工作计划书(成秀珍).pdf

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1、泰山学者特聘专家工作计划书一、背景概述(主要包括所属研究领域、国内外发展水平、申报人选及团队在国内外本学科领域所处的地位或具有的影响)1.所属研究领域研究领域:信息科学所属一级学科:计算机科学与技术所属二级学科:计算机系统结构研究方向:无线网络本人之前的研究主要包括Adhoc网络、传感器网络、认知无线电网络、社交网络、车联网、体域网中的协议和分布式算法设计(如拓扑控制、路由、消息分发、媒体接入控制、频谱感知、频谱管理、频谱分配等),以及相应的安全机制与隐私保护策略设计(如密钥管理、攻击检测和预防、基于属性加密技术的访问控制、基于组签名的隐私保护机制等)。除此之外,本人还涉及智能系统应用方面,

2、如基于智能手机的高精度导航以及汽车运行中司机的手机屏蔽等。2.国内外发展水平目前,云计算(CloudComputing)、大数据(BigData)、移动互联(MobileInternet)和物联网(InternetofThings,IoT)是计算机领域国内、国际学术界及企业界研究的重点和热点领域。本质上来说,物联网和移动互联网属于无线网络(通信)的范畴,其主要目标是实现信息或数据的交换。而云计算作为服务平台(IaaS、PaaS、SaaS)所建立的数据中心提供数据的存储与查询。以无线传感网(WirelessSensorNetworks)为代表的物联网(IoT)和以社交网络(SocialNetw

3、orks)为代表的移动互联网络密不可分。从现存的架构来看,云平台和物联网是简单的两层结构,物联网处在云平台的下方,传感器和以智能手机为代表的智能终端处在数据处理的最底层,实现数据的采集与分发。数以亿记的不同装置、不同机器之间的信息交换所形成的M2M(Machine-to-Machine)、D2D(Device-to-Device)通信,会产生海量的数据,致使数据中心负担过重,带宽会严重不足。此外,物联网所要求的低延时、实时性、移动性、广泛的地理分布、支持边缘节点等功能无法得到满足。在此背景下,Cisco公司的GinnyNichols在2011年提出旨在降低服务时延,提高服务质量,增强用户体验

4、的一种新型计算架构——雾计算(FogComputing,也称为FogNetwork或Fogging)。到目前为止,雾计算的确切定义还不明晰,但这不影响我们对其进行研究。事实上,就象云计算一样,到目前为止还没有一个统一的定义,但对云计算的研究并没有停止,并且云计算已经在发挥着越来越重要的作用。从GinnyNichols提出的雾计算架构来看,它既是云计算的延伸,又是一种新兴的计算处理平台。云在高高的天上,十分抽象,而雾则接近地面,介于云计算与个体计算(物联网)之间,是半虚拟化的服务计算架构模型。雾计算的架构呈分布式,比云计算更接近网络边缘。区别于云计算,雾计算将数据、数据处理和应用程序集中在网络

5、边缘的设备中。尽管云计算承载着业界厚望,但将数据从云端导入、导出实际上比人们想象的要更为复杂和困难,很大一部分原因在于越来越多的网络接入设备,使得网络节点在传输数据或者获取信息时,面临带宽严重不足的困境。另一方面,雾计算资源丰富,但未得到充分利用。“雾服务器”不是由性能强大的服务器组成,而是由性能较弱、更为分散的各类功能的计算机组成,更接近于终端用户。利用分布式的雾计算,采用智能路由器等设备和技术手段,可以在不同设备之间建立起数据传输路径。典型的物联网,如传感网、车联网(VehicularNetwork)、智慧城市(SmartCity)等,都可以将本地无法实时完成的任务上传到雾服务器,并通过

6、雾计算完成。因此,雾计算能够更为便捷的进行网络部署与业务拓展,对网络流量进行有效的疏导,降低云数据中心的计算负荷,进而避免使用云计算所带来的大量延时。与云计算不同,雾计算不要求使用者链接远端的大型数据中心进行存取服务。它不仅扩大了云计算的网络计算模式,而且将网络计算从中心扩展到了边缘,从而更加广泛地用于各种服务。由于雾计算没有像云计算那样强大的计算能力,因此雾计算之上依然需要云计算加以支持,架构模型如图1所示。图1.雾计算系统构架图1给出了基于雾计算的网络架构。其中最上层为云服务器,中间层为雾服务器,最下层为终端用户或终端用户所处的应用网络。一般而言,大多数实时业务和计算可以直接通过具有低延

7、时特性的雾服务器完成。有延时允许的业务(如VOD等)可以调用云服务器的资源,通过云服务器获取相应数据并传送到终端用户。而大多数实时业务和计算可以直接通过具有低延时特性的雾服务器完成。图中终端用户可在通信距离允许的条件下与雾服务器直接连接,或由其它终端用户、接入点、中继节点接入雾服务器。此外,雾服务器之间也可以相互协作共同完成更为复杂的计算工作。因此对于上述网络存在着以下几方面的问题。一是数据传输的拓扑控制与转

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1、泰山学者特聘专家工作计划书一、背景概述(主要包括所属研究领域、国内外发展水平、申报人选及团队在国内外本学科领域所处的地位或具有的影响)1.所属研究领域研究领域:信息科学所属一级学科:计算机科学与技术所属二级学科:计算机系统结构研究方向:无线网络本人之前的研究主要包括Adhoc网络、传感器网络、认知无线电网络、社交网络、车联网、体域网中的协议和分布式算法设计(如拓扑控制、路由、消息分发、媒体接入控制、频谱感知、频谱管理、频谱分配等),以及相应的安全机制与隐私保护策略设计(如密钥管理、攻击检测和预防、基于属性加密技术的访问控制、基于组签名的隐私保护机制等)。除此之外,本人还涉及智能系统应用方面,

2、如基于智能手机的高精度导航以及汽车运行中司机的手机屏蔽等。2.国内外发展水平目前,云计算(CloudComputing)、大数据(BigData)、移动互联(MobileInternet)和物联网(InternetofThings,IoT)是计算机领域国内、国际学术界及企业界研究的重点和热点领域。本质上来说,物联网和移动互联网属于无线网络(通信)的范畴,其主要目标是实现信息或数据的交换。而云计算作为服务平台(IaaS、PaaS、SaaS)所建立的数据中心提供数据的存储与查询。以无线传感网(WirelessSensorNetworks)为代表的物联网(IoT)和以社交网络(SocialNetw

3、orks)为代表的移动互联网络密不可分。从现存的架构来看,云平台和物联网是简单的两层结构,物联网处在云平台的下方,传感器和以智能手机为代表的智能终端处在数据处理的最底层,实现数据的采集与分发。数以亿记的不同装置、不同机器之间的信息交换所形成的M2M(Machine-to-Machine)、D2D(Device-to-Device)通信,会产生海量的数据,致使数据中心负担过重,带宽会严重不足。此外,物联网所要求的低延时、实时性、移动性、广泛的地理分布、支持边缘节点等功能无法得到满足。在此背景下,Cisco公司的GinnyNichols在2011年提出旨在降低服务时延,提高服务质量,增强用户体验

4、的一种新型计算架构——雾计算(FogComputing,也称为FogNetwork或Fogging)。到目前为止,雾计算的确切定义还不明晰,但这不影响我们对其进行研究。事实上,就象云计算一样,到目前为止还没有一个统一的定义,但对云计算的研究并没有停止,并且云计算已经在发挥着越来越重要的作用。从GinnyNichols提出的雾计算架构来看,它既是云计算的延伸,又是一种新兴的计算处理平台。云在高高的天上,十分抽象,而雾则接近地面,介于云计算与个体计算(物联网)之间,是半虚拟化的服务计算架构模型。雾计算的架构呈分布式,比云计算更接近网络边缘。区别于云计算,雾计算将数据、数据处理和应用程序集中在网络

5、边缘的设备中。尽管云计算承载着业界厚望,但将数据从云端导入、导出实际上比人们想象的要更为复杂和困难,很大一部分原因在于越来越多的网络接入设备,使得网络节点在传输数据或者获取信息时,面临带宽严重不足的困境。另一方面,雾计算资源丰富,但未得到充分利用。“雾服务器”不是由性能强大的服务器组成,而是由性能较弱、更为分散的各类功能的计算机组成,更接近于终端用户。利用分布式的雾计算,采用智能路由器等设备和技术手段,可以在不同设备之间建立起数据传输路径。典型的物联网,如传感网、车联网(VehicularNetwork)、智慧城市(SmartCity)等,都可以将本地无法实时完成的任务上传到雾服务器,并通过

6、雾计算完成。因此,雾计算能够更为便捷的进行网络部署与业务拓展,对网络流量进行有效的疏导,降低云数据中心的计算负荷,进而避免使用云计算所带来的大量延时。与云计算不同,雾计算不要求使用者链接远端的大型数据中心进行存取服务。它不仅扩大了云计算的网络计算模式,而且将网络计算从中心扩展到了边缘,从而更加广泛地用于各种服务。由于雾计算没有像云计算那样强大的计算能力,因此雾计算之上依然需要云计算加以支持,架构模型如图1所示。图1.雾计算系统构架图1给出了基于雾计算的网络架构。其中最上层为云服务器,中间层为雾服务器,最下层为终端用户或终端用户所处的应用网络。一般而言,大多数实时业务和计算可以直接通过具有低延

7、时特性的雾服务器完成。有延时允许的业务(如VOD等)可以调用云服务器的资源,通过云服务器获取相应数据并传送到终端用户。而大多数实时业务和计算可以直接通过具有低延时特性的雾服务器完成。图中终端用户可在通信距离允许的条件下与雾服务器直接连接,或由其它终端用户、接入点、中继节点接入雾服务器。此外,雾服务器之间也可以相互协作共同完成更为复杂的计算工作。因此对于上述网络存在着以下几方面的问题。一是数据传输的拓扑控制与转

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