移动计算技术-Introduction-2014

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移动计算技术张冠华Email:ghzhang@sei.ecnu.edu.cn办公室:数学馆309节点处于移动状态下或非预定状态下的网络技术移动计算技术主要内容移动计算移动计算+两方面含义移动移动环境下的计算移动计算技术主要内容移动无线通信无线组网•物理层•链路层•网络层•传输层计算通用计算(普适)无线数据管理上下文感知•设备•传感器•物理层•链路层•数据采集•位置感知主要参考书目Google、Google、Google……预防Google依赖症《移动计算技术》,徐明等,清华大学出版社,2008《MobileComputing》ChanderDhawan世界图书出版社《AdHoc移动无线网络》,王金龙等,国防工业出版社《普及计算》,英春等译,清华大学出版社《GloMoSim网络仿真-从入门到精通》高振国哈尔滨工业大学出版社主要参考期刊IEEETransactionOnMobileComputing中国科学计算机学报JournalofComputerScienceandTechnology软件学报计算机研究与发展…关于移动计算的BuzzwordsMobileUbiquituousNomadicUntethered(无范围的)PervasiveAnytimeanywhereComputing移动计算定义定义1:所谓“移动计算”是指人们携带着便携信息终端外出无论何时何地都能与公司等处的计算机保持联系互相交换数据或获取信息。-----世界传真《电子产品世界》1999年移动计算定义定义2:移动计算是指人们可以随时随地进行“计算”。-----移动计算及移动计算网络《中国计算机用户》2000年李建新移动计算定义定义3:移动计算是指人们可以随时、随地进行计算.这类业务的主要特点是对带宽要求较高,对网络时延没有严格要求。-----移动计算网络中的无线局域网《电力系统通信》2001年汪海燕,杨龙祥移动计算定义定义4:移动计算是指用户使用PDA、掌上电脑、笔记本电脑等移动计算工具在不固定的场地接入有线或无线网络,从移动计算网络环境中获取数据和信息进行相应的计算处理和决策的过程。-----一种移动数据库管理系统的体系结构《计算机研究与发展》2001年冯玉才,李东,王元珍,曹忠升移动计算定义定义5:移动计算是一种新型技术,是当前计算技术研究中的热点领域,并被认为是对未来具有深远影响的技术之一。它使计算机或其他信息设备在没有与固定的物理连接设备相连的情况下能将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用,分担其计算压力,使信息能够提供给任何时间、任何地点需要它的任何用户,使得计算机或其他信息设备在无线环境下实现数据双向传输及资源共享。-----浅析移动计算、移动GIS与移动数据库,《地理空间信息》,2006,成建国,任福,武雪玲利用移动终端通过无线和固定网络与远程服务器交换数据的分布计算环境称其为移动计算。移动计算是指使人们能够在任何时间和任何地方进行工作的技术和设备……移动计算的关键是确保人们不论在任何地方、任何时间都可以工作,能够为他们提供一个无处不在的移动计算环境。移动计算指“网络中在一个节点开始的计算可移动到其它节点继续执行”的方法。什么是移动计算?移动计算狭义的定义可认为是:使用便携终端在流动中进行信息处理。这里所说的便携终端通常指体积小、重量轻、集成度高的便携机、手持电话、手持AV、数字摄像机、数码相机、便携游戏机等。……什么是移动计算?问题对于“移动计算”并没有公认的标准的定义存在两种意义上的移动代码的移动设备的移动共同点在移动环境访问数据或者进行信息处理用户能够“在任何时间和任何地点”进行信息访问或/和处理什么是移动计算?SQLServer2005WindowsXPSocket通讯Symbian/S60什么是移动计算?我们的定义所谓移动计算,是指移动终端通过无线通信与其他移动终端或者固定计算设备进行有目的的信息交互.移动计算的三个要素移动终端无线通信信息交互什么是移动计算?什么是移动计算?移动终端的多样性庞大:轮船、飞机、汽车、坦克等微小:手表、手机等明显的:手机、笔记本电脑不明显的:嵌入式传感器什么是移动计算?电磁波通信声波通信无线接入网络红外线通信射频无线电通信局域网广域网水声通信网络红外线通信网络BluetoothUMBZigbeeIEEE802.11xHomeRFHiperLAN蜂窝网络非蜂窝网络GSM/GPRS/UMTSCDMA1X/CDMA2000TD-SCDMAWimaxMesh个域网信息交互移动计算总是针对特定的应用利用移动通信所进行的数据传输是为特定的应用服务什么是移动计算?再谈“移动计算”移动计算是构建在一个系统之上的移动终端往往只是这个系统的表象基于无线通信的信息交互是移动计算的关键更重要的是不去关心到底什么是“移动计算”,而是致力于研究和利用与移动相关的技术。什么是移动计算?移动计算的历史发展计算模型的四个阶段集中计算(Centralizedcomputing)分布式计算(Distributedcomputing)移动计算(Mobilecomputing)普适计算(Ubiquitous/PervasiveComputing)移动计算的历史发展计算机网络的发展无线通信技术的发展智能技术的发展集中计算分布式计算计算移动计算普适远程通信容错与可用性管理远程信息访问……移动联网移动信息访问自适应性应用位置敏感……智能空间原理不可见性局部可扩展性非均衡条件屏蔽……前台客户端移动计算的历史发展集中计算始于上个世纪60~70年代主机/终端模式集中存储、集中计算移动计算的历史发展分布式计算始于上个世纪80~90年代主机性能提高缓慢、计算机网络的推动Web,C/S,P2P,Grid—分布式计算无处不在移动计算的历史发展远程通信分层协议的设计远程过程调用端到端参数配置面临的问题容错与高可用性分布式及嵌套事务两阶段提交乐观和悲观副本控制执行镜像乐观恢复负载均衡管理问题管理策略状态监控安全问题基于密码学的双向认证隐私保护远程信息访问缓存函数移交分布式文件系统分布式数据库移动计算的历史发展移动计算始于上世纪90年代受到无线通信技术的推动办公、娱乐、军事移动网络移动IP无线组网Adhoc协议无线TCP性能优化面临的问题移动计算的历史发展移动信息访问断接操作对带宽适应的无线访问数据一致性的选择性控制适应性应用转码代理技术适应性资源管理移动计算的历史发展普适计算始于上世纪末,兴于本世纪初追求的是一种“消失的技术”依赖于智能技术的发展智能空间“移动计算”概念回顾三个要素系统的观点移动计算是一个系统的功能移动终端无线通信有目的的信息交互移动计算“移动计算”概念回顾发展的观点集中式计算分布式计算移动计算应用前景移动办公移动电子商务移动教育移动休闲与娱乐军事应用其他应用应用前景移动办公交警查询违章车辆记录并进行处罚巡警核对网上追逃信息公司老板随时批阅文件警力定位与合理调度GPS应用前景移动电子商务手机支付手机测量手机门票应用前景移动教育移动学习移动课堂移动(匿名)提问应用前景移动休闲与娱乐移动手机电视移动图书馆移动在线游戏应用前景军事应用数字士兵移动战术网络协同攻击系统应用前景其他应用抢险救灾野外探险位置查询移动计算系统模型无线通信网络后台服务系统移动终端无线通信基站、交换机、接入点、光缆……后台服务系统应用服务器数据库服务器……移动计算系统模型移动计算系统模型移动会话无线网络传输(TCP/UDP)组网协议(IP)无线网络接口移动数据访问用户认证其他应用……会话管理网络传输协议(TCP/UDP)组网协议(IP)网络接口数据管理服务多媒体服务认证授权服务其他服务……无线通信网络/Internet移动终端服务器端移动流媒体问题与挑战移动计算问题与挑战的来源无线通信移动性便携性频繁断接断接是指无线通信链路的中断出现原因多种多样信号干扰信号覆盖信号屏蔽无线通信引发的问题与挑战频繁断接带来的问题解决频繁断接的问题服务中断想象一下你在银行取款时“网络中断”的情景性能下降TCP协议的窗口调整追求断接的透明性技术手段包括缓冲、协议改造无线通信引发的问题与挑战低带宽相对于有线通信而言802.11:54MbpsGPRS:171.2KbpsLAN:100M~1000M低带宽带来的问题解决低带宽的问题服务类型的限制(Streaming)通信协议的限制提高带宽的利用率使用压缩、请求合并、数据预取、缓存回写等技术手段更高层次上的方法是改善通信调度算法无线通信引发的问题与挑战带宽波动带宽不稳定(可能相差几个数量级)跟无线信号易受到干扰或者信号强弱变化有关误码率的变化直接导致了带宽的波动带宽波动带来的问题解决带宽波动的问题服务质量(QoS)无法保证限制了服务类型(如VoIP、移动电视)降低带宽波动对应用的影响使用自适应QoS等技术手段无线通信引发的问题与挑战异构网络GSM/CDMA,WiFi,IrDA,BluetoothLAN异构网络带来的问题解决异构网络的问题网络服务的选择网络切换网络连接的中断屏蔽网络的异构性软件技术〈移动计算中间件〉&硬件技术基础设施解决&端系统解决开放介质信号易于截获、窃听安全威胁使用调频、加密技术通信专家的职责解决方法无线通信引发的问题与挑战移动性引发的问题与挑战地址迁移不同网络IP地址切换异构网络不同地址类型切换地址迁移带来的问题解决地址迁移问题连接中断移动IP移动性引发的问题与挑战位置依赖网络中一些信息是与之相关的,如路由器地址、所在地区等位置依赖带来的问题解决位置依赖问题位置依赖信任的配置问题手动配置→impossible动态配置“位置相关”服务移动性引发的问题与挑战移动透明与隐私保护移动性应该对用户透明这需要软件系统对用户的位置等情况完全掌握而这些信息涉及到个人隐私带来的问题问题解决两种要求的相互制约鱼与熊掌不可兼得利与权的平衡应用相关合理的策略法律的规定移动透明与隐私保护移动透明与隐私保护便携式引发的问题与挑战电池供电重量vs.电量电池供电带来的问题解决电池供电的问题不能持续工作可能导致数据丢失软硬件节能设计改进电池无线充电用户接口受限屏幕小(如Nokia60系列)输入方式受限(数字键盘、手写笔、触摸屏)用户接口受限带来的问题解决用户接口受限问题展示度不够交互不方便合理的程序设计更高级的人机交互方式更高级的显示方式便携式引发的问题与挑战计算及存储能力CPU存储器带来的问题问题解决算法上的限制(时间复杂度与空间复杂度)数据存储上的限制软件自身大小的限制压缩更有效的算法设计提高代码的空间效率便携式引发的问题与挑战便携式引发的问题与挑战数据风险容易丢失和损坏数据风险带来的问题解决数据风险问题显而易见的数据同步技术数据加密存储与访问控制通用计算环境无线网络计算机网络多计算机单计算机通用计算移动计算网络计算分布计算离散计算硬件平台VS.计算模式主机+终端集中计算

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