物联网完整版复习资料

《物联网》复习提纲第一章绪论1、物联网的定义是什么？中国物联网校企联盟对物联网的定义和国际电信联盟(ITU)的定义。（答：国际电信联盟(ITU)发布的ITU互联网报告，对物联网做了如下定义：通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统和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，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。中国物联网校企联盟将物联网的定义为所有技术与计算机、互联网技术的结合，实现物体与物体之间、环境以及状态信息实时的共享以及智能化的收集、传递、处理、执行。广义上说，当下涉及到信息技术的应用，都可以纳入物联网的范畴。）2、物联网的技术特征是什么？（1）物联网集合了各种感知技术（2）物联网是建立在互联网上的泛在网络（3）物联网不仅仅提供了传感器的连接，其本身也具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制。3物联网的发展历程物联网在我国的如何发展，关注2009年8月温家宝视察无锡。第二章物联网的体系结构1、物联网的基本组成物联网分为四层，分别是哪四层，每一层包含哪些内容，每一层的主要功能是什么？（物联网的4层结构：感知识别部分、网络传输部分、应用支撑部分、应用接口部分。1、感知识别层的功能：•（1）是解决对客观世界的数据获取的问题•（2）形成对客观世界的全面感知和识别•（3）在该层中涉及了众多的技术层面，核心是要解决智能化、低能耗、低成本和小型化的问题（案例：四旋翼无人机）•（4）感知一般包括数据采集和数据短距离传输两部分2、网络传输层•物联网网络传输层建立在现有的移动通讯网和互联网基础上。•物联网网络传输层与目前主流的移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网等网络一样，主要承担着数据传输的功能。•通信网络按地理范围从大到小分为体域网、个域网、局域网、城域网、广域网。3、应用支撑层•网络层中的感知数据管理与处理技术是实现以数据为中心的物联网的核心技术。•感知数据管理与处理技术包括传感网数据的存储、查询、分析、挖掘、理解以及基于感知数据决策和行为的理论和技术。•云计算平台作为海量感知数据的存储、分析平台，将是物联网应用支撑层的重要组成部分也是应用层众多应用的基础。简而言之，核心是数据处理和数据分析。4、应用接口层•物联网涉及面广，包含多种业务需求、运营模式、应用系统、技术标准、信息需求、产品形态均不同的应用系统。•必须统一规划和设计系统的业务体系结构，才能满足物联网全面实时感知、多目标业务、异构技术融合的需要。）2感知识别层（1）感知识别层的核心是要解决什么问题？核心是要解决智能化、低能耗、低成本和小型化的问题（2）感知一般包括哪两个部分？感知一般包括数据采集和数据短距离传输两部分（3）感知识别层的关键技术A、传感器技术：传感技术（感觉器官）和计算机技术（大脑）及通信技术（神经系统）一起被称为信息技术的三大支柱。传感技术的核心是什么？B、RFID技术（即射频识别技术）：是20世纪90年代兴起的一种非接触式自动识别技术。RFID系统由哪两部分组成？（射频识别技术是20世纪90年代开始兴起的一种非接触式自动识别技术。–主要利用反射功率通信，它通过射频信号等一些先进手段自动识别目标对象并获取相关数据。–有利于人们在不同状态下对各类物体进行识别与管理。射频识别系统通常由电子标签和阅读器组成。）C、微机电系统（MEMS）：什么叫微机电系统？（是指利用大规模集成电路制造工艺，经过微米级加工，得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。–MEMS是独立的智能系统，可大批量生产，其系统尺寸在几毫米乃至更小，其内部结构一般在微米甚至纳米量级。）D、条形码技术：条形码技术包括哪两类？（一维条形码和二维条形码）E、自动识别技术：自动识别技术有哪些？（–自动识别技术就是应用一定的识别装置，通过被识别物品和识读装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。–典型应用是生物识别技术，包括指纹识别、视网膜、虹膜扫描、手掌几何学、声音识别、面部识别等。）3网络传输层（1）主要承担什么功能？（物联网网络传输层与目前主流的移动通信网、国际互联网、企业内部网、各类专网等网络一样，主要承担着数据传输的功能。）（2）网络按地理范围划分可以分为哪几类？通信网络按地理范围从大到小分为哪五类网络？（通信网络按地理范围从大到小分为体域网、个域网、局域网、城域网、广域网。）（3）短距离无线传输技术（ZigBee、WiFi(WLAN)、WiMAX、Bluetooth(蓝牙)）（4）长距离无线传输技术（2G网络（GPRS、GSM）、3G网络（WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000）、4G网络、未来5G网络）4应用支撑层（1）应用支撑层一般包括哪两个部分？（2）关键技术有哪些？（1、嵌入式技术：早期，IEEE给出嵌入式系统的定义：指对仪器、机器和工厂运作进行控制、监视或支持的设备，通常表现为针对特定应用、对软硬件高度定制的专用计算机系统。–当前定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。2、云计算–云计算最基本的概念是通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多个服务器所组成的庞大系统，经搜索、计算分析之后将处理结果回传给用户。–云计算支撑物联网的应用发展的方式A.单中心、多终端应用模式。B.多中心、多终端应用模式C.信息与应用分层处理、海量终端的应用模式。3、中间件技术–中间件是为了实现每个小的应用环境或系统的标准化以及它们之间的通信，在后台应用软件和读写器之间设置的一个通用的平台和接口。）5物联网发展面临的挑战（1）物联网发展面临的挑战是哪些？（一是物联网大多数领域的核心技术尚在发展中，距产业化应用有较大距离。二是从物联网核心架构到各层的技术体制与产品接口大多未实现标准化。三是技术和产业化的发展不足又导致物联网应用成本很高，从产品、技术、网络到解决方案都缺乏足够的经济性。）（2）感知识别层面临的挑战是什么？（1）传感器方面。–传感器产业发展相对滞后。2）标准化问题。–不同厂商采用不同的组网技术，要求运营商在部署物联网应用时必须采用同一个厂商生产的传感器设备。）（3）网络传输层面临的挑战是什么？（1、解决能源的消耗，使能耗降低；2、如何有效整合传输层——不同网络之间的整合。）（4）应用支撑层面临的挑战？（1)如何在大量无关软件模块中建立一个固有应用软件。2)将不同环境下的软件整合成一个系统。3)面向服务的计算松耦合组织网络服务，并建立一个虚拟网络。4)互联网之上，定义一个新的协议来描述和解决服务实例。5)分布式智能，解决可扩展性的关键。）（5）应用接口层面临的挑战？（1、根据运营商目前网络的现状，物联网业务运营支撑平台要从小到大，循序渐进的完善。2、前期应该着重从“商业模式”+“标准协议”+“平台功能”来综合考虑，主要是实现可管可控、规模化、标准化功能，然后逐步将运营商的能力叠加到平台。）（6）其他挑战（•Skimming：在末端设备或RFID持卡人不知情的情况下，信息被读取。•Eavesdropping：一个通道的中间，信息被中途截取。•Spoofing：伪造复制设备数据，冒名输入到系统中。•Cloning：克隆末端设备，冒名顶替。•Killing：损坏或盗走末端设备。•Jamming：伪造数据造成设备阻塞不可用•Shielding：用机械手段屏蔽电信号让末端无法连接。•除此之外，在计费方面、地址符标志以及IP地址管理等方面均存在新的挑战。）第三章物联网感知层技术1、传感器技术（1）传感器的定义是什么？（传感器是一种能把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号”输出的器件或装置，以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求。我国国家标准(GB7665--87)对传感器(Sensor／transducer)的定义是：“能够感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用输出信号的器件和装置”。①传感器是测量装置；②它的输入量是某一被测量；③它的输出量是某种物理量；④输出输入有对应关系。）（2）传感器由那几部分组成，分别有什么用？（传感器一般由敏感元件、转换元件，转换电路三部分组成。敏感元件(Sensitiveelement)：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件（Transductionelement）：以敏感元件的输出为输入，把输入转换成电路参数。转换电路（Transductioncircuit）：上述电路参数接入转换电路，便可转换成电量输出。）（3）传感器的分类（结构型传感器：利用结构参量变化来感受和转化信号，例如：电容式压力传感器固体型传感器：20世纪70年代发展起来，由半导体、电介质、磁性材料等固体元件构成，利用材料的某些特性制成；智能型传感器：微型计算机技术与检测技术相结合的产物，使传感器具有一定的人工智能。1、按被测量分类：如被测量分别为温度、压力、位移、速度、加速度、湿度等非电量时，则相应的传感器称为温度传感器、压力传感器、位移传感器、速度传感器、加速度传感器、湿度传感器等。2、按物理工作原理分类：电学式传感器、磁学式传感器、光电式传感器、电势型传感器、电荷传感器、半导体传感器、谐振式传感器、电化学式传感器）2、自动识别技术（1）光符号识别技术的概念（光学字符识别（OpticalCharacterRecognition，OCR）,目的是要使计算机知道它到底看到了什么，尤其是文字资料。OCR技术能使设备通过光学机制识别字符。）（2）语音识别技术、生物计量识别技术、IC卡技术的概念。（语音识别研究如何采用数字信号处理技术自动提取及决定语言信号中最基本有意义的信息，同时也包括利用音律特征等个人特征识别说话人。生物计量识别技术：利用人的生理特征或行为特征，来进行个人身份的鉴定。有虹膜识别、指纹识别等。虹膜识别是当前应用最方便精确的生物识别技术，虹膜的高度独特性和稳定性是其用于身份鉴别的基础。•虹膜识别的特点：•生物活性:虹膜处在巩膜的保护下，生物活性强。•非接触性:从无需用户接触设备，对人身没有侵犯。•唯一性:形态完全相同虹膜的可能性低于其他组织。•稳定性:虹膜定型后终身不变，一般疾病不会对虹膜组织造成损伤。•防伪性:不可能在对视觉无严重影响的情况下用外科手术改变虹膜特征。指纹识别是优于其他生物识别技术的身份鉴别方法。因为指纹具有各不相同、终生基本不变的特点，且目前的指纹识别系统已达到操作方便、准确可靠、价格适中的阶段，正逐步应用于民用市场。•指纹识别的处理流程：–通过特殊的光电转换设备和计算机图像处理技术，对活体指纹进行采集、分析和比对，可以迅速、准确地鉴别出个人身份。系统一般主要包括对指纹图像采集、指纹图像处理、特征提取、特征值的比对与匹配等过程。IC卡技术：IC卡（IntegratedCircuitCard），即“集成电路卡”在日常生活中已随处可见。实际上是一种数据存储系统，如有必要还可附加计算能力。一个标准的IC卡应用系统通常包括：IC卡、IC卡接口设备（IC卡读写器）、PC，较大的系统还包括通信网络和主计算机等）（3）条形码技术：条形码可以标出物品的生产国、制造商、产品名称、生产日期、图案分类等信息。一维条形码是迄今为止使用最为广泛的一种自动识别技术。二维条形码最早出现在20世纪70年代，是从传统条形码基础上发展起来的一种编码技术。具有信息容量大、成本低、准确性高、编码方式灵活、保密性强等特点。3、RFID技术（1）RFID（RadioFrequencyIdentification）的组成及工作原理（RFID系统由五个组件构成，包括：传送器、接收器、微处理器、天线、标签。传送器、接收器和微处理器通常都被封装在一起，又统称为阅读器(Reader)，所以工业界经常将RFID系统分为为阅读器、天