物联网体系结构基础研究

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1、二、预期目标3.1总体目标面向生态保护、节能减排、现代服务等领域重大需求，以解决物联网应用领域共性问题为目标，围绕物联网体系结构和关键技术中的基础科学问题开展研究，运用系统科学的理论，探索物联网的基本规律，建立物联网体系结构模型、子网互连模型，提出物联网网络融合与自治机理，提供网络度量与评测的方法，解决局部动态自治和高效网络融合中面临的大规模异质网元的互连互通问题；建立对物联网感知信息进行融合计算的模型和方法，提出网元之间信息交互中信息表达、效能平衡和权限保护的机理与方法，解决不确定性感知信息的整合适配问题；提出

2、系统环境动态问题域建模、软件平台对环境信息的自动获取和理解、自适应求解的方法，形成动态环境中服务提供机理，解决动态系统环境中的服务适应适用问题。本项目将在大规模异质网元数据交换、不确定信息整合以及动态系统环境服务提供等方面取得原创性理论成果和关键技术突破，并在林区生态保护领域进行大规模的试验和验证；形成一批有自主知识产权的成果，为大规模、实用的物联网设计和高效运行提供理论指导，推动我国在物联网领域的跨越式发展，使我国该领域研究达到国际先进水平。3.2三年预期目标本项目的三年预期目标分四个方面：(1)基础理论方面在

3、物联网系统模型、设计原理和实现机理的基础研究上取得突破，创建物联网体系架构模型、异构网络互连模型、性能评价体系与度量模型、信息表达模型、服务模型，形成物联网网络融合与自治机理、数据交换机理、隐私保护机理、服务提供机理，建立信息融合计算理论、服务提供理论，指导大规模异质网元的高效互连、不确定信息的有效利用、动态系统环境的服务提供等关键问题的解决。(2)关键技术方面在非IP数据交换技术、异构网络融合技术、自治区域动态管理等方面取得突破,为物联网中大规模异质网元的数据交换提供技术支撑；在信息融合计算技术、隐私确保的安全

4、计算技术等方面取得突破，为物联网内不确定信息整合提供技术支撑；在环境适变的软件设计技术、服务动态构建技术等方面取得突破，为物联网服务提供技术支撑。(3)验证平台和示范应用方面研制物联网综合验证平台实现对物联网体系结构、设计原理、关键技术的验证，提供物联网系统环境的性能检测及诊断工具；突破林区生态保护示范应用中的技术难题，建立一套林区生态保护物联网示范应用系统和碳平衡监测应用示范。3.3三年的具体考核指标本项目的知识产权成果以完成高质量的研究论文、发明专利和标准为主，并完成物联网验证平台和示范应用系统。具体指标为：

5、(1)在IEEE/ACMTransactions等国际权威学术刊物和ACMMobiCom/SenSys、IEEEINFOCOM等重要会议发表一批高质量论文,其中SCI检索论文50篇以上,IEEE/ACMTransactions论文20篇以上；(2)授权国内外发明专利18项以上,提交国际或国家相关标准提案2项以上；(3)研制1个具有我国自主知识产权的物联网验证平台；面向林区生态保护提供一套物联网示范应用系统和碳平衡监测应用示范。三、研究方案4.1学术思路本项目的总体研究思路是瞄准国家物联网发展的重大需求，认识物联网

6、“广泛互联互通、透彻信息感知、综合智慧服务”的本质特征，紧密围绕三个关键科学问题，研究体现物联网特性、适应物联网应用需求的物联网体系结构理论与关键技术。项目兼顾国家重大需求和科学前沿，利用基础理论研究带动关键技术突破，从基础模型、理论与方法支撑、平台与典型应用示范三个层次着手，按照“1套理论体系、3项关键技术、1个验证平台”整体目标开展项目研究，内容上有重点、有侧重。把物联网体系结构的理论模型作为研究基础，特别注意与网络互连、信息整合、服务提供3个方面支撑理论和关键技术的研究内容的联系和集成，研制物联网验证平台，

7、并在林区生态保护应用等领域展开应用验证，形成完整的研究体系。总体学术思路如图1所示。图1.项目总体学术思路4.2技术路线1.物联网体系结构理论模型我们遵循网络分层的原理，将物联网分成对象感知层、数据交换层、信息整合层、应用服务层构成的4层体系架构，如图2所示，对象感知层实现对物理对象的感知和数据获取;数据交换层提供透明的数据传输能力;信息整合层提供对网络获取的不确定信息完成重组、清洗、融合等处理，整合为相对准确结论;应用服务层将信息转化为内容提供服务。基于该架构，进一步研究异构网络的互连模型和互连机理。从用户、网

8、络提供者、应用开发者、服务提供者等多视角研究物联网体系结构，并利用形式化方法对结构进行准确描述，为制订各种接口、协议和规范提供依据。针对网元异质性和应用环境的动态性研究物联网中不同的互联要求及其对应的互联模型和互连机理。进而研究新型动态网元编址模型和寻址体系，兼容网元能力差异，为支持大规模异构网络全局网络融合和局部动态自治所要求的高效数据交换奠定基础。图2.物联网四层体系