浅析泛在网络的成长与发展

浅析泛在网络的成长与发展

【摘要】本文首先介绍了信息社会战略下的“泛在网络”内涵，其次探讨了泛在网络体系架构及关键技术。本文的研究具有一定的理论意义，能够推动人们对泛在网络的进一步认识。

【关键词】泛在网络；成长；发展 一、前言

随着全球化进程的不断推进，网络时代不断发展，影响着各行业的发展，并且也取得了前所未有的成绩。泛在网络包括很多网络，在很多行业都得到了应用，开始全面的服务于社会，给人类的发展带来深远影响。

二、信息社会战略下的“泛在网络”内涵

泛在网络的英文是 ubiquitous network，其中的 ubiquitous来自拉丁语，原意指天神，英文中的解释是“无所不在，普遍存在”的意思，如同空气、水那样自然存在。

泛在网络已经被公认为是信息通信网络演进的方向。泛在网络利用网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务，网络将具有超强的环境、内容、文化、语言感知能力及智能性。泛在网络包含电信网、 互联网以及融合各种业务的下一代网络，并涵盖各种有线无线宽带接入、传感器网络和射频标签技术（RFID）等。

目前，部分国家已经在推广一些“泛在网络”的先导应用，开始服务于社会、经济、生活的许多领域，如实现政府管理、金融服务、后勤、环境保护、家庭网络、医疗保健、办公大楼等领域的自动化以及信息化。

三、泛在网络体系架构

作为指导泛在网络关键技术系统化研究，泛在网络体系架构重要性不言而喻。

1、概念和结构模型

由于泛在网络不是一个全新的网络，是对现有网络能力的加强和挖掘，其分层概念架构仍然遵循传统的网络架构思想，可粗略划分为3层: 终端及感知延伸层、网络层及应用层。

（1）终端及感知延伸层

其主要包括传感器及机器类型通信( MTC) 终端、传感器网络、传感器网关、

电子标签和识读器、RFID 读写器、摄像头和全球定位系统 ( GPS) 、智能终端及设备等。 泛在网络需支持 3 种新技术特征:首先，传感器等感知设备的引入及其联网，可使网络获知物理世界的更多状况和变化，以提高应对和掌控能力。 其次，RFID 等智能电子标签的引入及其联网，可以使物理世界的事物很方便地以信息空间方式标示和交互，便于自动进行物理世界标识及流程追踪和管理。再次，泛在终端和设备的协同联网，使业务的呈现能更体现对用户的关怀，实现更高的业务体验及更高效的资源使用。 此外，在泛在周边环境( 或者终端环境) 下包括传感器、电子标签、RFID、泛在终端和设备的通信连接、信息互通和服务的协同也将是泛在网络新出现的特征． 最后，还需解决低功耗、小型化和低成本的问题。

（2）网络层

网络层将包括泛在网互联子层和泛在网业务支撑及运营管理子层。互联子层实现泛在周边的节点互连及其组网，提供与物理世界自然和谐的交互能力，泛在信息化应用借助无线、有线的接入网将泛在周边的节点及信息服务能力接入，并在网络分组化、扁平化趋势下提供对信息传递、共享和服务的支撑。而泛在周边节点在信息服务体系中将显现出低移动性、群迁移性、高并发性、单点低速率、群体高速率、低功耗、可重构性等业务模式和特征，这些业务具有相应特定的服务质量( QOS) 要求，这都将带来泛在互联的新问题。互联子层要完成对泛在终端及感知延伸的接入、协议转换和控制，且其将具备信息融合处理和控制的新功能。

（3）应用层

泛在网络将成为电信网、互联网、行业和企业专网的协同和融合，因此泛在网络应用将对信息进行综合分析并提供更加智能的服务，推动人的智能潜力、社会物质与能源资源充分发挥，为各种行业具体应用提供公共服务支撑环境，提供面向行业应用( 城市建设、工业、农业、环保、医疗等) 子集的共性支撑平台。

2、信息平面模型

泛在网络水平分层概念延续网络分层思想，将不同功能赋予不同层次，然而由于泛在网络兼容并包的思想，有必要对其架构划分抽象的垂直信息平面，研究网络内数据流的共性以体现泛网架构的开放性与透明性。

1) 用户( 数据 )平面，与用户业务相关的数据信息传输逻辑功能．

2) 控制平面，与用户业务数据传输相关的信令控制信息逻辑功能．

3) 认知平面，用于存储、处理、传输、利用传感网络感知或网络认知信息，建立认知平面的统一协议描述语言和融合认知功能的协议栈原型，为网络决策与业务智能提供充分参考信息。

四、泛在网络的关键技术

未来的泛在网络是硬件、软件、系统、终端和应用的融合，所涉及的技术支撑包括RFID、人机交互、上下文感知计算、多接入、移动性管理、网络安全、网络管理等。下面将详细介绍RFID、上下文感知计算、人机交互、多接入技术。

1、 RFID技术

无线射频识别技术 (Radio Frequency Identification RFID)是一种非接触式的自动识别技术，常称为电子标签。其基本原理是利用射频信号通过空间耦合(电感或电磁耦合)或雷达反射的传输特性,实现对被识别物体的自动识别。RFID具有精度高、信息容量大、环境适应能力强、实时、可重复使用、穿透性强、操作快捷等多种优点，可广泛应用于制造、零售、物流、交通等各个行业。

2、上下文感知计算

在泛在网络环境中，人会连续不断地与不同的计算设备进行隐性交互，这时需要系统能感知在当时的情景中与交互的任务有关的上下文，并据此做出决策和自动地提供相应的服务。因此，上下文感知计算是实现泛在网络环境中新型人机交互的基础，已经成为泛在网络研究的一个热点。上下文感知计算是指系统能发现并有效利用上下文信息(如用户位置、时间、环境参数、邻近的设备和人员、用户活动等)进行计算的一种计算模式。上下文感知计算主要包括四个方面的内容：上下文的获取、上下文的建模、上下文推理和上下文的存储与管理。

3、自然人机交互

泛在网络使得网络空间、信息空间和人们生活的物理空间融合成一个整体，与此相应人机接口也将随之扩展到人们生活工作的整个三维物理空间。这就迫切需要一种和谐、自然的人机交互方式，即能利用人的日常技能进行交互、具有意图感知能力，与传统的人机交互方式相比，它更强调交互方式的自然性、人机关系的和谐性、交互途径的隐含性、及感知通道的多样性。它的目标是使得人与计算环境的交互变得和人与人之间的交互一样自然、一样方便。人类信息传递的主要渠道为文字、语言、图像。对应地，通过纸笔交互模式、语音、以及视觉进行人与计算设备之间和谐交互正成为最有潜力的自然人机交互方式，这也是当前国际上的研究热点。笔式交互可帮助人们进行快速、自然的信息交流与沟通，而在日常生活中，更多的是听觉信息与视觉信息，它们同时可使人们获得更加强烈的存在感和真实感。

4、多接入（multi-access）

多接入是泛在网络的一个关键组成部分，它能使多操作员（multi-operator）环境下的异构的接入技术互相合作。多接入技术几乎在各处都能提供经济有效、适用、无线的宽，并能使竞争的或合作的成员间产生平稳的交互作用，它包含两个重要的相关的功能实体：多无线资源管理和通用链路层。多无线资源管理位于

控制平面，它负责不同的无线接入间的无线资源的共同管理；通用链路层是一个为多无线接入技术提供通用的链路层数据处理的实体，可被当作链路层的一个工具箱，能容易适应遗留的和新的无线接入技术。

五、结束语

随着现代互联网络的发展，我国的信息技术的发展是迅速的，并且取得了巨大的成就。泛在网络的研究使得信息技术的发展更加迅速，泛在网络研究不仅需要在理论体系、关键技术的完善，其商业模式和法律法规也仍需探索，因此，对泛在网络的研究需要我们付出更多的努力。

参考文献

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