1.3 从互联网到移动互联网（下）在线视频

无线传感器网络(WSN)的研究

无线传感器网络起步于二十世纪九十年代末期

是Ad hoc网络技术与传感器技术的结合

广泛应用于军事

科研和工业界

自2001年起

《麻省理工科技评论》

每年都会评选出当年的

十大突破性技术

这份在全球科技领域举足轻重的榜单

曾精准预测了脑机接口

智能手表

癌症基因疗法

深度学习等

诸多热门技术的崛起

2003年8月

《商业周刊》预测无线传感器网与其他三项技术

在不远的将来会掀起新的产业高潮

《中国未来20年技术预见》

是2008年科学出版社出版的图书

作者是

《中国未来20年技术预见》研究组

2006年

《国家中长期科学与技术发展规划纲要》

确定信息技术三个前沿方向

智能感知技术

自组织网络技术

虚拟现实技术

在这几个例子中

都把传感器

技术

以及无线传感器网络技术

作为研究的热点

无线传感器网络设计的技术

包括传感器

计算机网络

无线传输

嵌入式计算

分布式信息处理

微电子制造

软件编程等

具有鲜明的多学科交叉

跨学科研究的特点

无线传感器网络研究的发展

随着物联网应用的发展

适应不同应用场景

功能的无线传感器网络研究

不断扩大

如无线传感器网络应用于坑道

矿井

地表层的应用场景

产生了WUSN

水域或水下的WSN

应用促进了UWSN技术与标准的研究与发展

视频是很多

无线传感器网络WSN

必须获取的主要信息类型

随着光学传感器的应用

计算机视觉技术的发展

WMSN成为新的研究热点

WSN与智能机器人的结合

由机器人

作为无线传感器网络中的感知与执行节点

产生了WSAN的研究

随着智能医疗研究的深入

WBSN逐渐引起学术界的注意

随着材料科学的发展

纳米无线传感器网络

NWSN

将是一个新的交叉学科

协同研究的重要课题

可见

随着研究的深入

各项技术的发展

还会有很多新的理论问题

会被提出

成为今后无线网络研究新的热点

无线个人区域网(WPAN)的研究

WPAN技术

标准与应用也是当前网络技术研究的热点之一

IEEE标准化委员会

在2000年正式成立了

802.15工作组

致力于低速无线个人区域网

通信标准的研究与制定工作

尽管IEEE希望将

802.15.4推荐为

近距离范围内

移动办公设备之间的低速互联标准

但是业界已经存在两个有影响力的

无线个人区域网技术与协议

即蓝牙技术与ZigBee技术

IEEE802.15.4协议标准

目标是解决近距离低速率

低功耗

低成本

低复杂度的

嵌入式无线传感器

以及自动控制设备

自动读表设备之间的

数据传输问题

1994年

爱立信公司

看好移动电话与无线耳机的连接

以及笔记本电脑与鼠标

键盘

打印机

投影仪的

无线连接技术与市场

对于近距离的无线连接产生了浓厚的兴趣

爱立信公司与IBM Intel 诺基亚和东芝四家公司

发起开发一个短距离 低功耗

低成本通信标准与技术的倡议

并将它

命名为蓝牙无线通信技术

蓝牙无线通信可以解决各种智能设备

例如笔记本电脑与键盘

鼠标

以及智能手机

PDA

数码相机

摄像机

投影仪

耳机之间的

无线通信问题

蓝牙通信采用

不需要专门申请的工业科学与医学

即ISM频段

工作频率在2.4GHz时

数据传输速率最高为1Mbps

通信距离一般为十厘米到十米

支持点对点 点对多点的通信

目前蓝牙技术

已出现了很多版本

传输速率

可高达480Mbps

传输距离可达几十米

另一个是

ZigBee

ZigBee是一种面向自动控制的低速率

低功耗 低成本的无线网络技术

目前已经有一些物联网系统开始应用

ZigBee的通信速率要求低于蓝牙

同时 ZigBee的网络节点数量

覆盖范围

比蓝牙技术支持的网络大得多

ZigBee无线设备工作在公共频道

在2.4GHz时传输速率为250kbps

在915MHz时为40kbps

传输距离是10-75米

ZigBee应用领域集中在5个方面

家庭网络

智能能源

建筑自动化

远程通信服务

和个人健康助理等

随着物联网在医疗领域

疾病监控和预防中的应用

越来越广泛

研究可穿戴设备

与植入人体内的

生物传感器

组成的无线人体传感器网络

WBSN

成为无线传感器网络新的研究热点

IEEE于2012年

正式批准了

无线人体区域网标准802.15.6

除了应用于医疗保健

与疾病控制之外

也可以用于日常生活中的

便携播放器

与无线耳机之间

等人体身边

便携式装置之间的通信

以及消防 探险 军事等特殊场合的应用

目前在IEEE802.15.6的基础上

开展的研究工作

主要集中在以下方面

WBSN中情景感知和周围环境感知

可穿戴性 可扩展性和资源优化

基于多种通信方式构建混合的WBSN

移动WBSN中跟踪与能量感知MAC算法

WBSN对人体活动的监控等

3G/4G对移动互联网的影响

移动通信网由传输网 交换网

与接入网三部分组成

传输网

通过自动光交换 超长距离密集波分复用

多业务传送平台技术

实现传输网的智能化

长距离 高速率 多业务

交换网经历了从

基于模拟的电路交换

软交换

到IP多媒体子系统的演化

推动了基于IP的下一代网络(NGN)技术的发展

接入网经历了从模拟的1G

到数字的2G 3G

到4G的演进

移动通信网的发展

第一代移动通信1G

使用模拟语音调制的通信

与基于蜂窝机构的组网

传输速率为2.4 kbps

第二代移动通信使用数字语音通信

增加了短消息

电子邮件等服务

传输速率为64 kbps

在从2G向3G过度时

实际采用的是2.5G技术

通过无线分组服务

GPRS实现电子邮件

图片信息的传输

速率可达到115kbps

3G的目标和要求包括

全球统一频段

统一标准 无缝覆盖 高服务质量

高保密性能

提供宽带多媒体业务

价格低廉的多媒体终端

4G研究的目标是为了适应移动计算

与移动多媒体应用需求的不断增长

采用集3G

与无线局域网技术

无线个人区域网于一体

满足用户对于无线移动技术更高的要求

TDD制式

是其中

中国具有自主知识产权的

新一代移动通信技术

近年来

随着智能手机

笔记本电脑等

各种移动终端设备的快速发展

以及WiFi

3G

4G甚至5G技术的大规模应用

互联网用户表现出越来越显著的移动性

且各种移动终端设备在处理器芯片

操作系统

应用软件

存储 屏幕

电池与服务上不断完善

正在改变着用户的上网方式

与人机交互方式

这种改变主要表现在以下三个方面

一是移动互联网已经开始变成

用户上网的第一入口

截止到2018年12月

我国网民规模为8.29亿

手机网民规模达到8.17亿

占到98.6%

第二个是移动互联网应用

正在悄然的推动着

计算机 手机与电视机的三屏融合

第三个是移动阅读

移动视频

移动音乐

移动搜索

移动电子商务

移动支付

移动位置服务

移动社交网络

移动游戏等各种移动互联网服务迅速发展

对于移动互联网的应用方面

那么网民上网都在做些什么呢

根据中国互联网络信息中心

2019年2月

发布的第43次

中国互联网络发展状况统计报告的数据

如图所示

左边图为网民各类互联网应用的使用率

右图为手机网民

各类手机互联网应用的使用率

图中给出了不同应用

在2018年12月的用户规模

和网民使用率的数据

以及2017年12月相应的数据

以便作比较 并给出了年增长率

移动互联网的趋势

这个图中

给出了2008年到2012年

通过传统台式计算机

访问互联网的流量

与通过移动设备

访问互联网的流量对比图

从图中可以看出

用户从台式计算机

访问互联网的流量在下降

而通过移动设备访问互联网的流量在上升

从这种数据可以看出

移动互联网

可以将计算机网络与电信网络

融合在一起

其规模已经超过传统意义上的互联网

它将推动全球信息

与通信产业重大变革

在未来一段时间内

移动互联网应用将进一步扩大

扩展到智能交通

智能安防

智能医疗

智能家居等物联网应用领域

物联网

海量终端设备的接入

以及移动多媒体数据传输

移动搜索

移动感知

移动位置服务

可信移动平台

云计算支持平台

内容分发网络等

的研究与应用

将使移动互联网有更大规模的发展

其中一个如 基于位置的用户情景服务

传统的互联网和移动通信网

一般只能提供拉 和 推 两类基本的服务

所谓拉 是指用户主动提交服务请求

服务提供商根据请求的内容

向用户返回对应的数据

所谓推是指

服务提供商主动向用户提供

推送新的服务和信息

显然 拉的服务不够智能和方便

推的服务

经常会产生信息垃圾和对用户的干扰

随着智能手机增加了位置传感器

光学传感器

摄像头

GPS 麦克风等

各种各样的传感器

人们开始重视在

智能手机软件中增加

多数据聚合 模式识别

机器学习等内容

在移动位置服务的基础上

开发基于用户情景的服务

包括时空情景

也就是什么时间

什么地点

包括事件情景

就是正在做什么

或者将要做什么

以及社交情景

就是和谁在一起等等

由于基于位置的用户情景服务

会使移动互联网服务更深入

更贴近人们的生活

因此引起人们的高度重视

成为研究和应用的热点

但是这种服务

隐含着严重的个人隐私保护问题