1.3 物联网的特点与相关概念辨析

1.3.1 物联网的主要特点

从物联网的本质来看，物联网具备以下3个特点。

（1）互联网：对需要联网的物一定要能够实现互联互通的互联网络。

（2）识别与通信：纳入联网的“物”一定要具备自动识别与物物通信（Machine-To- Machine，M2M）的功能。

（3）智能化：网络系统应该具有自动化、自我反馈与智能控制的特点。

从产业的角度看，物联网具备以下6个特点。

（1）感知识别普适化：无所不在的感知和识别将传统上分离的物理世界和信息世界高度融合。

（2）异构设备互联化：各种异构设备利用通信模块和协议自组成网，异构网络通过“网关”互通互联。

（3）联网终端规模化：物联网时代每一件物品均具有通信功能，将成为网络终端，5～10年内联网终端规模有望突破百亿。

（4）管理调控智能化：物联网高效可靠组织大规模数据，运筹学、机器学习、数据挖掘、专家系统等决策手段将广泛应用于各行各业。

（5）应用服务链条化：以工业生产为例，物联网技术覆盖了原材料引进、生产调度、节能减排、仓储物流到产品销售、售后服务等各个环节。

（6）经济发展跨越化：物联网技术有望成为从劳动密集型向知识密集型，从资源浪费型向环境友好型国民经济发展过程中的重要动力。

1.3.2 物联网的其他特点

从传感信息本身来看，物联网具备以下3点特征。

（1）多信息源：在物联网中会存在难以计数的传感器，每一个传感器都是一个信息源。

（2）多种信息格式：传感器有不同的类别，不同的传感器所捕获，传递的信息内容和格式会存在差异。

（3）信息内容实时变化：传感器按照一定的频率周期性的采集环境信息，每一次新的采集就会得到新的数据。

从传感信息的组织管理角度来看，物联网具备以下三点特征。

（1）信息量大：物联网上的传感器难以计数，每个传感器定时采集信息，不断地积累，形成海量的信息。

（2）信息的完整性：不同的应用可能会使用传感器采集到的部分信息，存储的时候必须保证信息的完整性，以适应不同的应用需求。

（3）信息的易用性：信息量规模的扩大导致信息的维护、查找、使用的困难也迅速增加，从海量的信息中方便使用需求的信息，要求易用性保证。

从传感信息使用角度来看，物联网具备多角度过滤和分析的特征。对海量的传感信息进行过滤和分析，是有效利用这些信息的关键，面对不同的应用要求要从不同的角度进行过滤和分析。

从应用角度来看，物联网具备领域性、多样化的特征。物联网应用通常具有领域性，几乎社会生活的各个领域都有物联网应用需求。

1.3.3 物联网相关概念辨析

本质上看，物联网是现代信息技术发展到一定阶段后出现的一种聚合性应用与技术提升，将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用，使人与物智慧对话，创造一个智慧的世界。因此，物联网概念本身就是一个动态发展的过程（见图1-7），传感器网络是从“E社会”向“U社会”发展的重要基础设施和前提条件。

1. “E社会”与“U社会”

自从因特网出现以后，特别是电子商务和电子金融出现以后，个人、家庭、社区、企业、银行、行政机关、教育机构等人类社会的各个组成部分以遍布全球的网络为基础，超越时间与空间的限制，打破国家、地区以及文化不同的障碍，实现了彼此之间的互联互通，平等、安全、准确地进行信息交流，使传统的社会转型为电子的社会，即“E社会”（Electronic Society）。

在“E社会”中，能够实现任何人和任何人在任何时候、任何地点的通信与联系，即“三A通信”（Anyone，Anytime，Anywhere）。因此，常用电话普及率（固定电话普及率和移动电话普及率）、互联网用户普及率以及计算机普及率来标识和度量社会的电子化程度，标识和度量传统的社会向电子的社会进化的程度。大部分发达国家已完成由传统社会向电子社会的转型，它们的上述四项普及率（按人口总数计算）均已超过50%。世界上大多数发展中国家正在向“E社会”过渡中。少数发展中国家也完成了这个过渡。

1998年美国马克魏瑟博士（Mark Weiser）首先提出“泛在运算”（Ubiquitous Computing）的概念。2004年，日本、韩国等将此概念进一步拓展转化为“U社会”，即“泛在社会”（Ubiquitous Society）的理念。两国政府还以此为基础，制订了庞大的投资项目，建设“泛在日本”和“泛在韩国”。“U社会”里，要实现“四A通信”（Anyone，Anytime，Anywhere，Anything），即能够实现任何人和任何人、任何人和任何东西（对象）在任何时候和任何地点的通信与联系。

与“E社会”中三A通信相比，在“U社会”里，多了一个“A”（Anything），即把社会中所有的东西（对象）变为通信的对象（即传感网或狭义上的物联网）。因此，首先要标识社会中所有的东西（对象），并且要正确地识别它们，把它们都纳入人们的通信范围，纳入人们的视野，成为人们随时随地可视的东西。同时，它们的位置和移动都能为人们所跟踪。

U社会是一个“人—机—物”组成的动态开放的网络社会，即人类社会、信息世界、物理世界组成的三元世界。从全球发展来看，从E社会到U社会的演进路线率先由日韩两国提出，目前全球众多国家和地区都提出了建立U社会的发展目标，“泛在信息社会”是在“信息社会”基础上的延伸和扩展，是“信息社会”高度发展的结果，是今后一段时期内信息技术与人类的生产生活全面对接的一个宏大目标。打造泛在网络（物联网是其初级阶段），建设“泛在信息社会”正成为世界性的话题。

2．几种典型网络概念

这个部分针对典型网络名称给出主要概念，并讨论其关系。

互联网（Internet）是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务器端按照一定的通信协议（TCP/IP）组成的国际计算机网络，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同娱乐，甚至共同完成一项工作。

传感网（Sensor Network）是指大量多种类型传感节点组成的网络，对动态信息进行分布式协同感知与处理，形成综合信息网络系统，是人类的远程神经末梢。

移动网（Mobile Network）是指可以使移动用户之间进行通信的网络，目标是实现人人互联，主要涉及网络中人与人的信息交互。

物联网（Internet of Things）是指人与物、物与物之间进行信息通信的网络，目标是实现物物、人人互联，主要涉及物理信息的交互。物联网获取物理世界信息的手段除了传感网外，还包括RFID、二维码等方式。但传感网是物联网主动感知物理世界的方式，也是获取物理世界信息最主要、最核心的方式。物联网的概念分为广义和狭义两个方面。从广义来讲，物联网是一个未来发展的愿景，能够实现人在任何时间、任何地点、使用任何网络与任何人与物的信息交换，即“泛在网络”；从狭义来讲，物联网是物品之间通过传感器连接起来的局域网，即传感网。传感网不论接入互联网与否，都属于物联网的范畴，这个网络可以不接入互联网，但如果需要也可以随时接入互联网。

泛在网（Ubiquitous Network）即广泛存在的网络，它以无所不在、无所不包、无所不能为基本特征，以实现在任何时间、任何地点、任何人、任何物都能顺畅地通信为目标。从泛在的内涵来看，首先关注的是人与人、人与物、物与物的和谐交互，各种感知设备与网络只是实现手段，泛在网的最终形态既包括互联网、移动网，也包括物联网。

几种典型网络之间的关系如图1-8所示。

在图1-8中，各个网络各有其特点，又相互联系。互联网连接虚拟信息空间，特征是信息挖掘与共享。传感网连接现实物理世界，特征是信息自动获取与协同处理。移动网主要是存在于人类社会，实现人与人之间的互联。物联网主要是实现人、物、系统服务之间的互联，这就预示着物联网的发展离不开互联网、传感网以及移动网的支持。至于“泛在网络”，其发展的终态可以是上述网络的集合体。而信息物理系统是以物联网技术为支持，在环境感知的基础上，深度融合计算、通信和控制能力所形成的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，信息物理系统可使系统更加可靠、高效、实时协同，具有重要而广泛的应用前景。

信息物理系统是物联网的本质含义，它表示的是虚拟世界与物理世界的一种映射和对应关系。但信息物理系统更强调循环反馈，要求系统能够在感知物理世界之后通过通信与计算再对物理世界起到反馈控制作用。

事实上，广义的物联网、泛在网和信息物理系统在概念上并没有多大区别，本书经常会不加区别地应用这3个概念。