Smart Dust 智能微粒

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IoE Modes of Smart Dust：

  1. Conventional network topology (star or trees) are not enough to populate in message scale, thus distributed mesh network becomes necessary.
  2. Conventional IP address (internet protocol) is not efficient enough configuring massive-pace paved network thus self-adapt protocol and node functions becomes necessary. A node is autonomous to join or disengage a nearby network.
  3. Conventional one-on-one, scanned or synchronous access of network nodes are not enough conducting massive node sensors and realtime communications, thus Cognitive Sensing and Collective Decision are embadded and nested multiple layers of network hierarchy.
  4. IoE connects everything physically and very end or lowest level or largest amount of data points. It accesses collective and common being of nature-urban-industrial processes and interact with humans or animals. What it is critical is no longer demand high data throughput, short latency of respond; but realtime reactions.
  5. In interaction among nature, biophysical and biochemical process and human, the message data is like a mirror image of cloud computation and Big Data, thus these in whole reflects the Chinese ancient philosophy of the world’s structural made up: heaven, earth and humans.

物联网化网络节点的特征：

  1. 传统的星型（star）或树型（tree）网络拓扑，在全物联网的底层就不再够用。而是要实现网状（mesh）分布和中继通讯的网络拓扑；
  2. 以前的互联网协议地址（IP Address）也远不再够用。而是要实现自适应(self-adapt)、自动衍生的节点中继，实现不必人工设置和干预的自动上、下网功能；
  3. 以前集中管理、一事一议和扫描或同步监测和执行的系统管理、已不再能应付海量的节点及其数据。而是亟需实现分层次的感知和判断（Cognitive Sensing and Collective Decision）。
  4. 万物互联网是互联网在底层、物理层、自然-都市-工业过程、人-机之间交互的实用网络。这些再不是对大流量、短延迟的追求，并不是WiFi或5G移动通讯所应对的上层使命了。
  5. 在自然界、生物化学物理过程和人身，如何取得大数据，与“云端”计算和存储的人工智能形成镜像。就像中国古时天、地、人概念所构成的世界。\

物联网化节点 可以定制或兼有多种功能:

  1. 基本节点功能：主动传感、受控执行、地位和标识、信号传输。
  2. 中继节点：完成数据的中继或路由。
  3. 高复杂感知节点：或称超级节点、专用处理节点。例如一个特例是图像传感和判断节点。
  4. 定位节点：与全球卫星定位系统交互，确立局域的位置。
  5. 坐标：节点与定位节点交互，计算节点在局域内的位置。
  6. 基站：是带有某种数据导出，可以是以太网EtherNet、 LoRa中继、无线局域网WIFI、移动通讯网4G/5G。基站靠其所在的本地市电网路供电。基站有非易失存储和备用电池，以备断电和恢复网络状态。
  7. 节点电源：（1）在电气控制应用中，可以用电力线调制的PLC通讯；（2）在分布式应用中，为电池供电；（3）在自然环境下，可以利用光、风、热、物理和化学过程的环境供电
  8. 星形中心节点：为局域分布网络的判断和通讯终极枢纽，智能化，与局域基站连接。

物联网化 优化物联网应用对节点芯片的要求（海量地面传感大数据应用）

  1. 保证通讯及其流量：使用非管制的频段：868 MHz in Europe and 915 MHz in US…
  2. 保障传输距离：高清视频数百米。传感,执行,标识信号几公里在高密度的都市，15公里以上在乡村和野外。
  3. 节点功耗：器件的功耗为10-15毫瓦，电池的相对电寿命在最简信号传输情况下可达数年。
  4. 无线传输芯片：价格2美元以下？
  5. 电信租赁：LoRa网络协议、TVWB通讯协议，视不同地区政府规定，一般在西方国家的网络规模尚很小，标准化组织试图在每个节点上每年收费1美元。
  6. 低功耗的无线局域应用：最适合小时周期的开关传输。
  7. 基站：密度应达到3G或4G基站的五分之一到十分之一；每个使用LoRa标准的基站塔可以支撑2百万个网络节点的数据传输。
  8. 低功耗无线局域网LPWAN（或在北美定名为Super WiFi）：可以与5G移动通讯服务的基站实现集成化。