物联网考试复习资料 VIPWord下载.docx
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●从用户的角度，列举出云计算的特点
五、论述题
1、请分别阐述LF、HF、UHF系统的特点，以及说明UHF系统得到越来越多的重视的原因。
2、论述云计算与物联网的关系，并举例说明你使用过的与物联网相关技术。
定义：
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，把任何物品与Internet连接起来，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5层分别（架构）:
业务层、应用层、处理层、传输层和感知层
技术特征：
全面感知、互通互联、智慧运行
关键技术：
1．Internet技术
2．EPC/RFID技术
3．传感器网络技术
4．纳米技术和微型技术
5．无线通信技术
6．嵌入式技术
7．信息安全技术
具体技术：
RFID、传感器、条形码、生物识别、二维码、传感网、IPV6、TD-LTE、通信网络、ETC、M2M、一卡通、移动支付、智能计算、应用软件、其它等。
应用难点：
（1）技术标准问题
（2）安全问题
（3）协议问题
（4）终端问题
（5）地址问题
（6）费用问题
（7）规模化问题
（8）商业模式问题
（9）产业链问题
（10）数据管理平台问题
2．一般的挑战
网络技术的挑战：
挑战来自网络的动态性：
物体和设备应该先建立本地点对点无线网络，然后再连到更大的网络上
物联网应用面临的挑战
物联网标准体系的建立：
我国面临着物联网标准体系的建设问题
物联网技术的发展：
掌握具有自主知识产权的核心技术是物联网发展的重中之重。
物联网安全问题：
物联网的安全问题
物联网应用前景展望
物联网可以提高生产力，并对生产方式产生深刻影响，随着社会生产方式和生活方式的提升，人们的思想观念和思维方式也将发生深刻变化
物联网特点：
（1）独立于架构。
（2）数据流。
（3）处理流。
（4）标准化。
EPC:
电子产品编码（ElectronicProductCode）,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。
EPC网络的名字来源于“电子产品代码”一个构建的识别符识别唯一与产品相关的RFID发送—接收机。
EPC网络的目的不单是用RFID技术识别物体，同样可以用来简化进程和交换所获数据。
RFID:
RFID系统是指利用RFID技术并集识别、传输、共享信息等功能于一体的智能系统。
是射频识别（RadioFrequencyIdentification）的英文缩写，是20世纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它利用射频信号通过空间电磁耦合实现无接触信息传递并通过所传递的信息实现物体识别。
是物联网感知层的一个关键技术。
RFID系统的组成：
电子标签（Tag）、读写器（Reader）、天线（Antenna）
作用：
RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过有线或无线的方式把它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放式的计算机网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。
优点：
（1）非接触操作，长距离识别（几厘米至几十米），因此完成识别工作时无须人工干预，应用便利。
（2）无机械磨损，寿命长，并可工作于各种油渍、灰尘污染等恶劣的环境。
（3）形状和大小多样化。
RFID电子标签基本不受尺寸大小与形状之限制，此外，RFID电子标签更加小型化。
因此RFID的应用范围更加广泛。
（4）可识别高速运动物体并可同时识别多个电子标签。
（5）数据的记忆容量大。
（6）读写器具有不直接对最终用户开放的物理接口，保证其自身的安全性。
（7）数据安全方面除电子标签的密码保护外，数据部分可以用一些加密算法实现安全性管理。
（8）在部分安全性要求较高时场合，读写器与标签之间存在相互认证的过程，实现安全通信和存储。
推广应用难点：
在物联网中大规模地应用RFID技术取决于以下4个因素。
①标签和读取设备的价格。
②标签的尺寸，以至于能用于小产品。
③性能，比如读取范围和对环境影响的鲁棒性。
④存储容量。
面临挑战：
①数据清理：
识别和删除冗余数据和造成重复读取的错误数据。
②数据压缩：
大量的数据（例如每天沃尔玛会产生7万亿字节的数据）会增加存储开销，降低性能。
③数据传输：
揭示隐含的意义并与其他数据和项目连接起来。
特性
1.存储物体数据信息
2.对物体进行唯一标识
3.被读写器识别和读写
4.具有较长的使用寿命
RFID电子标签一般由天线、射频模块、控制模块、存储器、电池（可选）等组成
RFID标准可以分为四个方面：
1.数据标准
2.空中接口标准
3.测试标准
4.应用标准
是摄取信息的关键器件，它是物联网中不可缺少的信息采集手段，也是采用微电子技术改造传统产业的重要方法。
传感器正是实现物联网对事物的感知和检测功能的设备。
传感器功能：
传输、处理、存储、显示、记录、控制
4、无线传感器
是一种自组织网络。
无线传感器网络由随机部署在监测区域内的大量传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳自组织网络。
M2M是现阶段物联网普遍的应用形式，是实现物联网的第一步。
M2M是现阶段物联网最普遍的应用形式，是实现物联网的第一步。
M2M的全称是机器对机器（Machine-to-Machine），提供了设备实时数据在系统之间、远程设备之间、机器与人之间建立无线连接的简单手段，实现人与机器、机器与机器之间畅通无阻、随时随地的通信。
场景代表：
Machine-to-Machine
Man-to-Machine
Machine-to-Man
Mobile-to-Machine
Machine-to-Mobile
M2M将多种不同类型的通信技术有机地结合在一起，将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是机器与机器的对话。
M2M技术的目标就是使所有机器设备都具备联网和通信能力，其核心理念就是网络一切（NetworkEverything）。
组成：
M2M终端
M2M管理平台
应用系统
功能：
接收远程M2M平台激活指令
本地故障报警
数据通信
远程升级
使用短消息/彩信/GPRS等几种接口通信协议与M2M平台进行通信
面临的问题
缺乏完整的标准体系
商业模式不清晰，未形成共赢的、规模化的产业链
窄带网络限制了M2M业务的发展以及业务信息承载方式的多样性
M2M业务运营支撑系统不完善，不能完全有效地支撑M2M业务的运营
M2M各行业间融合难度大
云计算是一种基于互联网的、大众参与的计算模式，其计算资源（计算能力、存储能力、交互能力）是动态、可伸缩、且被虚拟化的，以服务的方式提供。
6-7论述云计算与物联网的关系。
答：
物联网的规模足够大之后，需要与云计算结合起来。
云计算中心对接入网络终端的普适性，最终解决了物联网中M2M应用的广泛性。
物联网的行业应用，如智能电网、环境检测网等等，都需要借助云计算来解决海量信息和数据的管理问题。
具体包括以下几个方面：
云计算解决了物联网中服务器节点的不可靠性问题，最大限度地降低服务器的出错
率。
物联网中的海量数据和信息需要巨大数目的服务器。
随着服务器数目的增多，服务器节点出错的概率也会随之变大。
而利用云计算，云中有成千上万、甚至上百万台服务器，即使某些服务器出错了，也可以利用冗余备份等技术迅速恢复服务，保障物联网真正实现无间断的安全服务。
云计算可以解决物联网中访问服务器资源受限的问题。
服务器相关硬件的资源的承
受能力是有限的，当访问超过服务器本身的限制时，服务器就会崩溃。
物联网要求保障对服务器有很高的访问需求，来满足数据和信息的爆炸性增长。
但这种访问需求是不确定的，它会随着时间而发生变化。
通过云计算技术，可以动态地增加或减少云中服务器的数量和数目，随时满足物联网中服务器的访问需求。
云计算让物联网在更广泛的范围内进行信息资源共享。
物联网中的信息直接存放在
云中，而每个云中的各个服务器分布在全国乃至全世界的各个角落。
物体只要具有传感功能，就可以被感知到，云中的服务器就可以接收到它的信息，实现物体最新信息的共享。
云计算增强了物联网中的数据处理能力，并提高了智能化处理程度。
物联网应用的
不断扩大，产生了大量的业务数据。
通过云计算技术，云中大规模的计算机集群提供了强大的计算能力，通过庞大的计算机处理程序自动将任务分解成若干个较小的子任务，快速对海量业务数据进行存储、处理、分析和挖掘，在短时间内提取出有价值的信息。
因为云计算的核心就是以虚拟化的方式提供各种服务，而物联网的应用本身就是以“云”的方式存在的，从这个意义上说，物联网也是云计算的一个重要范畴。
因此，物联网需要借助于云计算技术解决某些问题，是云计算在现实中的一种应用形式。
数字签名是用持有者的私钥对数据加密，因为私钥只有持有者才有，别人伪造不了，所以数字签名可以保证数据的完整性、真实性和不可抵赖性。
电子标签由天线和专用芯片组成。
阅读器（读写器）通过天线与RFID电子标签进行无线通信，可以实现对标签识别码和内存数据的读出或写入操作。
天线：
在标签和读取器间传递射频信号。
计算机系统：
完成各种基于RFID的应用
ZigBee:
是一种短距离、低功耗的无线传输技术，是一种介于无线标记技术和蓝牙之间的技术，它是IEEE802.15.4协议的代名词。
ZigBee采用分组交换和跳频技术，并且可使用3个频段，分别是2.4GHz的公共通用频段、欧洲的868MHz频段和美国的915MHz频段。
应用：
短距离范围、数据流量较小的业务
技术特点：
数据传输速率低、低功耗、成本低、网络容量大、有效范围小、工作频段灵活、可靠性高、时延短、安全性高
ZigBee支持3种拓扑结构，包括星形、网状形和簇树形结构。
ZigBee技术具有以下优势：
（1）低功耗
ZigBee主要通过降低传输的数据量、降低收发信机的忙闲比及数据传输的频率、降低帧开销以及实行严格的功率管理机制来降低设备的功耗。
（2）成本低
主机芯片成本低，其他终端成本低。
（3）网络容量大
每个ZigBee网络最多可支持65000个节点。
（4）有效范围大
可多级拓展。
（5）时延短
对时延敏感的应用做了优化。
（6）优良的拓扑能力
ZigBee具有组成星、网和簇树网络结构能力。
还具有无线网络自愈能力。
（7）安全性较好
ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权能力，加密算法采用通用的AES-128。
（8）工作频段灵活
使用的频段分别为2.4GHz、868MHz（欧洲）及915MHz（美国），均为免执照频段。
NFC:
NFC是NearFieldCommunication缩写，即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。
这个技术由免接触式射频识别（RFID）演变而来，
ECP:
Bluetooth
蓝牙（Bluetooth）是一种无线数据与话音通信的开放性全球规范，和ZigBee一样，是一种短距离的无线传输技术。
蓝牙采用高速跳频（FrequencyHopping）和时分多址（TimeDivisionMultipleAccess，TDMA）等先进技术，支持点对点及点对多点通信。
蓝牙技术利用短距离、低成本的无线连接替代了电缆连接，从而为现存的数据网络和小型的外围设备提供了统一的连接。
蓝牙的技术特点：
（1）同时可传输话音和数据
（2）可以建立临时性的对等连接（AdhocConnection）
（3）开放的接口标准
蓝牙的应用：
话音/数据接入、外围设备互连、个人局域网（PAN）
WSN:
全名：
（WirelessSensorNetwork，WSN）
无线传感器网络的特点：
·
节点数目更为庞大（上千甚至上万），节点分布更为密集
由于环境影响和存在能量耗尽问题，节点更容易出现故障
环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化
通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的
传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力等都十分有限
M2M
云计算
人工智能
数据挖掘
中间件
无线传感器网络:
无线传感器网络系统通常包括传感器节点（sensornode）、汇聚节点（sinknode）和管理节点。
无线传感器网络（WSN）的基本功能是将一系列空间分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接，从而将各自采集的数据通过无线网络进行传输汇总，以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控，并根据这些信息进行相应的分析和处理。
无线传感器网络的三个要素：
（1）传感器
（2）感知对象（3）观察者
所涉及的技术：
传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等
特点
无线传感器网络除了具有Adhoc网络的移动性、自组织性等特征以外，还具有很多其他鲜明的特点，这些特点向我们提出了一系列挑战性问题。
前景
无线传感器网络能够协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。
它是物联网的基本组成部分，改变了人与自然的交互方式，具有广阔的应用前景。
CPS:
信息物理系统（CyberPhysicalSystems，CPS）,作为计算进程和物理进程的统一体，是集计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。
CPS是美国自然基金会2005年提出的研究计划2007年7月，美国总统科学技术顾问委员会（PCAST）在题为《挑战下的领先——竞争世界中的信息技术研发》的报告中，列出了八大关键的信息技术，其中CPS位列首位。
特点：
大规模网络；
自组织网络；
动态性网络；
能量极其有限的网络；
与应用相关的网络；
以数据为中心的网络。
无线传感器网络与传统数据网络（Internet，WLAN）有着不同的技术要求，前者以数据处理为中心，而后者以传输数据为目的。
传统网络把所有和功能相关的处理都放在网络的终端系统上，中间节点仅仅负责数据分组的转发；
对于WSNs的每个SensorNode既要感知事件、收发和转发信息，还要能够处理信息。
与现有无线网络的区别
无线传感器网络的组成和应用场景都与传统的网络有很大的不同。
与无线自组网有相似之处，但也存在很大的差别。
无线传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目很庞大（成千上万），节点的分布密集；
由于环境影响和能量耗尽，节点很容易出现故障，环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化；
通常情况下，大多数传感器节点是固定不动的。
另外，传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力都非常有限。
对于传统的无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效率的带宽利用。
其次才考虑节约能源；
而无线传感器网络的很重要的设计目标是能源的高效利用，这也是无线传感器网络与传统网络的重要区别之一。
部署阶段：
部署视频传感器节点的监控区域。
探测阶段：
使所有的传感器节点处于探测模式将消耗过多能量；
从部署节点中选择部分节点处于探测模式，使得保障探测质量的同时最小化探测节点的数目
定位阶段：
定位精度与能量消耗的矛盾；
定位质量将随着不同节点观测值数目的增加而提高；
大量视频传感器节点获取并传输观测值将减少视频传感器网络的寿命。
跟踪阶段：
每隔一定的时间间隔就要根据目标的运动轨迹选择合适的节点处于定位状态，协同地估计目标位置。
集计算、通信和控制能力于一体的信息物理融合系统（Cyber-physicalSystems，CPS），实现开放、动态、可控、闭环的计算和服务支持。
CPS是一类将数字化、网络化系统与物理过程密切整合的设备系统
CPS的概念最早是由美国国家基金委员会在2006年提出，被认为有望成为继计算机、互联网之后世界信息技术的第三次浪潮核心：
3Cs（Computation、Communication、Control）的融合。
“CPS，从广义上理解，就是一个在环境感知的基础上，深度融合了计算、通信和控制能力的可控可信可扩展的网络化物理设备系统，它通过计算进程和物理进程相互影响的反馈循环实现深度融合和实时交互来增加或扩展新的功能，以安全、可靠、高效和实时的方式监测或者控制一个物理实体。
CPS的最终目标是实现信息世界和物理世界的完全融合，构建一个可控、可信、可扩展并且安全高效的CPS网络，并最终从根本上改变
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