由于環(huán)境條件的原因, 網(wǎng)絡(luò)拓撲可能是隨機的、動態(tài)的。因此,網(wǎng)絡(luò)中的納米設(shè)備可能對網(wǎng)絡(luò)拓撲沒有必須的認知。兩種類型的納米網(wǎng)絡(luò)中,微網(wǎng)關(guān)和納米網(wǎng)絡(luò)之間都有著主從關(guān)系:只有微網(wǎng)關(guān)才有完整的關(guān)于網(wǎng)絡(luò)和環(huán)境的認知以及重新設(shè)置網(wǎng)絡(luò)行為的能力。要達到高度的自我認知,微網(wǎng)關(guān)必須能夠推導(dǎo)出與之鏈接的納米網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu),評估環(huán)境條件(哪些可能會隨著時間改變),確定并調(diào)整可能會影響消息傳輸可靠性的波動。
數(shù)據(jù)分析:傳統(tǒng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)中,數(shù)據(jù)采集通常通過靜態(tài)樹實現(xiàn)。樹上的每一個節(jié)點將感知到的數(shù)據(jù)通過樹傳給根上的匯聚節(jié)點。然而,由于每一個微網(wǎng)關(guān)鏈接了很多的納米傳感器,這種方法可能會導(dǎo)致巨大的數(shù)據(jù)流量,尤其當(dāng)感知是周期性的時候。因此,需要一種動態(tài)的數(shù)據(jù)采集樹以實現(xiàn)微網(wǎng)關(guān)之間的節(jié)點到節(jié)點的交互。
在分子和電磁納米網(wǎng)絡(luò)中,微網(wǎng)關(guān)都需要整合從各種納米傳感器送來的數(shù)據(jù),然后再沿著樹發(fā)送。然而,納米設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸導(dǎo)致時序上的差異可能會使消息在到達匯聚點之前產(chǎn)生長時間的延遲。在分子納米網(wǎng)絡(luò)中,信息傳輸可能需要相當(dāng)長的時間,尤其當(dāng)查詢需要反饋的時候。在電磁納米網(wǎng)絡(luò)中,能量獲取是一個主要的限制,因為在達到傳輸條件之前的獲取過程可能需要一分鐘。所以,必須在微網(wǎng)關(guān)中實現(xiàn)一種最優(yōu)時延的數(shù)據(jù)融合過程, 使得網(wǎng)關(guān)可以在沿著數(shù)據(jù)采集樹進一步傳輸之前處理所有的信息。
能量節(jié)約:微網(wǎng)關(guān)在和納米網(wǎng)絡(luò)鏈接的時候可能會迅速耗盡它們的能量。微網(wǎng)關(guān)和納米設(shè)備的動態(tài)時序同步使決定何時讓微網(wǎng)關(guān)進入睡眠狀態(tài)以節(jié)約能量成為可能。例如,在分子網(wǎng)絡(luò)中,如果大量的外部流體可能會延遲分子到達目的地,那么網(wǎng)關(guān)就可以進入睡眠狀態(tài),并且在分子預(yù)計到達的時間喚醒。在電磁網(wǎng)絡(luò)中,微網(wǎng)關(guān)可以在納米設(shè)備獲取能量時進入睡眠狀態(tài)。
問題:納米物聯(lián)機中有危
除了數(shù)據(jù)采集和中間件之外,IoNT 研究者必須解決與上下文管理、安全和隱私、服務(wù)組合及發(fā)現(xiàn)等相關(guān)的問題。
IoNT 能夠從各種數(shù)據(jù)源采集極細粒度(用顯微鏡可見的) 的數(shù)據(jù),因此需要上下文模型來處理這些數(shù)據(jù)。隨著研究者為普適計算應(yīng)用開發(fā)出眾多的上下文模型和推理技術(shù),通過納米網(wǎng)絡(luò)采集到的各式各樣的數(shù)據(jù)就需要橫跨多個特定領(lǐng)域本體的跨域推理技術(shù)。
納米傳感器收集到的敏感數(shù)據(jù)也需要用新的安全隱私機制來保護,這些敏感數(shù)據(jù)可能包括個體詳細的化學(xué)和生物樣本。譬如, 分子納米網(wǎng)絡(luò)可能會收集到人類感染有害病毒的數(shù)據(jù),而這可能會揭示疾病的本質(zhì)和嚴重性。必須有安全保護措施以確保這樣的數(shù)據(jù)不會落到壞人的手中。
服務(wù)也是 IoNT 的關(guān)鍵方面。目前面向服務(wù)的體系架構(gòu)不足以處理納米網(wǎng)絡(luò)中各種各樣的大量數(shù)據(jù)。解決這個問題的一種方法就是將服務(wù)層分成應(yīng)用層和數(shù)據(jù)采集層,每一層都包含集群服務(wù)組合和發(fā)現(xiàn)模型。
實戰(zhàn):納米物聯(lián)的
內(nèi)嵌與外延
納米網(wǎng)絡(luò)采集到的細粒度的數(shù)據(jù)使得 IoNT 有可能擴展現(xiàn)有的應(yīng)用或者提供新的應(yīng)用,以解決在IoT 中受到限制或者無法利用的問題。我們可以預(yù)期,在不久的將來,IoNT 應(yīng)用將會出現(xiàn)在衛(wèi)生保健、環(huán)境和農(nóng)業(yè)監(jiān)測以及某些交叉領(lǐng)域中。
最明顯的 IoNT 應(yīng)用就是使用聯(lián)網(wǎng)的在體納米傳感器來采集和監(jiān)測病人的重要生物活動,包括疾病過程。這些傳感器能夠提供準實時的數(shù)據(jù)給穿戴設(shè)備上的微網(wǎng)關(guān),微網(wǎng)關(guān)再將數(shù)據(jù)傳送給病人的醫(yī)生。在體納米網(wǎng)絡(luò)還能夠分析體液和呼吸,并且執(zhí)行其他種類的醫(yī)學(xué)測試,省去病人去實驗室的麻煩。
另一個可能的應(yīng)用是將納米傳感器放置在人口密度高的公共場所,比如醫(yī)院、機場、餐館,來追蹤病毒性疾病的傳播過程以及更好地理解不同類型的人們是如何被感染的。
聯(lián)網(wǎng)的納米傳感器還可以被用來監(jiān)測環(huán)境,包括污染、溫室氣體以及輻射。農(nóng)業(yè)部門也可能會在幫助檢測農(nóng)作物和牲畜中的有毒細菌、病毒和其他傳染性病原體比如大腸桿菌和瘋牛病的過程中受益。
IoNT 能夠擴展到多個領(lǐng)域。比如,在乳制品和衛(wèi)生保健部門之間可以建立鏈接來消除或者最大程度降低生產(chǎn)條件對某些特定類型過敏人群的影響。