IPv6技術(shù)構(gòu)建的觀測儀器網(wǎng)絡(luò)能改善當(dāng)前諸多問題

文/本刊記者 陶春

寒旱區(qū)野外觀測儀器組網(wǎng)節(jié)點研制項目為何基于IPv6進行研究呢？該項目的負(fù)責(zé)人蘭州交通大學(xué)電子與信息工程學(xué)院教授火久元認(rèn)為，他們做的觀測儀器組網(wǎng)領(lǐng)域，涉及到野外觀測儀器地址分配、尋址、路由選擇等網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)，而IPv6技術(shù)巨大的網(wǎng)絡(luò)地址空間、安全等優(yōu)勢適合于該項目的研究和實施。

利用IPv6優(yōu)勢解決組網(wǎng)難題

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：簡述一下您申請賽爾網(wǎng)絡(luò)下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新項目的成果是什么？當(dāng)時為何選擇申請該項目呢？

火久元：2016年,我們申請的賽爾網(wǎng)絡(luò)下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新項目是基于IPv6的寒旱區(qū)野外觀測儀器組網(wǎng)節(jié)點研制。當(dāng)時，學(xué)校接收到項目申請通知，根據(jù)前期基礎(chǔ)，想利用IPv6的技術(shù)優(yōu)勢完成寒旱區(qū)儀器組網(wǎng)問題的研究，因此，申請了賽爾網(wǎng)絡(luò)下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新項目。

基于IPV6的寒旱區(qū)野外觀測儀器組網(wǎng)節(jié)點研制項目團隊成員

我國寒旱區(qū)面積占國土面積的三分之二左右，寒旱區(qū)內(nèi)蘊藏著國民經(jīng)濟不可或缺的資源，戰(zhàn)略地位突出。但寒旱區(qū)野外臺站及其布設(shè)的觀測系統(tǒng)主要存在著：觀測數(shù)據(jù)以人工收集為主，導(dǎo)致數(shù)據(jù)的收集、傳輸、處理的實時性和準(zhǔn)確性較差；觀測儀器出現(xiàn)故障時難以及時發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致觀測數(shù)據(jù)丟失等問題。因此，迫切需要根據(jù)寒旱區(qū)自身特點研究適宜的觀測儀器組網(wǎng)系統(tǒng)。

為此，本項目自主設(shè)計觀測儀器組網(wǎng)節(jié)點，具有體積小、功耗低、穩(wěn)定性高等特點，能進一步完善寒旱區(qū)觀測系統(tǒng)的硬件平臺?；贗Pv6技術(shù)構(gòu)建的觀測儀器網(wǎng)絡(luò)具有地址空間大，可以與IP網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)端到端通信等優(yōu)點，有效地改善目前野外觀測系統(tǒng)的諸多問題。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：項目研究過程中，遇到過什么困難嗎？

火久元：項目進展期間確實遇到一些阻礙。首先，項目所研制的組網(wǎng)節(jié)點，其主控單元選擇的是TI公司的cc2538芯片，目前國內(nèi)基于該芯片進行的嵌入式開發(fā)較少，因此可供參考的資料不多；芯片的軟件平臺使用的是嵌入式操作系統(tǒng)Contiki，該系統(tǒng)能支持小型的IPv6協(xié)議棧，但國內(nèi)有關(guān)該系統(tǒng)的資料很不全面。因此只能在不斷摸索中，熟悉芯片和操作系統(tǒng)的使用。再者，在實際實驗過程中，也會經(jīng)常有一些預(yù)料之外的問題發(fā)生，比如設(shè)備驅(qū)動失敗、芯片易損壞等問題。隨著不斷深入地研究，許多問題都已被解決。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：獲得項目資助后，您有沒有再做該領(lǐng)域IPv6方面的其他研究？

火久元：我們同時也嘗試在其他領(lǐng)域進行IPv6的相關(guān)研究，例如基于大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對IPv6安全日志進行挖掘和分析等。

原來教育網(wǎng)不僅僅提供“上網(wǎng)”

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：申請項目的前后，對于中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET有沒有什么不同的認(rèn)識或理解呢？

火久元：以前，以為CERNET只是提供上網(wǎng)的一種方式，而經(jīng)過這次項目的申請，我們覺得CERNET開始關(guān)注IPv6技術(shù)的創(chuàng)新性應(yīng)用，這些項目的實施將會對IPv6技術(shù)的蓬勃發(fā)展起到良好的促進作用。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：您覺得賽爾網(wǎng)絡(luò)和CERNET對于IPv6的支持力度如何？10分滿意度，能打幾分呢？哪些方面可以改進的，或者可以支持的？

火久元：賽爾網(wǎng)絡(luò)和CERNET對IPv6的支持力度很大，特別是進行“賽爾網(wǎng)絡(luò)下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新項目申請”以及“下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)創(chuàng)新大賽”都會對IPv6技術(shù)的推廣起到較大的推動作用。所以，可以打8分。從加大支持來看，望考慮支持一些IPv6和下一代互聯(lián)網(wǎng)的課程建設(shè)；或者組織一些較好的應(yīng)用案例進行師資培訓(xùn)和學(xué)生培訓(xùn)，類似現(xiàn)在谷歌公司正在做的。

普及IPv6將獲得高質(zhì)量的數(shù)據(jù)

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：當(dāng)時，您為什么會選擇寒旱區(qū)野外觀測儀器組網(wǎng)節(jié)點研制的領(lǐng)域進入IPv6研究，相對于IPv4,IPv6有什么優(yōu)勢呢？

火久元：IPv6協(xié)議是下一代互聯(lián)網(wǎng)中的重要協(xié)議。目前移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、三網(wǎng)融合、智能家電、電子政務(wù)、電子商務(wù)、電子物流、 公共服務(wù)、位置服務(wù)等眾多潛在的互聯(lián)網(wǎng)新應(yīng)用、新產(chǎn)業(yè)，已對IP地址空間提出了巨大需求。與IPv4 以及傳統(tǒng)的無線局域網(wǎng)協(xié)議相比，IPv6 具備了更大的地址空間、更好的可擴展性、更高效的網(wǎng)絡(luò)傳輸和更好的安全管理架構(gòu)。因此對IPv6技術(shù)的研究十分必要。

而我們做的觀測儀器組網(wǎng)領(lǐng)域，涉及到野外觀測儀器地址分配、尋址、路由選擇等網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)，IPv6技術(shù)巨大的網(wǎng)絡(luò)地址空間、安全等優(yōu)勢適合于該項目的研究和實施。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：您覺得該領(lǐng)域，如果能普及IPv6的話，會為人們的生活帶來哪些改變？推廣普及的難度在哪里？

火久元：觀測儀器組網(wǎng)領(lǐng)域主要是協(xié)助解決科學(xué)人員對科學(xué)數(shù)據(jù)獲取和觀測儀器管理方面的問題，如果能普及IPv6技術(shù)的話，可以獲得高質(zhì)量的、連續(xù)的、穩(wěn)定的觀測數(shù)據(jù)，為科學(xué)研究打好基礎(chǔ)。

推廣難度主要在于寒旱區(qū)面積過大、環(huán)境惡劣、觀測儀器部署范圍較大等問題。

看好未來基于IPv6的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：您了解IPv6在中國的部署和發(fā)展現(xiàn)狀嗎?

火久元：基本了解。我國在2003年啟動了中國的下一代互聯(lián)網(wǎng)（CNGI）工程，極大地促進了IPv6在中國的普及和發(fā)展。2017年，中共中央辦公廳、國務(wù)院辦公廳印發(fā)了《推進互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議第六版（IPv6）規(guī)模部署行動計劃》，并發(fā)出通知，要求各地區(qū)各部門結(jié)合實際認(rèn)真貫徹落實。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：IPv6大規(guī)模部署應(yīng)用，您覺得，IPv6在該領(lǐng)域未來的創(chuàng)新點在哪里？長遠來看，會有怎樣的應(yīng)用或突破呢？

火久元：隨著當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速興起，IPv6與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合是未來的發(fā)展趨勢，將IPv6引入到低功耗無線局域網(wǎng)則是其研究的重點。目前IETF工作組已經(jīng)針對物聯(lián)網(wǎng)提出了6LoWPAN協(xié)議，基于IPv6的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，會使我們對于醫(yī)療保健、環(huán)境監(jiān)測等多方面的研究帶來突破。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：“十三五”規(guī)劃中提到將加大部署IPv6，對此，您怎么看待，例如，您覺得最大的利好是什么？或者，最需要得到的支持是什么呢？

火久元：推進IPv6規(guī)模部署將是我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一次全面升級，將會在網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用出現(xiàn)大量的創(chuàng)新和變革。而賽爾網(wǎng)絡(luò)和CERNET對IPv6的支持會對IPv6技術(shù)的推廣起到較大的推動作用，推動下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在高校內(nèi)生根發(fā)芽，為學(xué)生和老師在相關(guān)領(lǐng)域進行創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)打好基礎(chǔ)。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：為什么想要做有關(guān)IPv6的手勢識別遠程控制機械手臂系統(tǒng)？

張苡寧：現(xiàn)在雖然人工智能是發(fā)展的趨勢，但是機器人領(lǐng)域的研究也在不斷地進步創(chuàng)新，我們擁有這個想法并付諸于實踐，得到了不錯的結(jié)果，所以堅持了下來一直在做機器人類型的產(chǎn)品。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：在項目實施過程中遇到的最大的挑戰(zhàn)或者困難是什么？

張苡寧：主要是團隊協(xié)調(diào)問題。大賽有一個答題環(huán)節(jié)，我再三囑咐一定要用自己的賬號答題，可是大家積極性不高，導(dǎo)致分?jǐn)?shù)都很低，直接影響了最終的成績。我認(rèn)為團隊的調(diào)度問題，團隊對于項目的積極性問題一直是一種挑戰(zhàn)，如何要讓團隊中的人各盡其職，各顯神通，是一件極其困難的事情，我也遇到了這種困難，希望通過比賽的這次前車之鑒可以讓我們重新認(rèn)識并重視這一問題。

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：參加下一代互聯(lián)網(wǎng)大賽最大的收獲是什么？

張苡寧：參賽最大的收獲就是眼界的放寬，因為本身我們都是在實驗室做研究或者搞科研，很少關(guān)注其他學(xué)校的學(xué)生做出來的內(nèi)容，更多關(guān)注的是行業(yè)的發(fā)展、大公司的高端產(chǎn)品，但是，更多的好創(chuàng)意都是從學(xué)校誕生的。

第三屆下一代互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新大賽已經(jīng)落幕，在導(dǎo)師閻老師的指導(dǎo)下為我?guī)讉€月的課題畫上了一個不怎么完美但是至少圓滿的句號。多少個日夜自己在孤獨的道路上奮斗著迷茫著，多少個表格填了一遍又一遍，多少頁PPT改了又改，多少個線路調(diào)試，多少個程序BUG一遍一遍的調(diào)試錯誤，幾經(jīng)放棄但最終又堅持了下來，但是，這些都是值得的，有人說只有經(jīng)歷了才知道值不值得；我想說，只有體會了，才懂得什么叫來之不易。還記得在評審現(xiàn)場，一百多個課題同臺競技，但都是為了同一個在科技創(chuàng)新這條路上繼續(xù)走下去的決心和夢想。我曾有一刻是慌張不安的，不知自己的作品可以走多遠，但結(jié)果發(fā)下來的時候，內(nèi)心懸著的石頭終于落地了，雖不是特別好的名次，但是覺得自己盡力了，當(dāng)然再給我一次機會我永遠能做的更好，人就是這樣成長起來的，沒有挫折就體會不到真正的來之不易，不去瞧一瞧外邊的世界，就不會知道自己只是滄海一粟。

我要感謝我的老師，我的每一分成就都和老師的培養(yǎng)息息相關(guān)，還記得我接近放棄時，老師單獨的談話讓我受益匪淺，是我項目期間最溫馨的瞬間。

右一為指導(dǎo)教師閻石，右三為張苡寧

《中國教育網(wǎng)絡(luò)》：未來有沒有想過要把這個項目應(yīng)用到實踐中去？是否可以落地？

張苡寧：有想過批量生產(chǎn)，目前還處于研發(fā)階段，很多安全性的問題得不到保障，一旦這些技術(shù)問題攻克，那么批量生產(chǎn)，成為新一代的家庭遠程控制型機器人指日可待。