IPv6技術構建的觀測儀器網絡能改善當前諸多問題

文/本刊記者 陶春

寒旱區野外觀測儀器組網節點研制項目為何基于IPv6進行研究呢？該項目的負責人蘭州交通大學電子與信息工程學院教授火久元認為，他們做的觀測儀器組網領域，涉及到野外觀測儀器地址分配、尋址、路由選擇等網絡相關技術，而IPv6技術巨大的網絡地址空間、安全等優勢適合于該項目的研究和實施。

利用IPv6優勢解決組網難題

《中國教育網絡》：簡述一下您申請賽爾網絡下一代互聯網技術創新項目的成果是什么？當時為何選擇申請該項目呢？

火久元：2016年,我們申請的賽爾網絡下一代互聯網技術創新項目是基于IPv6的寒旱區野外觀測儀器組網節點研制。當時，學校接收到項目申請通知，根據前期基礎，想利用IPv6的技術優勢完成寒旱區儀器組網問題的研究，因此，申請了賽爾網絡下一代互聯網技術創新項目。

基于IPV6的寒旱區野外觀測儀器組網節點研制項目團隊成員

我國寒旱區面積占國土面積的三分之二左右，寒旱區內蘊藏著國民經濟不可或缺的資源，戰略地位突出。但寒旱區野外臺站及其布設的觀測系統主要存在著：觀測數據以人工收集為主，導致數據的收集、傳輸、處理的實時性和準確性較差；觀測儀器出現故障時難以及時發現，導致觀測數據丟失等問題。因此，迫切需要根據寒旱區自身特點研究適宜的觀測儀器組網系統。

為此，本項目自主設計觀測儀器組網節點，具有體積小、功耗低、穩定性高等特點，能進一步完善寒旱區觀測系統的硬件平臺。基于IPv6技術構建的觀測儀器網絡具有地址空間大，可以與IP網絡實現端到端通信等優點，有效地改善目前野外觀測系統的諸多問題。

《中國教育網絡》：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，項目所研制的組網節點，其主控單元選擇的是TI公司的cc2538芯片，目前國內基于該芯片進行的嵌入式開發較少，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Contiki，該系統能支持小型的IPv6協議棧，但國內有關該系統的資料很不全面。因此只能在不斷摸索中，熟悉芯片和操作系統的使用。再者，在實際實驗過程中，也會經常有一些預料之外的問題發生，比如設備驅動失敗、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。

《中國教育網絡》：獲得項目資助后，您有沒有再做該領域IPv6方面的其他研究？

火久元：我們同時也嘗試在其他領域進行IPv6的相關研究，例如基于大數據分析技術對IPv6安全日志進行挖掘和分析等。

原來教育網不僅僅提供“上網”

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

火久元：以前，以為CERNET只是提供上網的一種方式，而經過這次項目的申請，我們覺得CERNET開始關注IPv6技術的創新性應用，這些項目的實施將會對IPv6技術的蓬勃發展起到良好的促進作用。

《中國教育網絡》：您覺得賽爾網絡和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：賽爾網絡和CERNET對IPv6的支持力度很大，特別是進行“賽爾網絡下一代互聯網技術創新項目申請”以及“下一代互聯網技術創新大賽”都會對IPv6技術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和下一代互聯網的課程建設；或者組織一些較好的應用案例進行師資培訓和學生培訓，類似現在谷歌公司正在做的。

普及IPv6將獲得高質量的數據

《中國教育網絡》：當時，您為什么會選擇寒旱區野外觀測儀器組網節點研制的領域進入IPv6研究，相對于IPv4,IPv6有什么優勢呢？

火久元：IPv6協議是下一代互聯網中的重要協議。目前移動互聯網、物聯網、云計算、大數據、三網融合、智能家電、電子政務、電子商務、電子物流、 公共服務、位置服務等眾多潛在的互聯網新應用、新產業，已對IP地址空間提出了巨大需求。與IPv4 以及傳統的無線局域網協議相比，IPv6 具備了更大的地址空間、更好的可擴展性、更高效的網絡傳輸和更好的安全管理架構。因此對IPv6技術的研究十分必要。

而我們做的觀測儀器組網領域，涉及到野外觀測儀器地址分配、尋址、路由選擇等網絡相關技術，IPv6技術巨大的網絡地址空間、安全等優勢適合于該項目的研究和實施。

《中國教育網絡》：您覺得該領域，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：觀測儀器組網領域主要是協助解決科學人員對科學數據獲取和觀測儀器管理方面的問題，如果能普及IPv6技術的話，可以獲得高質量的、連續的、穩定的觀測數據，為科學研究打好基礎。

推廣難度主要在于寒旱區面積過大、環境惡劣、觀測儀器部署范圍較大等問題。

看好未來基于IPv6的物聯網發展

《中國教育網絡》：您了解IPv6在中國的部署和發展現狀嗎?

火久元：基本了解。我國在2003年啟動了中國的下一代互聯網（CNGI）工程，極大地促進了IPv6在中國的普及和發展。2017年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發了《推進互聯網協議第六版（IPv6）規模部署行動計劃》，并發出通知，要求各地區各部門結合實際認真貫徹落實。

《中國教育網絡》：IPv6大規模部署應用，您覺得，IPv6在該領域未來的創新點在哪里？長遠來看，會有怎樣的應用或突破呢？

火久元：隨著當前物聯網技術的迅速興起，IPv6與物聯網技術結合是未來的發展趨勢，將IPv6引入到低功耗無線局域網則是其研究的重點。目前IETF工作組已經針對物聯網提出了6LoWPAN協議，基于IPv6的物聯網技術的發展，會使我們對于醫療保健、環境監測等多方面的研究帶來突破。

《中國教育網絡》：“十三五”規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規模部署將是我國互聯網技術的一次全面升級，將會在網絡信息技術、產業、應用出現大量的創新和變革。而賽爾網絡和CERNET對IPv6的支持會對IPv6技術的推廣起到較大的推動作用，推動下一代互聯網技術在高校內生根發芽，為學生和老師在相關領域進行創新和創業打好基礎。

《中國教育網絡》：為什么想要做有關IPv6的手勢識別遠程控制機械手臂系統？

張苡寧：現在雖然人工智能是發展的趨勢，但是機器人領域的研究也在不斷地進步創新，我們擁有這個想法并付諸于實踐，得到了不錯的結果，所以堅持了下來一直在做機器人類型的產品。

《中國教育網絡》：在項目實施過程中遇到的最大的挑戰或者困難是什么？

張苡寧：主要是團隊協調問題。大賽有一個答題環節，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，導致分數都很低，直接影響了最終的成績。我認為團隊的調度問題，團隊對于項目的積極性問題一直是一種挑戰，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識并重視這一問題。

《中國教育網絡》：參加下一代互聯網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，很少關注其他學校的學生做出來的內容，更多關注的是行業的發展、大公司的高端產品，但是，更多的好創意都是從學校誕生的。

第三屆下一代互聯網創新大賽已經落幕，在導師閻老師的指導下為我幾個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，多少個線路調試，多少個程序BUG一遍一遍的調試錯誤，幾經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。還記得在評審現場，一百多個課題同臺競技，但都是為了同一個在科技創新這條路上繼續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，但結果發下來的時候，內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息息相關，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。

右一為指導教師閻石，右三為張苡寧

《中國教育網絡》：未來有沒有想過要把這個項目應用到實踐中去？是否可以落地？

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