1、物联网概论总复习物联网概论总复习第1页考试题型及分值题型及分值单项选择题（单项选择题（2%*10=20%2%*10=20%）填空题（填空题（2%*10=20%2%*10=20%）简答题（简答题（8%*5=40%8%*5=40%）叙述题（叙述题（20%*1=20%20%*1=20%）考试时间考试时间6 6月月1414号（号（1515周周五周周五3 3：005005：0000）物联网概论总复习第2页物联网定义最初定义：最初定义：将各种信息传感设备（如射频识别将各种信息传感设备（如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置）与互联网结合起来而形
2、成一个巨大网络。系统、激光扫描器等种种装置）与互联网结合起来而形成一个巨大网络。其目标是让全部物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。其目标是让全部物品都与网络连接在一起，方便识别和管理。欧盟定义：欧盟定义：将现有互联计算机网络扩展到互联物品网络。将现有互联计算机网络扩展到互联物品网络。ITU ITU 定义：定义：from anytime,any place connectivity for anyone,we will now have connectivity for anything。物联网概论总复习第3页物联网其它定义物联网概论总复习第4页物联网三大特征全方面感知全方面感知利用RFID
3、、传感器、二维码等随时随地获取物体信息。可靠传递可靠传递经过无线网络与互联网融合，将物体信息实时准确地传递给用户。智能处理智能处理利用云计算、数据挖掘以及含糊识别等人工智能技术，对海量数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化控制。物联网概论总复习第5页感知中国感知中国 年年 8 8 月月 温家宝总理在无锡考查传感网产业发温家宝总理在无锡考查传感网产业发展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破关展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破关键技术，而且明确要求尽快建立中国传感信息中键技术，而且明确要求尽快建立中国传感信息中心，或者叫心，或者叫“感知中国感知中国”中心。中心。物联网概论总复习第6页物
4、联网发展中国优势n我国1999年就开启了物联网关键传感网技术研究，研发水平处于世界前列；n在传感网领域，我国是标准主导国之一，专利拥有量高；n我国是能够实现物联网完整产业链国家之一；n我国无线通信网络和宽带覆盖率高，为物联网发展提供了坚实基础设施支持；n我国已经成为世界第三大经济体，有较为雄厚经济实力支持物联网发展。物联网概论总复习第7页物联网技术体系框架（物联网技术体系框架（3 3层）层）物联网概论总复习第8页物联网应用前景智能物流：智能物流：当代物流系统希望利用信息生成设备，如RFID设备、感应器或全球定位系统等种种装置与互联网结合起来而形成一个巨大网络，并能够在这个物联化物流网络中实现智
5、能化物流管理。智能交通：智能交通：经过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提升交通运输系统安全性、可管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境负面影响。绿色建筑：绿色建筑：物联网技术为绿色建筑带来了新力量。经过建立以节能为目标建筑设备监控网络，将各种设备和系统融合在一起，形成以智能处理为中心物联网应用系统，有效为建筑节能减排提供有力支撑。物联网概论总复习第9页物联网应用前景（续）智能电网：智能电网：以先进通信技术、传感器技术、信息技术为基础，以电网设备间信息交互为伎俩，以实现电网运行可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目标先进当代化电力系统。环境监测：环境监测：经过对人类
6、和环境有影响各种物质含量、排放量、以及各种环境状态参数检测，跟踪环境质量改变，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理、防灾减灾等工作提供基础信息、方法指导和质量确保。物联网概论总复习第10页2 RFID技术分析RFID系统系统由五个组件组成，包含：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、天线和标签三大组件。物联网概论总复习第11页2 RFID技术分析：频率RFID频率频率是RFID系统一个很主要参数指标，它决定了工作原理、通信距离、设备成本、天线形状和应用领域等原因。RFID经典
7、工作频率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照工作频率不一样，RFID系统集中在低频、高频和超高频三个区域物联网概论总复习第12页低频低频（LF）范围为30kHz-300kHz，RFID经典低频工作频率有125kHz和133kHz两个，该频段波长大约为2500m。低频标签普通都为无源标签，其工作能量经过电感耦合方式从阅读器耦合线圈辐射场中取得，通信范围普通小于1米。除金属材料影响外，低频信号普通能够穿过任意材料物品而不降低它读取距离。天线匝数较多。适合用于近距离、低速、数据量小场所：汽车防盗、酒
8、店门锁系统、自动停车场收费及管理系统等。低频低频RFID特点特点物联网概论总复习第13页高频高频（HF）范围为3 MHz-30 MHz，RFID经典工作频率为13.56MHz,该频率波长大约为22米，通信距离普通也小于1米。该频率标签不再需要线圈绕制，能够经过腐蚀活着印刷方式制作标签内天线，采取电感耦合方式从阅读器辐射场获取能量。能够同时读取多个标签，数据传输率较高。经典应用：图书管理系统、固定资产管理系统、医药品流系统高高频频RFID特点特点物联网概论总复习第14页超高频超高频（UHF）范围为300MHz-3GHz，3GHz以上为微波范围。采取超高频和微波RFID系统普通统称为超高频RFID
9、系统，经典工作频率为：433MHz，860-960MHz，2.45GHz，5.8GHz，频率波长大约在30厘米左右。超高频标签能够是有源标签与无源标签两种，经过电磁耦合方式同阅读器通信。通信距离普通大于1米，经典情况为4-6米，最大可超出10米。数据传输率高，能够在短时内读取大量标签。经典应用：集装箱管理、航空包裹管理、供给链管理超高超高频频RFID特点特点物联网概论总复习第15页基于帧分时隙ALOHA防冲突算法（FSA，Framed Slotted Aloha）实现过程，并说明怎样处理FAS算法固定帧不足。物联网概论总复习第16页基于帧分时隙基于帧分时隙ALOHAALOHA防冲突算法（防冲突
10、算法（FSAFSA，Framed Slotted Framed Slotted AlohaAloha）思想：在思想：在S-ALOHAS-ALOHA基础上，将若干个时隙组织为一帧，阅基础上，将若干个时隙组织为一帧，阅读器按照帧为单元进行识别。读器按照帧为单元进行识别。每帧开始时，每帧开始时，ReaderReader广播帧长度广播帧长度f f（时隙个数）（时隙个数）每个标签随机选择每个标签随机选择I0,f-1I0,f-1，并存放在存放器，并存放在存放器SNSN中；中；ReaderReader开启新时隙，若开启新时隙，若TagTagSNSN值为值为0 0则发送；不然减则发送；不然减1 1若发送成功，
11、进入休眠状态；若冲突，进入等候状态，若发送成功，进入休眠状态；若冲突，进入等候状态，在下帧中重新尝试。在下帧中重新尝试。重复上述过程，直到在某帧中重复上述过程，直到在某帧中ReaderReader没有收到任何没有收到任何TagTag物联网概论总复习第17页处理FAS算法固定帧不足动态自适应设置帧长度算法能够处理FAS算法固定帧不足。n一个依据前一帧通信获取空时隙数目，发生碰撞时隙数目和成功识别标签时隙数目标数量预计当前标签数并设置下一帧最优长度；n另一个依据前一时隙反馈动态调整帧长为2整数倍，这种方法最具代表性是EPCglobal Gen2标准中设计Q算法。物联网概论总复习第18页EPC技术E
12、PC系统组成一个完整EPC工作系统由8部分组成:EPC编码EPC标签读写器EPC SavantONS服务器PMLEPC-IS服务器Internet物联网概论总复习第19页为何需要定位？基于位置服务基于位置服务自动导航搜索周围服务信息基于位置社交网络：Four square位置信息和我们生活息息相关位置信息和我们生活息息相关位置信息位置信息不是单纯“位置”地理位置（空间坐标）处于该位置时刻（时间坐标）处于该位置对象（身份信息）物联网概论总复习第20页GPS：主要优缺点优点优点精度高全球覆盖，可用于险恶环境缺点缺点开启时间长(3-5分钟)室内信号差需要GPS接收机物联网概论总复习第21页蜂窝基站定
13、位：主要优缺点优点不需要GPS接收机，可通讯即可定位开启速度快信号穿透能力强，室内亦可接收到缺点定位精度相对较低基站需要有专门硬件，造价昂贵物联网概论总复习第22页A-GPS（Assisted GPS）特点GPS定位和蜂窝基站定位结合体利用基站定位确定大致范围连接网络查询当前位置可见卫星大大缩短搜索卫星时间全程数十秒物联网概论总复习第23页7 无线网络分类2G/2.5G/3G:10k/100k/2MWSN802.15.4物联网概论总复习第24页7无线连接特点信号强度衰减信号强度衰减无线信号能量伴随传输距离增加而减弱。非视线传输非视线传输若发送者与接收者之间路径部分被阻挡，则称其为非视线传输。无
14、线信号可能会被阻挡物吸收或快速衰减。信号干扰信号干扰相同无线频段信号会相互干扰，比如2.4GHz。外部环境电磁噪声，比如微波炉、汽车、高压电线。多径传输多径传输无线信号因为阻挡物反射和折射，抵达接收端时间可能略微不一样。无线宽带网络和有线宽带网络主要区分在于数据链路层和物理层。物联网概论总复习第25页为何需要低速网络协议？物联网背景下连接物体，现有智能也有非智能。适应物联网中那些能力较低节点低速率低通信半径低计算能力低能量需要对物联网中各种各样物体进行操作前提就是先将他们连接起来，低速网络协议是实现全方面互联互通前提。物联网概论总复习第26页蓝牙（Bluetooth）蓝牙技术蓝牙技术是一个短距
15、离低功耗传输协议，最早始于1994年，由瑞典爱立信企业研发。采取是调频技术（frequency-hopping spread spectrum），频段范围是2.402GHz-2.480GHz。通信速率普通能到达1Mbps左右，新蓝牙标准也支持超出20Mbps速率。通信半径从几米到100米左右不等，常见为几米左右。物联网概论总复习第27页蓝牙和Wi-Fi区分Wi-Fi定位目标是为了取代网络应用中有线设备，能够真正实现从有线到无线转变，他能够用来传送各种文件，视频，音频，实现互联网各种应用。蓝牙主要是为了替换一些个人用户携带设备有线，如耳机，键盘等。对带宽要求相对较少，资源拥有量（电量，计算资源等
16、等）相对较低不是经常使用。物联网概论总复习第28页8 无线传感网节点特点无线传感网节点特点节点功效小计算不能太复杂节点能量少尽可能降低无须要传输节点通信范围小需要多跳网络设计节点内存小不可能保留全部路由表节点工作环境复杂高适应性协议物联网概论总复习第29页8.3 无线传感网组网：网络层设计主要特点主要特点（无线传感网络路由与传统路由区分）无线传感器网络中链路是不可靠无线传感器节点功效和资源极其受限，使得节点不能进行很复杂计算，测量以及维护庞大路由表。链路质量成为影响路由协议性能主要指标。许多无线传感器网络路由协议在其路径选择过程中均考虑了链路质量。ETX是广泛使用路径选择指标，可实现无线传感网
17、经典链路测量方法。物联网概论总复习第30页ETX：路径选择指标ETX：（Expected Transmission Count），传输成功每个包需要总传输次数，一条路径ETX越小代表在这条路径上引发总传输次数最小。Link throughput 1/Link ETX物联网概论总复习第31页ETX计算假设链路有ACKs和重传P(TX success)=P(Data success)P(ACK success)Link ETX=1/P(TX success)=1/P(Data success)P(ACK success)实际计算ETXP(Data success)measured fwd deli
18、very ratio rfwdP(ACK success)measured rev delivery ratio rrevLink ETX 1/(rfwd rrev)物联网概论总复习第32页CDMA系统CDMA与GSM并列第二大移动通信系统，也是3G系统基础。CDMA能够同时区分并分离多个同时传输信号。CDMA有以下特点特点：抗干扰性好抗多径衰落保密安全性高容量质量之间能够权衡取舍同频率可在多个小区内重复使用物联网概论总复习第33页呼吸效应及处理方案呼吸效应及处理方案呼吸效应呼吸效应：在CDMA系统中，基站实际有效覆盖面积会伴随干扰信号增强而缩小，反之则会增大。这种覆盖面积随用户数目标增加而收
19、缩现象为“呼吸效应”。干扰信号同移动用户数目是亲密相关；造成“呼吸效应”主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统；CDMA和W-CDMA属于同频自干扰系统，邻近用户间自干扰现象显著，从而降低了实际传输速率。TD-SCDMA处理方案：处理方案：利用低带宽FDMA和TDMA限制了系统最大干扰；在单时隙中应用CDMA技术提升系统容量；利用联合检测和SDMA技术对客户终端信号跟踪；充分利用下行信号能量，最大程度上抑制了客户之间干扰。TD-SCDMA系统不再是一个自干扰系统，“呼吸效应”基本被消除。物联网概论总复习第34页TD-CDMA处理移动通信问题（续）“远近效应远近效应”：移动通信干扰另一问题。手机
20、用户到基站距离不停改变；固定通信功率不但会造成严重功率过剩，且可能形成有害电磁辐射。怎样处理？怎样处理？动态调控功率：手机终端依据自己到基站通信距离动态调整自己传输功率，从而尽可能降低过剩，且依然确保可连通性。物联网概论总复习第35页数据库与物联网物联网数据物联网数据特点特点：海量性，多态性，关联性及语义性关系数据库系统关系数据库系统作为一项有着近半个世纪历史数据处理技术，仍可在物联网中大展拳脚，为物联网运行提供支撑。与此同时，结合物联网应用提出新需求，数据库技术也在进行不停更新，发展出新方向。新兴数据库系统新兴数据库系统（NoSQL数据库）针对非关系型、分布式数据存放，并不要求数据库含有确定
21、表模式，经过防止连接操作提升数据库性能。物联网概论总复习第36页关系数据库系统缺点缺乏对真实世界实体有效表示缺乏对复杂查询有效处理 缺乏对WEB应用有效支持(允许延迟、高效存放查询、并发存取）物联网概论总复习第37页IPv6地址分类单播地址（Unicast Address）组播地址（Multicast Address）任播地址（Anycast Address）特殊地址地址类型地址类型二进制前缀二进制前缀IPv6IPv6标识标识未指定00.0 (128 bits):/128环回地址00.1 (128 bits):1/128组播11111111FF00:/8链路当地地址1111111010FE80
22、:/10站点当地地址1111111011FEC0:/10全局单播（其它）:/3/10/2物联网概论总复习第38页Global Unicast AddressesGlobal Unicast Addressesequivalent to public IPv4 addressesFixed portion set to 001 The three high-order bits are set to 001.The address prefix for currently assigned global addresses is:/3.Global Routing Prefix Indicate
23、s the global routing prefix for a specific organizations site.Subnet ID The Subnet ID is used within an organizations site to identify subnets.Interface ID Indicates the interface on a specific subnet within the site.The three-level structure of the global unicast address：Page 39物联网概论总复习第39页Solicite
24、d-Node组播地址生成过程IP地址后24位：XX:XXXX前缀FF02:0:0:0:0:1:FFFF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX/10/2物联网概论总复习第40页/10/2物联网概论总复习第41页Address Resolution ExampleAddress Resolution ExampleBased on Host Bs IP address,Host A sends a solicited-node multicast Neighbor Solicitation to the address of FF02:1:FF22:2222/10/2物联网概论总复习第42页
25、Host B,having registered the solicited-node multicast address of 33-33-FF-22-22-22 with its Ethernet adapter,receives and processes the Neighbor Solicitation.Host B responds with a unicast Neighbor Advertisement message,/10/2物联网概论总复习第43页从物联网定义、体系结构，RFID、WSN、定位、隐私，移动、应用领域等方面对物联网进行讨论。要求字数在500字左右。物联网概论总复习第44页
