什么是物联网汇编.docx
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什么是物联网汇编
什么是物联网
虽然物联网概念已经起学术界和产业界的高度关注和政府的高度重视，但对物联网的确切定义还具有不同的争议。
我们相信，“什么是物联网”这个话题还将继续讨论下去，随着研究和应用的深入，人们对物联网的定义还将不断演化。
第二届中国物联网（传感网）大会于2011年10月在无锡召开，从会议的名称上我们就可感到物联网定义还不够清晰。
为什么物联网后又加上（传感网）呢？
是不是物联网又叫“传感网”？
如果不是，物联网与传感网是什么关系？
1.1物联网相关概念的发展
1）Auto-IDLabs（Auto-ID实验室）
网址：
http:
//www.autoidlabs.org/
Auto-ID实验室
1997年，时任美国宝洁（Procter&Gamble）公司品牌管理经理的KevinAshton开始与麻省理工学院合作，研究使用RFID来协助管理公司的供应链系统。
KevinAshton、DavidBrock、Dr.DanielEngels、SanjaySarma等4人得到宝洁、吉列（Gillette）、通用代码委员会（UniformCodeCouncil即后来的GS1）和其他一些全球消费品制造商的支持，在麻省理工成立了Auto-ID中心（Auto-IDcenter），Auto-ID中心的目标是开发通用电子产品编码（ElectronicProductCode），以RFID为基础的全球物品编码系统取代UPC的条码。
2003年10月，Auto-ID中心由Auto-ID实验室和EPCGlobal两个组织取代。
KevinAshton
KevinAshton是第一个使用The'InternetofThings'（物联网）的西方学者，此后The'InternetofThings'被广泛采用，中国常使用它的缩写IOT，但这个做些不太符合英文的缩写习惯，所以在西方IOT并不十分流行。
此后，Auto-ID实验室把自己的研究方向定义为：
“物联网架构发展（ArchitectingtheInternetofThings）”。
在Auto-ID实验室的网站上，Auto-ID实验室把自己描述为“Auto-ID实验室是国际领先的RFID组网领域的学术研究机构，实验室集合了来自4个不同国家的7所著名大学研究者，与EPCglobal进行物联网之架构研究。
”。
2）KevinAshton对物联网定义的澄清
That'InternetofThings'Thing
物联网的那些事
Intherealworld,thingsmattermorethanideas.
——在真实世界中，“物”的含义比概念更丰富
ByKevinAshton
此时此刻，在公元2009年6月22日，我可能错了（指他自己的物联网概念被人误解为不对）。
但是，我可以肯定的是，当我使用“物联网（InternetofThings）”
这个短语做标题在宝洁公司做报告后，“物联网（InternetofThings）”这个术语就开始了它的生命旅程。
把当时红的发紫的互联网话题与宝洁公司RFID在供应链中应用的新概念联系起来，就不可避免地使物联网这个术语受到格外关注。
10年后的今天，虽然很多事物都冠以“物联网（InternetofThings）”的标题，从美国《科学》杂志的文章标题到欧盟会议的主题，但这个概念还是经常被误解。
我可能是第一个使用“物联网（InternetofThings）”术语的事实并不能给我一个特权，来控制别人如何使用这个术语。
但是，原来我给予这个术语的含义，现在我仍然认可的原始含义。
今天的计算机——也即互联网是完全依赖人类去获取信息，互联网上将近50PB（1PB＝1024TB）的数据最初都来源于人类的“录入”：
键盘录入、按下录音（录像）键记录、摄取数字照片、或扫描条码等。
传统的互联网架构图可能包含服务器、路由器等等设备，但在这些架构图中往往忽略了数量众多且比其它设备更其重要的信息传递路径——人类。
由此带来的问题是，人类具有的时间有限、精力有限、准确度有限，不可能很好地担当从现实世界收集数据的角色。
这是一个大命题，我们人类本来就是物质的，我们的环境也是物质的。
我们的经济、社会和生活不是基于概念和信息，而是基于实实在在的物质。
你不能吃“比特”，把“数字”拿来取暖或把他们存入煤气罐中。
当然，概念和信息也非常重要，但“物”具有更多的含义。
现在的信息技术如此地依赖人类收集的数据，计算机对“概念”的了解，比对真实世界的“物”的了解要多得多。
如果我们让计算机对“物”做更多的了解，计算机在没有人类干预下自己来收集现实世界的信息，我们就能够跟踪和计量任何事情，大大减少浪费、丢失和消耗，我们就能够知道什么零部件应该更换、修理或收回，物质是否处于新鲜状态或已经过了它们的最佳保质期。
我们应该让计算机拥有自己收集信息的能力。
这样，计算机就能够“看”、“听”、“闻”，自己随机地去感知世界。
RFID和传感器技术能够使计算机观察、认知和理解世界，而不受人类特有的生理局限性限制。
在这10年时间里，我们取得了巨大的进步，但我们还需要在RFID之世界内再继续深入不懈地探索这些技术的到底能做什么？
RFID决不是一个加强版的条码技术，也不仅仅是改进收费公路提速的技术，我们不能把我们的思维限制在这个视野中。
物联网具有改变世界的潜力，正如互联网改变了世界一样，他甚至能比互联网做的更多。
来源：
KevinAshton:
That'InternetofThings'Thing.In:
RFIDJournal,22July2009.
2009年7月，KevinAshton在RFID月刊上发表《物联网的那些事（That'InternetofThings'Thing）》的文章，对物联网的定义进行了自己的重新阐述。
在这10年时间里，我们取得了巨大的进步，但我们还需要在RFID之世界内再继续深入不懈地探索这些技术的到底能做什么？
RFID决不是一个加强版的条码技术，也不仅仅是改进收费公路提速的技术，我们不能把我们的思维限制在这个视野中。
物联网具有改变世界的潜力，正如互联网改变了世界一样，他甚至能比互联网做的更多。
来源：
KevinAshton:
That'InternetofThings'Thing.In:
RFIDJournal,22July2009.
3）传感网概念的发展
1978年，美国国防部高级研究计划局委托卡内基－梅隆大学开展分布式传感器网络的研究。
该研究项目，主要概念是多传感器通过节点组成自组织网络。
由于当时互联网和无线组网技术还没有普遍应用，因此这项研究也只是开创了一个“传感网”的概念，并没有在民用经济领用推广。
正是无线技术的发展，特别是短距离、低功耗、高带宽的无线组网技术的发展，使传感网开始被广泛关注和研究。
所以，现代传感网也被成为无线传感网。
无线传感网（wirelesssensornetwork——WSN）使用在一定空间分布的众多独立运行的传感器感知或监控其周边的物理环境，如温度、声音、振动、压力、运动或污染数据，在通过单级或多跳无线节点把收集到的数据传输到数据中心进行处理。
现代无线传感网可以实现双向传输，即不但可以从传感器节点收集数据，还可以把控制指令回传给传感器节点。
WSN由众多“节点”组成，每个节点连接一个（或数个）传感器。
一个典型的节点由6个逻辑部分组成，如下图所示：
每个节点需要给予一些通用识别信息，如节点唯一识别号、节点空间位置等，同时还要考虑节点的时钟同步等。
由于感知的物理参数或数据形态不同，导致了WSN节点的多样性。
一个简单的温度传感器可能体积很小，收集的数据量也不大，消耗的电源能量较小。
但如果节点收集的是图像信号，如监控系统的高清摄像头，所要求的电源、传输带宽等要大得多。
4）泛在网概念的发展
泛在（普适）计算（UbiquitousComputing）更多的是一个计算架构设计的哲学话题，而不是一个实用网络的应用话题。
泛在计算颇有中国“大道无形”的理念。
它强调的是把计算隐蔽在环境的任何地方或任何物体内，使人类在感觉不到它们存在的情况下来使用它们。
泛在计算的概念首先由MarkWeiser于1988年在施乐PARC（XeroxPaloAltoResearchCenter）研究中心工作期间提出。
此后他又做了大量的研究工作。
在此概念提出后，得到了计算机科技界的重视，也有不少大学和研究机构开展了这方面的研究。
其中日本东京大学的KenSakamura博士、Dr.KenSakamura在日本建立了普适网络实验室UNL（UbiquitousNetworkingLaboratory）并倡导了T工程论坛（T-EngineForum）。
我国的清华大学也建立了普适计算实验室，对普适计算理论和应用进行研究。
MarkWeiser认为早期的大型计算机由很多人同时使用一个机器，上个世纪80年代开始普及的个人计算机（PC）是一个人使用一台计算机。
到泛在计算时代，是一个人使用很多“计算机”。
但这些计算机已经不是传统意义上的桌面计算机，它们的形状、大小和功能都不同，它们隐藏在我们周围的环境中，人们可能看不到或注意不到它们的存在，但在无意中使用它们。
上图是MarkWeiser预测三种不同计算形式的发展前景图。
但现在看来，普适计算远远没有MarkWeiser预测的乐观，还处于实验和概念完善中。
MarkWeiser特别强调“计算”的隐形特征，并为此专门发表了多篇论文。
他认为计算机不应该是人们关注的中心，而像一张纸一样可以随手拿来使用的工具。
计算机也不一定非得有输入输出界面，它只要能完成人们赋予它们的任务即可。
例如，隐藏在墙内的计算机可以自己监测环境温度，并与空调系统联机，控制空调升高或降低温度。
在此中间，人们并不需要注意什么时间计算机对空调发出了什么指令，也看不到任何显示界面，但确实实现了对温度的控制。
应用普适计算概念设计的计算机叫做普适计算机（Ubicomp）。
这种计算机完全颠覆了传统计算机设计的概念，可能不需要鼠标、键盘、有些需要显示器，有些不需要。
它们的形状是环境要求的任何形状，可能被植入墙体、冰箱、办公桌椅、灯具、地毯等任何地方，使用无线网络组成自己的网络，来完成人们要求的各种功能。
人们可以使用声音、动作等与这些计算机打交道，但有些“计算机”完全不需要与人有任何交流。
MarkWeiser设想了三种尺寸的普适计算机：
Tabs（小薄片）尺寸，厘米级的计算机，可以植入任何地方，或穿戴在人身上；Pads（信薄）尺寸，分米级尺寸，可以那在人们手中使用；Boards（壁板）尺寸，米级尺寸，可以镶在墙体表面，显示图像或文字。
从概念上我们不难看出，泛在网与传感网有本质的区别。
传感网强调的是“感知”，是收集环境信息，然后处理数据或做出响应；KevinAshton的物联网（InternetofThings）强调的是使用RFID对物品进行识别，以便自动收集“物”的各种信息；而泛在网是计算机设计的概念，是在任何需要的物体内植入一个完整的“泛在计算机”，而不仅仅是一个传感器。
所以，我们认为泛在网虽然强调在“物体”内植入计算机，但它是计算机设计理念的范畴，不是对“物”普遍进行认知的范畴。
1.2“物”的概念
物联网的目的是对世界上“物”进行联网，那么什么是“物”？
从哲学概念上讲，“物”即现实“存在”。
让我们先看一看像Aristotle2和Philoponus3这样的哲学家可以给我们带来什么样的启发。
古希腊著名哲学家亚里士多德在他的著作《范畴论》明确描述了“物”即“现实存在”的概念，并把“存在”具体为10个独立的属性——物质本体、品质、数量、关系、隶属等等。
古希腊的另一位哲学家菲洛波努斯进一步把“物”划分为有灵魂的和没有灵魂的两类。
对于那些“有灵魂”的“物”（如植物和动物），可以用灵魂来标示它们，并将灵魂作为这些物的本质，这样就产生了脱离现实物质的“虚拟物”的概念。
这一概念在物联网的框架设计中具有重大指导意义。
从哲学概念出发，我们归纳在物联网的范畴内所包含“物”的类别：
1）现实存在的“物”，如：
汽车、房屋、桥梁、动物、植物等等；
2）虚拟物质，如：
电脑中的图像信息。
3）事件化虚拟物质，如：
火车通过桥梁事件、开关的开合事件等。
1.3物联网定义
如上节所述，与物联网相关的名词就有“物联网”、“传感网”、“泛在网”等。
到底物联网是什么？
该如何给物联网定义？
对于这个问题，国际和国内的学术界还没有达成统一，存在不同争议。
我们认为，这种争议是有益的，是促进不同的研究机构和产业界从不同的角度进行有益探索的动力。
1）麻省理工学院（MIT）Auto-ID实验室对物联网的定义
Auto-ID实验室是最早对InternetofThings（物的互联网）进行表述的机构，对此概念持续投入大量研究，在国际上影响比较深远。
Auto-ID实验室对物联网的定义是：
“使用RFID等技术对物体进行唯一身份识别，获得的物品虚拟身份信息通过类似互联网架构的网络进行传输、储存、分析、利用。
”。
按照Auto-ID的设想，所有的物体都加上微小的识别装置，地球上的生活将经历一个大的转变，公司再也不会呈现库存短缺或生产废品，因为所有的生产参与方都可以清楚的知道任何物品的消费和需求数字。
Auto-ID表述的重点是“物品的识别”，强调的是RFID的普遍应用。
随着时间的推移，RFID的功能也在不断扩展，从单纯的身份识别到可以进行简短的逻辑运算。
有些研究机构开始在RFID芯片中嵌入简单的传感器装置或电路，使RFID网与传感网的界限开始模糊。
我们有理由相信，物联网的两大分支，RFID网和传感网最终将走向技术融合。
2）国际电信联盟对物联网的定义
国际电信联盟（InternationalTelecommunicationUnion——ITU）在第七份互联网报告（2005）中，对InternetofThings进行了专门的表述：
“我们正步入普适计算和新通信技术时代的边缘，这个时代将根本改变我们的企业和个人的行事方式。
大约10年前，年轻的MarkWeiser开创了普适技术的胚芽，在‘可见’的处理器技术的不断强大中，孕育了他的‘不可见’概念的大发展。
……早期的普适技术在移动通信领域得到体现，到2005年中期，世界上使用的移动终端数量超过20亿部，这些小小的手机已经融入亿万人的日常生活，甚至比互联网更为普及。
今天，开发人员取得了更大的进步，他们把短距离通信模块嵌入到手机和其它日常物品中，使人与物品、物品与物品获得了新的通信能力。
一个新的通信维度添加到了通信技术世界（ICTs）中，即：
任何时间、任何地点、联接任何人。
现在我们将开创一个全新的多路联接的动态网络——物联网（InternetofThings）。
物联网既不是科幻小说，也不是工业界夸张的广告语，它是基于踏实的技术进步和前瞻性普适计算观点的现实实现。
”。
来源：
ITUInternetReport2005
ITU表述的重点是普适计算，强调使任何物品获得智能计算和通信能力。
3）欧盟相关机构对物联网的定义
欧盟委员会在2009年发布的物联网战略研究路线图（Internetofthingsstrategicresearchroadmap）报告中这样定义物联网：
“物联网是未来互联网的一个重要组成部分，它是一个动态的、全球性的基础网络。
基于标准化和通用化的通信协议，它具有自行配置能力。
在物联网环境中，不论是现实的‘物体’还是虚拟的‘物体’都具有自己的标识、物理属性和虚拟身份，这些物体可以使用智能接口无缝地集成到信息网络中。
在物联网中，‘物体’将成为商业流程、信息和社会活动的主动参与者。
物体可以相互之间沟通，也可以与它们的周边环境进行通信，以便交换数据和交换所‘感知’的周边环境信息。
物体可以人工干预或不干预的情况下自主地对‘现实世界’做出响应并影响现实世界，启动流程来触发行动或创造服务。
在考虑安全和隐私保护的前提下，以服务模式组成的接口通过互联网与这些物体进行交互，进行查询、改变物体的状态和与其相关联的信息。
”
欧洲智能系统集成技术平台（EPoSS,——theEuropeanTechnologyPlatformonSmartSystemsIntegration）是欧洲智能系统系统政策制订和研发指导的重要机构。
该机构在2008年发布了物联网未来技术路线图报告《2020年的物联网》。
在该报告中，EpoSS给出的物联网定义是：
“Thingshavingidentitiesandvirtualpersonalitiesoperatinginsmartspacesusingintelligentinterfacestoconnectandcommunicatewithinsocial,environmental,andusercontexts”.
“借助于智能接口，物品在智能空间中具有可识别性和虚拟身份，以便联接并与其它物品、环境和用户进行通信。
”。
EpoSS对物联网的定义更具有概括性，因此也更有普遍意义。
欧盟委员会信息和社会媒体司RFID部门负责人LorentFerderix博士给出了欧盟对物联网的定义：
“物联网是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的“物”具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与信息网络无缝整合。
物联网将与媒体互联网、服务互联网和企业互联网一道，构成未来互联网。
”
CASAGRAS全称为CoordinationandSupportActionforGlobalRFID-relatedActivitiesandStandardisation，即全球RFID运作及标准化协调支持行动小组。
CASAGRAS项目隶属于欧盟第七计划，是欧盟第七计划框架的一部分。
CASGRAS提供一个基础研究的框架，以帮助欧盟委员会和全球研究组织确认和协调与无线射频识别相关的国际间存在的问题和新情况，特别是在新兴物联网出现的情况下。
Aglobalnetworkinfrastructure,linkingphysicalandvirtualobjectsthroughtheexploitationofdatacaptureandcommunicationcapabilities.ThisinfrastructureincludesexistingandevolvingInternetandnetworkdevelopments.Itwillofferspecificobject-identification,sensorandconnectioncapabilityasthebasisforthedevelopmentofindependentcooperativeservicesandapplications.Thesewillbecharacterisedbyahighdegreeofautonomousdatacapture,eventtransfer,networkconnectivityandinteroperability.
CASAGRAS对物联网的描述为：
“一个全球的网络基础设施，通过数据获取能力和通信能力来联接实际或虚拟的物体。
这一基础设施包含现存的和进化中的互联网，它将提供物品识别、传感器和联网机制，用于发展独立的协同服务和应用。
这个网络的标志特征是自主数据获取、事件传输、网络联接和互操作性。
著名欧洲ERP厂商SAP给出的定义：
物联网是一个新世界，在这个世界里，有形的物体被集成到信息网络中，这样，有形物体可以主动地参与到商务流程中。
通过互联网可以实现与这些“智能”物体的交互应用，在考虑到安全和隐私的情况下，查询、改变它们的状态和与它们相关联的任何信息。
4）中国有关机构对物联网的定义
在2011年召开的中国国际物联网大会上，我国学者给出的物联网定义是：
“物联网（TheInternetofthings）是指以感知为核心，实现物理空间和信息空间互动融合的综合信息系统。
通过在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力等的各种信息感知设备，包括传感器、射频识别（RFID）、条码、全球定位系统、多媒体采集系统等，按约定的协议，结合基础网络设施，实现信息的采集、传输和处理，极大提升对物理世界的综合感知能力，实现智能化的决策和反馈控制，为人类社会提供智慧和集约的服务。
”
可以看出，这个定义是目前物联网研究领域的总概括。
5）本书作者对物联网的理解
物联网是给予需要识别或需要感应的有形实体（物）或虚拟实体（虚拟物）一个身份识别码，通过嵌入实体（或空间的虚拟物体）的RFID电子标签、传感器或其它电路和联网通讯电路来收集物体的身份信息或感应周边的物理化学参数数据，并把这些数据通过有线或无线网络接入到现有信息网络（互联网、企业内网等），来实现对物体（虚拟物体）的身份和状态的识别，也可以通过执行装置改变物体的参数、状态和执行其它操作。
在物联网的环境下，赋予虚拟身份的物体可以与其它物体自由通信，或与中心网络进行通信，物体主动产生数据、参与商务管理流程、自动或在人工参与下对周围环境做出反映。
这样物体即成为“智能”的、有拟人化身份的网络末端。
1.4对物联网内含的探究
1）信息来源和形态
按照KevinAshton的研究，互联网的信息的一次资源的来源是人类，不管是使用计算机录入，还是使用PDA、平板（PAD）、收集、像机、摄像机收集的自己，都是由人类主动录入并上传到服务器或其他人后被收入互联网。
从信息形态上看，互联网的信息包含文本、图片、音视频等，是为人类的感官设计的形态，即人类的眼、耳、手等感官能够识别的形态。
物联网的信息一次信息来源是“物”，这个“物”可能是RFID标签、也可能是传感器收集的数据，也可能是普适计算机根据自己的判断发出的信息。
物联网的信息形态与互联网有根本的区别。
它收集的信息绝大部分不需要人类感官识别，可能有一小部分通过形态转换后供人类感官识别，例如：
在智能建筑系统中，房间温度传感器节点收集到的温度数据可能是0和1的数字，并不需要把它们转换成摄氏度或华氏度等人类能理解的信息，而是把这些数字直接反馈给智能空调系统，由智能空调系统来分析后调解房间的温度。
这个例子也从另一个侧面说明MarkWeiser所强调的“不可见计算”的道理。
即在物联网的环境中，带有智能计算能力的系统在自己收集信息、计算、并通过网络传递信息。
这些信息可能不需要人类实时监控，所以是“不可见”的。
正是这种不需要人类读懂的信息形态，将大大简化信息的格式，因此能够提升网络传送速度和机器的处理速度。
2）感知末端
在每一种物联网的定义中都提到“感知”，不管是通过RFID对物体身份的感知，还是通过传感器对周围物理参数的感知，可以肯定地说，物联网必须具有一定数量的“感知”末梢来收集数据。
根据感知能力不同，出现了基于RFID的Auto-ID实验室的定义、传感网的定义和泛在网的定义等。
我们从更抽象的层面看，这些定义的不同主要来自不同类型的感知末端，也就是不同计算能力的末端，如下图所示。
-无源RFID标签的计算能力最弱，实时上，它的计算能力很低，大部分情况只是把储存在内部的信息发送出来。
所以它的感知能力最低，能提供的信息量也最少。
-有源RFID标签可以进行简单的计算处理，与标签读写器进行交互等，与无源标签相比，有源标签的计算处
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