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1 项 目 名 称 : 物 联 网 体 系 结 构 基 础 研 究 首 席 科 学 家 : 马 华 东 北 京 邮 电 大 学 起 止 年 限 : 至 依 托 部 门 : 教 育 部

2 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 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 本 项 目 研 究 将 为 提 高 我 国 物 联 网 研 发 能 力 奠 定 坚 实 基 础, 为 感 知 中 国 国 家 物 联 网 发 展 战 略 做 出 支 撑, 同 时 为 国 家 培 养 一 批 从 事 物 联 网 研 究 青 年 学 术 带 头 人 和 研 究 骨 干 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 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 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

3 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 (4) 学 术 交 流 和 人 才 培 养 方 面 积 极 参 与 国 际 合 作 和 国 际 国 内 标 准 制 定, 争 取 更 多 的 研 究 成 果 成 为 国 际 国 内 标 准 ; 争 取 更 多 国 际 交 流 和 组 织 大 型 国 际 会 议 的 机 会 培 养 和 建 立 一 支 学 术 水 平 高 创 新 能 力 强 的 学 术 研 究 队 伍, 使 我 国 在 该 领 域 的 研 究 进 入 国 际 先 进 行 列, 为 未 来 十 年 国 家 物 联 网 的 跨 越 式 发 展 做 出 实 质 性 的 贡 献 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 : (1) 在 IEEE/ACM Transactions 等 国 际 权 威 学 术 刊 物 和 ACM MobiCom/SenSys IEEE INFOCOM 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/ACM Transactions 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) 为 国 家 培 养 一 支 包 括 国 家 杰 青 教 育 部 长 江 学 者 和 新 世 纪 人 才 多 学 科 融 合 的 从 事 物 联 网 研 究 的 高 水 平 团 队, 培 养 博 士 生 30 名 以 上 ; (4) 组 织 大 型 国 际 学 术 会 议 2-3 次 ; (5) 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

4 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 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, 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 1 个 验 证 平 台 碳 平 衡 监 测 示 范 应 用 物 联 网 验 证 平 台 3 项 关 键 技 术 非 IP 数 据 交 换 信 息 融 合 计 算 服 务 动 态 构 建 1 套 理 论 体 系 网 络 融 合 与 自 治 机 理 信 息 整 合 与 交 互 模 型 体 系 架 构 模 型 子 网 互 联 模 型 网 络 评 价 与 度 量 模 型 服 务 提 供 机 理 科 学 问 题 驱 动 大 规 模 异 质 网 元 的 数 据 交 换 问 题 不 确 定 信 息 的 有 效 整 合 与 交 互 适 配 问 题 动 态 系 统 环 境 中 的 服 务 自 适 应 问 题 4.2 技 术 路 线 图 1. 项 目 总 体 学 术 思 路 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

5 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 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 应 用 服 务 层 信 息 整 合 层 数 据 交 换 层 对 象 感 知 层 图 2. 物 联 网 四 层 体 系 架 构 物 联 网 作 为 一 种 全 新 的 网 络 模 式, 其 核 心 性 能 因 素 以 及 网 络 动 态 行 为 对 这 些 因 素 的 影 响 都 是 未 知 的, 需 要 深 入 研 究 针 对 信 息 和 服 务 的 主 动 测 量 的 协 作 框 架 以 及 被 动 测 量 的 数 据 分 析 方 法, 探 寻 分 析 网 络 行 为 对 性 能 要 素 影 响 的 一 般 规 律 在 认 识 网 络 动 态 行 为 规 律 的 基 础 上, 研 究 物 联 网 中 研 究 适 应 时 变 网 络 快 速 数 据 转 发 的 路 由 策 略 与 数 据 转 移 模 式 在 网 络 性 能 评 测 与 度 量 方 面, 本 项 目 以 网 络 信 息 论 为 基 础, 采 用 稀 疏 割 方 法 网 络 编 码 技 术 信 息 高 速 公 路 概 念 和 虚 拟 MIMO 协 同 通 信 无 码 率 编 码 和 机 会 通 信 等 思 路, 研 究 物 联 网 性 能 评 价 体 系 度 量 模 型 与 方 法, 揭 示 物 联 网 的 时 空 关 系, 研 究 物 联 网 容 量 拓 扑 时 延 吞 吐 量 覆 盖 的 性 能 度 量, 探 索 物 联 网 拓 扑 设 计 准 则 路 由 选 择 原 则 网 络 能 力 / 延 迟 的 规 律 等 物 联 网 的 基 本 性 质, 为 物 联 网 的 设 计 分 析 管 理 运 营 等 提 供 理 论 依 据 2. 网 络 高 效 融 合 与 动 态 自 治 的 机 理 与 方 法 针 对 物 联 网 网 络 融 合 的 多 元 化 特 征, 从 两 类 场 景 分 别 考 虑 : 一 是 利 用 互 联 网 为 主 流 平 台, 通 过 多 元 化 的 网 络 接 入, 实 现 各 子 网 与 互 联 网 的 融 合, 主 要 是 深 入 研 究 IPv6 在 物 联 网 中 应 用 的 新 需 求 和 新 问 题, 结 合 IPv6 自 身 优 势, 重 点 考 虑 协 议 开 销 问 题, 设 计 基 于 IPv6 的 轻 量 级 的 物 联 网 编 址 寻 址 架 构 ; 研 究 基 于 主 机 标 识 和 定 位 符 分 离 的 新 型 物 联 网 体 系 结 构, 探 讨 层 次 化 可 扩 展 的 网 络 单 元 命 名 方 法, 建 立 面 向 IP 体 系 演 进 的 融 合 网 络 的 命 名 与 寻 址 架 构 二 是 针 对 物 联 网 在 局 部 区 域 内 的 强 耦 合 性 连 接 动 态 性, 不 必 经 过 IP 连 接 或 不 适 合 利 用 IP 网 络 进 行 互 连 互 通 的 场 景, 将 IP 网 先 路 由 后 传 输 两 者 分 离 的 方 式, 转 变 为 物 联 网 环 境 感 知 传 输 路 由 紧 密 联 系 相 互 优 化 协 同 应 用 三 者 不 可 分 的 方 式, 研 究 非 IP

6 数 据 交 换 技 术, 探 索 新 的 寻 址 策 略 新 的 数 据 传 输 机 制 ; 基 于 网 络 体 系 架 构 量 化 研 究 方 法, 研 究 协 议 分 层 与 优 化 算 子 耦 合 关 系 网 络 数 据 交 换 计 算 复 杂 性, 为 非 IP 与 IP 融 合 的 网 络 架 构 设 计 的 奠 定 理 论 基 础 针 对 物 联 自 治 网 络 网 元 移 动 和 链 路 变 化, 研 究 动 态 拓 扑 构 建 策 略 物 联 网 区 域 自 治 的 松 耦 合 特 性 导 致 网 络 拓 扑 结 构 多 变, 网 络 连 通 性 和 链 路 质 量 无 法 保 障, 给 物 联 网 自 治 域 内 的 数 据 交 换 带 来 困 难 针 对 这 一 问 题, 拟 从 三 个 方 面 展 开 研 究, 一 是 对 物 联 网 自 治 域 的 网 络 流 量 拓 扑 等 进 行 测 量 统 计, 提 炼 自 治 网 络 行 为 特 征, 设 计 具 有 预 测 性 的 网 络 行 为 统 计 分 析 模 型 ; 二 是 研 究 基 于 网 络 行 为 感 知 的 认 知 路 由 协 议, 提 出 垂 直 分 层 拓 扑 图 的 构 造 方 法, 实 现 层 次 化 的 网 络 拓 扑 流 量 感 知, 并 结 合 端 到 端 目 标, 通 过 不 断 学 习 的 自 适 应 过 程 合 理 决 策 并 实 施 路 由 调 整, 以 提 高 局 部 网 络 数 据 交 互 的 整 体 性 能 ; 三 是 研 究 自 治 域 内 的 路 由 稳 定 性 问 题, 全 面 分 析 各 种 路 由 判 决 本 身 的 变 化 规 律, 提 出 路 由 稳 定 性 的 模 型 化 分 析 方 法, 为 自 治 域 内 的 路 由 协 议 设 计 提 供 依 据 另 外, 针 对 物 联 自 治 网 络 内 异 质 网 元 不 同 通 信 方 式 需 求 缺 少 专 有 数 据 交 换 设 备 作 支 撑 的 情 况 研 究 物 联 网 自 治 域 内 数 据 交 换 方 法, 探 索 弱 状 态 或 无 状 态 路 由 的 数 据 报 交 换 的 方 式 3. 物 联 网 信 息 整 合 与 交 互 的 理 论 和 方 法 针 对 物 联 网 感 知 信 息 的 不 确 定 性, 主 要 从 不 确 定 信 息 的 表 达 不 确 定 信 息 融 合 不 确 定 信 息 的 使 用 三 个 角 度 开 展 研 究, 实 现 信 息 整 合 以 实 现 物 联 网 信 息 的 有 效 利 用 利 用 概 率 论 机 器 学 习 模 式 识 别 等 理 论, 研 究 感 知 信 息 的 表 示 模 型 数 据 源 / 交 互 对 象 集 合 优 化 选 择 策 略 多 模 态 异 构 信 息 的 融 合 计 算 模 型, 对 多 点 网 元 感 知 信 息 高 效 综 合 同 时, 进 一 步 研 究 信 息 交 互 中 物 理 对 象 隐 私 保 护 问 题 为 了 提 高 信 息 整 合 的 精 确 性, 必 须 对 多 种 来 源 信 息 进 行 融 合, 融 合 是 基 于 异 质 网 元 的 信 息 交 互, 针 对 多 个 异 构 网 元 存 在 相 关 信 息, 从 物 联 网 获 取 信 息 不 完 全 性 冗 余 性 出 发, 采 用 多 阶 段 多 层 次 的 融 合 策 略 ; 针 对 物 联 网 环 境 感 知 时 序 性, 基 于 序 列 分 析 和 贝 叶 斯 网 络 融 合 的 方 法 利 用 不 同 信 息 源 的 特 征 表 达 集 合, 在 不 同 层 次 上 对 信 息 集 合 进 行 有 机 的 融 合, 提 高 信 息 整 合 性 能 在 信 息 交 互 方 面, 利 用 信 息 论 和 网 络 编 码 机 制, 研 究 信 息 交 互 的 适 配 理 论 与 高 效 强 健 可 扩 展 的 强 隐 私 计 算 模 型, 根 据 各 物 体 的 计 算 能 力, 实 现 自 适 应 的 交 互 信 息 的 适 配 交 互 ; 在 实 现 适 配 的 基 础 上, 研 究 物 体 的 自 发 协 作 与 协 同 隐 私 确 保 模 型, 对 参 与 交 互 任 务 的 多 个 物 体, 在 完 成 同 一 交 互 任 务 的 过 程 中, 合 理 安 排 各 个 物 体 的 目 标 资 源 以 调 整 各 自 的 行 为, 最 大 程 度 地 实 现 物 体 之 间 的 协 作 4. 物 联 网 服 务 提 供 机 理 和 方 法 在 物 联 网 软 件 建 模 与 设 计 理 论 方 面, 针 对 物 联 网 环 境 动 态 性, 从 软 件 结 构 建 模 编 程 模 型 和 服 务 提 供 方 面 增 加 对 环 境 的 感 知 适 应 能 力 对 不 同 类 型 的 物 联 网 应 用 进 行 分 析, 通 过 建 立 统 一 的 建 模 方 法, 提 供 具 有 支 持 输 入 需 求 资 源 三 方 面 表 达 能 力 的 模 型 框 架, 针 对 各 种 应 用 类 别 提 供 元 模 型 ; 在 问 题 域 模 型 基 础 上, 通 过 引 入 语 义 标 注 方 法 实 现 应 用 模 型 的 描 述, 并 完 成 模 型 的 组 合 与 生 成 ; 对 于 动

7 态 生 成 的 应 用 模 型, 利 用 仿 真 方 法 递 归 校 验 其 正 确 性 并 不 断 对 模 型 进 行 修 正 ; 建 立 模 型 变 化 与 环 境 变 化 的 作 用 关 系, 给 出 模 型 变 化 在 环 境 适 应 性 及 模 型 切 换 风 险 之 间 的 度 量 方 法, 评 估 模 型 切 换 风 险, 为 模 型 的 动 态 调 整 提 供 依 据 在 编 程 模 型 方 面, 建 立 关 于 编 程 维 度 的 多 维 理 论 模 型, 提 出 环 境 维 度 概 念, 将 软 件 依 赖 环 境 的 部 分 独 立 出 来, 实 现 业 务 逻 辑 与 系 统 环 境 相 分 离, 提 高 软 件 系 统 灵 活 性 和 扩 展 性 在 物 联 网 服 务 需 求 的 动 态 获 取 和 演 化 研 究 中, 结 合 面 向 目 标 本 体 论 和 面 向 场 景 的 多 视 点 物 联 网 服 务 需 求 获 取 方 法, 对 服 务 所 依 赖 和 生 存 的 动 态 环 境 和 演 化 特 征 进 行 精 确 刻 画 和 建 模 ; 在 此 基 础 上, 通 过 引 入 上 下 文 感 知 的 环 境 信 息 控 制 函 数 和 反 射 机 制, 使 服 务 需 求 能 够 适 应 动 态 环 境 的 变 化, 对 服 务 需 求 元 数 据 进 行 更 新, 达 到 需 求 动 态 演 化 的 目 的 在 服 务 动 态 构 建 及 自 演 化 适 配 机 理 研 究 方 面, 通 过 引 入 服 务 聚 类 的 概 念, 实 现 物 联 网 服 务 的 分 类 组 织 ; 然 后 引 入 抽 象 服 务 域 概 念, 能 够 根 据 用 户 的 功 能 性 和 非 功 能 性 需 求 将 不 同 服 务 聚 类 中 的 网 络 信 息 服 务 组 织 成 服 务 资 源 视 图, 同 时 结 合 问 题 域 的 搜 索 和 知 识 推 理, 引 入 仿 生 智 能 计 算 方 法, 实 现 服 务 的 动 态 发 现 选 择 聚 合 和 集 成 在 服 务 质 量 的 动 态 保 障 方 法 研 究 中, 采 用 机 器 学 习 的 方 法 来 自 动 地 分 析 挖 掘 上 下 文 信 息 间 的 依 赖 或 因 果 关 系, 自 动 形 成 相 关 上 下 文 信 息 间 的 拓 扑 结 构 和 结 点 间 的 度 量 值, 最 终 建 立 起 基 于 上 下 文 感 知 的 物 联 网 服 务 质 量 动 态 保 障 机 制 与 方 法, 实 现 有 质 量 保 障 的 物 联 网 服 务 5. 物 联 网 验 证 平 台 和 典 型 应 用 示 范 采 用 本 项 目 提 出 的 物 联 网 四 层 体 系 架 构, 融 合 传 感 器 网 络 车 载 网 移 动 定 位 终 端 网 络 移 动 通 信 网 络 互 联 网 等 多 种 异 构 网 络, 建 立 大 规 模 异 质 网 元 所 构 成 的 物 联 网 验 证 平 台, 对 相 关 理 论 和 关 键 技 术 进 行 综 合 验 证 验 证 平 台 从 功 能 上 由 4 部 分 组 成 : (1) 物 联 网 体 系 结 构 的 验 证 构 建 分 层 独 立 的 验 证 平 台 体 系 架 构, 实 现 物 联 网 功 能 实 体, 分 别 对 对 象 感 知 层 数 据 交 换 层 信 息 整 合 层 应 用 服 务 层 各 层 的 功 能 和 接 口, 进 行 独 立 验 证 及 集 成 验 证 ; (2) 物 联 网 系 统 设 计 原 理 实 现 机 理 的 验 证 构 建 大 规 模 异 质 网 元 组 成 的 动 态 网 络, 实 现 网 元 节 点 的 异 构 接 入 网 络 融 合 和 应 用 环 境 等 基 础 架 构, 验 证 网 络 中 异 质 网 元 数 据 交 换 不 确 定 信 息 整 合 动 态 环 境 服 务 提 供 等 基 础 理 论 和 方 法 ; (3) 物 联 网 系 统 关 键 技 术 的 验 证 验 证 非 IP 的 数 据 交 换 信 息 融 合 计 算 服 务 动 态 构 建 等 支 撑 网 络 平 台 可 靠 运 行 和 管 理 的 各 种 关 键 技 术 和 协 议 的 正 确 性 ; (4) 物 联 网 系 统 环 境 的 性 能 检 测 及 诊 断 工 具 根 据 物 联 网 性 能 度 量 评 价 体 系 建 立 大 规 模 物 联 网 系 统 性 能 测 量 机 制, 通 过 分 布 式 动 态 自 组 的 方 式 实 现 验 证 平 台 的 性 能 评 测 功 能 ; 通 过 主 动 或 被 动 方 式 获 取 系 统 运 行 参 数 和 诊 断 指 标, 建 立 数 据 关 联 关 系 分 析 技 术, 研 制 系 统 诊 断 工 具, 保 证 物 联 网 系 统 的 可 靠 运 行 通 过 建 立 林 区 生 态 保 护 示 范 系 统, 对 物 联 网 各 项 关 键 技 术 进 行 应 用 示 范, 提 供 碳 平 衡 监 测 示 范 应 用 以 天 目 山 地 区 为 示 范 区 域, 利 用 传 感 网 车 载 网 智 能 用 电 网 等 构 成 的 物 联 网 对 林 区 固 碳 车 辆 行 驶 排 碳 建 筑 物 / 企 业 用 电 排 碳 等 进

8 行 采 样 检 测, 对 采 集 的 数 据 进 行 整 合 从 而 获 取 区 域 内 碳 平 衡 指 数, 并 进 行 减 排 智 能 决 策 提 供 依 据 同 时 利 用 互 联 网 和 移 动 网 络 向 公 众 动 态 发 布 碳 平 衡 指 数, 引 导 公 众 自 然 采 取 低 碳 消 费, 实 现 低 碳 社 会 4.3 主 要 创 新 点 与 特 色 (1) 利 用 网 络 分 层 原 理, 提 出 由 对 象 感 知 层 数 据 交 换 层 信 息 整 合 层 应 用 服 务 层 构 成 的 物 联 网 4 层 体 系 架 构, 基 于 该 架 构 进 一 步 研 究 异 构 网 络 的 互 连 模 型 和 互 连 机 理, 构 建 面 向 网 元 异 构 性 和 应 用 多 态 性 的 网 元 互 联 方 法 和 与 之 相 适 应 的 寻 址 体 系 (2) 从 网 络 信 息 理 论 的 角 度, 揭 示 物 联 网 的 时 空 关 系, 探 索 物 联 网 拓 扑 设 计 准 则 路 由 选 择 原 则 网 络 能 力 / 延 迟 的 规 律 等 物 联 网 的 基 本 性 质 (3) 针 对 物 联 网 网 络 融 合 多 元 化 特 征, 分 别 从 IP 体 系 演 进 支 持 非 IP 与 IP 融 合 两 种 角 度 研 究 融 合 网 络 体 系 架 构, 来 适 应 不 同 场 景 网 络 融 合 需 求 将 IP 网 先 路 由 后 传 输 两 者 分 离 的 方 式, 转 变 为 物 联 网 环 境 感 知 传 输 路 由 紧 密 联 系 相 互 优 化 协 同 应 用 三 者 不 可 分 的 方 式, 研 究 非 IP 数 据 交 换 技 术 (4) 针 对 感 知 信 息 的 不 确 定 性, 利 用 概 率 论 机 器 学 习 模 式 识 别 等 理 论, 研 究 交 互 信 息 的 统 一 表 示 模 型 交 互 对 象 集 合 优 化 选 择 情 境 驱 动 的 多 个 网 元 感 知 信 息 高 效 融 合, 研 究 基 于 多 属 性 决 策 的 信 息 融 合 计 算 理 论 (5) 针 对 物 联 网 环 境 动 态 性, 提 出 环 境 维 度 概 念, 将 软 件 依 赖 环 境 的 部 分 独 立 出 来, 实 现 业 务 逻 辑 与 系 统 环 境 相 分 离 从 软 件 结 构 建 模 编 程 模 型 和 服 务 提 供 方 面 增 加 对 环 境 的 感 知 适 应 能 力, 建 立 有 机 协 调 业 务 流 控 制 流 和 感 知 流 的 新 型 物 联 网 服 务 模 型, 研 究 基 于 情 境 感 知 的 主 动 服 务 提 供 机 理 另 外, 本 项 目 在 跨 信 息 林 业 学 科 的 研 究 团 队 组 织, 面 向 林 区 生 态 保 护 示 范 应 用 研 制 大 规 模 实 用 性 的 物 联 网 系 统 和 碳 平 衡 监 测 示 范 应 用 方 面 有 显 著 特 色 4.4 课 题 设 置 围 绕 本 项 目 解 决 三 个 关 键 科 学 问 题 的 总 体 目 标, 覆 盖 关 键 科 学 问 题 包 含 的 主 要 研 究 内 容, 本 项 目 设 置 紧 密 联 系 而 有 不 同 侧 重 的 5 个 研 究 课 题, 关 键 科 学 问 题 与 课 题 之 间 关 系 各 个 课 题 之 间 的 关 系 如 图 3 4 所 示 课 题 1 物 联 网 体 系 结 构 理 论 模 型 为 课 题 2 课 题 3 课 题 4 提 供 基 础 模 型 的 支 持 ; 课 题 2 课 题 3 课 题 4 围 绕 课 题 1 建 立 的 理 论 模 型, 从 物 联 网 的 融 合 与 自 治 机 理 信 息 整 合 与 交 互 方 法 服 务 提 供 三 个 方 面 开 展 理 论 和 方 法 研 究 ; 课 题 5 物 联 网 验 证 平 台 和 碳 平 衡 监 测 应 用 示 范 用 于 对 本 项 目 提 出 物 联 网 体 系 结 构 理 论 和 关 键 技 术 进 行 验 证 和 示 范 应 用, 并 反 馈 指 导 理 论 和 关 键 技 术 研 究

9 科 学 问 题 课 题 设 置 课 题 1: 物 联 网 体 系 结 构 理 论 模 型 大 规 模 异 质 网 元 的 数 据 交 换 问 题 课 题 2: 物 联 网 网 络 融 合 与 自 治 的 机 理 与 方 法 不 确 定 信 息 的 有 效 整 合 与 交 互 适 配 问 题 课 题 3: 物 联 网 信 息 整 合 与 交 互 的 理 论 和 方 法 动 态 系 统 环 境 中 的 服 务 自 适 应 问 题 课 题 4: 物 联 网 服 务 提 供 机 理 和 方 法 课 题 5: 物 联 网 验 证 平 台 和 碳 平 衡 监 测 应 用 示 范 图 3. 科 学 问 题 与 课 题 之 间 相 互 关 系 课 题 5: 物 联 网 验 证 平 台 和 碳 平 衡 监 测 应 用 示 范 支 撑 理 论 与 技 术 课 题 2: 物 联 网 网 络 融 合 与 自 治 的 机 理 和 方 法 课 题 3: 物 联 网 信 息 整 合 与 交 互 的 理 论 和 方 法 课 题 4: 物 联 网 服 务 提 供 机 理 和 方 法 理 论 模 型 课 题 1: 物 联 网 体 系 结 构 理 论 模 型 图 4. 课 题 之 间 相 互 关 系 下 面 是 各 个 课 题 的 具 体 设 置 情 况 课 题 1 物 联 网 体 系 结 构 理 论 模 型 预 期 目 标 : 本 课 题 旨 在 建 立 分 层 可 扩 展 物 联 网 网 络 体 系 结 构, 在 物 联 网 的 体 系 结 构 理 论 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 网 络 行 为 分 析 方 法 与 数 据 交 换 机 理 性 能 评 价 体 系 与 度 量 模

10 型, 并 对 这 些 理 论 成 果 进 行 实 验 验 证, 形 成 有 关 论 文 专 利 和 标 准 提 案, 为 解 决 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 中 服 务 提 供 等 重 要 挑 战 提 供 基 础 研 究 内 容 : (1) 层 次 化 可 扩 展 物 联 网 体 系 结 构 模 型 及 形 式 化 描 述 从 多 个 视 角 分 析 物 联 网 的 基 本 组 成 要 素, 探 讨 各 个 要 素 间 的 内 在 联 系, 建 立 物 联 网 体 系 结 构 模 型 及 其 形 式 化 描 述 方 法 ; (2) 异 构 网 络 系 统 互 连 模 型 与 高 效 网 元 编 址 体 系 研 究 支 持 异 构 系 统 高 效 融 合 的 多 元 化 网 元 互 连 模 型 ; 研 究 适 应 物 联 网 的 新 型 动 态 编 址 模 型 和 寻 址 体 系, 以 及 不 同 互 通 模 型 下 的 网 元 地 址 空 间 规 划 问 题 ; (3) 物 联 网 网 络 动 态 行 为 分 析 与 数 据 交 换 机 理 研 究 针 对 网 络 动 态 行 为 的 主 动 测 量 的 协 作 框 架 和 被 动 测 量 的 数 据 分 析 方 法 ; 研 究 适 应 时 变 网 络 快 速 数 据 转 发 的 路 由 策 略 与 数 据 转 移 模 式 ; (4) 物 联 网 性 能 评 价 与 度 量 模 型 及 方 法 建 立 分 析 物 联 网 时 空 异 构 特 性 的 网 络 评 价 体 系 ; 研 究 在 特 定 时 延 限 制 下 的 网 络 容 量 分 布 ; 研 究 如 何 提 供 物 联 网 的 健 壮 性 连 接 和 高 效 覆 盖 ; 研 究 物 联 网 的 合 理 节 点 空 间 分 布 和 相 关 的 路 由 规 律 经 费 比 例 :28% 承 担 单 位 : 北 京 邮 电 大 学 上 海 交 通 大 学 课 题 负 责 人 : 马 华 东 学 术 骨 干 : 王 新 兵 罗 红 刘 亮 孙 岩 甘 小 莺 课 题 2 物 联 网 网 络 融 合 与 自 治 的 机 理 和 方 法 预 期 目 标 : 针 对 物 联 网 多 元 异 构 性 超 大 规 模 性 系 统 动 态 性 的 特 征, 本 课 题 旨 在 建 立 物 联 网 网 络 融 合 的 架 构, 在 非 IP 数 据 交 换 机 理 物 联 网 自 治 域 内 数 据 汇 聚 与 交 换 方 法 物 联 网 自 治 区 域 动 态 管 理 等 方 面 取 得 突 破, 解 决 网 络 融 合 与 动 态 自 治 中 高 效 的 数 据 交 换 问 题 对 研 究 出 的 成 果 展 开 实 验 验 证, 形 成 有 关 论 文 专 利 和 标 准 提 案 研 究 内 容 : (1) 面 向 IP 体 系 演 进 的 物 联 网 网 络 融 合 及 其 命 名 与 寻 址 架 构 设 计 基 于 IPv6 的 轻 量 级 的 物 联 网 编 址 寻 址 架 构 ; 研 究 基 于 主 机 标 识 和 定 位 符 分 离 的 新 型 物 联 网 编 址 寻 址 架 构, 探 讨 层 次 化 可 扩 展 的 网 络 单 元 命 名 方 法, 提 出 一 种 新 型 的 主 机 名 字 空 间 组 织 构 架, 实 现 高 效 的 主 机 标 识 符 到 定 位 符 的 映 射 ; (2) 支 持 非 IP 和 IP 融 合 的 物 联 网 网 络 体 系 架 构 研 究 非 IP 数 据 交 换 机 理 ; 基 于 网 络 体 系 架 构 量 化 方 法 研 究 协 议 分 层 与 优 化 算 子 耦 合 关 系 网 络 数 据 交 换 计 算 复 杂 性, 形 成 融 合 非 IP 与 IP 的 网 络 架 构 设 计 基 础 ; 分 析 物 联 网 的 实 际 应 用 需 求, 基 于 融 合 网 络 理 论 框 架, 解 决 物 联 网 网 络 服 务 质 量 保 障 等 实 际 应 用 中 的 关 键 问 题 ; (3) 物 联 网 自 治 域 内 数 据 汇 聚 与 交 换 研 究 自 治 域 内 的 数 据 交 换 方 法 ; 研 究 面 向 物 联 网 中 不 同 网 元 行 为 和 连 接 方 式 的 接 入 选 择 策 略 网 元 发 现 机 理 ; 研 究 海

11 量 数 据 传 输 网 络 的 汇 聚 方 法 汇 聚 点 物 理 连 接 空 间 计 算 方 法 物 理 资 源 分 布 和 调 整 技 术 自 治 域 内 汇 聚 点 流 量 优 化 技 术 自 治 网 络 容 量 规 划 方 法 ; (4) 物 联 网 自 治 区 域 动 态 管 理 研 究 定 性 与 定 量 相 结 合 的 物 联 网 自 治 域 多 维 划 分 方 法 ; 研 究 简 化 的 自 治 网 络 自 治 协 议 动 态 路 由 协 议 和 选 路 方 法 ; 针 对 物 联 自 治 网 络 网 元 移 动 和 链 路 变 化 区 域 自 治 的 松 耦 合 特 性 网 络 连 通 性 和 链 路 质 量 无 法 保 障, 研 究 自 治 域 动 态 拓 扑 构 建 策 略 经 费 比 例 :14% 承 担 单 位 : 中 国 科 学 院 计 算 技 术 研 究 所 北 京 邮 电 大 学 课 题 负 责 人 : 李 忠 诚 学 术 骨 干 : 刘 敏 陆 月 明 孙 毅 孙 咏 梅 课 题 3 物 联 网 信 息 整 合 与 交 互 的 理 论 和 方 法 预 期 目 标 : 本 课 题 旨 在 建 立 物 联 网 信 息 整 合 与 交 互 的 理 论 和 方 法, 在 不 确 定 信 息 整 理 信 息 融 合 计 算 网 元 之 间 信 息 交 互 信 息 交 互 中 隐 私 保 护 等 方 面 取 得 突 破, 解 决 物 联 网 中 不 确 定 信 息 的 有 效 整 合 与 交 互 适 配 的 问 题 对 研 究 出 的 成 果 进 行 实 验 验 证, 形 成 有 关 论 文 专 利 和 标 准 提 案 研 究 内 容 : (1) 不 确 定 信 息 整 理 与 融 合 计 算 理 论 研 究 不 确 定 感 知 信 息 的 表 达 模 型, 研 究 物 联 网 感 知 信 息 的 重 组 清 洗 方 法 ; 研 究 情 境 驱 动 的 多 层 次 融 合 和 情 景 语 义 描 述 模 型, 研 究 物 联 网 内 多 模 态 异 构 信 息 的 融 合 计 算 模 型 ; (2) 网 元 间 信 息 交 互 模 型 和 方 法 针 对 数 据 多 源 冗 余 性, 研 究 信 息 融 合 中 效 能 平 衡 的 优 化 的 数 据 源 / 交 互 对 象 集 合 选 择 算 法 ; 针 对 物 联 网 网 元 属 性 差 异 及 交 互 双 方 能 力 的 差 异, 研 究 不 同 类 别 不 同 智 能 程 度 网 元 间 表 达 适 配 的 信 息 交 互 模 型 ; (3) 信 息 交 互 中 隐 私 保 护 方 法 针 对 网 元 信 息 访 问 受 限 情 况, 研 究 权 限 适 配 的 信 息 交 互 模 型 ; 研 究 物 联 网 隐 私 保 护 的 高 效 信 息 传 输 体 系 ; 研 究 隐 私 确 保 的 分 布 式 数 据 加 密 和 解 密, 隐 私 保 护 的 用 户 身 份 管 理 与 动 态 数 据 处 理, 分 布 式 访 问 控 制 和 密 鈅 管 理, 以 及 隐 私 敏 感 的 安 全 协 议 设 计 与 分 析 经 费 比 例 :10% 承 担 单 位 : 北 京 工 业 大 学 清 华 大 学 课 题 负 责 人 : 尹 宝 才 学 术 骨 干 : 孙 艳 丰 蒋 屹 新 王 立 春 课 题 4 物 联 网 服 务 提 供 机 理 和 方 法 预 期 目 标 : 本 课 题 旨 在 形 成 物 联 网 软 件 建 模 理 论 服 务 自 适 应 提 供 机 理 和 实 现 方 法, 在 动 态 问 题 域 的 建 模, 面 向 解 空 间 的 软 件 设 计 理 论, 面 向 动 态 问 题 域 的 需 求 获 取 和 演 化 方 法, 服 务 动 态 构 建 与 适 配 机 理, 基 于 环 境 感 知 的 动 态 服 务 质 量 保 障 方 法 等 方 面 取 得 突 破, 对 研 究 出 的 成 果 进 行 实 验 验 证, 形 成 有 关 论 文 专 利 和 标 准 提 案, 为 实 现 智 慧 服 务 提 供 基 础 理 论 和 支 撑 技 术

12 研 究 内 容 : (1) 问 题 域 动 态 规 律 及 其 建 模 与 求 解 理 论 针 对 物 联 网 环 境 的 动 态 性, 从 动 态 问 题 域 建 模 软 件 自 适 应 求 解 软 件 开 发 模 型 等 方 面 对 物 联 网 软 件 建 模 与 设 计 理 论 进 行 研 究 ; (2) 服 务 需 求 的 动 态 获 取 与 演 化 通 过 分 析 物 联 网 中 面 向 用 户 域 信 息 空 间 域 和 物 理 空 间 域 的 多 维 需 求 特 征, 研 究 结 合 环 境 约 束 灵 活 快 速 多 次 迭 代 的 服 务 需 求 获 取 方 法 ; 针 对 需 求 的 时 变 性 和 环 境 的 动 态 性, 研 究 物 联 网 服 务 的 需 求 演 化 方 法 ; (3) 服 务 的 动 态 构 建 及 适 配 机 理 研 究 高 效 的 物 联 网 服 务 的 组 织 模 型 具 有 动 态 适 变 能 力 的 服 务 建 模 语 言 ; 基 于 问 题 域 的 搜 索 和 知 识 推 理, 研 究 支 持 服 务 的 动 态 发 现 聚 合 和 集 成 的 方 法 ; 利 用 环 境 上 下 文 信 息, 研 究 基 于 事 件 或 者 状 态 的 服 务 运 行 时 的 动 态 适 配 方 法 (4) 服 务 质 量 的 动 态 保 障 方 法 研 究 在 线 的 物 联 网 服 务 质 量 度 量 测 试 与 评 估 方 法 ; 揭 示 物 联 网 服 务 外 在 环 境 变 化 的 特 征 及 其 对 服 务 质 量 的 影 响 规 律 ; 研 究 环 境 上 下 文 感 知 的 服 务 质 量 定 性 诊 断 与 定 量 保 障 方 法 经 费 比 例 :22% 承 担 单 位 : 北 京 邮 电 大 学 北 京 大 学 课 题 负 责 人 : 苏 森 学 术 骨 干 : 陈 俊 亮 金 芝 程 渤 乔 秀 全 彭 泳 吴 步 丹 课 题 5 物 联 网 验 证 平 台 和 碳 平 衡 监 测 应 用 示 范 预 期 目 标 : 本 课 题 旨 在 研 制 一 个 物 联 网 综 合 验 证 平 台, 验 证 课 题 1-4 针 对 本 项 目 关 键 科 学 问 题 的 研 究 成 果, 验 证 所 形 成 的 物 联 网 理 论 模 型 与 关 键 技 术, 提 供 物 联 网 系 统 环 境 的 性 能 检 测 及 诊 断 工 具 ; 在 林 区 生 态 环 境 保 护 示 范 应 用 系 统 的 关 键 技 术 方 面 取 得 突 破, 建 立 一 套 面 向 天 目 山 林 区 生 态 环 境 保 护 的 物 联 网 示 范 系 统 和 碳 平 衡 监 测 应 用 示 范, 形 成 有 关 论 文 专 利 和 标 准 提 案, 为 生 态 环 境 保 护 和 谐 发 展 提 供 科 学 指 导, 为 成 果 应 用 和 推 广 提 供 示 范 研 究 内 容 : (1) 根 据 所 研 究 出 的 理 论 成 果, 研 制 具 有 我 国 自 主 知 识 产 权 的 物 联 网 综 合 验 证 平 台 实 现 物 联 网 体 系 结 构 的 验 证, 实 现 物 联 网 系 统 设 计 原 理 与 实 现 机 理 关 键 技 术 和 方 法 的 验 证, 研 制 系 统 环 境 的 性 能 检 测 及 诊 断 工 具 ; (2) 研 制 面 向 林 区 生 态 环 境 保 护 的 物 联 网 应 用 示 范 系 统 和 碳 平 衡 监 测 应 用 示 范 面 向 天 目 山 林 区 生 态 环 境 保 护 的 应 用 需 求, 研 究 利 用 物 联 网 实 现 林 业 固 碳 林 区 生 活 排 碳 林 区 生 态 环 境 多 点 大 范 围 实 时 协 同 监 测, 构 建 碳 平 衡 监 测 示 范 应 用 系 统 实 现 地 区 内 碳 平 衡 指 数 动 态 掌 控, 为 节 能 减 排 低 碳 生 活 林 区 环 境 保 护 提 供 信 息 统 计 基 础 支 撑 经 费 比 例 :26% 承 担 单 位 : 浙 江 农 林 大 学 西 安 交 通 大 学 课 题 负 责 人 : 周 国 模

13 学 术 骨 干 : 江 洪 姜 培 坤 莫 路 锋 何 晖 杜 华 强 祁 亨 年 王 换 招

14 四 年 度 计 划 第 一 年 研 究 内 容 1. 研 究 物 联 网 体 系 结 构 模 型 ; 研 究 支 持 异 构 系 统 高 效 互 联 融 合 的 多 元 化 网 元 互 连 模 型 ; 研 究 针 对 网 络 动 态 行 为 主 动 测 量 的 协 作 框 架 ; 研 究 物 联 网 异 构 环 境 在 特 定 时 延 限 制 下 的 网 络 容 量 分 布 2. 研 究 面 向 IP 体 系 演 进 的 物 联 网 网 络 融 合 及 其 命 名 与 寻 址 架 构 ; 研 究 基 于 主 机 标 识 和 定 位 符 分 离 的 新 型 物 联 网 命 名 架 构, 探 讨 层 次 化 可 扩 展 的 网 络 单 元 命 名 方 法 ; 研 究 物 联 网 自 治 域 多 维 划 分 3. 研 究 不 确 定 信 息 的 表 达 方 法 ; 研 究 效 能 平 衡 的 优 化 的 数 据 源 / 交 互 对 象 集 合 选 择 算 法 ; 研 究 隐 私 确 保 的 权 限 适 配 信 息 交 互 模 型 ; 研 究 物 联 网 隐 私 保 护 的 高 效 信 息 传 输 体 系 4. 研 究 物 联 网 动 态 问 题 域 的 建 模 方 法 ; 研 究 应 用 模 型 的 分 析 方 法 ; 研 究 面 向 物 联 网 服 务 需 求 获 取 方 法 ; 研 究 服 务 的 统 一 视 图 模 型 和 服 务 系 统 容 量 的 量 化 模 型 5. 研 究 物 联 网 验 证 平 台 和 碳 平 衡 监 测 应 用 示 范 构 建 ; 研 究 构 建 平 台 的 节 点 系 统 软 硬 件 实 现 技 术 ; 研 究 网 元 节 点 的 异 构 接 入 网 络 融 合 和 应 用 环 境 等 验 证 平 台 基 础 框 架 ; 分 别 研 究 对 象 感 知 层 数 据 交 换 层 信 息 整 合 预 期 目 标 1. 建 立 层 次 化 物 联 网 体 系 结 构 模 型 ; 建 立 一 种 适 用 物 联 网 的 多 元 化 网 络 互 连 模 型 ; 建 立 网 络 动 态 行 为 的 主 动 测 量 框 架 ; 认 识 物 联 网 异 构 网 络 的 网 络 容 量 / 时 延 规 律, 建 立 特 定 时 延 限 制 下 的 网 络 容 量 分 布 模 型 2. 设 计 出 一 种 基 于 IPv6 的 轻 量 级 的 物 联 网 编 址 寻 址 架 构 ; 提 出 一 种 新 型 的 主 机 名 字 空 间 组 织 构 架, 实 现 高 效 的 主 机 标 识 符 到 定 位 符 的 映 射 ; 提 出 定 性 与 定 量 相 结 合 的 物 联 网 自 治 域 多 维 划 分 方 法 3. 提 出 一 种 适 合 高 维 异 构 物 联 网 感 知 信 息 的 确 定 表 达 模 型 ; 提 出 一 种 效 能 平 衡 的 信 息 交 互 模 型 ; 建 立 隐 私 确 保 的 权 限 适 配 的 信 息 交 互 模 型 ; 提 出 能 适 应 物 联 网 环 境 的 隐 私 确 保 的 高 效 信 息 传 输 协 议 4. 识 别 并 建 立 不 同 应 用 类 型 下 的 应 用 模 式, 形 成 应 用 问 题 域 元 模 型 ; 提 出 应 用 模 型 与 应 用 输 入 需 求 资 源 的 一 致 性 验 证 方 法 和 模 型 有 效 性 验 证 方 法 ; 提 出 结 合 环 境 约 束 的 迭 代 式 服 务 需 求 获 取 方 法 ; 建 立 基 于 情 境 感 知 的 主 动 服 务 模 型 5. 构 建 分 层 独 立 的 验 证 平 台 体 系 框 架 ; 提 出 碳 平 衡 监 测 应 用 示 范 的 设 计 方 法 ; 研 制 出 验 证 平 台 所 需 的 感 知 节 点 和 控 制 节 点 ; 构 建 大 规 模 异 质 网 元 组 成 的 动 态 网 络 形 成 网 元 节 点 的 异 构 接 入 网 络 融 合 和 应 用 的 环 境, 形 成 验 证

15 第 二 年 研 究 内 容 层 应 用 服 务 各 层 功 能 和 接 口 的 独 立 验 证 机 制 1. 研 究 物 联 网 网 络 体 系 结 构 形 式 化 描 述 ; 研 究 新 型 动 态 编 址 模 型 和 寻 址 体 系 ; 研 究 不 同 互 通 模 型 下 的 网 元 地 址 空 间 规 划 问 题 ; 研 究 针 对 网 络 动 态 行 为 被 动 测 量 的 数 据 分 析 方 法 ; 研 究 在 特 定 时 延 限 制 下 的 网 络 容 量 分 布 2. 支 持 非 IP 和 IP 融 合 的 物 联 网 网 络 体 系 架 构 ; 研 究 协 议 分 层 与 优 化 算 子 耦 合 关 系 ; 研 究 网 络 数 据 交 换 计 算 复 杂 性 ; 研 究 网 元 接 入 选 择 方 法 ; 研 究 海 量 数 据 传 输 网 络 的 汇 聚 方 法 3. 研 究 多 模 态 异 构 信 息 的 融 合 机 理 及 其 计 算 模 型 ; 研 究 网 元 间 表 达 适 配 的 信 息 交 互 ; 研 究 隐 私 确 保 的 分 布 式 数 据 加 密 和 解 密, 隐 私 保 护 的 用 户 身 份 管 理 与 动 态 数 据 处 理, 分 布 式 访 问 控 制 和 密 鈅 管 理 4. 研 究 应 用 模 型 的 自 适 应 离 散 调 整 和 连 续 演 化 问 题 ; 研 究 服 务 的 动 态 构 建 方 法 ; 研 究 如 何 提 供 面 向 个 性 化 需 求 的 统 一 服 务 视 图 的 问 题 ; 研 究 物 联 网 的 服 务 质 量 度 量 和 评 估 方 法 5. 搭 建 物 联 网 综 合 验 证 平 台 各 个 子 系 统 ; 在 物 联 网 系 统 框 架 的 基 础 上 验 证 各 层 实 现 机 理 关 键 技 术 ; 根 据 物 联 网 性 能 度 量 评 价 体 系 研 究 大 规 模 物 联 网 系 统 环 境 的 性 能 检 测 机 制 和 方 法 ; 研 究 物 预 期 目 标 异 质 网 元 数 据 交 换 不 确 定 信 息 整 合 动 态 环 境 服 务 提 供 等 理 论 和 方 法 的 验 证 策 略 1. 形 成 准 确 表 述 物 联 网 特 征 的 网 络 体 系 结 构 形 式 化 描 述 方 法 ; 建 立 新 型 动 态 编 址 模 型 和 寻 址 体 系 ; 设 计 网 元 地 址 空 间 规 划 方 法 ; 形 成 网 络 动 态 行 为 被 动 测 量 的 数 据 分 析 方 法 ; 设 计 出 时 延 限 制 下 的 网 络 容 量 分 布 获 取 方 法 2. 提 出 非 IP 交 换 方 法, 形 成 一 种 融 合 非 IP 和 IP 的 物 联 网 架 构 ; 揭 示 协 议 分 层 与 优 化 算 子 耦 合 关 系, 进 一 步 优 化 设 计 网 络 协 议 架 构 ; 揭 示 吞 吐 量 延 迟 干 扰 等 约 束 条 件 下 的 数 据 交 换 计 算 复 杂 性, 提 出 有 效 的 实 现 算 法 ; 提 出 网 元 接 入 选 择 方 法 ; 提 出 海 量 数 据 传 输 网 络 的 汇 聚 方 法 3. 提 出 物 联 网 感 知 信 息 融 合 计 算 模 型 和 相 关 算 法 ; 提 出 表 达 适 配 的 信 息 交 互 模 型 ; 提 出 适 应 物 联 环 境 的 隐 私 确 保 的 分 布 式 数 据 加 密 和 解 密 体 系, 用 户 身 份 管 理 体 系, 分 布 式 访 问 控 制 和 密 鈅 管 理 等 体 系 4. 建 立 应 用 模 型 表 示 框 架 和 推 理 分 析 方 法 ; 提 出 支 持 动 态 适 变 能 力 的 服 务 建 模 方 法 和 一 套 服 务 动 态 发 现 聚 合 和 集 成 的 方 法 ; 提 出 一 种 高 效 的 物 联 网 服 务 的 组 织 模 型 ; 提 出 在 线 实 时 的 物 联 网 服 务 质 量 度 量 测 试 与 评 估 方 法 5. 实 现 物 联 网 体 系 结 构 模 型 的 验 证 ; 实 现 非 IP 的 数 据 交 换 机 理 的 验 证 ; 实 现 信 息 整 合 计 算 方 法 的 验 证 ; 实 现 服 务 动 态 构 建 方 法 的 验 证 与 测 试 ; 研 制 系 统 环 境 的

16 研 究 内 容 预 期 目 标 联 网 系 统 诊 断 机 制 和 相 关 技 术 性 能 检 测 及 诊 断 工 具 第 三 年 1. 研 究 对 象 标 识 间 的 关 系 模 型 和 多 粒 度 标 识 映 射 机 理 ; 研 究 适 应 时 变 网 络 快 速 数 据 转 发 的 路 由 策 略 和 数 据 转 移 模 式 ; 研 究 如 何 提 供 物 联 网 的 健 壮 性 连 接 和 高 效 覆 盖 问 题 2. 分 析 物 联 网 的 应 用 需 求, 深 入 研 究 网 络 服 务 质 量 保 障 等 关 键 技 术 ; 研 究 自 治 网 络 汇 聚 点 流 量 优 化 容 量 规 划 方 法 3. 研 究 物 联 网 的 数 据 匿 名 机 制 ; 研 究 隐 私 敏 感 的 安 全 协 议 设 计 与 分 析 4. 研 究 应 用 模 型 的 自 适 应 离 散 调 整 和 连 续 演 化 问 题 ; 研 究 物 联 网 服 务 的 需 求 演 化 方 法 ; 研 究 服 务 运 行 时 的 动 态 适 配 方 法 ; 研 究 环 境 感 知 的 服 务 动 态 质 量 保 证 机 制 5. 研 究 物 联 网 综 合 验 证 平 台 集 成 方 法 ; 在 林 区 生 态 保 护 领 域 进 行 大 规 模 的 试 验 和 验 证, 利 用 传 感 网 等 构 成 的 物 联 网 对 林 区 固 碳 等 进 行 采 样 检 测, 对 采 集 的 数 据 进 行 整 合 从 而 获 取 区 域 内 碳 平 衡 指 数 1. 建 立 异 类 对 象 间 的 关 系 模 型 和 多 粒 度 标 识 映 射 机 理 ; 提 出 适 应 物 联 网 的 路 由 策 略 和 多 种 数 据 转 移 模 式 ; 认 识 节 点 空 间 分 布 规 律 与 相 关 路 由 规 律, 提 出 物 联 网 覆 盖 控 制 连 接 策 略 2. 基 于 融 合 网 络 理 论 框 架, 提 出 物 联 网 网 络 服 务 质 量 保 障 方 法 ; 提 出 自 治 域 内 汇 聚 点 流 量 优 化 自 治 网 络 容 量 规 划 方 法 3. 提 出 基 于 数 据 失 真 和 限 制 发 布 技 术 的 数 据 匿 名 机 制 ; 提 出 一 种 隐 私 敏 感 的 安 全 协 议 设 计 与 分 析 方 法 4. 建 立 应 用 模 型 离 散 动 态 调 整 框 架 和 应 用 模 型 连 续 动 态 演 化 框 架 ; 提 出 动 态 感 知 环 境 用 户 域 物 理 空 间 域 和 信 息 空 间 域 的 服 务 需 求 的 获 取 和 演 化 方 法 ; 提 出 基 于 事 件 或 者 状 态 的 服 务 运 行 时 的 动 态 适 配 方 法 和 处 理 ; 提 出 环 境 感 知 的 服 务 质 量 定 性 诊 断 与 定 量 保 障 方 法 5. 完 成 具 有 自 主 知 识 产 权 的 物 联 网 综 合 验 证 平 台 ; 完 成 面 向 天 目 山 林 区 生 态 保 护 的 物 联 网 应 用 示 范 系 统 和 碳 平 衡 监 测 物 联 网 应 用 示 范 ; 实 现 碳 平 衡 过 程 实 时 监 测 和 碳 平 衡 指 数 动 态 发 布

17 一 研 究 内 容 2.1 关 键 科 学 问 题 针 对 物 联 网 存 在 的 大 规 模 异 质 网 元 的 高 效 互 连 不 确 定 感 知 信 息 的 有 效 利 用 动 态 化 系 统 环 境 的 服 务 提 供 等 挑 战, 本 项 目 凝 炼 出 以 下 三 个 关 键 科 学 问 题 关 键 科 学 问 题 之 一 : 大 规 模 异 质 网 元 的 数 据 交 换 问 题 大 规 模 异 质 网 元 的 接 入 和 海 量 数 据 的 交 换 是 物 联 网 广 泛 应 用 带 来 的 新 的 重 要 特 征 一 方 面, 物 联 网 借 助 互 联 网 通 信 网 等 主 流 平 台 实 现 子 网 互 连 和 网 络 融 合, 进 而 提 供 信 息 共 享 和 协 同 服 务 ; 另 一 方 面, 在 局 部 紧 耦 合 区 域 内 物 联 网 表 现 出 很 强 的 动 态 自 治 需 求 局 部 区 域 的 各 种 网 元 为 了 执 行 特 定 的 网 络 任 务, 动 态 地 自 我 组 织, 实 现 互 连 互 通 互 操 作, 综 合 利 用 局 部 自 治 域 内 信 息 提 高 网 络 服 务 效 率 因 此, 物 联 网 发 展 面 临 的 一 个 难 题 是 : 如 何 解 决 物 联 网 超 大 规 模 性 多 元 异 构 性 系 统 动 态 性 与 高 效 数 据 交 换 之 间 的 矛 盾 为 此, 本 项 目 将 物 联 网 要 解 决 的 大 规 模 异 质 网 元 高 效 互 连 的 挑 战 凝 炼 为 第 一 个 关 键 科 学 问 题, 将 研 究 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 数 据 交 换 问 题 关 键 科 学 问 题 之 二 : 不 确 定 信 息 的 有 效 整 合 与 交 互 适 配 问 题 物 联 网 通 过 各 种 智 能 化 设 备 对 物 理 世 界 进 行 透 彻 的 感 知, 所 感 知 信 息 具 有 显 著 的 不 确 定 性, 这 种 不 确 定 性 需 要 确 定 的 表 达 方 式, 并 对 它 们 通 过 重 组 清 洗 融 合 等 网 内 处 理, 整 合 为 可 用 的 信 息 提 供 服 务 其 中, 网 元 之 间 信 息 融 合 要 根 据 网 络 任 务 需 要, 随 时 随 地 地 进 行 网 元 间 信 息 交 互, 实 现 信 息 高 效 共 享 因 此, 物 联 网 面 临 的 难 题 是 : 如 何 对 感 知 信 息 进 行 表 示 整 合 和 利 用, 如 何 解 决 网 元 之 间 信 息 交 互 中 信 息 表 达 效 能 平 衡 和 权 限 保 护 等 交 互 适 配 问 题, 为 应 用 服 务 提 供 有 效 的 支 撑 因 此, 本 项 目 将 解 决 不 确 定 感 知 信 息 的 有 效 利 用 挑 战 凝 炼 为 第 2 个 关 键 科 学 问 题, 即 研 究 不 确 定 信 息 的 有 效 整 合 与 交 互 适 配 问 题 关 键 科 学 问 题 之 三 : 动 态 系 统 环 境 中 服 务 自 适 应 问 题 在 动 态 的 物 联 网 系 统 环 境 中, 需 要 针 对 以 处 理 交 互 对 象 实 体 的 不 确 定 性 与 环 境 交 互 的 随 机 性, 以 及 满 足 变 化 的 运 行 平 台 约 束, 研 究 新 型 软 件 开 发 理 论 体 系 和 支 撑 技 术, 使 物 联 网 软 件 系 统 具 有 情 境 感 知 和 动 态 调 配 能 力, 实 现 物 联 网 服 务 的 环 境 适 配 性 需 要 建 立 面 向 灵 活 适 变 的 服 务 提 供 的 物 联 网 软 件 结 构, 使 物 联 网 软 件 具 备 自 主 性 和 演 化 性, 实 现 用 户 需 求 域 信 息 空 间 域 和 物 理 空 间 域 三 者 的 协 同, 灵 活 地 适 应 不 断 变 化 的 环 境 从 而 提 供 智 慧 的 服 务 因 此, 需 要 研 究 适 应 物 联 网 环 境 特 征 的 新 的 软 件 建 模 理 论 服 务 提 供 机 理 和 方 法 本 项 目 将 解 决 物 联 网 系 统 的 自 适 应 性 挑 战 凝 练 为 第 3 个 关 键 科 学 问 题, 即 面 向 动 态 系 统 环 境 的 服 务 自 适 应 问 题 2.2 主 要 研 究 内 容 围 绕 上 述 三 个 关 键 科 学 问 题, 本 项 目 拟 开 展 以 下 研 究 工 作 针 对 关 键 科 学 问 题 一 大 规 模 异 质 网 元 的 数 据 交 换 问 题, 本 项 目 分 别 从 物

18 联 网 体 系 结 构 理 论 模 型 网 络 高 效 融 合 与 动 态 自 治 的 机 理 与 方 法 两 方 面 展 开 研 究 在 物 联 网 体 系 结 构 理 论 模 型 方 面, 针 对 网 络 可 控 可 扩 展 的 需 求, 研 究 大 规 模 实 用 化 物 联 网 体 系 结 构 模 型 异 构 网 络 互 连 模 型 网 络 动 态 行 为 规 律 性 能 评 价 体 系 与 度 量 模 型 等 理 论 问 题, 为 建 立 科 学 合 理 的 物 联 网 体 系 结 构 奠 定 基 础, 为 物 联 网 系 统 各 个 层 面 的 研 究 提 供 支 撑 另 一 方 面, 针 对 物 联 网 超 大 规 模 性 多 元 异 构 性 系 统 动 态 性 的 特 点, 本 项 目 拟 从 全 局 网 络 高 效 融 合 和 局 部 区 域 动 态 自 治 两 个 角 度 展 开 深 入 研 究, 解 决 高 效 数 据 交 换 问 题 具 体 研 究 内 容 包 括 : (1) 层 次 化 可 扩 展 的 物 联 网 体 系 结 构 模 型 及 其 形 式 化 描 述 ; (2) 异 构 网 络 系 统 互 连 模 型 与 高 效 网 元 编 址 体 系 ; (3) 物 联 网 网 络 动 态 行 为 规 律 性 能 评 价 体 系 及 度 量 方 法 ; (4) 面 向 IP 体 系 演 进 的 网 络 融 合 架 构 ; (5) 支 持 非 IP 和 IP 融 合 的 网 络 体 系 架 构 ; (6) 物 联 网 局 部 区 域 动 态 自 治 机 理 针 对 关 键 科 学 问 题 二 不 确 定 信 息 的 有 效 整 合 与 交 互 适 配 问 题, 本 项 目 主 要 研 究 物 联 网 信 息 整 合 与 交 互 的 理 论 和 方 法 针 对 物 联 网 感 知 信 息 存 在 的 不 确 定 性 多 源 异 构 等 新 特 征, 分 别 从 信 息 整 合 信 息 交 互 和 隐 私 保 护 几 个 角 度 开 展 理 论 和 方 法 研 究, 解 决 物 联 网 感 知 信 息 的 有 效 利 用 问 题 具 体 研 究 内 容 包 括 : (1) 不 确 定 信 息 整 理 与 融 合 计 算 理 论 ; (2) 网 元 之 间 信 息 交 互 模 型 和 方 法 ; (3) 信 息 交 互 中 隐 私 保 护 方 法 针 对 关 键 科 学 问 题 三 动 态 系 统 环 境 中 服 务 自 适 应 问 题, 本 项 目 主 要 研 究 物 联 网 服 务 提 供 机 理 和 方 法 针 对 系 统 环 境 动 态 性, 研 究 物 联 网 软 件 建 模 理 论 与 设 计 方 法, 从 服 务 需 求 动 态 建 模 服 务 构 建 与 适 配 服 务 质 量 保 障 等 方 面 展 开 物 联 网 服 务 提 供 理 论 研 究, 为 物 联 网 服 务 提 供 给 予 深 层 次 的 理 论 指 导 具 体 研 究 内 容 包 括 : (1) 问 题 域 动 态 规 律 及 其 建 模 与 求 解 理 论 ; (2) 服 务 需 求 的 动 态 获 取 与 演 化 ; (3) 服 务 的 动 态 构 建 及 适 配 机 理 ; (4) 服 务 质 量 的 动 态 保 障 方 法 根 据 以 上 三 个 关 键 科 学 问 题 的 研 究 成 果, 本 项 目 将 研 制 物 联 网 验 证 平 台 和 典 型 的 应 用 示 范 研 究 实 验 验 证 平 台 应 用 示 范 的 开 发 方 法, 建 立 一 套 高 效 的 物 联 网 综 合 验 证 平 台 对 项 目 研 究 成 果 的 正 确 性 可 用 性 进 行 验 证 和 评 估, 并 为 物 联 网 应 用 提 供 可 靠 的 技 术 基 础 同 时, 提 供 一 套 应 用 示 范 系 统, 为 各 项 技 术 的 使 用 提 供 示 范, 为 项 目 成 果 的 高 效 利 用 推 广 完 善 打 下 坚 实 的 基 础 具 体 研 究 内 容 包 括 : (1) 面 向 生 态 环 境 保 护 节 能 减 排 等 应 用 需 求, 构 建 物 联 网 综 合 验 证 平 台 ; (2) 立 足 验 证 平 台 研 制 天 目 山 地 区 生 态 保 护 物 联 网 示 范 应 用 系 统, 并 提 供 碳 平 衡 监 测 应 用 示 范