吴功宜-物联网工程导论第4章物联网智能设备与嵌入式技术
物联网总结吴功宜版
1、物联网的定义、起源、发展及特点；<1>定义：给物联网下准确定义，尚有困难，一是由于物联网理论体系不明晰，二是涉及学科众多。
概括来讲，定义如下：物联网是在互联网、移动通信网基础上，针对不同应用领域需求，利用具有感知、通信与计算能力的智能物体来自动获取相关信息，且能独立寻址，并将其互联起来，实现全面感知，可靠传输，只能处理，构建人与物、物与物互联的智能信息服务系统。
<2>起源，发展：“物联网”概念产生于20世纪90年代，而真正引起各国政府与产业界的重视是在2005年ITU 发布的互联网研究报告《Internet of Things，IOT》之后。
随后，欧盟，日本，韩国及我国都提出了针对本国的物联网发展规划，提出了诸如“智慧地球”“工业4.0”“I-Japan”《物联网“十二五”发展规划》等众多概念与规划。
目前，物联网已经在传统电网，交通，医疗及物流等领域得到了长足发展，但仍存在标准不统一，理论体系不健全，应用范围太窄，成本高及关注度仍待提高等诸多问题。
物联网的前景是美好的，但还有很多路要走。
<3>特点：一是物联网的智能物体具有感知、通信与计算能力；二是可以提供所有对象在任何时间，任何地点的互联；三是目标为实现物理世界与信息世界的融合。
（网络的异构性，规模的差异性，接入的多样性）2、物联网的三层结构模型应用层：①行业应用层：智能电网，交通，环保，医疗，物流，家居；②管理服务层：数据存储/处理，数据挖掘，智能决策，智能控制。
网络层：①核心交换层：专用IP网+VPN+互联网+移动通信网+异构网=>新一代网络；②汇聚层：LAN,WLAN,电话交换网；③接入层：802.15.4标准，蓝牙/zigbee标准，LAN/WLAN移动通信或者M2M接入，光纤/电话线/电力线接入。
感知层：①感知层：各种传感器，RFID 标签与读写设备，PAN，智能手机，GPS，各种专用机器人。
《物联网工程导论》课件第4章
4.4.2 运筹学概述
田忌赛马的故事说明在已有的条件下，经过筹划、安排， 选择了一个最好的方案，就会取得最好的效果。
1. 运筹学的定义 2. 运筹学的实质 3. 运筹学的基本方法 4. 服务科学与运筹学的关系 5. 运筹学在服务科学中的应用 求解过程如图4.10所示。
图4.6 服务的基础架构
3．服务的基本属性 服务由服务提供者定义、开发并提交给服务消费者使用， 服务消费者通过复用和组装已经发布的服务来构建应用系统， 满足应用的特定需求。
4.2.2 服务科学概念
服务科学概念的提出是与美国IBM公司密切相关的。 1. 服务科学概述 服务科学是一门新兴的复合交叉型学科，是计算机科学、 运筹学、工业工程、管理学、经济学、社会学、行为科学、 心理学等多种学科的集成，如图4.7所示。图4.8所示为对 SSME研究具有主要支撑作用的三门已有科学。
霍尔三维结构是将系统工程的整个活动过程分为前后紧 密衔接的七个阶段和七个步骤，同时考虑了为完成这些阶段 和步骤所需要的各种专业知识和技能。这样，就形成了由时 间维、逻辑维和知识维组成的三维空间结构，如图4.9所示。
图4.9 霍尔三维结构
4.4 服务科学的数学基础——运筹学及相关理论
4.4.1 服务科学与运筹学
服务 科学理论 服务 经济
服务管理 服务创新 服务工程
服务 市场 服务 价值链 服务 外包 服务 营销 服务 运营 顾客 导向性 服务 组织变革 服务 测度 服务 心理学 服务 优化 服务 资产化 服务 信息系统 服务 工程管理
4.3 方 法 与 模 型
4.3.1 服务科学的相关技术
物联网技术与应用--吴功宜
第一章1.以下关于EPC研究与物联网关系的描述中错误的是（）A．EPC研究是由Auto-ID实验室完成的B．EPC研究描述了物-物互联的物联网的概念。
C．EPC研究的内容是编码体系、EPC射频识别系统与EPC信息网络系统。
D．基于EPC的物联网需要增加的基础设施是DNS与EPCIS信息网络系统。
2.以下关于ITU与《物联网》研究报告的描述中错误的是（）A．从1997-2005年，ITU共发布了5份“ITU Internet Reports”研究报告。
B．1997年9月ITU发布的研究报告是《挑战网络：电信和互联网》C．2001年9月发布的研究报告是《移动互联网时代》D．2005年11月发布的研究报告是《物联网》3.以下关于ITU发布的《物联网》研究报告的描述中错误的是（）A.研究报告中物联网的英文描述是“Internet of Things”B.世界上小到钥匙、手机，大到汽车、楼房都可以嵌入RFID芯片或者传感器芯片C.通过局域网能够实现物与物之间的信息交互，形成无所不在的“物联网”D.RFID、传感器、智能嵌入式技术以及纳米技术将会在物联网中广泛应用4.以下关于智慧地球的描述中错误的是（）A.IT产业下一阶段的任务是将传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁等各种物体中B.智慧地球特别强调物体之间的实时感知能力C.将物联网与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合D.智慧地球=互联网+物联网5.以下哪个不属于IBM提出的六大智慧行动领域（）A．智慧军事B．智慧银行C．智慧电力D．智慧城市6.以下关于欧洲物联网发展的阶段任务的描述中错误的是（）A．第一阶段主要任务：基于RFID技术，实现局部的应用B．第二阶段主要任务：完成传感网与RFID全部产业标准制定，实行部分网络的融合C．第三阶段主要任务：具有可执行指令的RFID标签广泛应用，物体进入半智能化D．第四阶段主要任务：实现人、物、服务与网络的深度融合7.EPoSSL预测物联网发展的第四个阶段的开始时间是（）A. 2010年B．2015年C. 2020年之后D．2050年8.以下关于韩国政府物联网重点发展的四大领域与计划的描述中错误的是（）A.u-City计划，韩国政府与产业龙头携手推动智能城市建设B.UN计划，通过IPv6协议将个人计算机、智能手机、RFID标签、传感器互联起来C.u-IT产业集群计划，通过各地的产业分工，带动地方经济发展D.u-Home计划，推动智能家庭应用的发展9.以下关于我国政府高度重视物联网产业发展的主要原因的描述中错误的是（）A.各国政府都已经制定了物联网各项标准B.希望在新一代信息技术革命中，通过物联网的发展，跻身世界信息技术强国之列C.物联网应用涉及经济与社会的各个方面，关系国家经济命脉与公共安全D.物联网产业会带动规模达到万亿量级相关产业的发展10.以下关于我国发展物联网的有利条件的描述错误的是（）A.发展物联网产业符合我国产业结构调整和转型的需要B.国际上物联网技术与产业的发展尚未起步C.物联网企业在资本市场上收到广泛欢迎，可以得到充足的资金支持D.国内企业的积极参与，各级政府的大力扶植11.以下关于智能物体特征的描述中错误的是（）A.“智能物体”也叫“智能对象”B.“智能物体”是对连接到物联网中的物体的一种抽象C.“智能物体”具有感知、通信和计算能力D.“智能物体”是无生命的，不可以是人12.以下关于智能物体与嵌入式技术关系的描述中错误的是（）A.智能物体的感知、通信与计算能力的大小应该根据物联网应用系统的需求来确定B.智能物体都应该是一种嵌入式电子装备C.嵌入式电子设备可能是功能很复杂的无线传感器节点D.嵌入式系统都要求采用功能很强的微处理器芯片和大容量存储器13.以下关于物联网与互联网的区别的描述中错误的是（）A.物联网是虚拟的B.物联网是将计算机“装到”一切事物中C.物联网实现信息世界与物理世界的融合D.物联网是可反馈、可控制的“闭环”系统14.以下关于物联网关键技术的描述中错误的是（）A.自动感知技术与嵌入式技术B.网络路由与分组技术C.智能数据处理技术与控制技术D.定位技术与信息安全技术15.以下关于智能数据处理技术的描述中错误的是（）A.数据融合B.数据库C.编码体系D.大数据处理16.以下关于物联网产业特点的描述中错误的是（）A.关联性B.带动性C.渗透性D.智能性17.预测到2020年，物联网上物与物互联的通信量和人与人的通信量相比将达到（）A.10:1B.20:1C.30:1D.50:118.以下关于CPS研究的基本特点的描述中错误的是（）A.CPS是云技术的核心技术B.CPS是“人、机、物”深度融合的系统C.CPS是“3C”与物理设备深度融合的系统D.CPS是环境感知、嵌入式计算、网络通信深度融合的系统19.以下关于CPS系统功能的描述中错误的是（）A.“感”是指多感知器协同感知物理世界的状态B.“联”是指连接物理世界与信息世界的各种对象，实现信息交互C.“知”是指通过对感知信息的只能处理，正确、全面地认知物理世界D.“控”是指根据正确的认知，确定控制策略，发出指令控制人的大脑20.以下关于普适计算特点的描述中错误的是（）A.普适计算的重要特征是“无处不在”与“不可见”B.普适计算体现出信息空间与物理空间的融合C.普适计算的核心是“以数据为中心”D.普适计算的重点在于提供面向用户的、统一的、自适应的网络服务第二章1. 以下关于智能物体感知能力与控制能力的描述中错误的是（）A．智能物体在是否需要同时具备感知、控制、执行能力上是有区分的B．应用于桥梁监测的无线传感器网络节点同时具备感知与执行能力C．ETC系统感知节点与执行节点是分开的D．汽车装配线上的智能机器人与机械手感知节点与执行节点是一体的2. 以下关于条码特点的描述中错误的是（）A. 条码用按一定规则排列的、宽度不等的多个黑条和空白来表示一组数据B. 条码分为一维条码与二维条码C. 一维条码一般是垂直方向表达信息D. 一维条码的优点是编码规则简单，条码识读器造价较低3. 以下关于二维条码特点的描述中错误的是（）A．二维条码是在X、Y两个方向存储信息的条形码B．二维条码信息容量大C．二维条码保密与防伪性能好D．二维条码制作成本高4. 以下不属于RFID标签内部结构组成单元的是（）A．RFID芯片B．磁条C．天线D．电路5. 以下关于RFID基本工作原理的描述中错误的是（）A．当导体与电磁场辐射源的距离在1/2波长之内时，导体会受到近场电磁感应的作用B．在近场范围内，电磁场辐射源的近场能量被转移到导体C．导体与辐射源的距离大于1/2波长时，进场效应就消失了D．在自由空间中无线电波向外传播能量的衰减与距离无关6. 以下关于被动式RFID标签工作原理的描述中错误的是（）A．无源RFID标签叫做被动式RFID标签B．无源标签处于标签天线辐射形成的进场范围内，感应电流驱动RFID芯片电路C．芯片电路通过RFID标签天线将存储在标签中的标识信息发送给读写器D．读写器将接收到的标签识别信息传送给主机7. 以下关于有源RFID标签的描述中错误的是（）A．有源RFID标签由内部电池提供能量B．有源RFID标签的优点是作用距离远C．有源RFID标签与RFID读写器之间的距离可以达到上百米D．有源RFID标签的使用时间受到读写器电池寿命的限制8. 以下关于只读式RFID标签特点的描述中错误的是（）A．只读标签内容在标签出厂时已经被写入，在读写器识别过程中智能读出不能写入B．一次性编程只读标签的内容在读写器识别过程中写入C．可重复编程只读标签的内容进过擦除后，可以重新编程写入D．可重复编程只读标签在读写器识别过程中智能读出不能写入9. 以下关于微波标签特点的描述中错误的是（）A．中高频RFID标签通常简称为微波标签B．微波标签分为无源标签和有源标签C．有源标签最大工作距离可以超过百米D．高速公路ETC系统使用的是微波标签10. 以下关于EPC-96I型编码标准的描述中错误的是（）A．用来标识编码标准版本的版本号字段长度为6位B．用来标识产品是由哪个厂家生产的域名管理字段长度是28位C．用来标识是哪一类产品的对象分类字段长度是24位D．用来标识每一件产品的序列号字段长度是36位11. 以下关于传感器的描述中错误的是（）A．由敏感元件和转换元件组成的一种检测装置B．能感受到被测量，并将测量量变换成为电信号（电压、电流等）输出C．传感器可以分为物理传感器、化学传感器两大类D．射线传感器属于化学传感器12. 以下关于智能传感器特点的描述中错误的是（）A．自学习、自诊断能力B．移动能力C．复合感知能力D．自补偿能力13. 以下关于无线自组网Ad hoc 特点的描述错误的是（）A．自组织与独立组网B．有中心控制节点C．多跳路由D．动态拓扑14. 以下关于无线传感器网路特点的描述中错误的是（）A．网络规模B．自组织网络C．拓扑结构的动态变化D．以人为中心15. 以下关于位置信息与位置服务基本概念的描述中错误的是（）A．位置信息涵盖空间、时间与路由三要素B．位置信息是各种物联网应用系统能够实现服务功能的基础C．移动互联网、智能手机与GPS技术的应用带动了基于位置的服务的发展D．位置服务两大功能更=是：确定你的位置，提供适合你的服务16. 以下关于GPS 的基本概念的描述中错误的是（）A．GPS卫星新作是由均匀分布在6个轨道平面上的24颗卫星组成的B．GPS接收机能够稳定的接收到4颗以上卫星的信号时便能够测算出自己的海拔高度C．GPS提供导航、定位、授时和短信服务D．我国在2020年前将建成由覆盖全球30多颗卫星组成的中国北斗卫星导航系统17. 以下关于嵌入式技术的描述中错误的是（）A．嵌入式系统是针对特定的需求开发的专用计算机系统B．嵌入式系统使用Unix操作系统C．无线传感器节点与RFID标签节点都是微小型的嵌入式系统D．目前已经有很多种物联网应用系统用户终端实在现有的智能信息设备上开发的18. 以下关于RFID读写器天线与射频模块功能的描述中错误的是（）A．向近场的无源RFID标签发送电磁波，激活电子标签B．接收无源或者有源标签发送的标识信息C．根据应用系统的指令，向可读写标签发送写信息的指令与数据D．协调多标签读写的操作过程，防止和减少“碰撞”现象的发生19. 以下不属于无线传感器节点组成模块的是（）A．传感器B．处理器C．用户接口D．无线通信20.在以下无线传感器节点无线通信模块的四种状态中，耗电最多的是（）A．发送B．接收C．空闲D．休眠第三章1.以下关于物联网网络层基本概念的描述中错误的是（）A.物联网的“网络层”也称为“网络传输层”B.网络层连接感知层与应用层C.物联网网络层要正确、快速传输感知层的数据与控制指令D.物联网网络层要保证数据传输的安全性2.以下关于物联网网络层特点的描述中错误的是（）A.物联网的网络层一般采用的是异构网络互联的结构B.互联两个异构网络的是一种叫做“路由器”的网络设备C.IP网与非IP网互联需要采用协议变换的方法实现D.物联网网络层涉及的重点要放在如何保证网络通信的安全性上3.以下关于VPN特点的描述中错误的是（）A.VPN是指在按IP协议组建的企业专用传输网络中建立虚拟的数据传输通道B.“虚拟”表示通过“隧道”或“虚电路”的方式建立的一种逻辑网络C.“专用”表示VPN可以接入的网络与主机。
吴功宜_物联网工程导论_第5章：网络.
5.2.3 NSFNET对互联网发展的影响 • 从ARPANET到Internet的发展过程
1957年 设立DARPA
1969年
启动ARPANET 1969年
UNIX发布
1980年 TCP/IP标准化
1983年
ARPANET与 MILNET分离
1986年 启动NSFNET
ARPANET与 NSFNET互联
#1 UCLA
SDS SIGMA7
11
#4 UTAH
DEC PDP-10
Nankai University
ARPANET对推动网络技术发展的贡献
• 开展了对计算机网络定义与分类方法的 研究
• 提出了资源子网与通信子网的二级结构 概念
• 研究了分组交换协议与实现技术 • 研究了层次型网络体系结构的模型与协
9
Nankai University
ARPANET设计思想
• 通信子网结构与分组交换原理示意图
分组
IMP（路由器） 通信子网
源主机
B
C
发送
进程
A
E
D
目的主机
接收 进程
10
Nankai University
• ARPANET最早四个节点的结构
SDS 940
IBM360/75
#3 UCSB
#2 SRI
• 如何发送主机与接收主机之间没有直接连接的通信线 路，那么分组就需要通过中间节点“存储转发”，这 种中间转发节点就是目前广泛使用的路由器
• 每个路由器可以根据链路状态与分组的源地址、目的 地址，通过路由选择算法为每个分组选择合适的传输 路径
• 当目的主机接收到属于一个报文的所有分组之后，再 将分组中多个短的数据字段组合起来，还原成发送主 机发送的报文
物联网工程导论教学大纲
《物联网工程导论》教学大纲课程编码：课程性质：专业基础课课适用专业：物联网工程专业学分：2学分学时：32学时开设学期：第2学期一、教学目的本课程作为物联网工程专业的基础课，要求学生在了解当今信息化社会的发展的基础上，掌握物联网技术的发展和应用，了解物联网的关键技术，为以后学习物联网关键技术打下基础。
本课程的目的是使学生掌握物联网技术的定义和基本原理及应用，了解物联网技术的发展，了解物联网的关键技术和方法。
本课程的目标：1．了解物联网相关技术基本概念、定义和工程方法；2．掌握感知层、传输层、管理层等应用的典型关键技术；3．熟悉智能交通、智能家居、智能医疗和智能物流等综合应用项目实现方法。
二、重点难点1.重点：本课程的重点是掌握物联网技术的基础理论知识以及在工程应用中采取的典型技术方法。
2.难点：理解物联网时间同步、定位和信号处理的典型算法。
三、教学方法讲授、课堂互动、课堂指导、课后作业和辅导答疑。
四、教学内容第一章物联网概述教学要求：通过本章学习，要求了解物联网的起源和发展，理解物联网的相关概念；掌握物联网的理论基础，掌握物联网的体系结构和主要特点；了解物联网的核心技术和体系标准；了解物联网的应用前景。
教学内容：一、发展的社会背景二、物联网发展的技术背景三、物联网的定义与主要技术特征四、物联网的体系结构五、物联网的关键技术与产业发展第二章RFID与物联网应用教学要求：通过本章学习，掌握目前常用的自动识别技术，了解RFID的历史和现状；掌握RFID的工作原理，RFID系统的构成和工作过程；掌握RFID的技术特点和解决标签冲突的常用方案；理解RFID在物联网中的地位。
教学内容：一、自动识别技术的发展背景二、条形码简介三、磁卡与IC卡应用四、RFID五、RFID应用系统结构与组成六、RFID标签编码标准第三章传感器、智能传感器与无线传感网络技术教学要求：通过本章学习，要求了解传感器发展历史，掌握无线传感器网络的硬件平台，理解无线传感器网络典型操作系统，掌握常用无线组网技术，理解无线传感网的应用。
物联网工程导论课后答案
物联网工程导论课后答案【篇一：《物联网工程概论》习题及思考题答案】答：物联网是通过射频识别（rfid）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把各种物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
特别注意，物联网中的“物”，不是普通意义的万事万物，这里的“物”要满足以下条件：1、要有相应信息的接收器； 2、要有数据传输通路；3、要有一定的存储功能；4、要有处理运算单元(cpu)；5、要有操作系统；6、要有专门的应用程序；7、要有数据发送器；8、遵循物联网的通信协议；9、在世界网络中有可被识别的唯一编号。
1-2简述物联网应具备的三个特征。
答：一是全面感知，即利用射频识别技术(rfid)、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息；二是可靠传递，通过各种电信网络与互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去；三是智能处理，利用云计算，模糊识别等各种智能计算技术，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。
1-4名词解释：rfid、epc、zigbee。
答：rfid即射频识别，俗称电子标签，一种自动识别技术，可以快速读写、长期跟踪管理，通过无线射频方式进行非接触双向数据通信对目标加以识别。
epc(electronic product code)，即产品电子代码，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的跟踪与追溯。
zigbee技术是一种近距离、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。
1-5简要概述物联网的框架结构。
答：物联网可以简要分为核心层、接入层，软件核心层主要是应用服务层，硬件接入层包括网络传输层和感知控制层。
感知控制层一般包括rfid感应器、传感器网关、接入网关、rfid标签、传感器节点、智能终端等，网络传输层包括无线传感器网络、移动通信网络、互联网、信息中心、网管中心等；软件应用服务层是为了管理、维护物联网以及为完成用户的某种特定任务而编写的各种程序的总和。
计算机网络 吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)
计算机网络-清华版_吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)第一章计算机网络概论 P421.请参考本章对现代Internet结构的描述，解释“三网融合”发展的技术背景。
答：基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教育，以及基于对等结构的P2P网络、3G/4G与移动Internet的应用，使得Internet 以超常规的速度发展。
“三网融合”实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
2.请参考本章对Internet应用技术发展的描述，解释“物联网”发展技术背景。
答：物联网是在Internet技术的基础上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术自动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
3.请参考本章对于城域网技术特点的描述，解释“宽带城域网”发展技术背景。
答：宽带城域网是以IP为基础，通过计算机网络、广播电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，以语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户接入提供高速与保证质量的服务。
4.请参考本章对WPAN技术的描述，举出5个应用无线个人区域网络技术的例子。
答：家庭网络、安全监控、汽车自动化、消费类家用电器、儿童玩具、医用设备控制、工业控制、无线定位。
5..请参考本章对于Internet核心交换、边缘部分划分方法的描述，举出身边5种端系统设备。
答：PDA、智能手机、智能家电、无线传感器节点、RFID节点、视频监控设备。
7.长度8B与536B的应用层数据通过传输层时加上了20B的TCP报头,通过网络层时加上60B的IP分组头，通过数据链路层时加上了18B的Ethernet帧头和帧尾。
分别计算两种情况下的数据传输效率。
（知识点在：P33）解：长度为8B的应用层数据的数据传输效率：8/(8+20+60+18)×100%=8/106×100%=7.55%长度为536B的应用层数据的数据传输效率：536/(536+20+60+18)×100%=536/634×100%=84.54%8.计算发送延时与传播延时。
计算机网络-吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)
计算机网络-清华版_吴功宜(第三版)课后习题解答(第1-4章)第一章计算机网络概论 P421.请参考本章对现代Internet结构的描述，解释“三网融合〞开展的技术背景。
答：基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教育，以与基于对等结构的P2P网络、3G/4G与移动Internet的应用，使得Internet 以超常规的速度开展。
“三网融合〞实质上是计算机网络、电信通信网与电视传输网技术的融合、业务的融合。
2.请参考本章对Internet应用技术开展的描述，解释“物联网〞开展技术背景。
答：物联网是在Internet技术的根底上，利用射频标签、无线传感与光学传感等感知技术自动获取物理世界的各种信息，构建覆盖世界上人与人、人与物、物与物的智能信息系统，促进了物理世界与信息世界的融合。
3.请参考本章对于城域网技术特点的描述，解释“宽带城域网〞开展技术背景。
答：宽带城域网是以IP为根底，通过计算机网络、播送电视网、电信网的三网融合，形成覆盖城市区域的网络通信平台，以语音、数据、图像、视频传输与大规模的用户接入提供高速与保证质量的效劳。
4.请参考本章对WPAN技术的描述，举出5个应用无线个人区域网络技术的例子。
答：家庭网络、平安监控、汽车自动化、消费类家用电器、儿童玩具、医用设备控制、工业控制、无线定位。
5..请参考本章对于Internet核心交换、边缘局部划分方法的描述，举出身边5种端系统设备。
答：PDA、智能手机、智能家电、无线传感器节点、RFID节点、视频监控设备。
7.长度8B与536B的应用层数据通过传输层时加上了20B的TCP报头,通过网络层时加上60B的IP分组头，通过数据链路层时加上了18B的Ethernet帧头和帧尾。
分别计算两种情况下的数据传输效率。
〔知识点在：P33〕解：长度为8B的应用层数据的数据传输效率：8/(8+20+60+18)×100%=8/106×100%=7.55%长度为536B的应用层数据的数据传输效率：536/(536+20+60+18)×100%=536/634×100%=84.54%8.计算发送延时与传播延时。
物联网工程导论(吴功宜+教授)20140823
26
区别之六：物联网是可反馈、可控制的“闭环”系统
交通路口信息感知
路况信息
交通量数据
交通路口
.
交通信息提示 牌与指示灯 数据挖掘与智能决策
交通状态数据智能处理
交通路口提示牌显示与指示灯控制信息 汽车 汽车路况与交通诱导信息 交通警察
交警指挥信息
反馈控制信息 交通道路通行控制
27
感悟之三：
如果我们对物联网体系结构
物联网工程导论（2012年）
物联网技术与应用（2013年）
解读物联网 （2015年）
7
第二个问题：
导论的定位
8
导论系列丛书写作希望达到的目的：抛砖引玉
初学者— 深入浅出地介绍物联网技术 全貌 低年级学生—了解物联网专业学习的课程 以及相互之间的关系 高年级学生—了解物联网需要进一步研究
的问题 导论教师—深入理解物联网技术内涵与进
2
第一个问题：
导论写作的背景
3
工作基础：
计算机网络教学： 1984年开始讲授本科、硕士与博士课程 网络与信息安全科研： 网络与信息系统、网络与信息安全，P2P、Wi-Fi、WSN、 VANET 学科管理： 计算机、自动化、智能科学、信息安全、微电子、电子科学、 电子信息技术、通信工程、物联网工程、光学工程
核 心 交 换 层 网 络 层 专用IP网络 汇 聚 层 接 入 层
新一代网络
互联网 VPN
互联网
ONS 虚拟专网（VPN） 互联网 无线移动通信网 专用无线通信网 ONS
无线个人区域网 无线局域网 无线城域网 局域网 无线移动通信网 无线通信网 电话交换网
802.15.4标准
6LowPAN 标准
蓝牙标准或 ZigBee标准
物联网课程大纲课程体系：《物联网导论》大纲2019V1.0
项目讲授
模块一 物联网与单片机开发介绍
模块二 物联网与嵌入式开发介绍
第二章 物联网感知技术
模块三 传感器原理与应用技术
模块四 人体红外报警器应用示例
模块五 物联网识别技术 模块六 射频识别RFID系统
模块六 射频识别RFID系统 模块一 认知物联网与短距离无线通信技术
第三章 物联网无线通信技术
模块二 ZigBee无线通信技术简介 模块三 认知物联网与长距离无线通信技术
课程安排
课时安排
理论课
实践课
2
0
实践内容
无
项目实践
1、认识CC2530单片机实物和相关配套硬件。
2
2
2、了解 CC2530 单片机板卡。
3、了解 CC2530 的使用环境及使用场景。
1、认识STM32F407套件实物和相关配套硬件。
2
2
2、了解 STM32F407套件板卡原理图。
3、了解 STM32F407的使用环境及使用场景。
4、设计农业物联网工作场景
2
2
1、了解LoRa、NB-IoT、LTE无线传感网技术及相关实验平台和 芯片。
2、安装部署LoRa、NB-IoT、LTE三种实验平台的开发环境和工
1、掌握NB-IoT组网过程
2
2
2、了解NB-IoT网络入网参数的配置 3、掌握NB-IoT网络工具的使用
4、设计智慧城市物联网工作场景
indows7 64位，xLab未来实验平台。 、原理及应用领域，是进一步学习物联网相关专业的基础，在整个课程体系中具有非常重要的 掌握专业知识与技能打好基础。
项目实践 实践指标
无
实践环境
无
1、CC2530 实物及相应套件（10） 2、CC2530 单片机硬件接口（20） 3、CC2530 单片机开发场景（20）
物联网技术概论第四章作业参考答案
物联网技术概论第四章作业参考答案三.简答题1.什么是嵌入式系统及其特点？答：它是针对特定的应用，剪裁计算机的软件和硬件，以适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。
特点：1）微型机应用和微处理器芯片技术的发展为嵌入式系统研究奠定了基础；2）嵌入式系统的发展适应了智能控制的需求；3）嵌入式系统的发展促进了芯片、操作系统、软件编程语言与体系结构研究的发展；4）嵌入式系统的研究体现出多学科交叉融合的特点。
2.嵌入式系统发展经历了哪几个阶段？答：第一阶段：以可编程序控制器系统为核心的研究阶段；第二阶段：以嵌入式中央处理器CPU 为基础、简单操作系统为核心的阶段；第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的阶段；第四阶段：基于网络操作的嵌入式系统发展阶段。
3.说说嵌入式系统与物联网的关系？答：嵌入式技术是开发物联网智能设备的重要手段。
无线传感器与RFID 标签节点都是微小型的嵌入式系统。
无线传感器网络节点也是一种典型的微小型嵌入式系统。
4.RFID 应用系统的结构如何，画图说明？5.无线传感器网络节点的设计原则有哪些？答：1）微型化与低成本；2）低功耗；3）灵活性与可扩展性；4）鲁棒性。
6.什么是可穿戴计算机，他的三大能力是什么？答：按需要将微小型计算机及相关设备合理地分布在人体之上，以实现移动计算的可穿戴计贴有RFID 标签的商品RFID 读写器数据管理计算机服务器天线射频模块控制模块(CPU)存储器能量输入时钟输入数据输入数据输出发射接收无源RFID 标签天线射频模块电源发射接收时钟控制模块通信模块数据输出数据输入数据输出数据输入通信模块中间件模块数据处理模块网络模块互联网或移动通信网网络模块中间件模块数据处理模块算模式，实现可穿戴计算机工作模式的计算设备称为可穿戴计算系统。
三大能力：1）移动计算能力；2）智能助手能力；3）多种控制能力。
7.举例说明智能机器人在物联网中的应用？答：工业机器人农业机器人服务机器人医用机器人微机器人与微操作机器人仿人机器人特种机器人军用机器人一. 术语辨析（1）K（2）G（3）H（4）Z（5）M（6）A（7）P（8）S（9）Y（10）L（11）D（12）Q（13）I（14）E（15）W（16）U（17）F（18）O（19）V（20）R二. 选择题（1）D（2）C（3）A（4）B（5）D（6）C（7）C（8）A（9）C（10）D（11）D（12）C（13）D（14）A（15）C （16）A（17）A（18）C（19）D（20）C。
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摩尔定律的基本内容： • 集成电路的集成度每18个月就翻一番 • 特征尺寸每3年缩小1/2 计算机界对于摩尔定律的两点推论： • 微处理器的性能每隔18个月提高一倍， 而价格下降一倍 • 用一个美元所能买到的计算机性能，每 隔18个月翻两番
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4.2.4 SoC研究与应用
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4.1 智能设备的研究与发展 4.1.1 个人计算机PC
• IBM PC、图形工作站、台式机、笔记本计算机、一体 机与iPad
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4.1.2 个人数字助理PDA
• 各种形式的PDA
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4.1.3 GPS接收机
嵌入式系统 的基本概念
嵌入式系统 的发展
物联网典型嵌入式系统设计方法
RFID标签读写器 结构与应用软件设计*
无线传感器节点结构 与应用软件设计*
可穿戴计算的研究及其 在物联网中的应用
智能机器人的研究及其 在物联网中的应用
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4.1 智能设备的研究与发展
• 嵌入式系统（Embedded System）也称作“嵌入式计 算机系统（Embedded Computer System）” • 它是针对特定的应用，剪裁计算机的软件和硬件，以 适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有 严格要求的专用计算机系统 • 嵌入式系统已经用于工业、农业、军事、家电等各个 领域 • 物联网环境中的各种智能设备都需要采用嵌入式技术 来进行设计与制造 • 嵌入式系统的设计理论、方法与工具是物联网研究的 理论基础，具有重要的借鉴与指导作用。
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4.6.2 可穿戴计算概念产生的背景
• 可穿戴计算技术体现出“以人为本，人机合一”和 “无处不在的计算”的理念，有力地支持着“从人围 着计算机转，转向计算机围着人转” 这一计算机演变 的重要趋势 • 可穿戴计算系统与人类紧密结合成一个整体，能够拓 展人的视觉、听觉，增强人的大脑记忆和应对外界环 境变化的能力，延伸了人的大脑与四肢，代表着计算 机的一个重要的发展趋势 • 可穿戴计算技术研究涉及计算机科学、智能科学、光 学工程、微电子技术、传感器技术、机械制造、通信 科学、生物学、数学、生物医学、工业设计技术等多 个交叉学科和技术领域
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4.3.3 嵌入式系统发展的过程
• 第一阶段：以可编程序控制器系统为核 心的研究阶段 • 第二阶段：以嵌入式中央处理器CPU为 基础、简单操作系统为核心的阶段 • 第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的 阶段 • 第四阶段：基于网络操作的嵌入式系统 发展阶段
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《物联网工程导论》
吴功宜 吴英 编著
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第4章 物联网智能设备 与嵌入式技术
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第 4 章 知 识 点 结 构
智能信息设备的研究与发展
嵌入式技术发展基础—集成电路
嵌入式技术的研究与发展
环境智能化 与嵌入式技术
• RFID中间件结构示意图
RFID应用 数据与 状态报告 应用接口 RFID 中间件 核心处理接口 设备接口 接收信息 RFID硬件 发送指令 查询与 应用需求
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4.5 无线传感器网络节点设计* 4.5.1 无线传感器节点的结构
• 无线传感器节点结构
无线传感器节点n 无线传感器节点j 无线传感器节点a 无线传感器节点i 无线传感器节点k
功耗 (毫瓦) 通信 15
10
5
0 传感器 处理器 发送 接收 空闲 休眠
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4.5.3 无线传感器网络节点硬件设计
• 传感器节点硬件部件之间关系示意图
应用背景要求 传感器技术 通信技术 能源技术
处 理 器 技 术
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4.5.4 无线传感器网络嵌入式操作系统的研究
• 特种机器人： 救援机器人、危险环境工作的机器人与探险机器人
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• 军用机器人
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• 利用无人机对建筑物结构安全性数据的移动采集
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4.3.2 嵌入式系统的基本概念
• 微型机应用和微处理器芯片技术的发展为 嵌入式系统研究奠定了基础 • 嵌入式系统的发展适应了智能控制的需求 • 嵌入式系统的发展促进了芯片、操作系统、 软件编程语言与体系结构研究的发展 • 嵌入式系统的研究体现出多学科交叉融合 的特点
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智能机器人在物联网中的应用前景
• 通过网络控制的智能机器人正在向我们展示出对世界 超强的感知能力与智能处理能力 • 智能机器人可以在物联网的环境保护、防灾救灾、安 全保卫、航空航天、军事，以及工业、农业、医疗卫 生等领域的应用中发挥重要的作用，必将成为物联网 的重要成员 • 物联网催生很多具有计算、通信、控制、协同和自治 性能的智能设备，实现实时感知、动态控制和信息服 务，智能机器人与物联网研究有很多共通之处 • 智能机器人的研究成果与研究方法对于物联网理论研 究具有极为重要的指导与借鉴意义
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• 无线传感器网络软件结构
管理节点
应用软件
管理节点软件 互联网或 移动通信网
网络接口
网络接口
汇聚节点
汇聚节点软件
数据处理软件 分布式中间件
传感器节点
节点A 操作系统 传感器硬件
节点B 操作系统 传感器硬件
节点C 操作系统 传感器硬件
监测区域
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• SoC芯片与集成电路的关系示意图
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4.3 嵌入式技术的研究与发展 4.3.1 环境智能化与嵌入式系统
• 未来98%的计算设备将工作在嵌入式系 统中 • 嵌入式系统是将计算与控制的概念联系 在一起，并嵌入到物理系统之中，实现 “环境智能化”的目的 • 无线传感器网络、RFID应用系统是嵌入 式技术在实现“环境智能化”方向迈出 了一大步
4.5.5 无线传感器网络系统应用软件设计
无线传感器网络系统应用软件设计的要求
• 面向应用 • 适应性 • 能量优化 • 模块化 • 可管理
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• 无线传感器节点软件结构
节点应用软件
节点中间件 无线 通信 电路 算法 模块 中间件 服务
操作系统 处理器
传感驱动
传感器
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4.1.6 数字标牌
• 数字标牌（Digital Signage）是一种新的专业多媒体视 听系统，体现出一种全新的媒体概念，同时也是物联网 应用系统与人通过视觉交互的工具 • 数字标牌在智慧城市与智能交通中的应用示例
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4.2 嵌入式技术发展的基础—集成电路 4.2.1 微电子技术和产业发展的重要性 • 电子工业产值的增长速率是国民经济总产值增 长速率的3倍，微电子产业的增长速率又是电 子工业增长速率的2倍 • 国民经济总产值每增加100~300元，就必须有 10元电子工业和1元集成电路产值的支持 • 集成电路对国民经济的贡献率远高于其他门类 的产品，以单位质量钢筋对GDP的贡献为1计 算，小汽车为5，彩电为30，计算机为1000， 而集成电路的贡献率则高达2000
• 由于无线传感器节点具有数量大、拓扑 动态变化、携带非常有限的硬件资源等 特点，同时计算、存储和通信等操作需 要并发地调用系统资源，因此需要研究 适合传感器网络的新型操作系统 • 目前，最有代表性的是UC Berkeley的 TinyOS，它是一种面向无线传感器网络 的新型嵌入式操作系统
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感知信息
无线传感器节点 处理器模块 传感器模块 感知信息 传感器 AC/DC 处理器 存储器 无线通信模块 介质访 问控制 模块 无线 收发器 模块 发送和接收 传感器数据
网络层 模块
能量供应模块
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4.5.2 无线传感器网络节点设计原则
• 微型化与低成本 • 低功耗 • 灵活性与可扩展性 • 鲁棒性 传感器节点各部分能量消耗情况
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4.1.5 智能家电 • 未来的智能家电向智能化、自适应和网络化方 向发展，智能家电将成为物联网中智慧家居应 用中主要的组成单元 • 可以接入互联网或移动通信网的智能家电称为 “网络家电” • 智能家电可以实现互联组成一个家庭内部网络， 可以与互联网连接 • 智能家电研究的对象主要是电视、冰箱、空调、 洗衣机与照明设备等 • 实现网络家电连接的技术主要是蓝牙、红外、 电力线、双绞线等
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4.2.2 微电子技术的发展 • 从电子管到晶体管的发展过程
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4.2.3 集成电路的研究与发展 • 从使用分立元器件的电路单元到集成电路芯片
由分立器件与元件 组成的电路板
具有相同功能 的集成电路芯片
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4.5.4 可穿戴计算机在提高人的感知能力方面研究的发展