电信科学2009年第8期

运营与应用

泛在网络的技术、应用与发展

周海涛

（河南经贸职业学院郑州450053）

摘要

泛在网络已经被公认为是信息通信网络演进的方向。泛在网络利用网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务，网络将具有超强的环境、内容、文化、语言感知能力及智能性。泛在网络包含电信网、互联网以及融合各种业务的下一代网络，并涵盖各种有线无线宽带接入、传感器网络和射频标签技术（RFID）等。许多国家都从长远发展角度提出了泛在服务概念和相应的国家战略。本文结合信息社会战略阐述了泛在网的内涵、关键技术、新型的服务，并与IBM提出的智慧地球的内涵做了对比分析。

关键词

泛在网络；传感器网络；智慧地球

1信息社会战略下的“泛在网络”内涵

泛在网络的英文是ubiquitousnetwork，其中的ubiquitous

划，增加了RFID、USN新的“泛在”内容。欧盟也启动了“环境感知智能(ambientintelligence)”项目———ARTEMIS（advance

researchandtechnologyforembeddedintelligenceandsystem,

嵌入式智能系统先进研发项目与技术）。

江泽民在上海交通大学学报2008年第10期上发表的《新时期我国信息技术产业的发展》一文中，高度概括了泛在网的目标：“人与物、物与物之间的通信被认为是泛在网的突出特点，无线、宽带、互联网技术的迅猛发展使得泛在网的应用不断深化。多种网络、接入、应用技术的集成，将实现商品生产、传送、交换、消费过程的信息无缝链接。……泛在网增强了已有各类网络的应用服务，并派生出一系列新的服务领域，能够满足人们对公共服务、商业服务、医疗保健、教育娱乐、环境控制、家政服务等方面的更高要求，极大地改善了生活品质，为数字化生活开拓出更加广阔的空间。同时，提高了应急事件的响应和处理能力，使人们可以对自然灾害和突发性事件进行有效的预防、预警和处置。”

目前，部分国家已经在推广一些“泛在网络”的先导应用，开始服务于社会、经济、生活的许多领域，如实现政府管理、金融服务、后勤、环境保护、家庭网络、医疗保健、办公大

来自拉丁语，原意指天神，英文中的解释是“无所不在，普遍存在”的意思，如同空气、水那样自然存在。

泛在网络已经被公认为是信息通信网络演进的方向。泛在网络利用网络技术，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务，网络将具有超强的环境、内容、文化、语言感知能力及智能性。泛在网络包含电信网、互联网以及融合各种业务的下一代网络，并涵盖各种有线无线宽带接入、传感器网络和射频标签技术（RFID）等。

许多国家都从长远的发展角度提出了泛在服务概念和相应的国家战略。2004年,日本在修订E-Japan战略目标过程中，提出了下一步“U-Japan”战略，成为最早采用“泛在（ubiquitous）”这个名词来描述信息化战略并构建无所不在的信息社会的国家。随后“泛在网络”的名词和内涵日益受到更多国家的重视。韩国于2006年在IT-839计划中引入“无处不在的网络”概念，将IT-839计划修订为u-IT839计

运营与应用

楼等领域的自动化以及信息化。进入第三代，即无线传感器网络阶段。众多发达国家对研究和利用传感器网络都十分重视。目前，全世界约有40个国家从事传感器的研制、生产和应用开发，研发机构6000余家。其中，美、日等国实力较强，他们建立了包括物理量、化学量、生物量三大门类的传感器产业，研发生产单位4000余家、产品20000多种，对应用范围广的产品已实现规模化生产，大企业的年生产能力达到几千万支到几亿支。从世界范围而言，传感器市场上增长最快的是汽车市场的需求，占第二位的是生产控制市场。

（2）基础网络技术

泛在网络是基于现有的网络基础设施，增加新的网络基础设施构成的。融合是现有网络基础设施的未来发展趋势，即具备融合固定和移动业务（FMC）能力和融合电信、互联网、广电网业务的能力。未来的网络需要超强的智能性，即要具备感知环境、内容、语言、文化的能力。泛在网络要满足各种层次的信息化应用，要求基础网络具有不同安全等级和不同服务质量的网络能力。泛在网络最重要的一个特征是无缝的移动性，移动宽带网络是最重要的网络基础设施。新型光通信、分组交换、互联网管控、网络测量和仿真、多技术混合组网都将是泛在网络的关键技术。

（3）应用层技术

泛在网络的应用层主要指为各种具体应用提供公共服务支撑环境。应用平台层的主要技术特征是开放性和规范性，应用平台层涉及的主要技术领域包括软件中间件、资源描述与组织（如HTML、XML技术等）、各类标识的管理（如

2泛在网络的核心技术

基于“泛在网络”的概念内涵和目标设计可见，泛在网

络是基于原有网络和新网络的基础上，根据向信息社会发展的社会需求变化，增加相应的服务和应用。从未来发展看，泛在网络不仅要提供人与人之间的通信能力，还要实现人与物、物与物之间的通信，实现社会化的泛在通信能力，因此，需要在现有网络接入能力的基础上延伸覆盖和接入能力。此外，泛在网络注重与物体进行通信，需要实现物体信息化，同时这些物体应该具备环境感知能力和智能性。也就是说，通信的物体具备了信息能力、感知能力、智能能力，不再是一个“哑巴”式的物体，同时网络还赋予了它一个惟一的标识，就像具备了“生命”一样具备了与人和其他物体的通信能力。

总结起来，泛在网络所涉及的技术体系有三大类，包括智能终端系统、基础网络技术以及应用层技术，每大类又涉及诸多关键技术。

（1）智能终端系统

在智能终端系统方面，未来泛在网络的智能终端是融合的，不只是传统意义上的融合通信终端，是对人进行多方面能力延伸的终端。比如：需要具备延伸人对环境的感知能力，多功能传感技术、音视频识别、理解、监测等技术将得到广泛应用；具备人对物理世界的操作能力的延伸；具备电子控制和远程执行的能力等。

在泛在网络的大环境下，随着微电子技术、嵌入式软件技术、近距离通信技术等ICT技术日新月异的发展，现实世界中越来越多的物理实体需要自组织来实现环境感知、自动控制，并具备通信和信息处理的能力。

网络的触角不断延伸，越来越多的“物品”需要进入信息网络内部进行通信，接入信息通信网络的物理实体的数量和范围可无限扩展，由传统的人与人的信息通信网络向人与物、物与物的信息通信网络拓展，“物联网”的概念也由此提出。物联网的概念包括个域网（PAN）、汽车网（VAN）、家庭网络（HAN）、办公网络（OAN）、存储网络（SAN）等。其中，家庭网络是近几年业界关注的重点，提供家庭网络服务的基本条件是实现家庭网络各信息终端设备和智能家电设备的自组织联网并提供自动发现和配置。因此，传感器技术和传感器网络就成为泛在网络的核心技术之一。

传感器网络的概念从20世纪70年代诞生，目前已经

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IDM技术）、信息安全保证（如加密技术、用户认证/鉴权/审

计技术等）、网格计算、数据分析与挖掘等。

3泛在网络提供的新服务

目前，泛在网络的应用已经在许多产业领域提升了服

务水平，如政府管理、金融服务、后勤、环境保护、家庭网络、医疗保健、办公大楼等的自动化和智能化服务等。基于泛在网络提供的应用和服务可无限扩展，无处不在。近期的热点应用领域是食品/药品安全、市政监控、生产监控、家庭电信融合服务、汽车通信和娱乐服务等。

（1）泛在网络在汽车制造中的应用

在汽车制造业的主要应用是实现汽车制造生产过程的信息化。例如，在日本的裕隆汽车企业，在涂装环节中以耐高温、抗油污的RFID标签取代传统条码，便于生产流水线有效地控制涂料的处理时间。此外，在汽车装配环节中应用

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RFID技术，提升车辆组装效率，降低库存数量。

（2）泛在网络在食品安全控制方面的应用

食品安全的关键是食品原料的可溯源，美国、英国、加拿大、澳大利亚、日本、韩国等国家都相继对食品的可追溯性做出法律规定。溯源的具体手段是要对食品原料的生长、加工、储藏及零售等供应链环节的管理对象进行标识，并相互链接。一旦食品出现安全问题，可以通过这些标识及信息进行追溯，直至食品的源头，准确地缩小食品安全问题的范围，查出出现问题的环节。例如，如果牛肉产品出现了问题，可以追溯到牛的出生地、饲养地，直至个体牛；如果蔬菜出现了问题，可以追溯到蔬菜生长的田地。这样就可以阻断这些地方的货源流入市场，然后进行有效的治理。同样，对于消费者而言，在购买食品的同时，也需要实时地获取所购食品的原产地、生产、加工、流通等各个方面的信息。在食品安全控制方面，国际上通用的方法是HACCP（危害分析与关键控制点）、GMP（良好加工操作规范）及ISO9000。这些技术主要是对食品的生产、加工环境进行控制，但是，这些技术不能对那些在流通过程中出现的问题进行监控，无法准确、快速地找出根源所在。因此，在RFID芯片价格不断下降和各种无线通信网络普及的情况下，在政府政策的要求和推动下，食品安全控制溯源应用得到了极大的发展，成为当前和未来几年泛在网络的主要应用之一。目前，中国物品编码中心已在全国建立了肉类、水果、蔬菜和水产品等十几个产品追溯应用示范系统，建立了基于商品条码标识系统进行溯源的“商品条码食品安全追溯平台（http://）”。

球（smartearth）”概念。智慧地球的内涵非常丰富，是IBM公司对21世纪后社会变化、科技发展、市场实践和全球面临的重大问题进行总结和分析后得出的结论。其核心是以一种更智慧的方法，利用新一代信息通信技术来改变政府、公司和人们相互交互的方式，以便提高交互的准确性、灵活性和响应速度。智慧地球所指的“智慧”体现在3个I（3I）：更透彻的感知（instrumented），更广泛的互联互通（interconnected），更深入的智能化（intelligent），如图1所示。

更透彻的感知是指各种创新的感应科技被嵌入各种物体和设施中，从而令物质世界被极大程度地数据化。支持“更透彻的感知”的信息通信技术主要有芯片、RFID和传感器等。IBM认为：到2010年，世界上每个人将拥有10亿个晶体管，平均每个晶体管的成本只有十万分之一美分；到

2011年，装备了芯片、RFID和传感器的数字智能物体将会

超过1万亿个。

更全面的互联互通意味着随着网络的高度发达，人、数据和各种事物都将以不同方式联入网络。支持“更全面的互联互通”的信息通信技术主要是普遍覆盖的高速宽带网络。

IBM预计：到2011年网络用户将达到20亿户，HSPA（高速

分组接入）技术将促成“三种屏幕（电视、电脑和移动手机）”的融合，并有可能实现不中断的网络连接。数以万亿计的各种事物将通过高速宽带网络紧密相连，其中包括汽车、家用电器、相机、道路、管道甚至医药品和家畜。

更深入的智能化要求采用先进的技术和超级计算机对堆积如山的数据进行整理、加工和分析，将生硬的数据转化成实实在在的洞察，并帮助人们做出正确的行动决策。“更深入的智能化”依赖超级计算机和云计算等信息通信技术处理、建模、预测和分析各个流程中产生的所有数据。

4智慧地球的提出与泛在网络的关系

2008年底，IBM公司在全球范围内首次提出“智慧地

图1IBM提出的智慧地球的内涵

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运营与应用

cdma2000室内分布系统与室外基站协同规划分析

田艳中

（湖南省邮电规划设计院有限公司

摘要

长沙410001）

本文结合建设过程中的问题与经验，对cdma2000室内分布系统与室外基站之间的容量规划、信号强度控制、频率规划进行了分析，得出两者之间协同规划的一些方案与策略，为cdma2000系统的规划与建设提供了借鉴。

关键词

cdma2000；容量规划；信号强度控制；频率规划；协同规划

1引言

随着国内3G牌照的发放，各电信运营商之间移动业务

污染，从而影响了网络的容量和质量以及用户的正常使用，降低了用户对网络的满意度。为了尽量减少上述现象的发生，移动网络室内分布系统应与室外基站协同规划。

影响移动网络容量与质量的因素很多，包括室内分布系统容量、信号强度控制、频率规划、切换参数设置、干扰控制等，本文仅对cdma2000系统的室内分布系统容量、信号强度控制与频率规划进行分析。

的竞争日益激烈。众所周知，移动网络的覆盖、容量与质量的好坏是其竞争力强弱的根本。目前，移动网络的室内分布系统与室外基站大多分别规划，这样可能导致室内与室外覆盖重叠过大、系统干扰增强、软切换频繁，甚至出现严重的导频

从智慧地球提出的3I可以看出，智慧地球和泛在网络的核心内涵基本是一致的，差别主要在于主导方的属性。智慧地球是由IBM作为一个企业提出和主导的，因此在其概念和内涵中加入了IBM超级计算能力与企业解决方案的理念，体现在云计算环节增加了IBM专有的超级计算能力，在基础网络方面IBM作为一个没有基础通信网络的企业更加推崇相对而言竞争更加激烈、进入门槛较低的无线数据分组网络。泛在网络作为国家信息化战略中的一个重要内容，是由政府主导产学研用的高度结合，在网络上强调无

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所不在的宽带网络能力（安全、可靠），包括各种无线接入与组网技术。

2008年，IBM提出智慧地球概念后开始大范围地宣讲，

并抓住了我国提出的两化融合战略的机遇，强调使用信息通信技术改造经济和社会发展模式，不断提高经济与社会的运行效率。围绕核心理念，提出了智慧的电力、智慧的医疗、智慧的城市、智慧的交通、智慧的供应链和智慧的银行业6大主要应用，这6大应用的内涵也与泛在网络提出的多种应用和服务不谋而合。

（收稿日期：2009-07-28）