移动计算PPT

移动计算技术目录•引言•移动计算概念和移动计算环境•移动计算系统模型•移动计算特点•移动计算技术发展现状•移动计算的应用领域•移动计算的主要技术引言移动计算技术是分布式计算领域重要的技术之一。随着计算机网络和Internet技术以及移动设备的进一步发展，在军事和经济中越来越重要。国际学术界对移动计算问题十分重视，召开多次国际学术会议和论坛。应用传统技术和方法，在大规模分布环境下开发分布应用有较多不便，不能提供可配置、可扩展和可制定的特性。由于移动计算技术的理论和方法学研究严重滞后，造成理解、评定和比较已有的移动系统相当困难。利用代码移动技术，一定程度上可解决网络传输带宽有限的情况下，传统计算技术难以解决无用大量信息流量问题。其核心技术是通过程序代码网络上的移动，使其驻留到要访问的信息源节点，并在该处执行该代码，进行信息处理，甚至将结果回传至原请求节点，从而减少了网络流量负载，改善了响应时间，这种技术可应用于移动计算设备中，有着广阔应用前景。移动计算的概念和移动计算环境移动计算的概念•移动计算的概念的版本比较多，下面给出一些典型概念。•概念之一，ACM给出的概念是：所谓移动计算，就是用户在任何时间、任何地点均能不间断地获取网络服务，包括数据服务和我计算服务。移动计算的概念•概念之二，《商场现代化》给出的概念是：所谓移动计算，指的是在任何地点和运动状态下，便携式设备的用户都能通过相应的网络设备从数据源处获得信息与服务。移动计算的概念•概念之三：《遥感信息》给出的概念：利用移动终端，通过无线信息网络与远程服务器交换数据的分布式计算，称为移动计算。移动计算的作用在于将有用、准确、及时的信息与中央信息系统相互作用，分担任何时间、任何地点需要中央信息系统的用户。移动计算的概念•概念之四，《微计算机信息》给出的概念是：随着计算机网络的日益发展，在终端网络和软件平台等方面取得了显著性的进步，这些显著性进步，不仅满足了人们对信息获取实时性和便利性的需求，而且还推动了移动计算技术的迅猛发展。利用移动终端通过无线和固定网络与远程服务器交换数据的分布计算环境，称为移动计算。移动计算的概念•概念之五，《MobileComputing》一书中给出的概念是：移动计算就是利用计算机与通信技术，在用户离开固定设施时也能在不间断的工作的情况下创建业务解决方案的规程。除了移动性和远程计算功能之外，它还蕴含着拨号、lsdn，或者是无线网络、基于无限笔的应用，笔记本、掌上电脑、PAD、通信服务器等功能，同时也包括运动中的用户。移动计算的概念•综上所述，尽管不同的组织和不同的书，给出的移动计算的概念是不同的，但这些概念均包含在移动过程不中断用户的业务，即用户在任何时间、任何地点均能够从网络中获取所期望的服务。移动计算环境移动终端所处的环境称之为移动计算环境，它以无线网络为主，支持移动用户访问网络数据，实现无约束、自由通信和共享的分布式计算环境。与传统固定网络分布式计算环境相比，移动计算环境主要具有移动性、频繁断接性、非对称性和低可靠性等特点。建立在移动环境上的移动计算是一种新技术，他使得计算机和其他信息设备在没有与固定的物理连接设备相连的情况下能够传输数据。如上图所示，移动计算环境由服务端、移动端及网络组成。移动计算环境•移动端设备主要包括笔记本、PAD、掌上电脑、智能手机及手机等各种移动终端设备。•服务端的主要功能是接受移动端的请求，根据请求完成相应的服务处理功能，并将处理的最终结果返回给移动端。•一般情况下，服务端放置在有线网络上，负责完成资源组织、业务处理及相应的服务支撑功能。移动计算机系统模型移动计算机系统中包括三类节点：1.服务器(SVR)节点2.移动支持(MSS)节点(或称移动服务基站)3.移动客户机(MC)节点移动计算机系统模型如图：从上一幻灯片的模型图可以看出，移动客户通过移动支持节点MSS接入到固定网络，移动客户通过移动网络与有线网络获取有线网络上提供的数据服务。移动服务期具有对移动用户的管理、注册、注销及接入的功能等。移动计算的特点与固定网络上的分布计算相比,移动计算具有以下一些主要特点:•移动性•网络条件多样性•频繁断接性•网络通信的非对称性•移动节点的电源能力有限•可靠性低移动性•移动节点在移动过程中可以通过所在无线单元的移动支持节点MSS与固定网络节点或其他移动计算机相连接。移动性•地址迁移：包括不同网络IP地址的切换以及异构网络不同地址类型的切换带来连接中断问题，解决方式就是移动IP。•位置依赖：会带来位置依赖信任的配置问题以及无法手动配置的问题。解决方式就是使用动态配置启用“位置相关”服务。网络条件多样性•移动节点在移动过程中所使用的网络一般是变化的,这些网络既可以是高带宽的固定网络,也可以是低带宽的无线广域网(CDPD),甚至处于断接状态。网络条件多样性•低带宽网络：会带来服务类型限制、通信协议限制等问题，解决方法为提高带宽的利用率，使用压缩、请求合并、数据预取、缓存回写等技术手段，更高层次上的方法是改善通信调度算法。带宽间波动：会带来服务质量无法保证、限制服务类型等问题。解决方法是降低带宽波动对应用的影响、使用自适应QoS等技术手段。频繁断接性•由于受电源、无线通信费用、网络条件等因素的限制,移动计算机一般不会采用持续连网的工作方式,而是主动或被动地间连、断接。频繁断接性•断接是指无线通信链路的中断，造成中断原因是信号干扰、覆盖、屏蔽等。断接会带来服务中断、性能下降等问题。•要解决断接问题就得追求断接的透明性，以及技术手段包括缓冲、协议改造。网络通信的非对称性•一般固定服务器节点具有强大的发送设备,移动节点的发送能力较弱。因此,下行链路和上行链路的通信带宽和代价相差较大。移动计算机的电源能力有限•移动计算机主要依靠蓄电池供电,容量有限。经验表明,电池容量的提高远低于同期CPU速度和存储容量的发展速度。移动计算机的电源能力有限•电源能力有限会带来不能持续工作、可能导致数据丢失等问题。•解决电池的供电问题需要从软硬件节能设计，改进电池蓄电能力、创造无限充电能方向考虑。可靠性低•这与无线网络本身的可靠性及移动计算环境的易受干扰和不安全等因素有关。可靠性低•存在安全威胁，因为开放介质，信号易于被截获和窃听，且数据容易丢失和损毁。•解决安全问题的方法是使用调频以及加密技术；解决数据风险问题需啊哟改进数据同步技术以及数据加密存储与访问控制。由于移动计算具有上述特点,构造一个移动应用系统,必须在终端、网络、数据库平台以及应用开发上做一些特定考虑。适合移动计算的终端、网络和数据库平台已经有较多的通信和计算机公司(如Lucent、Motolora、Ericsson、IBM、Oracle、Sybase等)的产品可供选择。应用上则须考虑与位置移动相关的查询和计算的优化。移动计算技术的发展现状近年来，移动终端设备的产品种类越来越多，目前可直接从市场上购得的移动终端设备包括笔记本电脑、手持式计算机、PDA、掌上领航管理器、CE兼容管理器、双向互动寻呼机等。移动计算机的处理能力和存储容量等性能指标同样按摩尔定律以每18个月翻一番的速度提高。高档移动计算机已经足以满足在单机上运行数据库应用的要求。主要体现在无线通信网络方面、开发工具方面、软件平台方面以及数据管理方面等。1.无线网络通信方面除了CDPD、GSM、CDMA等已得到大规模发展的模拟和数字蜂窝通信系统外，无线LAN和卫星通信系统也有了较大提高。IEEE提出针对无线LAN的IEEE802111（1998-99）标准，3COM、Lucen、Proxim等无线LAN生产商已经开始生产满足IEEE802111标准的无线LAN产品。2.开发工具方面Nettech、Oracle、IBM、Bellcore（现在称为TelecordiaTechnologies）等均提供专门用于开发移动应用的工具，如Bellcore提供的“airboss”SDK。IBM的eNetwork则是基于Web的移动应用开发工具。3.软件平台方面客户端操作系统仍然以Windows95/2000/NT、PalmOS、WinCE为主。适用于各种移动设备的Web浏览器，以及在移动客户端支持基于Web的应用，也逐渐为Internet开发商进军移动Web应用的关注点。4.数据管理方面学术界和一些重要的数据库产品供应商对基于Agent和数据复制技术的移动数据库技术的移动数据库技术进行了深入研究，提出了移动数据库的二级复制和三级复制体系结构及Client/Agent/Server的三层结构。近年来，JAVA技术的成熟以及在移动领域应用的快速发展，为开发移动业务提供了更广阔的平台，像诺基亚S360系列等专门提供基于JAVA的开发包，为用户开发移动业务提供了便捷的开发平台。随着移动计算技术的发展，移动用户之间，或者是移动用户与固定网络上的用户之间可实现数据矩交换，W3C提出的XML技术为实现这种数据交换提供了更加便捷的手段。随着移动计算中对图形、图像以及动画的需求，W3C国际移动联盟组织提出了关于图形、图像的移动SVG技术规范。随着移动计算技术的不断发展，开发移动业务与固定网络上的业务没有本质上的区别，特别是随着IETF移动IP技术的成熟与应用，将在网络层对移动问题得到透明解决，因此未来移动计算将会得到更大的发展与应用。移动计算的应用领域：面向普适服务的移动计算技术目标是使任何人可以随时的访问感兴趣的信息或得到任何所需的服务。移动应用多种多样，在生活，军事上多领域得以应用。（以下对几个典型应用做简要介绍）民用领域军事领域①智能电话②穿戴计算机③传感器网络④办公商务⑤医疗⑥……详例①详例②概括框架移动计算的应用领域：A.民用领域的应用——•智能电话①•穿戴计算机②•传感器网络③•智能办公④•智慧医疗⑤•智能交通•智能家居•智能农业•……移动计算的应用领域：详例：①智能电话：移动电话变得越来越小功能越来越强大；与PDA等合而为一；网络接入；Email和即时消息；安装应用程序；音频/视频的播放和采集；游戏/社交；新闻/股票等信息；移动办公；移动计算的应用领域：详例：②穿戴计算机：穿戴计算机的特性•移动性•传感器的使用•“引人注意”性•持续工作性•无线组网能力•系统功耗低•高可靠性和高安全性穿戴计算机的应用（民用）：登山活动、探险活动、勘探工作、考察、考古、测绘等工作与活动森林防火、抗洪防汛、抢险救灾等活动医、疗监护、设备维修、辅助交流、信息采集娱乐等移动计算的应用领域：详例：③传感器网络的应用：1、城市交通：•高速公路车辆监测、交通状况监测、停车场位置导引、车辆识别2、健康医疗•医疗检测与诊断、医疗设备联网、病人状况监测、人体内部情况监测3、商务应用•商场保安监测、交易过程监视、工厂内部监视4、家庭应用•网络家电监控、家庭保安、儿童监护、智能玩居5、环境监测•农田环境监测•土壤监测•气候监测•水文监测•森林火灾观测6、传感器网络在军事领域的应用•战场观测与监视•敌方侦察•目标跟踪与分类•核生化攻击检测•有害物质（气体、液体、辐射等）检测•战场可视化•导向系统移动计算的应用领域：详例：④移动电子商务：移动电子商务技术利用手机、PDA以及掌上电脑等无线终端进行的电子商务。移动电子商务将因特网、移动通信技术、短距离通信技术以及其他相关技术结合，使轻便、功能强大的移动终端可以作为用户的电子钱包、信息库、电子信用卡等而存在，极大地方便用户的生活工作。移动办公：移动办公利用移动设备的移动信息化软件，建立移动设备和电脑互联互通的企业软件应用系统，拜托时间和场所局限，随时进行岁深化的公司管理和沟通。有效提高管理效率，推动政府和企业效益增长。移动计算的应用领域：详例：⑤移动医疗急救：移动医疗（mobilemedical）提供了一种通过对远地移动对象生理参数的检测来研究其生理功能的办法，并提供向监控中心发送数据的功能，为监控中心的医护人员有效的赢得急救时间，并已成为远程医疗领域内应该新的研究热点。移动医疗系统油移动单元、数字窝蜂网和监护中心组成（移动单元由数据采集模块、移