物联网通信技术机械工业课后习题总结

物联⽹通信技术机械⼯业课后习题总结
1.1 数据通信系统⼀般包括发送端、接收端以及收发两端之间的信道三部分。

1.3 信道编码是为了保证通信系统的传输可靠性，克服信道中的噪声和⼲扰，⽽专门设计的⼀类抗⼲扰的技术和⽅法。

特点：根据⼀定的（监督）规律在待发送的信息码元中加⼊⼀些必要的（监督）码元，在接收端利⽤这些监督码元与信息码元之间的（监督）规律，发现和纠正差错，以提⾼信息码元传输的可靠性。

1.4 在单⼀的媒体上承载多路信号，称为多路复⽤。

1.5 调制技术是⼀种将信源产⽣的信号转换为适宜⽆线传输的形式的过程。

常见的调制技术有模拟调制和数字调制。

2.1 ⽆线通信的特点
1) ⽆线频谱是稀缺资源
2) ⽆限信道随机多变
3) ⽆线电波的全向传输特性
技术难题：多径效应造成信号衰落、⽆线通信系统容量⼩
2.2 ⽆线信道分为恒参信道和随参信道。

随参信道的特点：
1) 对信号的衰耗随时间变化。

2) 传输的时延随时间⽽变。

3) 多径传播。

恒参信道对信号的影响不随时间变化或基本不变，影响是固定的或变化极为缓慢。

2.3 改进⽆线信道的传输特性的⽅法：抗快衰落的调制解调技术、抗衰落的接收技术和扩普技术、分集接收。

扩普技术包括扩普通信技术、跳频扩普通信技术、直频扩普通信技术。

2.9 使⽤多个频率来传输信号被称为扩展频谱技术。

⽬的：抗⼲扰和提⾼安全性。

3.1 蓝⽛的拓扑结构：微微⽹和分布式⽹络。

微微⽹的建⽴由两台设备的连接开始。

最多由8台设备构成。

分布式⽹络由多个独⽴、⾮同步的微微⽹形成的，靠跳频顺序识别每个微微⽹。

3.2 蓝⽛协议体系结构：底层硬件模块、核⼼协议层、⾼端应⽤层。

物理硬件部分：链路管理器（LM）、基带（BB）和蓝⽛射频（RF）构成。

核⼼协议：Core 和Profiles两⼤部分。

Core是蓝⽛的核⼼，主要定义蓝⽛的技术细节；Profiles部分定义在蓝⽛的各种应⽤中协议栈的组成，并定义相应的实现协议栈。

3.3 ZigBee设备：ZigBee协调器、ZigBee路由器、ZigBee终端设备
FFD 全功能设备 RFD 简化功能设备
3.4 ZigBee⽹络拓扑结构：星型结构、⽹状结构、簇-树状结构。

3.6 MAC⼦层数据帧由MAC⼦层帧头、MAC⼦层载荷和MAC⼦层帧尾组成。

MAC⼦层帧头由2个字节的帧控制域，1字节的帧序列号域和最多20字节的地址域组成。

3.7 ZigBee路由发现过程：
1) 路由发现过程的发起
2) 接收到路由请求命令帧
3) 接收到路由回复命令帧
3.8 RFID基本⼯作原理：标签进⼊磁场后，接收阅读器发出的射频信号，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（⽆源标签或者被动标签），或者由标签主动发送某⼀频率的信号（有源标签或主动标签）。

阅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。

4.1 ⽆线局域⽹组成：⽆线⽹卡和⽆线⽹桥。

4.2 ⽆线局域⽹接⼊点是否是必备的基础设施？（否）
4.3服务集标识符SSID和基本服务集标识符BSSID区别：所谓SSID最多可以有32个字符,⽤来标识接⼊点AP,区分不同的⽆线⽹络；⽽BSSID是48bit数值,⽤来对BSS区域内的主机进⾏标识,每个主机在这个较⼩的区域⾥进⾏通信。

4.4⽆线局域⽹的MAC协议特点？为什么不能⽤CSMA/CD协议⽽必须使⽤CMSA/CA协议？
MAC层在物理层的上⾯包括有两个⼦层分别是分步协调功能DCF⼦层和点协调功能PCF。

第⼀，在⽆线局域⽹的适配器上，接收信号的强度往往会⼩于发送信号的强度，因此若要实现碰撞检测，那么在硬件上需要的花费就会过⼤。

第⼆、在⽆线局域⽹中，并⾮所有的站点都能够听见对⽅，⽽“所有站点都能听见对⽅”正是实现CSMA/CD协议所必须具备的基础。

4.5 RTS帧和CTS帧的作⽤。

是强制使⽤还是选择使⽤？
源站在发送数据帧之前发送RTS帧，若信道空闲，则⽬的站响应CTS帧，当源站收到CTS帧后就可发送其数据帧，实际上就是在发送数据帧前先对信道预约⼀段时间。

RTS／CTS是选择使⽤的。

4.6 为什么在⽆线局域⽹上发送数据帧后要对⽅必须发回确认帧，⽽以太⽹就不需要对⽅发回确认帧？
答：⽆线局域⽹可能出现检测错误的情况：检测到信道空闲，其实并不空闲，⽽检测到信道
忙，其实并不忙，因此需要接收⽅发回确认帧来确定信道是否空闲。

4.7 ⽆线局域⽹的MAC协议中的SIFS，PIFS和DIFS的作⽤是什么？
答：SIFS，即短帧间间隔。

SIFS是最短的帧间间隔，⽤来分隔开属于⼀次对话的各帧；PIFS，即点协调功能帧间间隔（⽐SIFS长），是为了在开始使⽤PCF⽅式时（在PCF⽅式下使⽤，没有争⽤）优先获得接⼊到媒体中；DIFS，即分布协调功能帧间间隔（最长的IFS），在DCF⽅式中⽤来发送数据帧和管理帧。

4.8 ⽆线信道的传播特性：
4.9 WLAN的调制⽅式：补码键控调制（CCK）、分组⼆进制卷积编码（PBCC）调制、OFDM调制、脉冲位置调制（PPM）。

4.10 FHSS⼯作原理： FHSS是⼀种载频不断随机改变的扩频技术，载频的变化规律受⼀串伪随机码的控制，发送端和接收端⽤相同的伪随机码控制频率的变化规律。

4.11 DHSS⼯作原理：DSSS采⽤固定载波频率，将信号⽤伪随机码扩展到⼀个很宽的频带上，在接受端⽤相同的伪随机码对接收的扩频信号进⾏解析。

　
4.12 WIMAX含义及技术标准。

5.1 移动通信系统为什么要引⼊多址接⼊技术？通常采⽤哪些多址⽅式，这此多址⽅式是如何区分⽤户的？
正确答案：多址技术可以使⽤众多的⽤户共同使⽤公共的通信信道。

频分多址（FDMA）⽅式、时分多址（TDMA）⽅式和码分多址（CDMA）⽅式。

FDMA是以不同的频率信道实现通信的，把整个可分配的频谱划分成许多个⽆线信道（发射和接收载频对），每个信道可以传输⼀路业务或控制信号。

在系统的控制下，任何⼀个⽤户都可以接⼊这些信道中的任何⼀个。

TDMA是以不同的时隙实现通信的，即在⼀个较宽频带的⽆线载波上，按时间（或称为时隙）划分为若⼲时分信道，每⼀⽤户占⽤⼀个时隙，只在这⼀指定的时隙内收（或发）信号。

CDMA是以不同的代码序列实现通信的，即信号在传输以前要进⾏特殊的编码，且每⼀个⽤户的编码序列是相互正交的，多个⽤户信号可同时⽤同⼀载波传送，在接收端进⾏正交解码恢复信号。

5.2 快衰落损耗⼜可分为空间选择性快衰落、频率选择性快衰落与时间选择性快衰落
5.3 移动通信的多址接⼊⽅式：FDMA（频分多址）、TDMA（时分多址）、CDMA（码分多址）。

5.4 语⾳压缩编码⼤致可以分为以下三类：波形编码、参量编码、混合编码.
5.5 移动通信中为什么要使⽤MSK/GMSK调制?
MSK调制都是恒包络调制，不存在相位跃变点，在限带系统中，能保持恒包络特性。

GMSK是MSK的进⼀步优化⽅案，能够进⼀步提⾼频谱利⽤效率。

5.6 信道编码作⽤：为了保证通信系统的传输可靠性，克服信道中的噪声和⼲扰，⽽专门设计的⼀类抗⼲扰的技术和⽅法。

纠正差错，以提⾼信息码元传输的可靠性。

信道编码：外编码（分组循环码）、内编码（卷积码）、重排和交织。

5.7 分集技术的基本原理：通过多个信道（时间、频率或者空间）接收到承载相同信息的多个副本，由于多个信道的传输特性不同，信号多个副本的衰落就不会相同。

接收机使⽤多个副本包含的信息能⽐较正确的恢复出原发送信号。

5.8 OFDM基本原理：将信道分为若⼲正交⼦信道，将⾼速数据信号转换成并⾏的低速⼦数据流，调制到每个⼦信道上进⾏传输。

5.9 4G关键技术
1) 接⼊⽅式和多址⽅案
2) 调制与编码技术
3) ⾼性能的接收机
4)智能天线技术
5) MIMO技术
6) 软件⽆线电技术
7) 基于IP的核⼼⽹
8) 多⽤户检测技术
5G关键技术（6⼤）：
1) ⾼频段传输
2) 新型多天线传输技术
3) 同时同频全双⼯技术
4) D2D技术
5) 密集和超密集组⽹技术
6) 新型⽹络架构
5.11 卫星通信系统是由空间分系统、地球站群、跟踪遥测及指令分系统和监控管理分系统四⼤部分组成。

6.1 通信⽹是各种通信结点及连接结点的传输链路互相依存的有机结合体，以实现两点及多个规定点间的通信体系。

通信⽹是由终端设备、交换设备及传输链路三⼤要素组成。

6.2 现代通信⽹的构成:
1) 业务⽹
2) ⽀撑⽹
l 信令⽹
l 同步⽹
l 管理⽹
6.3 ⽀撑⽹是使业务⽹正常运⾏、增强⽹络功能、提供全⽹服务质量以及满⾜⽤户要求的⽹络。

6.11 分组交换的特点：
1) 信息传送的最⼩单位是分组
2) ⾯向连接（逻辑连接）和⽆连接两种⼯作⽅式
3) 统计时分复⽤（动态分配带宽）
4) 信息传送为有差错控制
5) 信息传送不具有透明性
6) 基于呼叫延迟制的流量控制
和电路交换⽐较的优点：提⾼了线路的利⽤率。

6.12 IP多媒体⼦系统（IMS）⽤来解决如何向移动数据⽤户提供IP多媒体业务的问题。

它负责完成移动终端所有基于IP的业务，包括语⾳、数据及语⾳与数据混合的⽆线实时业务。

7.1 ⾃组织⽹络定义：⼀个移动Ad Hoc ⽹络可以看作⼀个独⽴的⾃治系统或者是⼀个对因特⽹的多跳⽆线扩展。

Ad Hoc ⽹络特点
1) ⽆中⼼节点
2) ⾃组织
3) 多跳路由
4) 动态变化的⽹络拓扑结构
7.2 ⾃组织⽹络⼀般有平⾯结构和分级结构。

--⽹络拓扑
7.3 ⾃组织⽹络协议栈
应⽤层
传输层
⽹络层
数据链路层
物理层
7.4 ⾃适应编码和调制的原理？
⾃适应调制与编码简称为AMC，是⼀种基于物理层的链路⾃适应技术。

AMC技术的基本原理是在发送功率恒定的情况下，通过调整⽆线链
路传输的调制⽅式与编码速率，确保链路的传输质量。

当信道条件较差时，选择较⼩的调制⽅式与编码速率；当信道条件较好时，选择较⼤的调制⽅式，从⽽最⼤化了传输速率。

7.5 MIMO 多⼊多出。

MIMO技术能在不增加带宽的情况下成倍地提⾼通信系统的容量和频谱利⽤率。

7.9 为什么CSMA不适⽤于⽆线通信系统？
CSMA边传输边进⾏信道检测，⽽⽆线环境下，天线是单⽅向的，即要不发送要不接受，⽆法同时检测信道中是否存在冲突，从⽽采⽤ACK 机制。

7.10 ⾃组织⽹络的MAC层控制协议分为竞争协议、分配协议和和混合协议三类。

7.13 ⾃组织⽹络单播路由协议分为主动式路由协议和按需路由协议。

主动式路由协议尽⼒维护⽹络中每个节点⾄所有其他节点的⼀致最新路由信息，要求⽹络中的每个节点都建⽴和维护⼀个或多个存储路由信息的表格，⽹络拓扑⼀旦变化，则向整个⽹络传播路由更新信息。

按需路由协议只有在源节点需要的时候，才创建路由。

⼀旦创建了⼀条路由，就⽴即维护该条路由，直到路由异常中断或不再需要才停⽌该路由的维护。

9.1 异构⽹络模型特点：不同的物联⽹应⽤系统通过⽹关连接到核⼼⽹，最后连接到Internet⽹络上，最终融合成为⼀个整体。

9.2 异构⽹络资源管理：
1) 接⼊控制
2) ⽹络选择
基于接收信号强度的⽹络选择算法
基于历史信息的⽹络选择算法
基于模糊逻辑和神经⽹络的⽹络选择算法
基于博弈论的⽹络选择算法
基于优化理论的⽹络选择算法
基于策略的⽹络选择算法
3) 垂直切换
切换发起
切换判决
切换执⾏
4) 协同频谱感知 --协同通信最关键的⽀撑技术
5) 负载均衡。