傳感網國家標準工作組秘書長張暉

　　傳感網可以使人們在任何時間、任何地點和任何環(huán)境條件下獲取大量翔實、可靠的信息，真正實現(xiàn)“無處不在的計算”理念。它是信息感知和采集的一場革命，將進一步推動計算機、互聯(lián)網、移動通信的發(fā)展和融合。

　　傳感器網絡的最初定義是由若干具有無線通信能力的傳感器節(jié)點自身組織構成的網絡。近年來，隨著互聯(lián)網技術的進步、多種接入網絡以及智能計算技術的發(fā)展，傳感器網絡的內涵和外延都發(fā)生了顯著變化?，F(xiàn)在的傳感器網絡是指以對物理世界的數據采集和信息處理為主要任務，以網絡為信息傳遞載體，實現(xiàn)物與物(物與人、人與物)之間的信息交互，提供信息服務的智能網絡信息系統(tǒng)，即通常所稱的傳感網。

　　傳感網可以使人們在任何時間、任何地點和任何環(huán)境條件下獲取大量翔實、可靠的信息，真正實現(xiàn)“無處不在的計算”理念。它是信息感知和采集的一場革命，將進一步推動計算機、互聯(lián)網、移動通信的發(fā)展和融合。

　　傳感網涉及七項關鍵技術

　　傳感網需要實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理，傳送到需要這些信息的用戶。傳感網的特點使其設計方法不同于其他計算機網絡(包括互聯(lián)網)，需將網絡傳輸，數據采集、處理、管理等技術緊密結合，實現(xiàn)一個高性能、以數據為中心的網絡系統(tǒng)，為用戶或觀察者提供一個有效的感知數據空間或感知數據庫管理和處理的系統(tǒng)，使用戶可自如地通過傳感網進行感知數據的管理和處理。傳感網涉及技術眾多，從功能結構的角度看，其抽象模型包括如下組成部分：

　　1.數據采集

　　數據采集模塊的功能為監(jiān)測感知對象、采集感知對象的信息、傳輸發(fā)布感知信息以及進行初步的信息處理。它是以傳感器集合為核心，包括每個傳感器的軟、硬件資源，如感知器件、傳感器接口、嵌入式處理器與存儲器、通信器件、嵌入式操作系統(tǒng)、嵌入式數據庫系統(tǒng)等。作為一種能把物理量或化學量轉變成便于利用的電信號的器件，數據采集包括壓力、溫度、濕度、流量、加速度、水平、電磁傳感器、射頻標簽(RFID)及二維條碼等多種類型。

　　2.傳輸和組網

　　傳感網是以數據為中心的網絡，傳輸和組網模塊是傳感網實現(xiàn)傳感器與傳感器、傳感器與用戶之間的通信，并進行有效率的組網和網絡管理的重要傳輸功能單元。在設計上必須考慮能滿足能量有效使用，具有可擴展性、魯棒性和安全性，提供QoS支持，分布式的自組網技術等性能要求。

　　3.網絡融合

　　網絡融合是指專注于探測和收集環(huán)境信息的傳感網與具有較強傳輸、數據處理和存儲能力的現(xiàn)有網絡技術設施(如TD等移動通信網絡)的融合，能夠為大型的軍事應用、科研、工業(yè)生產和商業(yè)交易等領域提供一個集數據感知、密集處理和海量存儲于一體的強大的操作平臺。

　　4.協(xié)同信息處理

　　作為傳感網后端對信息進行協(xié)同處理的重要技術和傳感網的中樞神經系統(tǒng)，云計算是分布式處理、并行處理和網格計算的發(fā)展。其基本原理是使計算分布在大量的分布式計算機上，而非本地計算機或遠程服務器中，這使得用戶能夠將資源切換到需要的應用上，根據需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。面向服務的體系架構(SOA)是一種建立應用系統(tǒng)的架構模式，其特征是松耦合、允許合成。根據SOA原則建立一個數據中心基礎設施其實就是云計算。因此，云計算是一個面向服務的基礎設施，它采用了SOA的架構原則并且把這個原則應用到了這個基礎設施。

　　5.信息資源和服務描述處理

　　信息資源和服務描述包括用于確定傳感網中特定信息資源對象唯一身份的標志技術，用于命名和定位網絡資源的目錄服務，以及通過特定協(xié)議獲取目錄服務特定信息的解析服務過程等技術。在傳感網系統(tǒng)架構中，信息資源和服務描述起到了連接數據采集設備和服務應用的紐帶的作用。

　　6.數據管理

　　數據管理包括結構化數據管理和非結構化數據管理，又稱為數字內容管理。通過傳感網獲取的包括視頻、音頻、圖像、水紋地質、氣象天文的，或用于交通、銀行、機場防侵入的海量信息，將通過數字內容管理手段被智能感知、傳播和處理。數字內容管理的過程涵蓋了數字內容活動的全過程，包括內容的產生、記錄、傳播、收集、處理、存儲、檢索、傳遞、分析、選擇、評價、利用、銷毀等。通過數據挖掘、模式識別等數據管理手段對感知到的信息進行進一步分析、處理、挖掘和加工，從而支持傳感網的全面智能化。

　　7.安全技術

　　傳感網具有一般網絡信息安全的基本特點，但由于傳感器節(jié)點本身的處理能力、電源以及通信能力方面的限制，傳感網的安全機制設計也面臨很多新的挑戰(zhàn)，比如物理層的高效加密算法、數據鏈路層的抗DOS攻擊的安全MAC協(xié)議、網絡層的安全路由協(xié)議以及應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.傳感網與物聯(lián)網

　　物聯(lián)網概念最早提出于1999年，其定義很簡單，即：把所有物品通過射頻識別和條碼等信息傳感設備與互聯(lián)網連接起來，實現(xiàn)智能化識別和管理。在早期的概念中，物聯(lián)網實質上等于RFID技術和互聯(lián)網的結合應用。RFID標簽可謂是早期物聯(lián)網最為關鍵的技術與產品環(huán)節(jié)，當時認為物聯(lián)網最大規(guī)模、最有前景的應用就是在零售和物流領域，利用RFID技術，通過互聯(lián)網實現(xiàn)物品(商品)的自動識別和信息的互聯(lián)與共享。

　　而最新的物聯(lián)網概念應該具備三個特征：“一是全面感知，即利用RFID、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息;二是可靠傳遞，通過各種電信網絡與互聯(lián)網的融合，將物體的信息實時準確地傳遞出去;三是智能處理，利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術，對海量的數據和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制?！?引自中國移動總裁王建宙在2009年ITU世界電信展開幕式上的發(fā)言)

　　從以上特征可見，現(xiàn)在廣泛談論的物聯(lián)網概念其實是早期的物聯(lián)網和無線通信技術、智能計算技術的結合，等同于現(xiàn)在的傳感網。有人錯誤地認為，傳感網是物聯(lián)網的組成部分。這其實是用現(xiàn)在范圍擴展后的物聯(lián)網概念去“裝”最初的傳感器網絡概念，而忽視了傳感器網絡概念的內涵和外延也在同步演進和發(fā)展。經過近十年技術和概念演變后的物聯(lián)網和傳感網，在目標和內涵上并沒有本質區(qū)別。

　　2.傳感網與泛在網

　　泛在(Ubiquitous)網，即廣泛存在的網絡，以無所不在、無所不包、無所不能為基本特征，即在任何時間、任何地點、任何人、任何物都能順暢地通信。從泛在的內涵來看，首先關注的是人與周邊的和諧交互，強調網絡的無所不在，服務的隨處可得，各種感知設備與無線網絡不過是手段。泛在網在形態(tài)上既有互聯(lián)網的部分也有物聯(lián)網的部分，同時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)務觸發(fā))范疇。

　　泛在網是將不屬于電信范疇的技術，如傳感器技術、標簽技術等各種近距離通信技術納入其中，從而構建起一個范疇更大的網絡體系。從這個意義上說，現(xiàn)有的FTTH、IPv6、3G、WiFi、RFID、藍牙等等都是組成泛在網的重要技術。

　　3.傳感網與智慧地球

　　智慧地球提出：“把感應器嵌入和裝備到電網、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，并且實現(xiàn)普遍連接，形成所謂物聯(lián)網。并通過超級計算機和云計算將物聯(lián)網整合起來，實現(xiàn)人類社會與物理系統(tǒng)的整合?！庇纱丝梢?，智慧地球的理念與傳感網基本一致。IBM的智慧地球概念，體現(xiàn)的也是互聯(lián)網和傳感的融合，即：信息革命的迅速發(fā)展使任何系統(tǒng)都可以實現(xiàn)數字量化和互聯(lián);同時計算能力的高度發(fā)展，使爆炸式增長的信息得到高速有效處理，并實現(xiàn)智慧的判斷、處理和決策。智慧地球更強調決策和處理過程的智能化。

　　積極參與傳感網標準化工作

　　當前國際標準化組織對傳感網標準的研究工作剛剛啟動，尚未形成統(tǒng)一意見。2008年ISO/IECJTC1(第一聯(lián)合技術委員會)建立傳感網研究組(SGSN)，開始標準化相關工作的研究，今年10月正式組建了JTC1直屬的傳感網標準工作組(WGSN)進行標準的制定工作。我國已抓住有利時機，積極參與國際標準化組織的傳感網標準化研究工作，并在傳感網的標準體系、系統(tǒng)架構和參考模型等標準化頂層設計環(huán)節(jié)作出了突出貢獻。

　　全國信息技術標準化委員會(簡稱全國信標委)在2007年就開始召集國內相關產學研單位研究傳感網國家標準的制定。2009年9月11日，經國家標準化管理委員會批準，在全國信標委下正式成立傳感網國家標準工作組，包含國內傳感網研發(fā)領域最具實力和影響力的60多家產學研用單位，共同開展組網、接口、標識、安全、協(xié)同信息處理等標準項目的研制工作，力圖制定適合我國產業(yè)發(fā)展特點的傳感網國家標準，以引導我國傳感網產業(yè)的大規(guī)?？焖侔l(fā)展。

　　我國應加快發(fā)展傳感網

　　國內傳感網的產業(yè)化進程正逐漸加速，在智能電網、智能交通、防入侵、水質檢測、公共安全等領域具有巨大的產業(yè)化需求。少數發(fā)達國家的傳感網技術正進入我國金融、電力、醫(yī)療、城市管理、交通運輸等重要領域，這將對我國經濟和國防安全帶來隱患。推進傳感網技術的突破與標準化，加快形成自主的傳感網核心技術和技術體系，是保障國家公共安全和經濟安全的重要基礎，是推動自主產業(yè)發(fā)展、促進產業(yè)結構調整和推進兩化融合的迫切需要?；诖?，我們認為應當加快以下工作進程：

　　第一，加快集聚一批傳感網技術研發(fā)機構，開展重大技術研究，攻破核心技術，著力提升自主創(chuàng)新能力，研制關鍵設備和創(chuàng)新產品，制定國際國內技術標準。圍繞企業(yè)技術創(chuàng)新共性需求，建設國內領先、國際先進的傳感網公共技術服務平臺、公共測試服務平臺、綜合信息咨詢服務平臺。

　　第二，營造有利于傳感網發(fā)展的人才、資本、政策和服務環(huán)境，采取有力措施，通過技術創(chuàng)新、規(guī)模擴張和并購重組，做大做強龍頭和骨干企業(yè)，通過加大扶持力度，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業(yè)集群，著力提升產業(yè)發(fā)展水平。

　　第三，面向行業(yè)應用和公眾應用，培育領域廣泛、結構合理和體系完整的網絡運營商、信息服務商、應用服務商等服務機構，提供集感知、傳輸和計算于一體的傳感網綜合信息服務，為全面推廣和大規(guī)模應用提供完善的解決方案，形成完整的市場應用服務體系，著力提升市場服務能力。

　　第四，傳感網將逐漸滲透到各行各業(yè)，網絡信息安全將升級到國家安全層面，提前開展傳感網對國家安全問題的研究，在推進傳感網大規(guī)模產業(yè)應用的同時，保障國家的信息安全和經濟安全，著力提升信息安全保障水平。