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物联网医学的历史、发展与展望-物联网的定义及优势

2021-02-22

物联网的定义及优势

一、定义

目前物联网的解释还没有全球统一标准,物联网的解释主要有以下几种:

解释一:把所有物品通过射频识别(radio frequency identification devices, RFID)和条码等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理。此概念是麻省理工学院Auto-ID研究中心于1999年提出,该解释主要基于RFID和互联网的泛在结合。

解释二:包括射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。目前较为公认的物联网的定义,此概念是国际电信联盟(ITU)于2005年在《ITU互联网报告2005:物联网》报告中提出。RFID作为传感器,强调与互联网连接

解释三:由具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络,这些标识和个性运行在智能空间,使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信。此定义由欧洲智能系统集成技术平台(EPoSS)在2008年5月《Internet of things in 2020》报告中指出。强调智能化。

解释四:物联网是未来Internet的一个组成部分,它是通过各种接入技术将海量电子设备与互联网进行互联的大规模虚拟网络,包括RFID、传感器以及其他执行器的电子设备通过互联网互联互通并将异构信息汇聚后共同完成某项特定任务,同时指出“物”包含传感器、执行器以及一些虚拟“物体”,物联网中的“物”都具有标识、物理属性和实质上的个性,使用智能接口,实现与信息网络的无缝整合。物联网将现实世界与虚拟网络世界完美结合。此概念由欧盟第七框架在2009年9月发布的《Internet of things strategic research roadmap》研究报告中指出。

解释五:物联网是指通过信息传感设备,按照约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络,它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。这是我国2010年政府工作报告所附的注释中对物联网说明。

解释六:泛在网是指满足个人和社会的需求,实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、使用等服务,网络具有超强的环境感知、内容感知及其智能性,为个人和社会提供泛在的、无所不含的信息服务和应用。

 

二、物联网的优势

物联网是一种测控网络,其节点设置和投放是随机的,节点间通过无线信道连接,自组织网络拓扑结构。节点间具有很强的协同能力,通过局部的数据采集、预处理及节点间的数据交互来完成全局任务。物联网可以在独立环境下运行,也可通过网关连接到现有的网络基本设施上,如因特网等。物联网与传统的数据网络有很大的区别,其优势如下:

1、大规模网络

为了获取精确信息,在监测区域部署的传感器节点可能成千上万。物联网的大规模性可以指节点分布在很大的地理区域内,也可以指在一定的空间内密集部署大量节点。这样通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比;且通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度,降低对单个节点传感器的精度要求;大量冗余节点的存在,使得系统具有很强的容错性能。

2、自组织网络

网络中的节点通过分布式算法来协调彼此行为,无需人工干预和任何其他预置的网络设施,可以随时随地快速展开并自动组网。在网络使用过程中,部分节点由于能量耗尽或环境因素而失效,也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中,这样在物联网中的节点个数就动态地增加或减少,从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。物联网的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。

3、多跳路由

节点的通信距离有限,一般在几十到几百米,故只有相邻的节点之间能进行直接通信。若要与远距离的节点通信,则需要通过中间节点进行路由。物联网没有专门的路由设备,其多跳路由是由普通网络节点完成的,每个节点既可以是信息的发起者,也可以是信息的转发者。

4、动态性网络

物联网是一个动态的网络,节点可以随处移动;网络的拓扑结构可能因为一些因素发生改变,比如节点故障或失效,环境变化造成的无线通信链路的时断时续;且网络的传感器、感知对象、观察者都可以移动。

5、可靠的网络

物联网适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域,节点往往随机部署,故要求传感器节点坚固不易损坏,适应各种恶劣环境条件。物联网的通信保密性和安全性也十分重要,要防止监测数据被盗取或伪造。因此,物联网的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。

6、应用相关的网络

物联网用来感知客观物理世界,获取物理世界的信息量。不同的应用背景对物联网的要求不同,其硬件平台、软件系统和网络协议也会有差别,物联网没有统一的通信协议平台。对于不同的物联网应用虽然存在一些共性问题,但在开发物联网应用中,更关心物联网的差异。只有让系统更贴近应用,才能做出最高效的目标系统。针对每一个具体应用来研究物联网技术,这是物联网设计不同于传统网络的显著特征。

7、以数据为中心的网络

在互联网中,网络设备使用网络中惟一的IP,知道设备的 IP地址才能访问互联网中的相关资源,故互联网是一个以地址为中心的网络。由于物联网中的传感器节点是随机部署的,这样所构成的物联网与节点编号之间的关系是动态的。用户使用物联网查询事件时,直接将所关心的事件通告给网络,而不是通告给某个确定编号的节点,所以物联网是一个以数据为中心的网络。例如,在利用物联网进行目标跟踪时,目标可能出现在任何地方,用户只关心目标出现的位置和时间,并不关心哪个节点监测到目标。

物联网的这些特点,使得它可以完成连续监测、目标发现、位置识别和执行器的本地控制等任务,其应用遍及智能交通、环境检测、战场侦查、目标跟踪、公共安全、平安家居、健康监控、火灾等场景的应急定位和导航等多个领域。

 

                                                       (何为)

参考文献

 

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