物联网工程概论复习提纲docWord下载.docx
《物联网工程概论复习提纲docWord下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物联网工程概论复习提纲docWord下载.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
用于物联网底层感知信息的技术。
2、传输技术：
能够汇聚感知数据，并实现物联网数据传输的技术。
3、支撑技术：
用于物联网数据处理和利用的技术。
4、应用技术：
用于直接支持物联网应用系统运行的技术。
5、公共技术：
也就是上述4层都要用到的技术。
4、思考一个物联网的应用，包括当前系统的不足，如何使用物联网解决问题，会用到哪些相关技术，新系统有什么特点等（开放题）
可以从1、交通领域2、医疗领域3．农业应用4．零售行业5．电力管理6．数字家庭这些领域考虑。
新系统的特点：
1、更精细：
物联网中大量传感器的使用，提高了各信息系统的数据采集的实时性、精确性。
2、更智能：
从复杂程度上来讲，物联网使人类可管理的范围更加扩大，管理更加智能。
物联网专项的应用所涉及的产业众多，对各类服务商、设备商的协同要求也更高，就个人使用者而言直接的体会是我们得到的服务更加智能和人陆化。
3、更简单：
物联网技术将对各类设备的管理和控制更加简单和高效。
在物流、环保、工业控制、电力、产品制造等各方面的应用将使工作流程变得更加简化，工作效率大大提高
2、传感器问题
1、什么是传感技术？
传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大支柱。
传感技术是关于从自然信源获取信息，并对信息进行处理（变换）和识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，涉及传感器、信息处理/识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进等活动。
2、传感器的构成是什么？
传感器是由敏感元件和转换元件组成的一种检测装置，能感受到被测量，并能将检测和感受到的信息按照一定规律变换成为电信号输出。
3、各种传感器的特点是什么？
给你一个场景，你能选出合适的传感器吗？
根据工作原理分类
1、物理传感器：
利用力、热、声、光、电、磁、射线等物理效应，将被测信号量的微小变化转换成电信号；
2、化学传感器：
将化学吸附、电化学反应等过程中被测信号的微小变化转换成电信号
3、生物传感器的敏感元件可以是生物体、组织、细胞、酶、核酸或有机物分子。
它利用不同生物元件对于光强度、声强度、热量、压力不同的感应特征（测谎仪）。
4、智能传感器与普通传感器的区别是什么？
用嵌入式技术将传感器与微处理器集成一体，具有环境感知、数据处理、智能控制与数据通讯功能的智能数据终端设备。
具有自学习、自诊断与自补偿能力、复合感知能力、灵活的通信能力。
（与传统的传感器输出模拟原始信号不同，这种传感器可以在内部实现对原始数据的加工处理。
并可以通过标准的接口与外界实现数据交换，从而实现了传感器的智能化。
更为重要的是这种智能化传感器可以根据实际的需要通过软件控制来改变设计，给系统的扩展带来了很大的发展余地，减少了研发费用。
与传统的设计相比，不同的应用系统无须采用不同的传感器。
可以在单一的传感器基础上通过软件设计来改变传感器的功能，以满足不同客户的需求。
这样，低成本、大批量的智能传感器可以快捷、低成本的实现系统的设计、维护或功能扩展。
从而改变过去传感器仅仅应用在工业、军事及自动化控制等领域的情况。
--摘自网上）
5、什么是Adhoc网络，它的特点是什么？
Adhoc网络是一种不需要建立基站的无线移动网络，是一种可以在任何地点、任何时刻迅速构建的移动自组织（Self-Organization）网络Adhoc网络的特点：
自组织与独立组网、无中心、多跳路由、动态拓扑
6、无线传感网络的组成和工作原理是什么？
1）传感器节点、汇聚节点、管理节点
2）数据在经过多跳路由后达到汇聚节点，最后通过互联网或者卫星通信网络传输到管理节点。
拥有者通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。
3、射频识别技术问题
1、数据采集和特征提取分别指什么，他们的区别是什么？
1）数据采集技术需要被识别物体具有特定的识别特征载体（如标签、
条码、磁卡等）；
2）特征提取技术则根据被识别物体本身的行为特征（包括静态、动态和属性的特征）来完成数据的自动采集。
（特征到数据的转化）
2、常用数据采集技术的比较，比如给你两种技术，你能清楚的阐述他们的异同吗？
常用的数据采集技术
条码技术、光学字符识别OCR、磁条/磁性技术、IC卡识别技术
语音识别技术、视觉识别技术、生物计量识别技术、射频识别技术
1、条码技术。
包括一维条码和二维条码
2、光学字符识别OCR，优点是人眼可识读、可扫描；
但输入速度和可靠性不及条码，其数据格式有限，通常要用接触式扫描器。
3、磁条/磁性技术。
如银行ATM卡、会员卡、机票等，磁卡是接触识读的，价格很便宜，但是很容易磨损，还会受挤压、被折、长时间磕碰、暴晒等影响。
它与条码有三点不同：
一是其数据可部分读写操作；
另外是给定面积编码容量比条码大；
再就是对于物品逐一标志成本比条码高。
4、IC卡识别技术。
接触式lC卡与磁卡相比较，具有以下优点：
1）安全性高，iC卡必须通过与读写设备间特有的双向密钥认证，物理方法防信电泄漏+零证明。
2）IC卡的存储容量大，便于应用，方便保管；
IC卡的存储容量小到几百个字符，大到上百万个字符。
3）IC卡防磁，防一定强度的静电，抗干扰能力强，可靠性比磁卡高，使用寿命长，IC卡的数据至少保持10年，读写次数能够达到10万次以上。
4）IC卡的价格稍高些。
5）它的触点暴露在外面，有可能因人为的原因或静电而损坏。
射频标签与条形码的区别
1）两种不同的技术，有不同的适用范围，有时会有重叠。
2）条形码是可视技术，扫描仪在人的操作下工作，只能接收它视野范围内的条形码
3）射频识别不要求看见目标。
射频标签只要在阅读器的作用范围内就可以破读取
4）条形码还有其他缺点，如果条形标签被划破，污染或是脱落，扫描仪就无法辨识目标。
条形码只能识别生产者和产品，并不能辨识具体的商品，贴在所有同一种类产品包装上的条形码都一样，无法辨识哪些产品先过期。
5）射频识别具有写入信息更新的能力，其专有的辨识器不能被复制，防伪功能强，但是价格也相对较高。
3、RFID的组成和工作原理是什么？
1）电子标签（ElectronicTag）也称智能标签（SmartLabel），是指由IC芯片和无线通信天线组成的超微型的小标签，其内置的射频天线用于和阅读器进行通信。
电子标签是RFID系统的数据载体，根据其应用场合不同表现为不同的应用形态
读器主要负责与电子标签的双向通信，同时接受来自主机系统的控制指令。
阅读器的频率决定了RFID系统工作的频段，其功率决定了射频识别的有效距离。
它是RFID系统信息控制和处理中心。
2）基本原理是利用射频信号的空间耦合（电磁感应或电磁传播、反射、散射）传输特性，实现对被识别物体的自动识别。
4、
无线射频识别技术有哪两种技术，它们的特点分别是什么？
1）电磁感应：
电磁感应方式一般适合于中低频工作的近距离射频识别天线系统。
典型的工作频率有：
125KHz、225KHz和13.56MHz。
识别作用距离小于1米，典型作用距离为10～
2）电磁传播或电磁反向散射（BackScatter）耦合电磁反向散射耦合方式一般适合于超高频、微波工作的远距离射频识别系统。
433MHz、915MHz、2.45GHz、5.8GHz。
识别作用距离大于1米，典型作用距离为3～l0米。
4、OSI和TCP/IP模型
1、层次的概念和分层的好处是什么？
层次的概念：
1）每一层都建立在其下一层的基础之上
2）每一层的目的都是向上一层提供特定的服务，而把如何实现这些服务的细节对上一层加以屏蔽
3）一台机器上的第n层与另一台机器上的第n层进行对话，该对话中使用的规则和约定统称为第n层协议
4）协议（protocol）是指通信双方就如何进行通信的一种约定
5）在每一对相邻层次之间的是接口（interface），它定义了下层向上层提供哪些操作和服务
6）层与协议的集合称为网络体系结构（networkarchitecture）
7）一个特定的系统所使用的一组协议，即每一层一个协议，称为协议栈
分层的好处：
各层之间是独立的、灵活性好、结构上可分割开、易于实现和维护、能促进标准化工作
2、服务与协议的区别是什么？
1）服务是指某一层向它上一层提供的一组操作。
服务与两层之间的接口有关，低层是服务的提供者，而高层是服务用户
2）协议是一组规则，规定了同一层上对等实体之间所交换的数据包或者报文的格式和含义。
对等实体利用协议来实现他们的服务定义。
他们可以自由地改变协议，只要不改变呈现给他们用户的服务即可。
3、OSI参考模型有哪几层，每一层的功能是什么？
每一层的数据传输格式是什么？
物理层（Physicallayer）是参考模型的最低层。
主要功能是：
利用传输介质为数据链路层提供物理连接，负责处理数据传输并监控数据出错率，以便数据流的透明传输。
数据链路层主要功能是：
在物理层提供的服务基础上，在通信的实体间建立数据链路连接，传输以“帧”为单位的数据包，并采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。
网络层主要功能是：
为数据在结点之间传输创建逻辑链路，通过路由选择算法为分组通过通信子网选择最适当的路径，以及实现拥塞控制、网络互联等功能。
传输层主要功能是向用户提供可靠的端到端（End-to-End）服务，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。
传输层向高层屏蔽了下层数据通信的细节，因此，它是计算机通信体系结构中关键的一层。
会话层主要功能是：
负责维扩两个结点之间的传输链接，以便确保点到点传输不中断，以及管理数据交换等功能。
表示层主要功能是：
用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式，主要包括数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能。
应用层主要功能是：
为应用软件提供了很多服务，例如文件服务器、数据库服务、电子邮件与其他网络软件服务。
4、OSI模型和TCP/IP模型的异同
1）OSI有七层，而TCP/IP只有4层。
后者的实用性强
2）OSI模型有3个主要明确概念：
服务、接口、协议。
而TCP/IP模型最初没有明确区分这三者。
这是OSI模型最大的贡献
3）CP/IP模型一开始就考虑通用连接，而OSI模型考虑的是由国家运行并使用OSI协议的连接方式
4）通讯方式上，在网络层OSI模型支持无连接和面向连接方式，而TCP/IP模型只支持无连接通信方式；
在传输层OSI模型仅有面向有连接的通信，而TCP/IP模型支持两种通信方式，给用户选择机会
五、物理层问题
1、在不同的数据传输方式中，不同的设备叫什么，它们的功能分别是什么？
2、单工通信、半双工通信和全双工通信的区别是什么？
单向通信（单工通信）：
只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。
双向交替通信（半双工通信）：
通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送（当然也就不能同时接收）。
双向同时通信（全双工通信）：
通信的双方可以同时发送和接收信息。
3、各种引导性传输介质和非引导性传输介质的特点
1）引导性传输介质：
a.磁介质：
缺点是无法进行实时传输
b.双绞线：
既可以用于传输模拟信号，也可以用于传输数字信号。
当两根线绞在一起后，不同电线产生的干扰波会相互抵消，从而能显著降低电线的辐射。
c.同轴电缆：
与非屏蔽双绞线相比，有更好的屏蔽特性和更大的带宽，所以它能以很高的速率传输相当长的距离。
d.电力线：
电信号以50—60Hz频率发送，高速率数据通信所需的更高频率（MHz）在电线上会产生严重的衰减电器设备开/关时的瞬时电流将在很宽的频率范围内造成电噪声。
e.光纤：
光纤主要用于网络骨干的长途传输、高速局域网、以及高速Internet接入。
光纤的接收端是一个光电二极管。
当遇到光照时，光电二极管就发出一个电脉冲，光电二极管的相应时间，即把光信号转换成电信号所需的时间，限制了数据的传输率在100Gb/s左右。
2）无线传输
a.电磁频谱：
跳频扩频---利用整个带宽（频谱）并将其分割为更小的子通道。
发送方和接收方在每个通道上工作一段时间，然后转移到另一个通道。
发送方将第一组数据放置在一个频率上，将第二组数据放置在另一个频率上，以此类推。
直接序列扩频---用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱，而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩，把展开的扩频信号还原成原来的信号。
直接序列扩频方式是直接用伪噪声序列对载波进行调制，要传送的数据信息需要经过信道编码后，与伪噪声序列进行模2和生成复合码去调制载波。
超宽带通讯---发送一系列快速脉冲，这些脉冲随着通信信息而不断变化自己的位置。
这种位置的变化导致信
号被稀疏分布在一个很宽的频带上。
b.无线电传输：
无线电波是全方向传播的，它的特性与频率有关。
在低频部分，无线电波能够很好地穿透障碍物，但是随着离信号源越来越远，其能量急剧下降。
在高频部分，无线电波倾向于以直线传播，并且遇到障碍物会反弹回来。
高频无线电波也更容易被雨水和其他障碍物吸收。
c.微波传输：
在100MHz以上的频段（高频），电磁波几乎按直线传播，获得极高的信噪比，但是要求发射端和接收端的天线必须精准的互相对齐。
微波按直线传播。
微波塔越高，微波传输的距离就越远。
微波不能很好的穿透建筑物。
微波通讯已经被广泛的用于长途电话通信、移动电话和电视转播信。
d.红外传输：
非引导性的红外线被广泛的应用于短程通比如电视机、录像机和立体声音响的遥控器都采用红外线通信。
红外线的传播具有方向性、便宜且易于制造。
红外线不能穿过固体物体（既是优点也是缺点）。
e光通信
3）通信卫星：
卫星轨道越高，则轨道周期越长。
范艾伦辐射带处于中地球轨道卫星和低地球轨道卫星之间。
卫星的另一个重要特性是他是一种广播介质，当需要安全保障时，必须对卫星通信进行加密处理。
卫星vs.光纤
未来的主流通信应该是地面光纤和蜂窝无线电通信的结合，但是特殊领域卫星更有优势；
当快速部署成为主要问题时，卫星更有优势；
当为那些地面基础设施不发达的地区提供通信服务时，卫星更有优势；
当广播成为一种必不可少的需求时，卫星更有优势，比如卫星电视。
a.地球同步卫星（GEO）：
在赤道圆形轨道上方35800千米高度的卫星可以保持在空中静止不动。
传输一条消息的成本与该消息所经过的距离无关.
b.中地球轨道卫星（MEO）:
这些卫星缓慢的飘过经线,比GEO低,覆盖在地面上.的足迹要小一些，功率弱一些的发射器也能够与这些卫星通信MEO目前只用于导航系统，尚未用于通信领域。
c.低地球轨道卫星（LEO）：
运动速度极快，卫星与地球很近，地面站并不需要多大的功率就可以收发往来的卫星信号，并且上行和下行的往返延迟只有几个毫秒。
4、熟悉常用的编码方式。
1）非归零码NRI：
负电平表示一个二进制值，正电平表示另一个二进制值。
由比特值决定信号的电平。
NRZ码是最容易实现的，实际上是直接将计算机发出的信号加到通信线路上，未作任何处理，代价也最低。
但NRZ码的缺点是接受方无法判断一位的开始和结束，即不具备同步特性。
主要用于计算机内部通信。
2）曼彻斯特编码：
每个比特的中间位置处都存在一个跳变这种中间处的跳变即含有时钟信息，也含有数据信息：
从低到高的跳变代表1，从高到低的跳变代表0
3）差分曼彻斯特编码：
比特中间位置处的跳变仅含有时钟信息。
在比特间隔开始处如果出现跳变表示0，如果没有跳变表示1
5、对基带数字信号的调制方式有哪几种？
哪两种不能同时使用？
QAM（正交幅度调制，）技术中使用了哪两种？
一个QAM-16（指包含16种符号的QAM调制方式）的码元可以传输多少比特的数据？
1）调频、调幅、调相
2）调频和调相不能同时3）振幅调制（ASK）和相位调制（PSK）技术的综合（同时改变正弦波三个特性中的振幅和相位）4）每个符号（码元）可传输3个比特
6、多路复用的技术有哪些？
他们的原理分别是什么？
1）频分多路复用（FrequencyDivisionMultiplexing,FDM）按照频率区分信号的方法，把传输频带分为若干个较窄的频带，每个频带构成一个子信道，独立的传输信息。
频分复用的所有用户在同样的时间占用不同的带宽资源。
2）时分多路复用（TimeDivisionMultiplexing,TDM）时分复用是将时间划分为一段段等长的时分复用帧（TDM帧），每一个时分复用的用户在每一个TDM帧中占用固定序号的时隙，每一个用户所占用的时隙是周期性地出现，时分复用的所有用户是在不同的时间占用同样的频带宽度。
3）波分多路复用（WavelengthDivisionMultiplexing,WDM）就是光的频分复用。
4）码分多路复用（CodeDivisionMultiplexing,CDM）各用户使用经过特殊挑选的不同码型，因此彼此不会造成干扰。
这种系统发送的信号具有很强的抗干扰能力。
每一个比特时间划分为m个短的间隔，称为码片（chip）。
每个站分配的码片序列不仅必须各不相同，而且还必须相互正交（orthogonal）。
在实用的系统中是使用伪随机码序列。
6、网络层：
数据链路层
1、检错码和纠错码的概念分别是什么？
1）检错码：
每一个被发送的数据块包含一些冗余信息，但这些信息只能让接收方推断出是否发生了错误，而推断不出哪个发生了错误，然后接收方可以请求发送方重传。
2）纠错码（errorcorrectioncode）：
在每一个被发送的数据块中包含足够多的冗余信息，以便接收方能据此推断出被发送的数据是什么。
2、海明码的工作原理（可纠正一位错的编码方法）
用r个校验位构造出r个校验关系式来指示一位错码的n（n=m+r）种可能位置及表示无差错。
码字排列：
从最左边位开始依次编号（1、2、…、n）;
•r个校验位：
在2k的位置（1、2、4、8、…）;
•m个数据位：
在其余位（3、5、6、7、9、…）。
•r的确定:
m+r+1<
=2r
例：
要传输ASCII字母“A”，即1000001
信息量有7位，需要使用至少4位校验位以满足2r>
=n+1
发送的码字为：
P1P2D3P4D5D6D7P8D9D10D11
•P1=D3⊕D5⊕D7⊕D9⊕D11
•P2=D3⊕D6⊕D7⊕D10⊕D11
•P4=D5⊕D6⊕D7
•P8=D9⊕D10⊕D11
3、循环冗余码的工作原理
现在m=6,M=101001。
•除数P=1101，则r=3,被除数是2rM=101001000。
模2运算的结果是：
商Q=110101，余数R=001。
把余数R作为冗余码添加在数据M的后面发送出去。
发送的数据是：
2rM+R
即：
101001001，共（m+r）位。
接收方对接收到的数据除以同样的除数,只要得出的余数R不为000，就表示检测到了差错。
但这种检测方法并不能确定究竟是哪一个或哪几个比特出现了差错。
一旦检测出差错，就丢弃这个出现差错的帧。
只要经过严格的挑选，并使用位数足够多的除数P，那么出现检测不到的差错的概率就很小很小
CRC校验码能检查出全部单个错；
CRC校验码能检查出全部离散的二位错；
CRC校验码能检查出全部奇数个错；
CRC校验码能检查出全部长度小于或等于r位的突发错；
CRC校验码能以[1-（1/2）r-1]的概率检查出长度为（r+1）位的突发错；
如果r=16,则该CRC校验码能全部检查出小于或等于16位的所有的突发差错,并能以1-（1/2）16-1=99.997％的概率检查出长度为17位的突发错，漏检概率为0.003%；
4、冲突检测（CSMA/CD）和冲突避免（CSMA/CA）的工作原理与区别
1）CSMA/CD（冲突检测）某站点想要发送数据，它首先侦听信道，如果信道空闲，立即发送数据并进行冲突检测；
如果信道忙，根据不同的CSMA协议或等待一段时间，或继续侦听信道，直到信道变为空闲，发送数据并进行冲突检测。
如果站点在发送数据过程中检测
到冲突，立即停止发送数据并等待一随机长的时间，重复侦听信道。
2）CSMA/CA（冲突避免）基本思想是发送方刺激接收方输出一个短帧，以便其附近的站能检测到该次传输，从而避免在接下去进行的数据帧传输中也发送数据。
与CSMA的区别：
检测冲突能力，若检测到冲突，立即停止发送，向总线发阻塞信号。
以太网和IEEE802.3就是使用有冲突检测的CSMA。
7、网络层问题
1、IP地址的分类，每一类的网络号和主机号分别有多少位，最多可以分别支持多少个网络和主机？
1）A类IP地址
在IP地址的4段号码中，第1段为网络标识，其余3段为主机标识。
也就是说：
A类IP地址由1字节的网络标识和3字节的主机标识组成。
网络地址的最高位必须是0，网络标识的长度为7位，主机标识的长度占24位。
A类IP网络地址数量较多，适用于大型网络，可用主机数达1600万多台。
2）B类IP地址
在IP地址的4段号码中，前2段为网络标识，后2段为主机标识。
B类IP地址由2字节的网络标识和2字节的主机标识组成。
网络地址的最高位必须是10，网络标识的长度为14位，主机标识的长度为16位。
B类IP网络地址适用于中等规模网络，可用主机数达6万多台。
3）C类IP地址
在IP地址的4段号码中，前3段为网络标识，最后1段为主机标识。
C类IP地址由3字节的网络标识和1字节的主机
升级会员 