IPv6技术构建的观测仪器网络能改善当前诸多问题

文/本刊记者 陶春

寒旱区野外观测仪器组网节点研制项目为何基于IPv6进行研究呢？该项目的负责人兰州交通大学电子与信息工程学院教授火久元认为，他们做的观测仪器组网领域，涉及到野外观测仪器地址分配、寻址、路由选择等网络相关技术，而IPv6技术巨大的网络地址空间、安全等优势适合于该项目的研究和实施。

利用IPv6优势解决组网难题

《中国教育网络》：简述一下您申请赛尔网络下一代互联网技术创新项目的成果是什么？当时为何选择申请该项目呢？

火久元：2016年,我们申请的赛尔网络下一代互联网技术创新项目是基于IPv6的寒旱区野外观测仪器组网节点研制。当时，学校接收到项目申请通知，根据前期基础，想利用IPv6的技术优势完成寒旱区仪器组网问题的研究，因此，申请了赛尔网络下一代互联网技术创新项目。

基于IPV6的寒旱区野外观测仪器组网节点研制项目团队成员

我国寒旱区面积占国土面积的三分之二左右，寒旱区内蕴藏着国民经济不可或缺的资源，战略地位突出。但寒旱区野外台站及其布设的观测系统主要存在着：观测数据以人工收集为主，导致数据的收集、传输、处理的实时性和准确性较差；观测仪器出现故障时难以及时发现，导致观测数据丢失等问题。因此，迫切需要根据寒旱区自身特点研究适宜的观测仪器组网系统。

为此，本项目自主设计观测仪器组网节点，具有体积小、功耗低、稳定性高等特点，能进一步完善寒旱区观测系统的硬件平台。基于IPv6技术构建的观测仪器网络具有地址空间大，可以与IP网络实现端到端通信等优点，有效地改善目前野外观测系统的诸多问题。

《中国教育网络》：项目研究过程中，遇到过什么困难吗？

火久元：项目进展期间确实遇到一些阻碍。首先，项目所研制的组网节点，其主控单元选择的是TI公司的cc2538芯片，目前国内基于该芯片进行的嵌入式开发较少，因此可供参考的资料不多；芯片的软件平台使用的是嵌入式操作系统Contiki，该系统能支持小型的IPv6协议栈，但国内有关该系统的资料很不全面。因此只能在不断摸索中，熟悉芯片和操作系统的使用。再者，在实际实验过程中，也会经常有一些预料之外的问题发生，比如设备驱动失败、芯片易损坏等问题。随着不断深入地研究，许多问题都已被解决。

《中国教育网络》：获得项目资助后，您有没有再做该领域IPv6方面的其他研究？

火久元：我们同时也尝试在其他领域进行IPv6的相关研究，例如基于大数据分析技术对IPv6安全日志进行挖掘和分析等。

原来教育网不仅仅提供“上网”

《中国教育网络》：申请项目的前后，对于中国教育和科研计算机网CERNET有没有什么不同的认识或理解呢？

火久元：以前，以为CERNET只是提供上网的一种方式，而经过这次项目的申请，我们觉得CERNET开始关注IPv6技术的创新性应用，这些项目的实施将会对IPv6技术的蓬勃发展起到良好的促进作用。

《中国教育网络》：您觉得赛尔网络和CERNET对于IPv6的支持力度如何？10分满意度，能打几分呢？哪些方面可以改进的，或者可以支持的？

火久元：赛尔网络和CERNET对IPv6的支持力度很大，特别是进行“赛尔网络下一代互联网技术创新项目申请”以及“下一代互联网技术创新大赛”都会对IPv6技术的推广起到较大的推动作用。所以，可以打8分。从加大支持来看，望考虑支持一些IPv6和下一代互联网的课程建设；或者组织一些较好的应用案例进行师资培训和学生培训，类似现在谷歌公司正在做的。

普及IPv6将获得高质量的数据

《中国教育网络》：当时，您为什么会选择寒旱区野外观测仪器组网节点研制的领域进入IPv6研究，相对于IPv4,IPv6有什么优势呢？

火久元：IPv6协议是下一代互联网中的重要协议。目前移动互联网、物联网、云计算、大数据、三网融合、智能家电、电子政务、电子商务、电子物流、 公共服务、位置服务等众多潜在的互联网新应用、新产业，已对IP地址空间提出了巨大需求。与IPv4 以及传统的无线局域网协议相比，IPv6 具备了更大的地址空间、更好的可扩展性、更高效的网络传输和更好的安全管理架构。因此对IPv6技术的研究十分必要。

而我们做的观测仪器组网领域，涉及到野外观测仪器地址分配、寻址、路由选择等网络相关技术，IPv6技术巨大的网络地址空间、安全等优势适合于该项目的研究和实施。

《中国教育网络》：您觉得该领域，如果能普及IPv6的话，会为人们的生活带来哪些改变？推广普及的难度在哪里？

火久元：观测仪器组网领域主要是协助解决科学人员对科学数据获取和观测仪器管理方面的问题，如果能普及IPv6技术的话，可以获得高质量的、连续的、稳定的观测数据，为科学研究打好基础。

推广难度主要在于寒旱区面积过大、环境恶劣、观测仪器部署范围较大等问题。

看好未来基于IPv6的物联网发展

《中国教育网络》：您了解IPv6在中国的部署和发展现状吗?

火久元：基本了解。我国在2003年启动了中国的下一代互联网（CNGI）工程，极大地促进了IPv6在中国的普及和发展。2017年，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《推进互联网协议第六版（IPv6）规模部署行动计划》，并发出通知，要求各地区各部门结合实际认真贯彻落实。

《中国教育网络》：IPv6大规模部署应用，您觉得，IPv6在该领域未来的创新点在哪里？长远来看，会有怎样的应用或突破呢？

火久元：随着当前物联网技术的迅速兴起，IPv6与物联网技术结合是未来的发展趋势，将IPv6引入到低功耗无线局域网则是其研究的重点。目前IETF工作组已经针对物联网提出了6LoWPAN协议，基于IPv6的物联网技术的发展，会使我们对于医疗保健、环境监测等多方面的研究带来突破。

《中国教育网络》：“十三五”规划中提到将加大部署IPv6，对此，您怎么看待，例如，您觉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：推进IPv6规模部署将是我国互联网技术的一次全面升级，将会在网络信息技术、产业、应用出现大量的创新和变革。而赛尔网络和CERNET对IPv6的支持会对IPv6技术的推广起到较大的推动作用，推动下一代互联网技术在高校内生根发芽，为学生和老师在相关领域进行创新和创业打好基础。

《中国教育网络》：为什么想要做有关IPv6的手势识别远程控制机械手臂系统？

张苡宁：现在虽然人工智能是发展的趋势，但是机器人领域的研究也在不断地进步创新，我们拥有这个想法并付诸于实践，得到了不错的结果，所以坚持了下来一直在做机器人类型的产品。

《中国教育网络》：在项目实施过程中遇到的最大的挑战或者困难是什么？

张苡宁：主要是团队协调问题。大赛有一个答题环节，我再三嘱咐一定要用自己的账号答题，可是大家积极性不高，导致分数都很低，直接影响了最终的成绩。我认为团队的调度问题，团队对于项目的积极性问题一直是一种挑战，如何要让团队中的人各尽其职，各显神通，是一件极其困难的事情，我也遇到了这种困难，希望通过比赛的这次前车之鉴可以让我们重新认识并重视这一问题。

《中国教育网络》：参加下一代互联网大赛最大的收获是什么？

张苡宁：参赛最大的收获就是眼界的放宽，因为本身我们都是在实验室做研究或者搞科研，很少关注其他学校的学生做出来的内容，更多关注的是行业的发展、大公司的高端产品，但是，更多的好创意都是从学校诞生的。

第三届下一代互联网创新大赛已经落幕，在导师阎老师的指导下为我几个月的课题画上了一个不怎么完美但是至少圆满的句号。多少个日夜自己在孤独的道路上奋斗着迷茫着，多少个表格填了一遍又一遍，多少页PPT改了又改，多少个线路调试，多少个程序BUG一遍一遍的调试错误，几经放弃但最终又坚持了下来，但是，这些都是值得的，有人说只有经历了才知道值不值得；我想说，只有体会了，才懂得什么叫来之不易。还记得在评审现场，一百多个课题同台竞技，但都是为了同一个在科技创新这条路上继续走下去的决心和梦想。我曾有一刻是慌张不安的，不知自己的作品可以走多远，但结果发下来的时候，内心悬着的石头终于落地了，虽不是特别好的名次，但是觉得自己尽力了，当然再给我一次机会我永远能做的更好，人就是这样成长起来的，没有挫折就体会不到真正的来之不易，不去瞧一瞧外边的世界，就不会知道自己只是沧海一粟。

我要感谢我的老师，我的每一分成就都和老师的培养息息相关，还记得我接近放弃时，老师单独的谈话让我受益匪浅，是我项目期间最温馨的瞬间。

右一为指导教师阎石，右三为张苡宁

《中国教育网络》：未来有没有想过要把这个项目应用到实践中去？是否可以落地？

张苡宁：有想过批量生产，目前还处于研发阶段，很多安全性的问题得不到保障，一旦这些技术问题攻克，那么批量生产，成为新一代的家庭远程控制型机器人指日可待。