人、任何物都能順暢地通信。從泛在的內(nèi)涵來(lái)看，首先關(guān)注的是人與周邊的和諧交互，強(qiáng)調(diào)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)所不在，服務(wù)的隨處可得，各種感知設(shè)備與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不過(guò)是手段。泛在網(wǎng)在形態(tài)上既有互聯(lián)網(wǎng)的部分也有物聯(lián)網(wǎng)的部分，同時(shí)還有一部分屬于智能系統(tǒng)(推理、情境建模、上下文處理、業(yè)務(wù)觸發(fā))范疇。

　　泛在網(wǎng)是將不屬于電信范疇的技術(shù)，如傳感器技術(shù)、標(biāo)簽技術(shù)等各種近距離通信技術(shù)納入其中，從而構(gòu)建起一個(gè)范疇更大的網(wǎng)絡(luò)體系。從這個(gè)意義上說(shuō)，現(xiàn)有的FTTH、IPv6、3G、WiFi、RFID、藍(lán)牙等等都是組成泛在網(wǎng)的重要技術(shù)。

　　3.傳感網(wǎng)與智慧地球

　　智慧地球提出：“把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且實(shí)現(xiàn)普遍連接，形成所謂物聯(lián)網(wǎng)。并通過(guò)超級(jí)計(jì)算機(jī)和云計(jì)算將物聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合?！庇纱丝梢?jiàn)，智慧地球的理念與傳感網(wǎng)基本一致。IBM的智慧地球概念，體現(xiàn)的也是互聯(lián)網(wǎng)和傳感的融合，即：信息革命的迅速發(fā)展使任何系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字量化和互聯(lián);同時(shí)計(jì)算能力的高度發(fā)展，使爆炸式增長(zhǎng)的信息得到高速有效處理，并實(shí)現(xiàn)智慧的判斷、處理和決策。智慧地球更強(qiáng)調(diào)決策和處理過(guò)程的智能化。

　　積極參與傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作

　　當(dāng)前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作剛剛啟動(dòng)，尚未形成統(tǒng)一意見(jiàn)。2008年ISO/IECJTC1(第一聯(lián)合技術(shù)委員會(huì))建立傳感網(wǎng)研究組(SGSN)，開(kāi)始標(biāo)準(zhǔn)化相關(guān)工作的研究，今年10月正式組建了JTC1直屬的傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)工作組(WGSN)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。我國(guó)已抓住有利時(shí)機(jī)，積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化研究工作，并在傳感網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)體系、系統(tǒng)架構(gòu)和參考模型等標(biāo)準(zhǔn)化頂層設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)作出了突出貢獻(xiàn)。

　　全國(guó)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)(簡(jiǎn)稱全國(guó)信標(biāo)委)在2007年就開(kāi)始召集國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)學(xué)研單位研究傳感網(wǎng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的制定。2009年9月11日，經(jīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)，在全國(guó)信標(biāo)委下正式成立傳感網(wǎng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)工作組，包含國(guó)內(nèi)傳感網(wǎng)研發(fā)領(lǐng)域最具實(shí)力和影響力的60多家產(chǎn)學(xué)研用單位，共同開(kāi)展組網(wǎng)、接口、標(biāo)識(shí)、安全、協(xié)同信息處理等標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的研制工作，力圖制定適合我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展特點(diǎn)的傳感網(wǎng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，以引導(dǎo)我國(guó)傳感網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的大規(guī)?？焖侔l(fā)展。

　　我國(guó)應(yīng)加快發(fā)展傳感網(wǎng)

　　國(guó)內(nèi)傳感網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正逐漸加速，在智能電網(wǎng)、智能交通、防入侵、水質(zhì)檢測(cè)、公共安全等領(lǐng)域具有巨大的產(chǎn)業(yè)化需求。少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家的傳感網(wǎng)技術(shù)正進(jìn)入我國(guó)金融、電力、醫(yī)療、城市管理、交通運(yùn)輸?shù)戎匾I(lǐng)域，這將對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防安全帶來(lái)隱患。推進(jìn)傳感網(wǎng)技術(shù)的突破與標(biāo)準(zhǔn)化，加快形成自主的傳感網(wǎng)核心技術(shù)和技術(shù)體系，是保障國(guó)家公共安全和經(jīng)濟(jì)安全的重要基礎(chǔ)，是推動(dòng)自主產(chǎn)業(yè)發(fā)展、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和推進(jìn)兩化融合的迫切需要?；诖耍覀冋J(rèn)為應(yīng)當(dāng)加快以下工作進(jìn)程：

　　第一，加快集聚一批傳感網(wǎng)技術(shù)研發(fā)機(jī)構(gòu)，開(kāi)展重大技術(shù)研究，攻破核心技術(shù)，著力提升自主創(chuàng)新能力，研制關(guān)鍵設(shè)備和創(chuàng)新產(chǎn)品，制定國(guó)際國(guó)內(nèi)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。圍繞企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新共性需求，建設(shè)國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)的傳感網(wǎng)公共技術(shù)服務(wù)平臺(tái)、公共測(cè)試服務(wù)平臺(tái)、綜合信息咨詢服務(wù)平臺(tái)。

　　第二，營(yíng)造有利于傳感網(wǎng)發(fā)展的人才、資本、政策和服務(wù)環(huán)境，采取有力措施，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、規(guī)模擴(kuò)張和并購(gòu)重組，做大做強(qiáng)龍頭和骨干企業(yè)，通過(guò)加大扶持力度，孵化和培育具有“專、精、特、新”特色的中小企業(yè)，形成具有持續(xù)創(chuàng)新能力和完整配套能力的產(chǎn)業(yè)集群，著力提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平。

　　第三，面向行業(yè)應(yīng)用和公眾應(yīng)用，培育領(lǐng)域廣泛、結(jié)構(gòu)合理和體系完整的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商、信息服務(wù)商、應(yīng)用服務(wù)商等服務(wù)機(jī)構(gòu)，提供集感知、傳輸和計(jì)算于一體的傳感網(wǎng)綜合信息服務(wù)，為全面推廣和大規(guī)模應(yīng)用提供完善的解決方案，形成完整的市場(chǎng)應(yīng)用服務(wù)體系，著力提升市場(chǎng)服務(wù)能力。

　　第四，傳感網(wǎng)將逐漸滲透到各行各業(yè)，網(wǎng)絡(luò)信息安全將升級(jí)到國(guó)家安全層面，提前開(kāi)展傳感網(wǎng)對(duì)國(guó)家安全問(wèn)題的研究，在推進(jìn)傳感網(wǎng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的同時(shí)，保障國(guó)家的信息安全和經(jīng)濟(jì)安全，著力提升信息安全保障水平。