搜索
1HIT移动计算技术罗丹彦联系方式哈工大计算机学院高可信与移动计算研究中心luodanyan@hit.edu.cn上课时间考核方式成绩＝90％考试＋10％大作业时间：2010年10月21日18:30-20:30先修课计算机网络、数据库移动计算环境传统计算环境课程相关介绍起因：随着因特网的迅猛发展和广泛应用、无线移动通信技术的成熟以及计算机处理能力的不断提高，新的业务和应用不断涌现。移动计算正是为提高工作效率和满足人们随时能够交换和处理信息的需求所提出的一个新的概念，目前已经成为产业发展的一个重要方向移动计算技术是随着无线网络、移动网络以及移动设备的发展而在互联网基础上的技术提升，主要解决不同网络的接入问题，从而实现无缝的计算移动计算是一门跨学科的技术，覆盖面很大，而且许多领域尚在研究之中，因此移动计算技术也处于发展之中本课程一方面介绍相关的新技术、新产品，另一方面侧重于对日益普及的移动设备和移动互联网的基本概念和原理进行介绍，使了解信息技术的演变过程，了解移动计算技术发展的前沿动态，把握信息技术的未来课程主要内容移动无线网络技术•物理层无线通信基础•数据链路层无线局域网技术•网络层无线自组网技术传感器网络技术•应用层移动数据库技术计算普适计算可穿戴计算上下文察觉课程主要内容第一章绪论第二章无线网络通信基础第三章无线局域网技术第四章无线自组网技术第五章传感器网络技术第六章移动数据库技术2主要参考书目《无线自组网技术实用教程》郑相全等，清华大学出版社《无线局域网（WLAN）－原理、技术与应用》刘乃安，西安电子科技大学出版社《无线移动自组织网络》于宏毅等，人民邮电出版社《普及计算》英春等译，清华大学出版社INTERNETHIT第一章绪论MadebyLDY主要内容移动计算的概念和特点1.移动计算环境模型2.移动计算的应用领域3.移动计算主要研究内容4.1.1移动计算的概念和特点计算模式的演变计算的自由度资源利用率单用户计算批处理计算分时计算网络计算分布式计算移动计算通信和计算机技术发展的推动网格计算移动移动无线网络技术移动计算计算网络环境下的计算节点处于移动状态下或非预定状态下的网络计算技术1.1移动计算的概念和特点移动计算的概念指节点处于移动状态下或非预定状态下的网络计算技术Mobilecomputingisanumbrellatermusedtodescribetechnologiesthatenablepeopletoaccessnetworkservicesanywhere,anytime,andanyway.（移动计算是使人们能在任何时间、任何地点、在运动过程中能够不间断地访问网络服务（数据）的技术的统称）－ACM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31.1移动计算的概念和特点移动计算的主要特点移动性网络条件多样性频繁断接性网络通信的非对称性移动计算设备的电源能力有限、资源有限可靠性低1.2移动计算环境模型移动计算环境模型19.2kbpsFHFHMH2MbpsMHMHMHMSSFHFH固定网络Mb/s到Gb/sMSSMSSMH：MobileHost移动主机FH：FixedHost固定主机MSS：MobileSupportStation移动支持站54Mbps1.2移动计算环境模型移动环境模型MSS（MobileSupportStation）CISCOLINKSYSWRT54G无线路由器1.2移动计算环境模型MH与MSS的接入方式单跳方式•移动主机与固定基站的距离不能超过无线发射设备的发射半径，移动主机的数据一跳连接至固定基站•手机与蜂窝基站、无线网卡与无线路由器等多跳方式•移动主机与固定基站的距离可以超过无线发射设备的发射半径，移动主机的数据多跳连接至固定基站•自组网节点、传感器网络节点1.2移动计算环境模型MH与MSS的多跳接入方式1.2移动计算环境模型移动计算的体系结构信息访问设备（MH）操作系统客户端中间件网络协议、数据格式WEB连接网关应用服务器41.2移动计算环境模型移动计算的体系结构信息访问设备•掌上电脑•平板电脑•笔记本电脑•智能手机•穿戴计算机•传感器节点•智能家电•智能玩具•……CarStereo-Phone1.2移动计算环境模型性能、大小性能、大小传呼机移动电话PDA掌上电脑笔记本传感器手表设备可穿戴设备1.2移动计算环境模型1.2移动计算环境模型移动计算的体系结构操作系统•Windows•Linux•嵌入式操作系统ÌSymbianOSÌPalmOSÌWindowsCEÌBlackBerryÌAndroidÌMacOS……1.2移动计算环境模型移动计算的体系结构连接网关•PalmWebclipping代理服务器•WAP网关•无线网关1.2移动计算环境模型移动计算的体系结构应用服务器•Webshphere•Oracle9i应用程序服务器•BEAWebLogic平台•SunONEWebServer•HPsuperdome51.3移动计算的应用领域在民用和军事领域得到了广泛的应用智能交通智能手机穿戴计算机传感器网络……adhocGSMGPS1.3移动计算的应用领域智能电话用户移动电话变得越来越小与PDA合而为一音频/视频的播放和采集Email和即时消息游戏获得本地化信息股票/天气预报/体育等信息订票安装应用程序1.3移动计算的应用领域1.3移动计算的应用领域穿戴计算机定义组成部分穿戴计算机的特性•移动性•传感器的使用•“引人注意”性•持续工作性•无线组网能力•系统功耗低•高可靠性和高安全性1.3移动计算的应用领域穿戴计算机的应用（民用）登山活动、探险活动、勘探工作、考察、考古、测绘等工作与活动森林防火、抗洪防汛、抢险救灾等活动医疗监护、设备维修、辅助交流、信息采集等1.3移动计算的应用领域利用声音、手写板交互信息带有心脏监护和腕显示的计步器远程操作6机械设备的维护与维修飞机的维护与维修网络设备的维护与维修校园信息系统样机CSCW中的穿戴计算机鞋式穿戴计算机腕式穿戴计算机1.3移动计算的应用领域聋哑人交互手势辨识穿戴计算机台球击球角度分析穿戴计算机跳舞鞋式穿戴计算机语音操作穿戴计算机1.3移动计算的应用领域军事应用（穿戴计算机）实施快速作战指挥与控制实施战场侦察探测作战信息处理广泛地应用于各兵种•特种作战部队•轻武器•高技术炮兵•战场维修武器系统的无线连接敌我身份识别语音控制在战场中的应用集成导航系统1.3移动计算的应用领域无线通信系统无线通信中继71.3移动计算的应用领域“陆地勇士”单兵数字系统美国ECADECADFELIN法国英国澳大利亚“单兵增强版”单兵电台热成像瞄准器单兵作战负载设备增强型作战头盔个人防护垫无线传感器网络SensorNetwork（感知网）UCBerkeley:MoteUCBerkeley:COTSDustUCBerkeley:SmartDustUCLA:WINSRockwell:WINSJPL:SensorWebs1.3移动计算的应用领域1.3移动计算的应用领域BerkeleyMotes-WeCMiniMote19.1Kbps20mRangeLightSensingTemperatureSensing4MHz–3.0V8Kb–ProgramMemory512b–DataMemoryAvailablefrom:CrossBowInc.$900foracompletekitDept.ofComputerScienceUniversityofCaliforniaBerkeley81.3移动计算的应用领域传感器网络的应用城市交通：•高速公路车辆监测、交通状况监测、停车场位置导引、车辆识别健康医疗•医疗检测与诊断、医疗设备联网、病人状况监测、人体内部情况监测商务应用•商场保安监测、交易过程监视、工厂内部监视家庭应用•网络家电监控、家庭保安、儿童监护、智能玩具；SmartOfficesandRooms1.3移动计算的应用领域传感器网络的应用环境监测•农田环境监测•土壤监测•气候监测•水文监测•森林火灾观测Internet+-S+-S+-SS+-S+-S+-STargetSensorNetworkSS1.3移动计算的应用领域战场观测与监视敌方侦察目标跟踪与分类核生化攻击检测有害物质（气体、液体、辐射等）检测战场可视化导向系统1.4移动计算主要研究内容移动设备技术嵌入式操作系统无线网络技术移动安全移动数据管理人机交互技术移动商务……1.4移动计算主要研究内容移动设备技术小型化设计技术－SOC、SIP技术低功耗设计•软件•硬件节能设计多端口设计1.4移动计算主要研究内容嵌入式操作系统系统体积微小化可剪裁性与可配置性软件要求固化存储软件代码要求高质量和高可靠性系统具有高的安全性在一定的实时前提下兼顾系统总体效率系统应是多任务的系统应支持分布式计算有效地处理多外设高效的网络支持91.4移动计算主要研究内容无线组网技术共享的无线信道的控制网络路由问题与Internet的集成组播（multicast）问题服务质量（QoS，QualityofService）问题低功耗与功率控制安全问题1.4移动计算主要研究内容人机交互技术语音识别技术图像识别技术基于多通道信息融合的人机交互技术多媒体数据压缩技术数字地图的数据组织和存储手写体汉字输入技术具有场景效应人性化的音频输出技术扩充现实与调节现实技术小结移动计算的概念移动计算的特点移动计算的环境模型移动计算的应用领域移动计算的主要研究内容HITMadebyLDYHIT第二章无线网络通信基础MadebyLDY主要内容物理层技术概述1.物理层的典型技术2.新一代无线通信技术3.102.1物理层技术概述物理层相关概念ISO对OSI模型中物理层的定义物理层的主要功能为建立、维护和释放数据链路实体之间的物理连接，并为此连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性，物理层在物理连接上传输二进制比特流物理连接可以通过中继系统，允许进行全双工或半双工的二进制比特流的传输物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异步的方式进行传输2.1物理层技术概述物理层的主要功能为数据端设备提供传送数据的通路•数据通路可以是一个物理介质，也可以由多个物理介质连接而成•一个完整的数据传输，包括激活物理连接、传送数据和终止物理连接传输数据完成物理层的一些管理工作2.1物理层技术概述物理层的传输介质网线光纤无线信道……物理层的互连设备DTE（DataTerminalEquipment）•数据终端设备－具有一定数据处理能力和发送、接收数据能力的设备DCE（DataCircuitterminatingEquipment）•数据电路终端设备－介于DTE与传输介质之间的设备2.1物理层技术概述物理接口标准定义了物理层与物理传输介质之间的边界和接口物理接口的四个特性•机械特性•电气特性•功能特性•规程特性最常用的物理层接口标准•EIA232•USB•RJ-45•……2.1物理层技术概述EIA232（RS-232-C）由美国电子工业协会/电信工业协会（EIA/TIA）在1969年公布的通信协议标准最初主要用来对连接模拟通信线路中的调制解调器等DCE及电传打印机等DTE的接口进行标准化控制后来被广泛用于计算机的串行接口与终端或外设之间的近地连接标准采用负逻辑，逻辑0用＋5～＋15V，逻辑1用－5～－15V电缆的最大长度为15m，最大速率20Kbps2.1物理层技术概述EIA232可以有多种类型的连接器，最常见的是DB-25和DB-9DTE端的电缆顶端接公插头，DCE端接母插座112.2物理层的典型技术决定