移动计算技术-introduction-2014

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1、移动计算技术,张冠华,Email：ghzhang 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 Mobile Computing Chander Dhawan 世界图书出版社 A

2、d Hoc 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,IEEE Transaction On Mobile Computing 中国科学 计算机学报 Journal of Computer Science and Technology 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 Any time anywhere,Computing,移动计算定义,定义

3、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

4、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, 2

5、006, 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

6、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？,SQL Server 2005,Windows XP,Socket 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

7、的：嵌入式传感器,什么是移动计算?,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

8、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 （Centralized computing） 分布式计算 （Distributed computing） 移动计算 （Mobile computing） 普适计算 （Ubiquitous/Pervasive Computing）,移动计算的历史发展,前台客户端,移动计算的历史发展,集中计算 始于上个世纪6070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

9、上个世纪8090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,面临的问题,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,面临的问题,移动计算的历史发展,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,

10、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,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,移动终端 无线通信 基站、交换机、接入点、光缆

11、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,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: 100M1000M,低带宽带来

12、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,

13、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

14、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Nokia 60系列 )

15、 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,