移动计算概述课件

内容目录概概 述述1问题和挑和挑战2主主 要要 技技 术3总 结41完整ppt概 述基基 本本 概概 念念1历 史史 发 展展2应 用用 前前 景景3系系 统 模模 型型42完整ppt什么是移动计算？n相关移动计算的定义 利用利用移移动终端端通通过无无线和固定网和固定网络与与远程服程服务器交器交换数据的数据的分分 布布计算算环境境称其称其为移移动计算。算。移移动计算是指使人算是指使人们能能够在在任何任何时间和任何地方和任何地方进行工作的行工作的技技 术和和设备移移动计算的关算的关键是确保人是确保人们不不论在任何地方、任在任何地方、任 何何时间都可以工作，能都可以工作，能够为他他们提供一个无提供一个无处不在的移不在的移动计算算 环境。境。移移动计算指算指“网网络中在一个中在一个节点开始的点开始的计算可移算可移动到其它到其它节点点 继续执行行”的方法。的方法。3完整ppt什么是移动计算？移动计算狭义的定义可认为是：使用便携终端在流动中进行信息处理。这里所说的便携终端通常指体积小、重量轻、集成度高的便携机、手持电话、手持AV、数字摄像机、数码相机、便携游戏机等。4完整ppt什么是移动计算？n 问题 对于于“移移动计算算”并没有公并没有公认的的标准的定准的定义 存在两种意存在两种意义上的移上的移动代代码的移的移动设备的移的移动 共同点共同点在移在移动环境境访问数据或者数据或者进行信息行信息处理理用用户能能够“在任何在任何时间和任何地点和任何地点”进行信息行信息访问或或/和和处理理5完整ppt什么是移动计算？SQL Server 2005Windows XPSocket 通通讯Symbian/S60n 我我们的定的定义 所所谓移移动计算算,是指是指移移动终端端通通过无无线通信通信与其他移与其他移动终端或者端或者固定固定计算算设备进行有目的的行有目的的信息交互信息交互.6完整ppt什么是移动计算？n 移动计算的三个要素 移移动终端端 无无线通信通信 信息交互信息交互7完整ppt什么是移动计算？n 移移动终端的多端的多样性性 庞大大:轮船、船、飞机、汽机、汽车、坦克等、坦克等 微小：手表、手机等微小：手表、手机等 明明显的：手机、笔的：手机、笔记本本电脑 不明不明显的：嵌入式的：嵌入式传感器感器 移移动终端端9完整ppt什么是移动计算?电 磁磁 波波 通通 信信声声波波通通信信 无无线接接入入网网络 红外外线通通信信 射射频无无线电通通信信 局局域域网网 广广域域网网 u 水声通信网水声通信网络u 红外外线通信网通信网络u Bluetooth Bluetoothu UMB UMBu Zigbee Zigbee u IEEE802.11x IEEE802.11xu HomeRF HomeRFu HiperLAN HiperLAN 蜂蜂 窝 网网 络 非非 蜂蜂 窝 网网 络 u GSM/GPRS/UMTS GSM/GPRS/UMTSu CDMA1X/CDMA2000 CDMA1X/CDMA2000u TD-SCDMA TD-SCDMA u Wimax Wimaxu Mesh Mesh个个域域网网 10完整ppt什么是移动计算?n 信息交互 移移动计算算总是是针对特定的特定的应用用 利用移利用移动通信所通信所进行的数据行的数据传输是是为特定的特定的应 用服用服务 11完整ppt什么是移动计算?n 再谈“移动计算”移动计算是构建在一个系统之上的 移动终端往往只是这个系统的表象 基于无线通信的信息交互是移动计算的关键n 更重要的是 不去关心到底什么是“移动计算”，而是致力于 研究和利用与移动相关的技术。12完整ppt移动计算的历史发展n 计算模型的四个阶段 集中集中计算算（Centralized computing）分布式分布式计算算（Distributed computing）移移动计算算（Mobile computing）普适普适计算算（Ubiquitous/Pervasive Computing）13完整ppt移动计算的历史发展14完整ppt前台客前台客户端端移动计算的历史发展n 集中计算 始于上个世始于上个世纪6070年代年代 主机主机/终端模式端模式 集中存集中存储、集中、集中计算算 移动计算的历史发展n 分布式计算 始于上个世始于上个世纪8090年代年代 主机性能提高主机性能提高缓慢、慢、计算机网算机网络的推的推动 Web,C/S,P2P,Grid 分布式分布式计算无算无处不在不在 移动计算的历史发展远程通信程通信l 分分层协议的的设 计l 远程程过程程调用用l 端到端参数配端到端参数配 置置面面临的的问题容容错与高可用性与高可用性l 分布式及嵌套事分布式及嵌套事务l 两两阶段提交段提交l 乐观和悲和悲观副本控副本控 制制l 执行行镜像像l 乐观恢复恢复l 负载均衡均衡管理管理问题l 管理策略管理策略l 状状态监控控安全安全问题l 基于密基于密码学的学的双向双向认证l 隐私保私保护远程信息程信息访问l 缓存存l 函数移交函数移交l 分布式文件系分布式文件系统l 分布式数据分布式数据库17完整ppt移动计算的历史发展n 移动计算 始于上世始于上世纪9090年代年代 受到无受到无线通信技通信技术的推的推动 办公、公、娱乐、军事事18完整ppt移移动网网络l 移移动IPl 无无线组网网l Ad hoc协议l 无无线TCP性能性能 优化化面面临的的问题移动计算的历史发展移移动信息信息访问l 断接操作断接操作l 对带宽适适应的的 无无线访问 l 数据一致性的数据一致性的 选择性控制性控制适适应性性应用用l 转码l 代理技代理技术l 适适应性性资源管源管 理理19完整ppt移动计算的历史发展n 普适计算 始于上世始于上世纪末，末，兴于本世于本世纪初初 追求的是一种追求的是一种“消失的技消失的技术”依依赖于智能技于智能技术的的发展展 智能空智能空间“移动计算”概念回顾n 三个要素n 系统的观点 移移动计算是一个系算是一个系统的功能的功能 移移动终端端无无线通信通信有目的的信息交互有目的的信息交互移移动计算算21完整ppt“移动计算”概念回顾n 发展的观点 集中式集中式计算算分布式分布式计算算移移动计算算22完整ppt应 用 前 景移移 动 办 公公移移动电子商子商务移移 动 教教 育育移移动休休闲与与娱乐军 事事 应 用用其其 他他 应 用用23完整ppt应 用 前 景n 移动办公 交警交警查询违章章车辆记录并并进行行处罚 巡警核巡警核对网上追逃信息网上追逃信息 公司老板随公司老板随时批批阅文件文件 警力定位与合理警力定位与合理调度度应 用 前 景n 移动电子商务 手机支付手机支付 手机手机测量量 手机手机门票票应 用 前 景n 移动教育 移移动学学习 移移动课堂堂 移移动(匿名匿名)提提问应 用 前 景n 移动休闲与娱乐 移移动手机手机电视 移移动图书馆 移移动在在线游游戏 应 用 前 景n 军事应用 数字士兵数字士兵 移移动战术网网络 协同攻同攻击系系统 应 用 前 景n 其他应用 抢险救灾救灾 野外探野外探险 位置位置查询 移动计算系统模型30完整ppt移动计算系统模型n 移动终端n 无线通信 基站、交换机、接入点、光缆 n 后台服务系统 应用服务器 数据库服务器 31完整ppt移动计算系统模型32完整ppt概概 述述1问题和挑和挑战2主主 要要 技技 术3总 结433完整ppt问题与挑战n 移动计算问题与挑战的来源 无线通信 移动性 便携性 34完整ppt频 繁繁 断断 接接 断接是指无断接是指无线通信通信 链路的中断路的中断 出出现原因多种多原因多种多样 信号干信号干扰 信号覆盖信号覆盖 信号屏蔽信号屏蔽无线通信引发的问题与挑战频繁断接繁断接带来的来的问题解决解决频繁断接的繁断接的问题 服服务中断中断 想象一下你在想象一下你在银行取行取 款款时“网网络中断中断”的的 情景情景 性能下降性能下降 TCP协议的窗口的窗口调 整整 追求断接的透明性追求断接的透明性 技技术手段包括手段包括缓 冲、冲、协议改造改造 35完整ppt无线通信引发的问题与挑战低低 带 宽 相相对于有于有线通信而言通信而言 802.11:54Mbps GPRS:171.2Kbps LAN:100M1000M低低带宽带来的来的问题解决低解决低带宽的的问题 服服务类型的限制型的限制 (Streaming)通信通信协议的限制的限制 提高提高带宽的利用率的利用率 使用使用压缩、请求合求合 并、数据并、数据预取、取、缓 存回写等技存回写等技术手段手段 更高更高层次上的方法次上的方法 是改善通信是改善通信调度算度算 法法 36完整ppt无线通信引发的问题与挑战带宽波波动 带宽不不稳定（可能相定（可能相 差几个数量差几个数量级）跟无跟无线信号易受到干信号易受到干 扰或者信号或者信号强弱弱变化化 有关有关 误码率的率的变化直接化直接导 致了致了带宽的波的波动带宽波波动带来的来的问题解决解决带宽波波动的的问题 服服务质量量(QoS)无无 法保法保证 限制了服限制了服务类型型 （如（如VoIP、移、移动电 视）降低降低带宽波波动对应 用的影响用的影响 使用自适使用自适应QoS等等 技技术手段手段 37完整ppt无线通信引发的问题与挑战异构网异构网络 GSM/CDMA,WiFi,IrDA,Bluetooth LAN异构网异构网络带来的来的问题解决异构网解决异构网络的的问题 网网络服服务的的选择 网网络切切换 网网络连接的中断接的中断 屏蔽网屏蔽网络的异构性的异构性 软件技件技术 移移动计 算中算中间件件&硬硬 件技件技术 基基础设施解决施解决&端端 系系统解决解决 38完整pptl 开放介开放介质l 信号易于信号易于 截截获、窃听、窃听安安 全全威威 胁l 使用使用调频、加、加 密技密技术l 通信通信专家的家的职 责解解 决决方方 法法无线通信引发的问题与挑战39完整ppt 移动性引发的问题与挑战地址迁移地址迁移 不同网不同网络IP地址切地址切换 异构网异构网络不同地址不同地址类 型切型切换地址迁移地址迁移带来的来的问题解决地址迁移解决地址迁移问题 连接中断接中断 移移动IP 移动性引发的问题与挑战位置依位置依赖 网网络中一些信息是与中一些信息是与 之相关的，如路由之相关的，如路由 器地址、所在地区等器地址、所在地区等位置依位置依赖带来的来的问题解决位置依解决位置依赖问题 位置依位置依赖信任的信任的 配置配置问题 手手动配置配置 impossible 动态配置配置 “位置相关位置相关”服服务 41完整ppt 移动性引发的问题与挑战移移动透明与透明与隐私保私保护 移移动性性应该对用用户透透 明明 这需要需要软件系件系统对用用 户的位置等情况完全的位置等情况完全 掌握掌握 而而这些信息涉及到个些信息涉及到个 人人隐私私带来的来的问题问题解决解决 两种要求的相互制两种要求的相互制 约 鱼与熊掌不可兼得与熊掌不可兼得 利与利与权的平衡的平衡 应用相关用相关 合理的策略合理的策略 法律的法律的规定定 移移动透明与透明与隐私保私保护移移动透明与透明与隐私保私保护42完整ppt便携式引发的问题与挑战电池供池供电 重量重量 vs.电量量电池供池供电带来的来的问题解决解决电池供池供电的的问题 不能持不能持续工作工作 可能可能导致数据致数据丢失失 软硬件硬件节能能设计 改改进电池池 无无线充充电 43完整ppt用用户接口受限接口受限 屏幕小屏幕小(如如Nokia 60系列系列)输入方式受限入方式受限(数字数字 键盘、手写笔、触摸、手写笔、触摸 屏屏)用用户接口受限接口受限带来的来的问题解决用解决用户接口受限接口受限问题 展示度不展示度不够 交互不方便交互不方便 合理的程序合理的程序设计 更高更高级的人机交互的人机交互 方式方式 更高更高级的的显示方式示方式 便携式引发的问题与挑战计算及存算及存储能力能力 CPU 存存储器器带来的来的问题问题解决解决 算法上的限制（算法上的限制（时 间复复杂度与空度与空间 复复杂度）度）数据存数据存储上的限制上的限制 软件自身大小的限件自身大小的限 制制 压缩 更有效的算法更有效的算法设计 提高代提高代码的空的空间效效 率率 便携式引发的问题与挑战45完整ppt便携式引发的问题与挑战数据数据风险 容易容易丢失和失和损坏坏数据数据风险带来的来的问题解决数据解决数据风险问题 显而易而易见的的 数据同步技数据同步技术 数据加密存数据加密存储与与访 问控制控制 46完整ppt概概 述述1问题和挑和挑战2主主 要要 技技 术3总 结447完整ppt主要技术48完整ppt主要技术n 无线通信技术 解决无解决无线介介质中的数据中的数据传输问题u 蜂蜂窝：GSM/GPRS,CDMA,WCDMAu WWAN:WiMAX,Meshu WLAN:802.11,HomeRFu WPAN:Bluetooth,Zigbee,UWB 49完整ppt主要技术n 移动终端技术 解决移解决移动应用的用的终端端设备问题 u 嵌入式硬件平台嵌入式硬件平台 u 嵌入式嵌入式OSOSn 移动互联技术 解决移解决移动终端之端之间的互的互联互通互通问题u Mobile IPu 无无线TCPu 各种网各种网络协议 50完整ppt主要技术n 移动应用技术 提供各种提供各种应用系用系统及及应用支撑系用支撑系统u 移移动中中间件件 u 移移动数据数据库 n 其他关键技术 节能技能技术 安全保障安全保障51完整pptMEMS传感器技感器技术52完整pptiPhone凭借出色的触摸屏和采用加速计而大受欢迎iPad更多的应用5353完整ppt54微微软在在 E3 展上展上对外公开外公开Project Natal54完整ppt例如，Wii的MotionPlus附件能很准确地跟踪玩游戏的人的动作，甚至手腕轻轻拧一下或者身体稍稍转一下都可以被准确地复制在电视机屏幕。用一个手轻轻地对数字电视机的遥控器做动作比如甩、抖、转、刺等就可以很快地选择或者滚动菜单，找到电视节目、电影、音乐和购物等，无需去摁许多不同的按钮。55完整ppt56MEMS是英文Micro Electro Mechanical Systems的缩写，即微电子机械系统。微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米/纳米技术基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。MEMS是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术，该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。56完整ppt57完整ppt5858完整ppt59完整ppt总 结总结什么是移什么是移动计算算移移动计算的算的应用前景用前景移移动计算的算的问题与挑与挑战移移动计算的主要技算的主要技术60完整ppt