物联网复习

考试题型
●1。

单项选择题（本大题共24小题，每小题1分，共24分）
●2。

判断题(本大题共12空，每空1分，共12分）
● 3. 名词解释（本大题共6小题,每小题4分，共24分）
●4。

问答题（本大题共3小题，每小题8分，共24分）
● 5. 论述题（本大题共1小题，每小题16分，共16分）
●考试范围:第1章——第10章
第1章物联网概述
●简述物联网的定义。

●简述物联网的三个特征。

●简述对物联网的认识有哪些误区？
●简述物联网的关键技术。

物联网定义：通过射频识别RFID装置、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。

物联网的三大特征
●全面感知:利用RFID、传感器、二维码等随时随地获取物体信息
●可靠传递：通过无线网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递给用户
●智能处理：利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智能技术,对海量的数据和
信息进行分析和处理,对物体实施智能化的控制
物联网数据特点是：海量、多态、动态、关联
物联网认识方面的误区
●误区之一，把传感器网络或RFID网等同于物联网
●误区之二，把物联网当成互联网的无边无际的无限延伸，把物联网当成所有物的完
全开放、全部互连、全部共享的互联网平台
●误区之三，认为物联网就是物物互联的无所不在的网络，因此认为物联网是空中楼
阁，是目前很难实现的技术.
●误区之四，把物联网当成个筐，什么都往里装;基于自身认识，把仅仅能够互动、
通信的产品都当成物联网应用。

●物联网的发展主要面临五个主要技术问题：
●技术标准问题
●安全问题
●协议问题
●IP地址问题
●终端问题
第2章物联网架构技术
●简述物联网的框架结构。

●物联网感知识别层的主要作用是什么?
●物联网网络构建层通常使用的网络形式有哪几种？
●物联网管理服务层的主要技术有哪些？
物联网结构：感知识别层、网络构建层、管理服务层、综合应用层
●感知层是物联网发展和应用的基础，RFID技术、传感和控制技术、短距离无线通信技
术是感知层的主要技术
●网络构建层存在各种网络形式，通常使用的网络形式有：互联网、无线宽带网、无线低
速网、移动通信网
●管理服务层解决数据如何存储（数据库与海量存储技术)、如何检索（搜索引擎)、如何
使用（数据挖掘与机器学习)、如何不被滥用（数据安全与隐私保护)等问题。

第3章标识技术
条形码分为几种,请简要说明每种条形码的特点。

条形码或者条码(barcode）是将宽度不等的多个黑条和空白，按一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符
●一维条形码只是在一个方向（一般是水平方向）表达信息，而在垂直方向则不表达任何
信息
●优点是：编码规则简单,条形码识读器造价较低
●缺点是:数据容量较小，一般只能包含字母和数字;条形码尺寸相对较大,空间利用
率较低，条形码一旦出现损坏将被拒读
●二维条形码是在水平和垂直方向的二维空间存储信息
●优点：信息容量大、译码可靠性高、纠错能力强、制作成本低、保密与防伪性能好简述IC卡的工作原理。

IC卡工作的基本原理是：
●射频读写器向IC卡发一组固定频率的电磁波，卡片内有一个IC串联谐振电路，其
频率与读写器发射的频率相同，这样在电磁波激励下,LC谐振电路产生共振，从而
使电容内有了电荷;
●在这个电荷的另一端，接有一个单向导通的电子泵，将电容内的电荷送到另一个电
容内存储，当所积累的电荷达到2V时,此电容可作为电源为其它电路提供工作电
压，将卡内数据发射出去或接受读写器数据.
简述有哪些生物特征识别技术?
生物识别技术就是，通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性，（如指纹、脸像、虹膜等）和行为特征(如笔迹、声音、步态等）来进行个人身份的鉴定
●基于生理特征的识别技术：指纹识别、虹膜识别、视网膜识别、面部识别、掌纹
识别、手形识别、红外温谱图、人耳识别、味纹识别、基因(DNA）识别
●基于行为特征的生物识别技术:步态识别、击键识别、签名识别
●兼具生理特征和行为特征的声纹识别
第4章通信技术
名词解释:Bluetooth、ZigBee、CDMA、OFDM、M2M
典型的无线低速网络协议有
●蓝牙Bluetooth（802.15。

1协议）
●紫蜂ZigBee（802。

15。

4协议）
●红外
●近距离无线通信NFC
简述蓝牙技术的规范和特点.
蓝牙技术是一种支持设备短距离通信（一般10m内)的无线电技术。

能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换.
●蓝牙技术规范
●标准IEEE802。

15,频带2。

4GHz，带宽为1Mb/s
●以时分方式进行全双工通信
●基带协议是电路交换和分组交换的组合
●距离：Class1为100m、Class2为10m、Class3为2-3m
●蓝牙设备分主设备和从设备;主设备具有输入端；
●蓝牙匹配规则：主设备与主设备之间、主设备与从设备之间，是可以互相匹配在一
起的;而从设备与从设备是无法匹配的
简述ZigBee的主要特性。

ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通信技术。

主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输以及典型的有周期性数据、间歇性数据和低反应时间数据传输的应用.
●ZigBee采用DSSS技术调制发射，通讯距离在10—75m范围。

●IEEE 802.15。

4定义了两个物理层标准，分别是2.4GHz物理层和868/915MHz物理层。

●868MHz：一个信道，20kb/s传输速率
●915MHz：10个信道,40kb/s传输速率
● 2.4GHz：16个信道，250kb/s传输速率
●ZigBee网络拓扑结构：星型网、网状（mesh）网和混合网
●无线设备:全功能设备（FFD)和精简功能设备(RFD）
●RFD只负责将采集的数据信息发送给它的协调点，并不具备数据转发、路由发现和
路由维护等功能.RFD占用资源少，需要的存储容量也小，成本比较低。

●至少存在一个FFD充当整个网络的协调点，即PAN协调点。

PAN协调点负责建立新
的网络、发送网络信标、管理网络中的节点以及存储网络信息等
●FFD和RFD都可以作为终端节点加入ZigBee网络
●ZigBee网络中传输的数据可分为三类：
●周期性数据，例如传感器网中传输的数据，这一类数据的传输速率根据不同的应用
而确定；
●间歇性数据，例如电灯开关传输的数据，这一类数据的传输速率根据应用或者外部
激励而确定；
●反复性的、反应时间低的数据,例如无线鼠标传输的数据,这一类数据的传输速率是
根据时隙分配而确定的。

●为了降低ZigBee节点的平均功耗,ZigBee节点有激活和睡眠两种状态，只有当两个节
点都处于激活状态才能完成数据的传输。

简述近距离无线通信NFC的主要特性
●NFC，Near Field Communication，近距离无线通讯技术。

是一种短距离的高频无线通
信技术，允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输交换数据。

由免接触式射频识别(RFID）演变而来,并向下兼容RFID。

和RFID不同，NFC采用了双向的识别和连接。

在20cm距离内工作于13。

56MHz频率范围
●NFC技术原理
●NFC的设备可以在主动或被动模式下交换数据.
●在被动模式下，启动NFC通信的设备，也称为NFC发起设备（主设备)，在整个通
信过程中提供射频场。

它可以选择106kbps、212kbps或424kbps其中一种传输速
度，将数据发送到另一台设备。

●另一台设备称为NFC目标设备(从设备），不必产生射频场，而使用负载调制（load
modulation)技术，即可以相同的速度将数据传回发起设备。

●移动设备主要以被动模式操作,可以大幅降低功耗，并延长电池寿命。

电池电量较
低的设备可以要求以被动模式充当目标设备，而不是发起设备。

●NFC技术优势
●NFC具有距离近、带宽高、能耗低等特点。

●NFC与现有非接触智能卡技术兼容。

●NFC是一种近距离连接协议。

●NFC是一种近距离的私密通信方式。

●NFC在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大的作用。

●NFC还优于红外和蓝牙传输方式。

简述移动通信的发展过程
第一代移动通信：模拟语音
●美国贝尔实验室发明了高级移动电话系统AMPS
●AMPS提出了“小区制”，“蜂窝单元”的概念，是第一种真正意义上的“蜂窝移动
通信系统”，同时采用频率复用（Frequency Division Multiplexing, FDM）技术，解决了公用移动通信系统所需要的大容量要求和频谱资源限制的矛盾
●第二代移动通信：数字语音
●GSM移动通信
●工作在900/1800MHz频段
●无线接口采用TDMA技术，
●核心网移动性管理协议采用MAP协议
●CDMA移动通信
●工作在800MHz频段,
●核心网移动性管理协议采用IS—41协议
●无线接口采用窄带码分多址（CDMA）技术
●第三代移动通信技术：数字语音与数据
●3G主要特征是可提供移动宽带多媒体业务，包括高速移动环境下支持144Kbps速
率，步行和慢速移动环境下支持384Kbps速率，室内环境则应达到2Mbps速率，同
时保证高可靠服务质量
●CDMA：Code Division Multiple Access,码分多址,是在数字移动通信进程中出现
的一种先进的无线扩频通信技术，它能够满足市场对移动通信容量和品质的高要
求，具有频谱利用率高、话音质量好、保密性强、掉话率低、电磁辐射小、容量大、
覆盖广等特点,可以大量减少投资和降低运营成本。

●我国采用的3G标准分别是TD—SCDMA，WCDMA和CDMA2000
●第四代移动通信：多媒体移动通信
●4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G与WLAN于一体并能够传输高质量
视频图像以及图像传输质量与高清晰度电视不相上下的技术产品
●4G系统能够以100Mbps的速度下载,比拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到
20Mbps。

●4G系统主要是以正交频分复用OFDM为技术核心。

●OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用技术。

其主
要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据
流，调制到在每个子信道上进行传输.
●M2M:Machine/Man—to-Machine/Man，是一种以机器智能交互为核心的、网络化的应用
与服务。

简单地说,M2M是指机器之间的互联互通。

广义上来说，M2M可代表机器对机器、人对机器、机器对人、移动网络对机器之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。

●M2M架构包含五个部分：
●智能化机器：具备信息感知、信息加工能力的设备
●M2M终端：进行信息的提取，传送到通信网络
●通信网络:信息传送的通道
●中间件：在通信网络和应用间起桥接作用
●应用：对获得数据进行加工分析
第5章网络技术
名词解释:RFID、EPC、PML、ONS、传感器、WSN、云计算、PaaS、IaaS、SaaS
RFID系统的基本组成部分是什么?
RFID:无线射频识别（Radio Frequency Identification），俗称电子标签，一种非接触式的自动识别技术，它利用射频信号及其空间耦合的传输特性，实现对静止或移动物品的自动识别。

●RFID按标签供电方式分类：无源RFID标签和有源RFID标签
●RFID按使用频率的不同分为
●低频LF：135kHz以下
●高频HF:13.56MHz
●超高频UHF：860MHz-960MHz
●微波MW：2.4GHz—5.8GHz
RFID系统由标签、阅读器、天线和数据传输和处理系统三部分组成.
●电子标签与阅读器之间通过耦合元件实现射频信号的空间(无接触）耦合、在耦合通道
内，根据时序关系，实现能量传递、数据交换.
●发生在阅读器和电子标签之间的射频信号的耦合类型有两种。

●电感耦合:变压器模型，通过空间高频交变磁场实现耦合,依据的是电磁感应定律。

一般适合于中、低频工作的近距离射频识别系统。

典型的工作频率有:125kHz、
225kHz和13。

56MHz。

识别作用距离小于1m，典型作用距离为10～20cm。

●电磁反向散射耦合：雷达原理模型,发射出去的电磁波,碰到目标后反射，同时携带
回来目标信息,依据的是电磁波空间传播规律.一般适合于高频、微波工作的远距离
射频识别系统。

典型的工作频率有：433MHz，915MHz，2。

45GHz，5.8GHz。

作用距
离大于1m,典型作用距离为3-l0m
简述EPC系统的组成
●EPC：产品电子代码(Electronic Product Code），为每一件单品建立全球的、开放的标
识标准，实现全球范围内对单件产品跟踪与追溯
●EPC码由四个数字字段组成
●版本号：表示产品编码所采用的EPC版本
●域名管理：标识生产厂商
●对象分类：标识产品类型
●序列号:标识每一件产品
●EPC编码长度分为三种:64位、96位、256位
●EPC系统由三个部分组成:
●EPC编码体系
●EPC编码
●RFID系统
●RFID标签
●RFID读写器
●EPC信息网络系统
●EPC中间件
●对象名称解析服务(ONS)
●EPC信息服务（EPCIS）
●ONS：对象名称解服务器(Object Naming Servicer）,它用来把EPC转化成IP地址，用
来定位相应计算机和完成相应信息交互服务
●PML：实体标识语言(Physical Markup Language）,通常用来描述实物信息，如名称、
种类、性质、生产日期、生产厂家信息、存放位置、使用说明等。

传感器节点由哪几部分组成？
传感器：是一种能把特定的被测量信息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。

传感器三部分组成：
敏感元件: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：是传感器的核心元件，它以敏感元件的输出为输入，把感知的非电量转换为电信号输出
变换电路：将电路参数接入转换电路，转换成电量输出
●WSN:Wireless Sensor Network,无线传感器网络，是由大量部署在作用区域内、具有
无线通信与计算能力的微小传感器节点，通过自组织方式构成的能根据环境自主完成指定任务的分布式智能化网络系统
●传感器网络的节点间距离很短，一般采用多跳(multi-hop）的无线通信方式进行通信●传感器，感知对象和观察者构成无线传感器网络的三个要素
●传感器网络系统通常包括
●传感器节点（sensor node）
●汇聚节点（sink node）
●管理节点
●传感器节点由四部分组成
●传感器模块:负责区域内信息的采集和数据转换
●处理器模块:负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其
他节点发来的数据
●无线通信模块：负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集数
据
●能量供应模块：提供运行所需的能量，通常采用微型电池
●传感器网络协议栈
●物理层研究主要集中在传输介质的选择。

●数据链路层研究主要集中在MAC媒体访问控制协议，该协议是保证WSN高效通信的
关键协议之一,传感器网络的性能如吞吐量、延迟性完全取决于网络的MAC协议，
与传统的MAC协议不同，WSN协议首先考虑能量节省问题
●网络层负责路由的发现和维护，遵照路由协议将数据分组，从源节点通过网络转发
到目的节点，即寻找源节点和目的节点之间的优化路径，然后将数据分组沿着优化
路径正确转发
●传输层主要负责将WSN的数据提供给外部网络，在实际应用时,通常会采用特殊节
点作为网关
简述云计算的基本概念和本质特征
在国内，云计算被定义为：“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务
●云计算的本质特征包括：
●虚拟化,即把软件、硬件等IT资源进行虚拟化，抽象成标准化的虚拟资源，放在云
计算平台中统一管理，保证资源的无缝扩展；
●多粒度和多尺度,即灵活的面对需求，提供不同的服务；
●不确定性,因为云计算是一个人参与的计算，是群体智能的体现，表现出自然界不
确定性特征；
●软计算，即如何让网络明白一些定量、定性的转换，如一些大约的量词等。

●云计算的主要服务形式有：
●SaaS：Software as a Service,软件即服务，服务提供商将应用软件统一部署在自
己的服务器上,用户根据需求通过互联网向厂商订购应用软件服务,服务提供商根
据客户所定软件的数量、时间的长短等因素收费,并且通过浏览器向客户提供软件
的模式。

●PaaS：Platform as a Service，平台即服务，把开发环境作为一种服务来提供。

这是一种分布式平台服务，厂商提供开发环境、服务器平台、硬件资源等服务给客
户，用户在其平台基础上定制开发自己的应用程序并通过其服务器和互联网传递给
其他客户。

●IaaS：Infrastructure as a Service，基础设施服务，把厂商的由多台服务器组
成的“云端”基础设施,作为计量服务提供给客户.它将内存、I/O设备、存储和计
算能力整合成一个虚拟的资源池为整个业界提供所需要的存储资源和虚拟化服务
器等服务。

●Google的云计算主要由
●Hadoop框架
●MapReduce分布式处理技术
●GFS分布式文件系统
●BigTable分布式数据库
第6章网络定位和发现技术
名词解释:GPS
●位置服务LBS（Location Based Services）又称定位服务，LBS是由移动通信网络和卫
星定位系统结合在一起提供的一种增值业务，通过一组定位技术获得移动终端的位置信息(如经纬度坐标数据）,提供给移动用户本人或他人以及通信系统，实现各种与位置相关的业务
●位置服务的三大目标:
●你在哪里（空间信息)
●你和谁在一起(社会信息）
●附近有什么资源（信息查询）
●GPS：Global Positioning System，全球定位系统，是20世纪70年代由美国陆
海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。

其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的
GPS全球定位系统有哪几部分组成？
●GPS由空间部分、地面控制系统和用户设备部分三部分组成。

●空间部分:GPS的空间部分是由24颗卫星组成，卫星的分布使得在全球任何地方、
任何时间都可观测到4颗以上的卫星，并能在卫星中预存的导航信息
●地面控制系统：地面控制系统由监测站、主控制站、地面天线所组成，主控制站位
于美国科罗拉多州春田市。

地面控制站负责收集由卫星传回之讯息，并计算卫星星
历、相对距离,大气校正等数据
●用户设备部分:用户设备部分即GPS信号接收机。

其主要功能是能够捕获到按一定
卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行
简述GPS导航系统的基本原理
GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。

●全球四大GPS系统
●美国GPS
●欧盟“伽利略"
●俄罗斯“格洛纳斯”
●中国北斗卫星导航系统
●COO定位：是一种单基站定位,即根据设备当前连接的蜂窝基站的位置来确定设备的位
置
●七号信令定位：以信令监测为基础，能够对移动通信网中特定的信令过程，如漫游、切
换以及与电路相关的信令过程进行过滤和分析，并将监测结果提供给业务中心，以实现对特定用户的个性化服务。

基于距离的定位方法分为TOA、TDOA、AOA和RSSI，比较这四种方法的优缺点
●基于距离的TOA定位 (Time of Arrival，到达时间)、基于距离差的TDOA定位 (Time
Difference of Arrival,到达时间差)都是基于电波传播时间的定位方法
●AOA(Angle of Arrival，到达角度）定位是一种两基站定位方法,基于信号的入射角度
进行定位.
●RSSI （Received Signal Strength Indicator, 信号接收信号强度的方法)
●TOA定位精度高，但要求节点间保持精确的时间同步，因此对传感器节点的硬件和功耗
提出了较高的要求。

●TDOA技术对硬件的要求高,成本和能耗使得该种技术对低能耗的传感器网络提出了挑
战。

但是TDOA技术测距误差小，有较高的精度。

●AOA定位不仅能确定节点的坐标，还能提供节点的方位信息。

但AOA测距技术易受外界
环境影响，且AOA需要额外硬件，在硬件尺寸和功耗上不适用于大规模的传感器网络。

●在实验环境中RSSI表现出良好的特性，但是在现实环境中，温度、障碍物、传播模式
等条件往往都是变化的，使得该技术在实际应用中仍然存在困难.
●GPS定位以其高精度得到更多关注，但其弱点也很明显:
●一是硬件初始化（首次搜索卫星)时间较长，需要几分钟至十几分钟
●二是GPS卫星信号穿透力若，容易受到建筑物、树木等的阻挡而影响定位精度
简述AGPS定位的基本机制和定位流程
AGPS定位基本流程如下：
●①设备从蜂窝基站获取到当前所在的小区位置（即一次COO定位)
●②设备通过蜂窝网络将当前蜂窝小区位置传给网络中的AGPS位置服务器
●③APGS位置服务器根据当前小区位置查询该区域当前可用的卫星信息(包括卫星
的频段、方位、仰角等信息），并返回给设备
●④GPS接收器根据得到的可用卫星信息，可以快速找到当前可用4颗以上的GPS卫
星，接收卫星导航信号，计算伪距信息
●⑤设备将处理后的GPS信息(伪距信息）通过蜂窝网络传输给AGPS位置服务器
●⑥AGPS服务器根据伪距信息，并结合其他途径（蜂窝基站定位、参考GPS定位等）
得到的辅助定位信息，计算出最终的位置坐标，返回给设备
无线传感器网为什么要使用时间同步机制？
时间同步问题简述
●在分布式系统中,由于物理上的分散性，系统无法为彼此间相互独立的模块提供一
个统一的全局时钟，必须由各个进程或模块各自维护它们的本地时钟.
●由于这些本地时钟的计时速率、运行环境存在不一致性，这些本地时钟间也会出现
失步。

为了让这些本地时钟再次达到相同的时间值，必须进行时间同步操作.
●时间同步就是通过对本地时钟的某些操作，达到为分布式系统提供一个统一时间标
度的过程。

●时间同步是所有分布式系统都需要解决的问题，有代表性解决方法有：
●NTP （Network time protocol,网络时间协议)
●GPS （Global Positioning System,全球定位系统）
●TP和GPS无法直接应用于无线传感器网络的时间同步，这是由于无线传感器网络具有
其自身的特点，必须考虑以下因素：
● 1.传输延迟的不确定性
●2。

对低功耗、低成本与小体积的要求
● 3.对可扩展性的要求
●4。

对健壮性的要求
●典型无线传感器网络时间同步算法
●TPSN，Timing-sync Protocol for Sensor Networks ,用于传感器网络的时间同步
协议，基于发送者-接收者同步机制
●LTS，Lightweight Tree-based Synchronization ,轻量基于树形分布的同步算法，
基于发送者-接收者同步机制
●RBS,Reference Broadcast Synchronization ，参考广播时钟同步协议，基于接收
者—接收者同步机制
第7章软件、服务和算法技术
名词简述：嵌入式系统、DAS、NAS、SAN、数据融合
什么是中间件？
中间件(middleware）是一类连接软件组件和应用的计算机软件，它包括一组服务，以便于运行在一台或多台机器上的多个软件通过网络进行交互。

简述嵌入式系统的定义
嵌入式系统被描述为:“以应用为中心、软件硬件可裁剪的、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格综合性要求的专用计算机系统"，由嵌入式硬件和嵌入式软件两部分组成
●面向服务的体系结构中的角色包括：
●服务使用者:服务使用者是一个应用程序、一个软件模块或需要一个服务的另一个
服务。

它发起对注册中心中的服务的查询,通过传输绑定服务，并且执行服务功能。

服务使用者根据接口契约来执行服务
●服务提供者:服务提供者是一个可通过网络寻址的实体,它接受和执行来自使用者
的请求。

它将自己的服务和接口契约发布到服务注册中心,以便服务使用者可以发
现和访问该服务.
●服务注册中心：服务注册中心是服务发现的支持者.它包含一个可用服务的存储库，
并允许感兴趣的服务使用者查找服务提供者接口.
●面向服务的体系结构中的操作包括：。