五层物联网军事应用的系统参考架构是什么样呢?

五层物联网军事应用的系统参考架构是什么样呢?,第1张

1从各种物联网军事应用中总结出的元件、组件、模块和功能的共性及区别;
2构建出的分层结构、接口、数据类型、连接关系等;
3在物联网军事应用领域中己经存在的以及需要重新统一的标准;
4物联网军事应用的共性要求和管理理念;
5不同军事应用的共同点;
6现在通用物联网军事应用架构和未来通用物联网军事应用架构;
7根据开发者的兴趣提供设计、分析和剪裁物联网设计的扩展。
通过分析物联网军事应用的特点,参考民用物联网系统相关技术理论,我们提出了由感知层、接入层、网络层、服务层、应用层组成的五层物联网军事应用的系统参考架构。 感知层
感知层主要组成包括二维码标签和识读器、RFID标签和读写器、摄像头、各种传感器(如温度传感器、声音传感器、振动传感器、压力传感器、磁敏传感器、阻力传感器、压电传感器等)。物联网感知层的主要功能是信息感知和原始数据采集,必要时辅助完成下行的末端物体控制。
感知层是物联网军事应用的基础,是物理世界和信息世界的衔接层,主要通过各类信息采集、执行和识别设备,采用射频识别技术、条形码技术、传感器技术、定位技术等,实现物理空间和信息空间的感知互动。根据用户具体需求,确定需要感知有限元培训公司的对象和采用的信息处理技术,同时实 接入层主要由基站节点或会聚节点和物联网接入网关等组成,完成末端各节点的组网控制和数据融合、会聚,或完成末梢节点下发信息的转发等功能。当末梢节点之间完成组网后,如果末梢节点需要上传数据,则将数据发送给基站节点,基站节点收到数据后,通过接入网关完成与承载网络的连接;当应用层和服务层需要下传数据时,接入网路由收到承载网络的数据后,由基站节点将数据发送给末梢节点,从而完成末梢节点与承接网络之间的信息转发与交互。
接入层接入层目前的接入手段主要有短距离无线接入、长距离卫星接入、有线接入等手段,其中无线入的功能主要由传感网(指由大量各类感器节点组成的自治网络)来承担。美军在通信骨干网的基础上,尤其强调对“最后一英里”接入网的建设,由此可见接入层的重要地位和作用。
网络层网络层是核心承载网络,承担物联网接入层与应用层之间的数据通信任务。网络层主要用于实现信息的传输和交换,提供广域范围内的应用和服务所需的基础承载传输网络,包括卫星通信网、移动通信网、骨干光纤通信网络及局部独立应用网络等。
不同网系、通信手段之间的随遇接入和无缝融合,形成端到端、对用户透明的传输与交换能力是网络层需要重点解决的问题。

对的。目的的正义性、时空的有利性、装备的先进性、资源的充实性、人员的精神性等一系列要素联合决定了一场战争的胜负。单就武器装备而言,信息获取力、战术机动力、火力打击力、战场生存力、指挥控制力、综合保障力是考察武器装备先进性的主要维度。

在传感器、通信电子、自动化和人工智能技术的加持下,无人作战系统所呈现出的是一类全新的装备形态。以声音波、电磁场、引力场为工作介质的雷达、图像、声音传感器使无人作战系统拥有了明察秋毫的“千里眼”、“顺风耳”;以计算机视觉、自然语言处理、深度神经网络、机器学习为基础的自动目标识别与态势理解算法使无人作战系统拥有了一颗超强大脑;以自主感知、自主决策、自主执行为特点的自主机动、自主打击、精确制导技术使无人作战系统拥有了强大的行动能力。
有鉴于此,就武器装备先进性的角度,完全可以说“21世纪的核心武器是无人作战系统”。随着无人作战系统逐渐走向战争舞台中央,一场以无人作战系统为装备主力的智能化战争已经迎面走来,旧的对抗机制正在改变,旧的作战样式已被颠覆,新的制胜机理正在形成,新的军事革命正在孕育。
开启智能战争,改变对抗机制
科学技术和武器装备的每一次重大进步,都会推动战争对抗机制的重大变革。最近几十年,无人作战系统已逐渐在局部冲突中应用。虽然目前来看,无人作战系统尚处于比较初级的阶段,但无人作战系统的局部应用标志着机器战争的来临,随着军事智能科技及无人作战系统加速进入战场,战争对抗机制将在对抗重心、对抗控制、对抗空间等各个方面呈现出新的特点。

在对抗重心上,“制智权”将成为智能化战争夺取的制高点。随着人类作战空间向海洋、空中、太空、电磁领域拓展,“制海权”“制空权”“制天权”“制电磁权”相继成为作战争夺重点,并不断改写战争规则。无人作战系统的出现使得智能优势成为进阶优势,“制智权”代替制空间权成为作战重心。“制智权”的核心是对认知速度、质量优势的争夺。认知过程包括感知、理解和推理、决策三个不断复现的阶段。
“制智权”争夺,首先在感知阶段展开,智能技术能够对军事感知对抗进行广泛赋能,从传统的隐蔽伪装、电磁静默到电子对抗,再到黑客接管以及量子通信,目的是让对手无法进行感知或者感知到垃圾信息、虚假信息,确保己方准确、快速地感知对手和战场。其次,在理解和推理阶段,“制智权”的争夺则主要是在智能化手段辅助下通过战术、谋略运用,让己方能够制定合理的决策方案、计划,使对手无法或难以准确判断、理解我方行动意图。同时,也可以通过对脑机能干扰和影响人员思想意识、价值判断、心理情绪等,扰乱、破坏对手的认知,还可以通过攻击、破坏辅助决策和自主武器装备信息数据处理硬件,达到占据认知速度、获取质量优势的目的。最后,在决策阶段,无人作战系统将成为“智能参谋”,决策模式从“人+指控系统”转变为“人+人工智能”。以人工智能为主导,能够根据数据选择算法,以算法驱动决策,实现灵活高效的辅助决策。例如,在蜂群作战中,无人机之间通过高速无线网络交换标准化的数据包,包括各自坐标、航向、航速、功能等,并针对任务目标规划各自任务分工等,是限定的“以算法为核心”的“智慧云作战”,体现出强大的战术级自主决策能力。
在对抗控制上,无人作战系统的参与,将使控制更加精确直接。信息化时代,武器的杀伤特征主要体现在指挥控制的精确性和渗透性。但由于指挥体系的扁平化和网络化,指挥层次压缩,指挥跨度增加。指挥员虽然能够通过屏幕实时感知战场态度,但对具体行动的细节掌握不全面,很难对一线战场做出快速反应。未来无人作战平台的武器系统作战效能不断增强,利用智能化感知、智能化认知和智能化决策技术,实现高精度、强杀伤力、针对小范围打击,用更少的兵器装备、更短的时间实现战争目标。在作战中,各作战单元都可精准统一调度,指哪打哪,收放自如,战争局势将更加清晰可控。在伊拉克战争中,美军一位准将在指挥中心通过“捕食者”无人机实时传回的战场态势,直接向前线分队指挥官下达了包括部队如何部署甚至每一个战斗人员如何配置等超出其职责范围的战术命令。智能化时代,在无人作战系统的参与下,对抗控制更加精确直接的特点,在最近发生的几次军事行动中体现得淋漓尽致:美军2020年1月通过“死神”MQ-9无人机进行斩首行动,暗杀了伊朗特种部队高级指挥官苏莱曼尼少将;2020年4月对索马里东北部的巴里省实施的斩首行动中,使用无人机炸死了恐怖组织二号人物。
在对抗空间上,无人作战系统具有作战能力稳定、可长时间持续工作、不易受到伤害、可深入人类无法涉足地区的优势,在许多危险、恶劣环境中仍可执行各种复杂任务。比如在核生化感染地区、极地、深海、太空、外太空以及敌人内部的核心区域等等,无人作战系统具有“平台无人”的特点,因此能够快速部署到这些不便涉足的危险、恶劣环境中。2021年1月底,俄国防部为海军配备“URAN-6”扫雷机器人,并首次为黑海舰队服务,旨在清除近海区域中可能存在的爆炸装置,帮助俄军顺利进行登陆作战。无人作战系统的应用使得未来战争突破时空的限制,广泛渗透到多维全域的现代战争战场上,成为真正全天候、全方位的全维战争,陆、海、空、天、电、磁、网各领域都将成为双方激烈对抗的战场空间。
颠覆战争模式,改变作战样式
随着各类型无人作战系统成为新的作战要素,作为重要作战力量进入各军种,以多种形式编入部队,成建制地走上战场,军队的编制体制及作战样式也将发生巨大变化。

“混合编组,群体智能”的集群作战是无人作战系统的典型作战样式。数量庞大、成本低廉、结构简单的无人作战系统将部分取代高技术、高成本的信息化武器装备,并主要通过集群和数量优势战胜敌人。集群作战的本质是无人智能化作战平台通过物联网组成智能化作战体系,在集群作战算法的控制下,进行作战平台之间的自组织、自适应和自协同,实现集群自主作战的一种作战模式。人与武器将逐步分离,人由战争的前沿退向后方,主要负责战略决策和战役指挥。无人作战集群将逐步走向战争第一线,成为战术层面的主要执行者。当前,无人机“蜂群”作战是集群作战的典型代表,2020年1月,美军利用C-130A运输机成功发射并试飞了X-61A“小精灵”无人机,标志着美军即将具备利用“小精灵”“胶囊”““山鹑”这一类低成本无人机打造“蜂群”作战的能力,从而开启“天空母舰”时代。
“人机一体,有人-无人”的协同作战是无人作战系统的重点发展方向。人脑的优势在于具有创造性、灵活性和自主性,机器的优势在于速度快、精度高、抗疲劳。“人机一体,有人-无人”的协同作战本质上是机器的人工智能与人的自然智慧之间的协同。高层决策由人脑处理,大数据计算由机器完成。与蜂群协同相比,有人平台与无人平台的结合,难度更大,但更具实用性。“人机结合,协同行动”的优势主要体现在有人与无人平台各自特点上。比如,美军的“忠诚僚机”计划,就设想未来的有人机,如F-22、F-35等不再是另外一架F-22、F-35的僚机,而采用低成本、高机动性的无人机僚机。这种无人化僚机的角色是:充当武器发射平台,对有人长机指定目标发动攻击;对无人机感知的目标集实施打击;实施拦截来保护长机,必要时可以牺牲自己。
改变战争规则,重塑制胜机理
战争制胜机理是指为赢得战争胜利,战争诸因素发挥作用的方式及其相互联系、相互作用的内在机制、规律和原理。制胜机理因战争形态不同而相异。基于智能单元的信息化战争追求的是夺取“制智权”,双方将通过算法优势获得认知优势,通过信息的互联互通获得一体化作战优势,通过快速反应获得先发制人的优势,从而夺取战争主动权。
以算制胜是核心。算法是无人作战系统的核心,掌握更强算法的一方能够快速准确预测战场态势,创造出最优战法,实现“未战而先胜”。如果说信息化战争的核心是以“通信+传感器”构建起作战系统的网络,那么智能化战争的核心则是以“数据+算法”构建起作战系统的灵魂大脑。“算法战”是美国“第三次抵消战略”时提出来的,美国在智能武器、隐身飞机和网电空间的垄断地位被中国和俄罗斯打破之后,迫切需要构建自己的技术优势。算法作为人工智能的核心,以算制胜也成为了现代战争制胜机理的核心内容。
在战术层面,掌握算法优势的一方,能快速准确地预测战场态势,创造最优的作战方法,实现“未战而先胜”的作战目的。美国空军近年启动了从数据到决策的实验项目,2016年,美国辛辛那提大学开发了阿尔法超视距空战系统,该系统采用了模糊遗传算法,使得系统能够在与人类飞行员的无数次对抗中学习人类指挥决策经验,提取并生成决策机制。2017年,美国正式提出“算法战”概念,并组建“算法战跨职能小组”对其进行研究。2018年,美国前国防部长詹姆斯·马蒂斯披露,美军目前约有592个与人工智能相关的项目。其中,不乏存在与“算法战”密切相关的一些项目。借助这些算法,美军能够实现对目标的探测、分类和预警,为军事决策提供更多具有实际价值的情报。

在战役层面,算法可以通过战斗、演习、日常任务和模拟过程中得到的数据,在有监督或无监督条件下自主学习,从而实现对复杂和高不确定性的战场态势的快速识别、快速处理。美国海军在2017年10月的一次演习中,首次展示了MQ-9无人机执行反潜巡逻任务与长时间监视水下目标的能力。任务海区的声呐浮标将信号传输至巡逻的无人机,再将信号传输至地面控制站,地面控制站再将基于信号由人工智能算法自主生成的搜索方案传输给无人机。
以联制胜是基础。“联”究其本质,是按系统理论,变单平台为大体系,通过功能耦合和结构涌现,达到“聚能”和“增能”的目的。通过网络,战场上各要素形成一个24小时信息不断交流的一体化作战体系。通信技术的发展,为智能化战争奠定了“联通”基础。未来智能化战争中,无人战车、无人艇、无人机等武器装备与作战人员实施自主协同作战,其前提条件就是各武器平台之间能够实现信息实时共享。
在战术层面,无人机等先进无人单元作为高效能、低成本的作战单元,逐步改变信息化作战体系网络结构的性质,可以构建去中心化的作战网络。例如,无人机“蜂群”这样的智能无人集群,不仅作战效能更高,而且任务灵活性和生存能力提升明显,在一定程度上可以降低传统网络结构的脆弱性。在战役层面,传统武力平台受到指挥能力和信息传输通道的限制,能够部署的总体数量有限。而效能高、成本低的自主协同无人集群可以突破数量限制,并利用数量优势提升打击能力,实现低成本的饱和攻击。理论上,不考虑信息化作战体系和网络结构的加成,根据兰开斯特平方律可以大体上认为部队的战斗力与数量的平方成正比。因此,无人作战单元数量的增加,将带来火力打击能力的指数级增长。
以快制胜是关键。克劳塞维茨说: “一切行动都是或多或少以出敌不意为基础的,因为没有它,要在决定性的地点上取得优势简直是不可想象的。”在无人作战系统全面介入的未来战争中,态势感知、决策判断、行动执行的节奏和强度都将大大增加,武器装备在信息处理、战场机动、战术打击各方面的快速反应能力在夺取战场优势上的作用将进一步凸显。
在战术层面,无人作战系统加入战场,编队作战逐渐呈现出小规模、快进程、全联动、多样式的趋势,能够有效突然地对敌方重要目标进行全过程不间断的连续攻击。快速出击、隐蔽突袭的实质在于以高度信息化的无人作战系统为基础,在敌方尚未感知己方力量部署的前提下,采用敌方意想不到的战法,完成对敌方目标的突然袭击,制造敌方无法应对的战场局面,形成全面压倒性的战场优势。
在战役层面,从美国空军伯伊德上校在上世纪七十年代提出的“观察-判断-决策-行动”(OODA)来说,敌对双方在观察的基础上通过决策采取行动,任何一方的目标就是以比对手更快的速度完成OODA循环。无人作战系统的加入,能加速并提升部分环节的质量,如在观察环节,无人作战系统能明显提升获取信息的速度和质量,在判断环节,无人作战系统有助于高效地重构更高质量的战场态势,在决策环节,无人作战系统通过算法快速为战斗人员提供科学合理的决策。在行动环节,无人作战系统能对敌方目标实施超视距精准打击,对敌方力量部署形成全面压制,从而使己方战场态势对敌方形成“一边倒”的战场优势。在实际对抗中,一旦敌对一方的OODA循环速度大大快于对手,就会使对方无法跟上战争节奏,导致系统性崩溃。
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作 者:覃黎娜 杨爱华 孙振平
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说白了,物联网就是物物网络,把所有现实中的东西通过传感器编程数据,然后通过收集和控制这些数据来 *** 控现实生活中的各种食物。由检测,传输,数据处理控制来完成一系列的动作。就像人的神经网络接收了外在的感觉然后传输给脑袋来处理一样。
物联网最初是想实现在艰苦环境下的数据收集,因为人不能长时间待在恶劣的环境中收集数据,所以希望用电子产品来远程收集这些数据。
1,像海洋环境监测之类的环境监测方面用的比较早。
2,然后就是军事方面较早开始应用来收集战场数据,因为军事的首要目的不是科技效益,而国家的大笔军事资金提供了先行研究应用的可能。美军研究出来的信息尘埃已经应用于实际的战争中了。
3,因为物联网设备并不便宜,有很多硬件上的问题还未解决,所以从技术和成本上来考虑,暂时还很难大规模普及于民用。但是其未来却已经计划出了一些蓝图。
a应用于医疗方面
关于病人各项数据的持续检控在医疗上来说是很重要的环节,如果用人力实现这个将是费时费力的。而用物联网之后,可以由机器来实现,并值班医生护士进行提醒和报警之类的动作,将节省大量人力物力,而且效果将更加好,就像有位24小时陪伴的护士在身边。
b应用于家居方面
智能家居的应用将靠物联网得到更大的发展,哪怕人不在家也可以清楚和 *** 控家里的一切。到时家就像一部智能电脑,可以任你控制。
c应用于各种检测
机械修理需要知道机械故障在哪,往往是先通过个人的判断,然后将机械拆解到一定程度来检测是哪个地方有问题。用物联网中的传感器来检测可以提高检测效率,由计算机来判断是哪有问题。对于这个其实已经实现了。
像建筑物的长期质量监控也需要用到,一旦大楼出现质量问题,物联网可以自动警报,防止悲剧的发生。而汽车,飞机之类的也可以用这些来提高保障。
d网络安全方面的应用。物联网也是网络,它其实是因特网的一种延伸产品,既然是因特网的一部分,那么必然有骇客,有入侵。而物联网将比因特网更加贴近人们生活的实质,所以这方面的网络安全人们将愿意花费更多的金钱去保障。
c电信服务之类
物联网将使手机电话之类的交流手段得到更进一步的提升,有一天物联网将作为网络的一部分称为电信部门的另一种产品,就像电话,短信一样。
物联网的作用实在太广了,将其与个个行业结合都可以产生一种新的产品。而目前最看好的是以上几种。研究物联网一般电子业,计算机和通信专业的学生比较多。我本人就是通信专业的。目前也正在国外留学研究物联网。
这些是我目前对物联网的一些信息,写出来希望对你有帮助。

UAV被称为“无人驾驶飞行器”,是不载人的飞行器,由无线电遥控设备和自己设计的程序控制装置控制。信息时代的高科技产品包括传感器技术、通信技术、信息处理技术、智能控制技术和航空动力推进技术等。

物联网就是通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
通俗地讲,物联网就是“物物相连的互联网”,它包含两层含义:
第一,物联网是互联网的延伸和扩展,其核心和基础仍然是互联网;
第二,物联网的用户端不仅包括人,还包括物品,物联网实现了人与物品及物品之间信息的交换和通信。
物联网作为新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有渗透性强、带动作用大、综合效益好的特点,是继计算机、互联网、移动通信网之后信息产业发展的又一推动者。

物联网的应用如下:
1、智能仓库。物联网一个很好的应用。它能准确的提供仓库管理各个环节数据的真实性,对于生产企业,可以根据这个数据合理的把控库存量,调整生产量。物联网中利用SNHGES系统的库位管理功能,可以准确提供货物库存位置,这就大大提高了仓库管理的效率。
2、智能物流。运用条形码、传感器、射频识别技术、全球定位等先进的物联网通信技术,实现物流业运输、仓储、配送、装卸等各个环节的智能化。不仅货物运输更加的自动化,而且作出的全面分析还能及时的处理问题对物流过程作出调整,优化了管理。大大提高了物流行业的服务水平,还节约了成本。
3、智能医疗。利用物联网技术,实现患者和医务人员、医疗机构、医疗设备的互动,实现医疗智能化。物联网医疗设备中的传感器与移动设备可以对患者的生理状态进行捕捉,把生命指数记录到电子健康文件中,不仅自己可以查看,也方便了医生的查阅,实现远程的医疗看病。很好的解决当前的医疗资源分布不均,看病难的问题。
4、智能家庭。物联网的出现让我们的日常生活更加的便捷。不远的将来一台手机,就可以 *** 作家里大多数的电器,查看它们的运行状态。寒冷的冬天,我们可以提前打开家里的空调,回到家就暖暖的。物联网还能准确的定位家庭成员的位置,你再也不用担心孩子跑的找不见人,省心省力。
5、智能农业。物联网在农业中的应用就更加的广泛。监测温湿度,监视土壤酸碱度,查看家禽的状态。在这些数据的支持下,农户就可以合理进行科学评估,安排施肥,灌溉。监测到的天气情况比如降水,风力等又为我们抗灾、减灾提供了依据。提高了产量,降低了减产风险。
6、智能交通。物联网将整个交通设备连在一起。主要是用图像识别为核心技术。可以准确的收集到交通车流量信息,通过信号灯等设备进行流量的控制,这个技术的运用,会让堵车成为历史。管理人员利用这个技术能将道路、车辆的情况掌握的一清二楚,驾驶违章无处可逃,交通事故也能及时的得到处理。人们的出行得到了很大的方便。
7、智能电力。电力工程是一项重大的民生工程,对电网的安全检测是一项必修科目。以南方电网与中国移动通过M2M技术进行的合作为例,因为物联网的运用,使得自动化计量系统开始启动,使得故障评价处理时间得到一倍的缩减。

2006至2020年,物联网应用从闭环、碎片化走向开放、规模化,智慧城市、工业物联网、车联网等率先突破。中国物联网行业规模不断提升,行业规模保持高速增长,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。

截至到2019年,我国物联网市场规模已发展到15万亿元。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

近年来,我国政府出台各类政策大力发展物联网行业,不少地方政府也出台物联网专项规划、行动方案和发展意见,从土地使用、基础设施配套、税收优惠、核心技术和应用领域等多个方面为物联网产业的发展提供政策支持。在工业自动控制、环境保护、医疗卫生、公共安全等领域开展了一系列应用试点和示范,并取得了初步进展。

目前我国物联网行业规模已达万亿元。中国物联网行业规模超预期增长,网络建设和应用推广成效突出。在网络强国、新基建等国家战略的推动下,中国加快推动IPv6、NB-IoT、5G等网络建设,消费物联网和产业物联网逐步开始规模化应用,5G、车联网等领域发展取得突破。

政策推动我国物联网高速发展

自2013年《物联网发展专项行动计划》印发以来,国家鼓励应用物联网技术来促进生产生活和社会管理方式向智能化、精细化、网络化方向转变,对于提高国民经济和社会生活信息化水平,提升社会管理和公共服务水平,带动相关学科发展和技术创新能力增强,推动产业结构调整和发展方式转变具有重要意义。

以数字化、网络化、智能化为本质特征的第四次工业革命正在兴起。物联网作为新一代信息技术与制造业深度融合的产物,通过对人、机、物的全面互联,构建起全要素、全产业链、全价值链全面连接的新型生产制造和服务体系,是数字化转型的实现途径,是实现新旧动能转换的关键力量。

我国物联网行业呈高速增长状态 未来将有更广阔的空间

自2013年以来我国物联网行业规模保持高速增长,增速一直维持在15%以上,江苏、浙江、广东省行业规模均超千亿元。中国通信工业协会的数据表明,随着物联网信息处理和应用服务等产业的发展,中国物联网行业规模已经从2013年的4896亿元增长至2019年的15万亿元。

虽然我国物联网发展显著,但我国物联网行业仍处于成长期的早中期阶段。目前中国物联网及相关企业超过3万家,其中中小企业占比超过85%,创新活力突出,对产业发展推动作用巨大。

物联网作为中国新一代信息技术自主创新突破的重点方向,蕴含着巨大的创新空间,在芯片、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等领域,创新活动日趋活跃,创新要素不断积聚。

物联网在各行各业的应用不断深化,将催生大量的新技术、新产品、新应用、新模式。未来巨大的市场需求将为物联网带来难得的发展机遇和广阔的发展空间。

在政策、经济、社会、技术等因素的驱动下,2020年GSMA移动经济发展报告预测,2019-2025年复合增长率为9%左右,2020年中国物联网行业规模目标16亿元,按照目前物联网行业的发展态势,十三五规划的目标有望超预期完成;预计到2025年,中国物联网行业规模将超过27万亿元。

未来物联网行业将向着多元方向发展

标准化是物联网发展面临的最大挑战之一,它是希望在早期主导市场的行业领导者之间的一场斗争。目前我国物联网行业百家争鸣,还未有一个统一的标准出现。因此在未来可能通过不断竞争将会出现限数量的供应商主导市场,类似于现在使用的Windows、Mac和Linux *** 作系统。

合规化同样是当下物联网面临的问题之一,特别是数据隐私问题。目前数据隐私已成为网络社会的一个关键词,各种用户数据泄露或被滥用的事件频发,特别是Facebook的丑闻引发了全球担忧。

因此在未来,我国各种立法和监管机构将提出更加严格的用户数据保护规定,,用户的敏感数据可能会随着时间的推移而受到更严格的监管。

安全化是指预防物联网软件遭受网络黑客攻击,在未来,以安全为重点的物联网设施将受到更多的关注,特别是某些特定的基础行业,如医疗健康、安全安防、金融等领域。

多重技术推动物联网技术创新

从技术创新趋势来看,物联网行业发展的内生动力正在不断增强。连接技术不断突破,NB-Iot、eMTC、Lora等低功耗广域网全球商用化进程不断加速;物联网平台迅速增长,服务支撑能力迅速提升;

区块链、边缘计算、人工智能等新技术题材不断注入物联网,为物联网带来新的创新活力。受技术和产业成熟度的综合驱动,物联网呈现“边缘的智能化、连接的泛在化、服务的平台化、数据的延伸化”等特点。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国物联网行业应用领域市场需求与投资预测分析报告》

摘 要:MANET因具有自组性、机动性及抗毁性而受到人们的高度关注。在阐述MANET的起源与发展及其工作原理的基础上,较全面详细地分析了MANET的关键技术;介绍了MANET在法军、美军通信中的应用。
关键词:MANET 关键技术 军事通信
中图分类号:TN911文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2012)007-089-03
1 引言
MANET(Mobile Ad-hoc Network,MANET)起源于1971年美国夏威夷大学设计实现的第一个分组无线网络——ALOHA系统,在军事通信中具有广阔的应用前景。美国DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)在1972年、1993年和1994年分别启动于分组无线网(PRNET,Packet Radio NETwork)、高残存性自适应网络SURAN和全球移动信息系统GloMo三个项目,取得丰硕的理论和应用成果,并一直持续深入研究PRNET技术。1991年成立的IEEE80211标准委员会使用术语“Ad Hoc网络”来描述这种特殊的自组织对等式多跳无线移动通信网络。1997年成立IETF MANET工作组,致力于MANET协议的标准化,加速推动了商用MANET的研发。
以局域网技术、数据分组交换技术为基础,MANET由一组带有无线收发装置的移动分组无线单元(Packet Radio Unit,PRU)组成,是一种多跳临时性移动通信网络。PRU由无线电台、天线和数字控制器组成。在MANET网络中传送的信息以分组为基本单元,每个分组包括包头和正文两部分。包头通常包括该分组在分组无线网中的源地址、目的地址和相关路由信息;正文部分则是需要传送的消息,正文部分可包含IP数据或其他数据。MANET不设中心站、采用分布式网络结构,每个节点均可作为源节点、目的节点或中继节点,且利用分组包头中的控制信息分包为每个分组选择传输合适的路由。
和依赖于固定基础设施的通信网络相比,MANET具有自身的特点和优点,近年来受到人们的广泛关注。
2 MANET的关键技术
不依赖于固定的基础设施、节点可能随时进入/离开网络、整个网络采用分布式结构运行,MANET有很多技术难点,其关键技术主要有:MAC协议、QoS保障、路由协议、功率控制、安全问题、网络互联和网络资源管理等。
21 MANET的MAC协议
链路层解决的主要问题包括介质接入控制以及数据的传送、同步、纠错和流量控制等,分为媒介访问控制层(MAC)和逻辑链路控制层(LLC)。MAC协议决定节点什么时候允许发送其分组,且通常控制对物理层的所有访问。
在MANET中存在隐藏终端和暴露终端问题,要在MAC层解决这两个固有问题,因而不能直接应用载波侦听多址访问(CSMA)协议(WLAN中使用最多的异步随机访问协议)。MANET的MAC协议有竞争协议、分配协议和混合协议三类。竞争协议使用直接竞争来决定信道访问权并通过随机重传来解决碰撞问题,在传输载荷轻的时候碰撞次数少、信道利用率高、分组传输时延小;但在传输载荷增大时,协议性能下降很快甚至致使网络崩溃。改进的竞争协议代表有:多址访问与碰撞回避(MACA)协议、信道获取多址访问(FAMA)协议、IEEE80211 MAC等。分配协议使用同步通信模式,时隙与节点的映射决定一个节点在其特定时隙内允许访问的信道。分配协议往往在中等到繁重传输载荷条件下运行良好,但信道时隙化导致在轻传输载荷条件下的时延相对于竞争协议是非常大的。分配协议有:五步预留协议(FPRP)、跳频预留多址访问协议(HRMA)等。混合协议能够保持所组合的各个协议的优点又能避免其缺陷,在传输载荷轻的时候表现为竞争协议的性能,而在传输载荷重的时候近似表现为分配协议的性能。典型的混合协议有:TDMA/CSMA混合协议、Meta-协议等。
22 路由协议
MANET设计中的一个关键问题是开发能够在两个节点之间提供高质量高效率通信的路由协议。Internet路由协议不能适应MANET网络节点的移动性和网络拓扑结构不断变化,专门的适用于MANET的路由协议应能够满足功能:能感知网络拓扑的变化、维护网络拓扑的连接、高度自适应的路由。IETF MANET已经完成的标准化路由协议主要有:主动式路由协议有最优化链路状态路由协议(OLSR)和基于反向路径转发的拓扑分发协议(TBRPF);按需路由协议有按需距离矢量路由协议(AODV)和基于节点间相互关系的路由协议(ABR);综合主动式路由思想和按需路由思想的路由协议称为混合型路由协议,有域路由协议(ZRP)和抢先式路由协议等。
分组无线网应用环境复杂多样,不同的应用环境追求不同的性能,这导致很难寻找MANET的最优路由协议。如:在军事应用中更关注系统的抗毁性、隐蔽性和保密性;而在无线会议系统中则更注重端到端的时延和吞吐量。不同类型的路由协议具有自身的优缺点,适应于不同的网络环境。不可能用一种路由算法作为标准的路由协议去比较好地解决所有MANET路由问题,路由算法的最优化石针对具体网络环境的工程化问题。混合型路由协议因其固有的灵活性,而具有很好的应用前景。
MANET的用户通常是具有协同工作关系的群体,而群组通信必须由多播路由协议提供通信支持。但有线网络环境中使用的多播路由协议(如:多播开放最短路径优先协议MOSPF等)在移动分组无线网中不再适用,因为动态的网络拓扑结构会导致分发树的破坏,而不得不因连接变化而调整。原达等提出了适用于移动分组无线网的多播路由协议。在移动分组无线网环境中,多播路由协议起着非常重要的作用。在协议中采用按需路由发现策略,动态建立路由信息及维持多播组成员关系。控制开销小、实现简单,能够适应较低带宽的大规模动态网络环境,具有稳定的分组转发成功率和良好的伸缩性,获得了较好的多播数据传输质量。


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