架起连接物理与虚拟世界的桥梁张林.pdf

架起连接物理与虚拟世界的桥梁 Bridging gap between the physical and cyber space 清华大学张林 Internet普及率vs 人均GDP 观察THE FACTS 手机普及率vs 人均GDP Internet普及率vs 人均GDP 观察THE FACTS 手机手机手机手机普及率vs 人均GDP Internet普及率vs 人均GDP Internet普及率vs 手机普及率 观察THE FACTS 网络 通信技术的发展趋势 蜂窝网络蜂窝网络蜂窝网络 InternetInternetInternet 移动Internet移动移动InternetInternet 移动性支持移动性支持移动性支持移动性支持包传输包传输包传输包传输 在21世纪的前30年之内 网络可以 覆盖世界每一个角落 覆盖地球超过30 的人口 提供视频 音频 宽带数字接入等多种业务 问题是 我们用这个无处不在的强大网络做什么 Killer Application在哪里 人的互联 物联 手机手机手机手机普及率vs 人均GDP Internet普及率vs 人均GDP Internet普及率vs 手机普及率 观察THE FACTS 愿景THE PROSPECTS 已有的基础vs 待攻关的技术 物联网 无线传感器网络 WSN WSN WSN WSN WSN WSN WSN WSN 应用领域应用领域应用领域应用领域应用领域应用领域应用领域应用领域 远程监控医疗结构安全军事矿山安全 家庭自动化流通及物流远程抄表农业环境监控 非实时非实时非实时非实时 应用应用应用应用 实时实时实时实时 应用应用应用应用 家庭自动化 信息家电网络 媒体网络 控制网络 信息家电网络 媒体网络 监控网络 监控网络 HGHGHGHG 家庭服务器家庭服务器家庭服务器家庭服务器 PSTNMobile Internet Internet ISPISPISPISP APAPAPAP IEEE1394 PNA EthernetIEEE1394 PNA EthernetIEEE1394 PNA EthernetIEEE1394 PNA Ethernet PLCPLCPLCPLC HA 485 EthernetHA 485 EthernetHA 485 EthernetHA 485 Ethernet Zigbee WLAN BluetoothZigbee WLAN BluetoothZigbee WLAN BluetoothZigbee WLAN Bluetooth 控制网络 侵入要因侵入要因侵入要因侵入要因 入侵入侵入侵入侵监测监测监测监测 HGHGHGHG 农业 农业集约化 精准化 设施农业提高产出率100倍 863重大项目资助项目 精确感知土壤数据 精确控制农业设施环境 提高产量和质量 环境监控 室内烟雾监控 山火监控 实时火情警报 过火范围和程度监控 网络自愈性强 CDMA CDMA Sensor Nodes Gateway 结构安全 区域地震监测 永久性建筑物安全监测 中央电视台新大楼 戴高乐机场 建筑物施工中的 监测 大跨度桥梁 鸟巢 建筑物安全检查 公路 铁路桥梁动 静态载荷监测 矿山安全 开采区域监控 地下水 瓦斯 地面沉降 井下人员定位 塌方 透水事故后依然可 能顽存的无线系统 Wireless Link Sink Node Wireless Gateway Wireless Link Wireless Link Environment Sesor Node Environment Sesor Node VOC CO2 SO CO2 Environment Sesor Node Global Network Environment Monitoring Server 物联网给我们巨大的想象空间 拓展人类的感知能力 在地球表面的一层 人造皮肤 最终实现Cyber 和 Physical Space的统一 Wireless Wireless Mobile Data Carrier Urbanization Service Providers Wireless internet City Government Agencies Internet Intranet Data Aggregators Green Service Platform MASON技术介绍 Wireless Mobile Data Carrier Wireless Mobile Data Carrier MASONMASON Metropolitan Area Sensing Operating Network for Metropolitan Area Sensing Operating Network for Unified Intelligent Urbanization ServicesUnified Intelligent Urbanization Services A Joint Research Project between Cisco Tsinghua University A Joint Research Project between Cisco Tsinghua University 上行数据流 Sensor for air Sensor for air dat a dat a Sensor for safety Sensor for safety dat a Sensor for noise Sensor for noise dat a dat a Data Aggregator Data Aggregator Data aggregator Data aggregator dat a dat a dat a Sensor for water Sensor for water Sensor for traffic Sensor for traffic Data Aggregator Data Aggregator Data Aggregator Data Aggregator Fixed data aggregator Fixed data aggregator Data Aggregator Data Aggregator 上行数据流 Physical Layer Network Layer Application Layer Internet Intranet Content Service Provider Green Service Platform Third party interface Business Process Operation DatabaseAppliance 上行数据流 Content Service Provider thermometer Air quality Water quality Traffic Parking Water Quality Sensor Detail Water Quality Sensor Traffic Monitor Sensor Detail Traffic Monitor Sensor Car m Air Quality Monitor Sensor Detail Air Sensor CO2 dust SO2 Physical Layer Network Layer Application Layer Internet Content Service Provider Cisco Connected Green Platform Third party interface Business Process Operation DatabaseCisco Appliance Data Aggregator Data Aggregator Data Aggregator Data Aggregator Data Aggregator Data Aggregator Downstream Path Actuator Actuator Actuator Actuator Actuator Actuator Actuator Actuator 还待努力解决的技术 传感器 片上实验室 能源补充技术 片上射频通信技术 定位技术 数据挖掘技术 语义信息论 现有通信物理 链路技术评估 现有成熟无线通信标准在室内 移动环境下的表 现 802 11 a b g 802 15 802 16 非GPS定位技术 语义层次信息提取与分析 物理现象场的采集与重建 信息是稀疏的 因此采集费用 可以大大减低 不同于传统通信网络 物联网 将是语义支持的数据中心 而 非地址中心的新网络 网络的协议和组织结构将会有 巨大的不同 手机手机手机手机普及率vs 人均GDP Internet普及率vs 人均GDP Internet普及率vs 手机普及率 观察THE FACTS 愿景THE PROSPECTS 已有的基础vs 待攻关的技术 挑战THE CHALLENGES 连通为王vs 应用为王 INTERNET 连通为王 具有及其广泛的包容性 核心网络简单 边缘复杂 email WWW phone SMTP HTTP RTP TCP UDP IP ethernetPPP CSMA async sonet copper fiber radio email WWW phone SMT