北邮物联网技术 复习提纲 2017

复习提纲考试时间地点：2018年1月4日晚6:00-8:00.教3楼233，235教室要求：开卷考试，请带好研究生证、或学生证等相关证件，独立答题注意：可以带纸质资料，不允许携带任何通讯工具、具有上网功能的电子工具（电脑、pad、手机、电子书等），不可共用资料考试形式为以下的问答题形式，总共13道，记得抄快点，不然时间有点不够，每年提纲都不一样，一定要把不一样的总结出来，因为基本确定会考这些。物联网概述1.你如何理解物联网的前世、今生、未来？以典型的实例说明物联网的应用。物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“TheInternetofthings”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（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相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。最简洁明了的定义：物联网(InternetofThings)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。物联网概念是在互联网概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与任何物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。它也是互联网知识和研究的结果和总结。请以典型的实例说明物联网的应用。物联网的著名应用包括“感知中国”、“星球皮肤”计划等；其应用领域包括：（1）物流管理，我国物流业成本高、效率低，迫切需要先进的物流网络体系；（2）智能交通管理，通过提前预警能有效避免交通事故的发生，通过ICT优化物流安排和智能流量管理还可助交通运输效率提升17%；（3）安防监控，可以进行遗留物体检测、人群密度估计、人数统计等，有效降低安全事故发生率，防范于未然；（4）节能降耗；物联网的行业应用有M2M业务，其表达的是多种不同类型的通讯技术结合在一起，如机器间通讯、机器控制通讯、人机接口通讯、移动设备与机器间通讯，M2M让机器、设备、应用处理过程与后端信息系统和操作用户共享讯息；其典型的应用有远程电力抄表业务和家庭应用。2.物联网中典型的感知技术及其对应的典型应用系统。二维码，使用某种特定的几何图形按一定规律在平面分布的黑白相间的特性记录数据符号信息；在代码编制上巧妙地利用0、1比特流的概念，使用若干个二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。如微信扫一扫RFID，即无线射频识别，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。其原理是，标签进入磁场后，接受解读器发出的射频信息，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源或被动标签），或者主动发送某一频率的信息（有源或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。传感器，能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器类型多样，其组成的传感器网络将逻辑信息世界与客观物理世界相连接，是感知物理世界的末梢神经网络，是实现物联网的核心技术。RFID系统帮助医院监测病人出院后的服药应用方案当病人出院时，医生通常都会给他们开具一种或多种处方药品，这些药品病人必须按时服用并自我追踪服药情况。然而，经常会出现一些病人没有按照医嘱服药，最终不得不重返医院治疗。NyackHospital希望有一套自动方案可解决这个问题，方案包括含RFID阅读器的手机、贴标的药瓶，及一台远程管理个人处方药的网络服务器。医院的目标是减少心脏病病人由于没有坚持按规定服药，而返回医院的机率。为了解决这个问题，Tsirkas连同NyackHospital医药主管JosephPinto着手寻求一套技术方案——RFID系统帮助医院监测病人出院后的服药应用方案，帮助医院监测心脏病病人出院后的服药情况。医院曾考虑过采用人工电话呼叫系统，医生在病人出院当天、第7天、第14天、第21天和第30天电话拜访病人。然而，这个过程不但耗时，且非常繁琐。后来，医院找到了eMedonline系统，开展一场测试，共两个病人参与。RFID系统帮助企业管理IT资产企业对于IT资产的管理大多采用一维条码对资产进行标记，但条码标记不能自动跟踪资产的位置信息，不便于资产的查找，导致使用时间一长，企业部分资产遗失不见，盘点时需要花费大量的人力一一核对账面信息仍无法作出当下的资产清单，同时随着使用时间的增加，条码容易脱落变得模糊不清，也不利于资产的管理；一些公司还有涉密的资产，里面有着公司的重要数据，员工随意带出工作区域会产生巨大的安全隐患。为了解决这个问题，深圳林森公司开发出一套自有的RFID资产管理系统帮助企业提高资产管理精度和效率，系统包括：IT资产的专用电子标签、RFID门口识读设备、RFID手持机和LINSENRFID资产管理系统。其他感知技术还包括摄像机、视频采集技术、卫星定位技术等。3.物联网中利用的无线传输技术有哪些。主要有蓝牙（Bluetooth）、UWB（UltraWideBand）以及ZigBee。蓝牙，自适应调频，避免同频谱设备的干扰，加强语音处理功能、安装简易化以及加强设备识别功能。UWB，传输速度快，起源于军事领域，主要用作雷达探测以及军事无线通信，穿透能力强，为最佳无线家庭网关技术；高安全性、高速传输以及低成本的特色，成为短距离无线传输中最受人瞩目的规格。ZigBee，低耗能，低电压、低成本、低传输速度，应用于医疗及家庭监控上。4.物联网的四层体系架构，各层的主要功能、主要技术、典型设备。由低层到高层依次是：对象感知层、数据交换层、信息整合层和应用服务层；对象感知层，通过传感器捕获和测量物体相关数据，实现对物理世界的感知，同时具备局部的互动性，需要一定的存储和计算能力。典型设备有传感器、摄像头、射频识别器等；数据交换层，以有线或无线的方式实现无缝、透明、安全的接入，提供并实施编码、认知、鉴权、计费等管理，提供透明的数据传输能力，典型设备有交换机、路由器等；信息整合层，通过云计算实施对海量数据的存储和管理、数据处理与融合，屏蔽其异质性与复杂性，形成一个与真实世界对应的虚拟世界。典型设备有数据库；应用服务层，从虚拟世界中提取信息，提供丰富的面向服务的应用。如智能交通、智能电网、智能医疗。主要设备有各种终端设备。RFID技术1.电感耦合和反射散射RFID系统的工作原理，无源标签如何获得能量和通信。电感耦合：Tag的能量供给；工作距离：1m以下；工作频率：13.56MHz，135KHz反射散射：反向散射源于雷达技术；电磁波遇到空间目标时，能量的一部分被物体吸收，另一部分以不同强度被散射到各个方向；散射的能量中，一部分反射到发射天线，并被接收和识别，即可获得目标的有关信息。工作频率：UHF和MW；工作距离：1mTag的能量供给：Reader发射的功率P1衰减后到达tag，tag吸收该功率P1’，整流后供电Tag-Reader：反光镜原理，tag通过“天线开关”控制天线的阻抗，改变天线的反射系数，实现类似ASK的数字调制。无源标签：电感线圈L1和L2看作变压器的初次级线圈，通过交变磁场H的感应，在L2上产生电压，供tag使用；电感耦合效率较低，适于小电流电路Tag-reader：负载调制；Tag上二进制编码值控制S的通断；L2上电流的变化引起L1上电压的变化；Reader识别该电压变化，产生信息；属于振幅调制reader-Tag数据传输：ASK数字调制方式2.LF、HF、UHF系统的工作频率、工作方式、工作距离、适用场景、协议标准。3.EPC编码标准中的字段，各字段描述的信息，可以编码多少物品4.UHFGen2标准中的命令集主要分哪几类，分别完成什么操作？SelectisusedtodeterminewhichgroupsofTagswillrespondInventoryisusedtoidentifyindividualTagsfromagroupAccessisusedonceTagshavebeensingulatedandindividualcommandscannowbeaddressedtothem.5.EPCGlobal系统中ONS，EPCIS和ALE的功能，并说明Reader获得一个物品的EPC标签信息后，系统如何通过上述系统得到该物品的详细信息数据。ONS:EPCIS:ALE:说明Reader获得一个物品的EPC标签信息后，系统如何通过上述系统得到该物品的详细信息数据：阅读器将读到的EPC编码通过本地局域网上传至本地服务器，本地服务器ALE对这些信息进行集中处理，本地服务器通过查找本地ONS服务或通过路由器到达远程ONS服务器，ONS将一个EPC映射到一个或多个URI，通过这些URI可以查找到EPCIS服务器上关于此产品的其它详细信息，本地服务器就可以和找到的EPCIS服务器进行通信了。6.NFC技术与RFID技术相比有哪些异同点？NFC技术起源于RFID，但是与RFID相比有一定的区别，主要包括以下内容：1.工作频率NFC的工作频率为13.56MHz，而RFID的工作频率有低频，高频（13.56MHz）及超高频。2.工作距离NFC的工作距离理论上为0~20cm，但是在产品的实现上，由于采用了特殊功率抑制技术，使其工作距离只有0~10cm，从而更好地保证业务的安全性。由于RFID具有不同的频率，其工作距离在几厘米到几十米不等。3.工作模式NFC同时支持读写模式和卡模式。而在RFID中，读卡器和非接触卡是独立的两个实体，不能切换。4.点对点通信NFC支持P2P模式，RFID不支持P2P模式。5.应用领域RFID更多的应用在生产，物流，跟踪和资产管理上，而NFC则工作在门禁，公交卡，手机支付等领域。6.标准协议NFC的底层通讯协议兼容高频RFID的底层通信标准，即兼容ISO14443/ISO15693标准。NFC技术还定义了比较完整的上层协议，如LLCP，NDEF和RTD等。综上，尽管NFC和RFID技术有区别，但是NFC技术，尤其是底层的通信技术是完全兼容高频RFID技术的。因此在高频RFID的应用领域中，同样可以使用NFC技术。无线传感器网络1．无线传感器网络的特点及它与传统网络的区别。特点：无线传感器网络(WSNs,WirelessSensorNetworks)介绍1传感器节点感知所在周边环境的多种媒体(温度、湿度、亮度、二氧化碳、音频、视频、图像等)信息;2通过多跳中继方式将数据传到信息汇聚中心;3汇聚中心对监测数据进行分析，实现全面有效的环境监测。基本特征：大规模网络、自组织网络、动态性网络、能量极其有限的网络、与应用相关的网络、以数据为中心的网络与传统网络的区别：无线传感器网络与传统数据网络（Internet，WLAN）有着不同的技术要求，前者以数据处理为中心，而后者以传输数据为目的。传统网络把所有和功能相关的处理都放在网络的终端系统上，中间节点仅仅负责数据分组的转发；对于WSNs的每个SensorNode既要感知事件、收发和转发信息，还要能够处理信息。与AdHoc网络的区别1.大规模密集型网络（传感器节点数量要比AdHoc网络中的节点数量大几个数量级）。2.传感器节点不具有全球唯一的标识（IP地址）。3.传感器网络中的节点大部分都是静止的，引起网络拓扑结构变化的原因主要是由于节点/链路失效，而AdHoc网络中，引起网络拓扑结构变化的主要原因是节点的移动。4.传感器节点主要采用many-to-one或one-to-many方式通信，而adhoc网络大都采用点对点方式通信。5.传感器节点由电池供电，节点的能量有限，由于能量的限制导致计算、存储和传输信息的能量都有限。6.传感器网络要