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- 物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù):傳感器網(wǎng)絡(luò)中的高效低功耗信息傳輸及融合
- 來源:C114中國通信網(wǎng) 發(fā)表于 2010/10/31
方。焊魑活I(lǐng)導(dǎo),各位專家大家好,非常高興有機會跟各位作報告,我跟大家分享一下無線互聯(lián)網(wǎng)方面的工作。今天我演講報告的題目就是《物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù):無線傳感器網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中高效低功耗的信息傳輸和融合》首先我簡單介紹一下物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)中的相關(guān)聯(lián)系和相關(guān)關(guān)系,以及無線傳感器領(lǐng)域當(dāng)中核心挑戰(zhàn),我簡單介紹一下我在無線傳感器方面的研究工作,物聯(lián)網(wǎng)廣泛被別人接受的定義,在全球范圍內(nèi)物物相聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。我們大的方面是山川河流,小的方面是汽車、家用電器和人的本身,如果把這些物體通過網(wǎng)絡(luò)連接起來對我們有很深遠的影響,這個想法雖然很好,但是物聯(lián)網(wǎng)有很多挑戰(zhàn),物聯(lián)網(wǎng)高新技術(shù)很多,其中像視頻識別,短期通信和實時定位,關(guān)鍵重要的是無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),物聯(lián)網(wǎng)主體部分是英特網(wǎng),物聯(lián)網(wǎng)有一個非常重要的感知系統(tǒng)是通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的,我們把現(xiàn)實生活當(dāng)中那么多物體聯(lián)起來,就是通過互聯(lián)網(wǎng)物體獲得互聯(lián)網(wǎng)信息,如果我們獲得互聯(lián)網(wǎng)水流的水位,溫度,以及污染的情況無線傳感器網(wǎng)絡(luò)就充當(dāng)一個實體世界和互聯(lián)網(wǎng)之間的橋梁,傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個感知系統(tǒng),可以提供給我們感興趣世界物體當(dāng)中物理信息甚至音頻和視頻信息。
創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用很多,可以給我們提供環(huán)境當(dāng)中的參數(shù)信息恩,包括冰川河流山脈的溫度,濕度,氣壓,另外可以監(jiān)控像火山,自然災(zāi)害的活動情況。其他的應(yīng)用結(jié)構(gòu)的變形,以及戰(zhàn)場上的一些實時監(jiān)控,以及呼叫跟蹤,傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療保健方面也很多,這我就不作介紹了,傳感器網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)比較一個獨立組網(wǎng)方式和混合組網(wǎng)方式,獨立組網(wǎng)方式通過網(wǎng)絡(luò)跟英特網(wǎng)信息交換,混合組網(wǎng)方式通過轉(zhuǎn)換器和互聯(lián)網(wǎng)進行信息交換。我們足球工作是傳感器網(wǎng)絡(luò)方面的信息獲取,信息傳輸方面,這是無線傳感器方面比較傳統(tǒng)的架構(gòu),我們通過中央處理器或者也叫做數(shù)據(jù)融合中心,去進行一些數(shù)據(jù)采集,把采集到的數(shù)據(jù)進行一些處理,吸取有用的信息,再和外面的英特網(wǎng),或者外面進行信息交換,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)比較核心的技術(shù)挑戰(zhàn)是傳感器網(wǎng)絡(luò)有非常嚴(yán)格的能量帶寬的問題,傳感器網(wǎng)絡(luò)是電池來驅(qū)動,電池能量是有限的,對于大多數(shù)傳感器有非常重要的網(wǎng)絡(luò)有效工作時間,一般三年以上,這樣有非常尖銳的矛盾,你要用有限的方式運作,能量約束是非常尖銳,傳感器通常進行大規(guī)模配制的,傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量非常大,所以有一個貸款因素的問題,針對這兩個問題呢,創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)里面一些移動工作,主要就是開發(fā)出一些能量帶寬非常有效的算法和協(xié)議,使得傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠高校低功耗的完成監(jiān)控和參數(shù)體系的任務(wù),里面核心的一個思路就是說,希望能夠減少網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸量,以前研究現(xiàn)實,無線通信網(wǎng)絡(luò)能耗的大概70%,我們能夠減少網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所需要傳輸數(shù)據(jù)量,就能很好的解決傳感器網(wǎng)絡(luò)里面能源因素和帶寬因素的問題。
我研究工作主要包括幾個問題,使用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對環(huán)境中的參數(shù)進行估計,如果沒有能量帶寬因素,每個創(chuàng)新可以把數(shù)據(jù)發(fā)到數(shù)據(jù)研究中心,我們可以獲得更優(yōu)的吸取,能量帶寬因素,我們比較感興趣的是,把傳感器的原始數(shù)據(jù)量化為信息,然后給數(shù)據(jù)融合中心進行數(shù)據(jù)融合,同而恢復(fù)傳感器信息,以前一些研究工作指出,最優(yōu)量化跟我們所要估計的參數(shù)相關(guān)的,我們所需要估計參數(shù)是不知道的,我們量化器數(shù)據(jù)我們也不知道,為了解決這個問題,我們提出一個量化的方案,主要是利用無線傳輸?shù)膹V播特性,通過每個傳感器的順序傳播,然后每個傳感器可以根據(jù)從量化信息,可以得到最優(yōu)的性能。
量化的另外一個問題從變量到矢量延伸的問題,主要都是集中在變量量化的研究上面,對于矢量量化來說問題非常復(fù)雜,對于變量量化我們只需要關(guān)心量化值的問題,對于矢量量化我們涉及到高危分析的問題。以前在矢量量化的研究工作,通過把矢量里面每個因素,單獨把一個變量進行量化,這個思路非常雖然簡單,但沒有把矢量作為整體性對待,這個方面我們提出超平面矢量量化的方案,通過超平面,我們能夠把矢量變成一個比特的信息,傳給數(shù)據(jù)融合中心。
我們系統(tǒng)分析結(jié)果表示,每一個傳感器把它的矢量化成一個比特信息,我們可以獲得自由量化體相接近的性能,我們每個傳感器發(fā)生一個比特的信息,我們可以獲得自由量化體相接近的新能,我們在這種情況下可以接受很大的一個能量,接受資源。
我在傳感器網(wǎng)絡(luò)第二個研究工作是降緯,一般我們可以對數(shù)據(jù)線進行降緯,降為低緯度的數(shù)據(jù),然后對數(shù)據(jù)中心進行信息監(jiān)測等工作,我們關(guān)心的問題怎么樣去對每個傳感器設(shè)計限像約束器,從而得到性能。另外一方面的研究分布式通信方面也涉及到降緯的一些問題,比如我們現(xiàn)在有多個相關(guān)的一些信源,他們之間的信息不是完全相同,但是有很高的相關(guān)性,在這種情況下,我們簡單的去挖掘數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性,從而能夠降低信號傳輸?shù)浇K端的信息量,從而節(jié)省能量和資源。
這個問題在世紀(jì)中也能應(yīng)用到,數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)和圖象傳輸網(wǎng)絡(luò)。他們之間數(shù)據(jù)高度相關(guān)性的,但是他們數(shù)據(jù)又不完全一樣的,如何去通過挖掘數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性去降低信號的傳輸量,將會是一個非常有意思的問題。我們在第三方面的研究工作,主要是自由分配和自由管理的問題,主要是因為每個傳感器之間,觀測信號質(zhì)量以及每個傳感器到數(shù)據(jù)管理中心的信號質(zhì)量都是不一樣的,如何根據(jù)他們之間的信號質(zhì)量分配他們的能量以及平普資源使我們在數(shù)據(jù)中心獲得最優(yōu)的數(shù)據(jù)性能。
我們主要研究工作還是集中在傳感器的感知層面,主要研究如何能夠高效低功耗的支持信息傳輸和信息融合,有效的汲取有用的物理信息,主要從三個方面,一個地理量化,另外一個降緯,另外一個資源分配,這三個角度提出方案去解決這個問題,我的報告就到這里,謝謝大家!
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