《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論》總復(fù)習(xí)

1、考試題型及分值題型及分值單項(xiàng)選擇題（單項(xiàng)選擇題（2%2%* *10=20%10=20%）填空題（填空題（1%1%* *20=20%20=20%）名詞解釋?zhuān)~解釋?zhuān)?%5%* *4=20%4=20%）簡(jiǎn)答題（簡(jiǎn)答題（7%7%* *4=28%4=28%）綜合題（綜合題（12%12%）考試方式考試方式閉卷閉卷時(shí)間時(shí)間110110分鐘分鐘物聯(lián)網(wǎng)總復(fù)習(xí)物聯(lián)網(wǎng)的定義是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息載體，讓所有能被獨(dú)立尋址的實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)的三大特征 普通對(duì)象設(shè)備化 自治終端互聯(lián)化 普適服務(wù)智能化物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)體系框架（4層）信息生成信息應(yīng)用信息處理信息傳輸綜合應(yīng)用層管理服務(wù)層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層感知識(shí)別

2、層聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)?；锫?lián)網(wǎng)時(shí)代每一件物品均具通信功能成為網(wǎng)絡(luò)終端，5-10年內(nèi)聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)模有望突破百億。感知識(shí)別普適化的感知和識(shí)別將傳統(tǒng)上分離的物理世界和信息世界高度融合異構(gòu)設(shè)備互聯(lián)化各種異構(gòu)設(shè)備利用無(wú)線(xiàn)通信模塊和協(xié)議自組成網(wǎng)，異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)“網(wǎng)關(guān)”互通互聯(lián)。5主要特點(diǎn)物聯(lián)網(wǎng)高效可靠組織大規(guī)模數(shù)據(jù)，與此同時(shí)，運(yùn)籌學(xué)，機(jī)器學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)挖掘，專(zhuān)家系統(tǒng)等決策手段將廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。以工業(yè)生產(chǎn)為例，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)覆蓋從原材料引進(jìn)，生產(chǎn)調(diào)度，節(jié)能減排，倉(cāng)儲(chǔ)物流到產(chǎn)品銷(xiāo)售，售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)。6主要特點(diǎn)（續(xù)）更廣泛的互聯(lián)互通互聯(lián)互通的對(duì)象從人延伸到物體互聯(lián)互通方式的擴(kuò)展更透徹的感知通信功能使傳感器能夠協(xié)同工作更深入

3、的智能多傳感器實(shí)現(xiàn)“人多力量大”的智能多維感知數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)“防患于未然”的智能大數(shù)據(jù)挖掘?qū)崿F(xiàn)“見(jiàn)微知著”的智能7發(fā)展趨勢(shì)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用前景智能物流：智能物流：現(xiàn)代物流系統(tǒng)希望利用信息生成設(shè)備，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，并能夠在這個(gè)物聯(lián)化的物流網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)智能化的物流管理。智能交通：智能交通：通過(guò)在基礎(chǔ)設(shè)施和交通工具當(dāng)中廣泛應(yīng)用信息、通訊技術(shù)來(lái)提高交通運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性、可管理性、運(yùn)輸效能同時(shí)降低能源消耗和對(duì)地球環(huán)境的負(fù)面影響。 智能建筑：智能建筑：通過(guò)建立以節(jié)能為目標(biāo)的建筑設(shè)備監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，將各種設(shè)備和系統(tǒng)融合在一起，形成以智能處理為中心的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，有效的為建筑節(jié)能減排提供有力的支撐。環(huán)境

4、監(jiān)測(cè)：環(huán)境監(jiān)測(cè)：通過(guò)對(duì)人類(lèi)和環(huán)境有影響的各種物質(zhì)的含量、排放量、以及各種環(huán)境狀態(tài)參數(shù)的檢測(cè)，跟蹤環(huán)境質(zhì)量的變化，為環(huán)境管理、污染治理、防災(zāi)減災(zāi)等工作提供基礎(chǔ)信息、方法指引和質(zhì)量保證。光學(xué)符號(hào)識(shí)別技術(shù)的基本概念，語(yǔ)音識(shí)別的流程，虹膜識(shí)別的特點(diǎn)，指紋的整體特征和局部特征，IC卡分類(lèi)及各自的特點(diǎn)。條形碼的分類(lèi)，一維條形碼的組成，條形碼模塊的概念；一維條形碼的基本參數(shù)及工作原理，常見(jiàn)的一維條形碼和二維條形碼編碼。RFID的概念，RFID系統(tǒng)的組成，RFID標(biāo)簽的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，RFID標(biāo)簽的存儲(chǔ)方式及分類(lèi)，RFID系統(tǒng)的常見(jiàn)頻率及其優(yōu)缺點(diǎn)。9第2章光學(xué)字符識(shí)別（Optical Character Reco

5、gnition，OCR），是模式識(shí)別（Pattern Recognition，PR）的一種技術(shù)，目的是要使計(jì)算機(jī)知道它到底看到了什么，尤其是文字資料。10光符號(hào)識(shí)別語(yǔ)音識(shí)別研究如何采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)自動(dòng)提取及決定語(yǔ)言信號(hào)中最基本有意義的信息，同時(shí)也包括利用音律特征等個(gè)人特征識(shí)別說(shuō)話(huà)人。11語(yǔ)音識(shí)別虹膜識(shí)別是當(dāng)前應(yīng)用最方便精確的生物識(shí)別技術(shù)，虹膜的高度獨(dú)特性和穩(wěn)定性是其用于身份鑒別的基礎(chǔ)。虹膜識(shí)別的特點(diǎn)：生物活性: 虹膜處在鞏膜的保護(hù)下，生物活性強(qiáng)。非接觸性: 從無(wú)需用戶(hù)接觸設(shè)備，對(duì)人身沒(méi)有侵犯。唯一性: 形態(tài)完全相同虹膜的可能性低于其他組織。穩(wěn)定性: 虹膜定型后終身不變，一般疾病不會(huì)對(duì)虹膜組

6、織造成損傷。防偽性: 不可能在對(duì)視覺(jué)無(wú)嚴(yán)重影響的情況下用外科手術(shù)改變虹膜特征。12虹膜識(shí)別13指紋識(shí)別-總體特征紋型：三種基本紋型包括：環(huán)型、弓型和螺旋型紋數(shù)：模式區(qū)內(nèi)指紋紋路的數(shù)量。模式區(qū)：指紋上包含總體特征的區(qū)域，即從模式區(qū)就能夠分辨出指紋是屬于那一種類(lèi)型的三角點(diǎn)：位于從核心點(diǎn)開(kāi)始的第一個(gè)分叉點(diǎn)或斷點(diǎn)、或者兩條紋路會(huì)聚處、孤立點(diǎn)、轉(zhuǎn)折點(diǎn)、或者指向這些奇異點(diǎn)。14IC卡：分類(lèi)存儲(chǔ)器卡特點(diǎn)：存儲(chǔ)器卡功能簡(jiǎn)單，沒(méi)有（或很少有）安全保護(hù)邏輯，但價(jià)格低廉，開(kāi)發(fā)使用簡(jiǎn)便，存儲(chǔ)容量增長(zhǎng)迅猛，因此多用于某些內(nèi)部信息無(wú)須保密或不允許加密（如急救卡）的場(chǎng)合。邏輯加密卡特點(diǎn)：邏輯加密卡有一定的安全保證，多用于有

7、一定安全要求的場(chǎng)合，如保險(xiǎn)卡、加油卡、駕駛卡、借書(shū)卡、IC卡電話(huà)和小額電子錢(qián)包等。CPU卡特點(diǎn)：計(jì)算能力高，存儲(chǔ)容量大，應(yīng)用靈活，適應(yīng)性較強(qiáng)。安全防偽能力強(qiáng)。不僅可驗(yàn)證卡和持卡人的合法性，且可鑒別讀寫(xiě)終端，已成為一卡多用及對(duì)數(shù)據(jù)安全保密性特別敏感場(chǎng)合的最佳選擇，如手機(jī)SIM卡等。真正意義上的“智能卡”。15IC卡：各類(lèi)卡特點(diǎn)條碼概念條形碼是由一組規(guī)則排列的條、空以及對(duì)應(yīng)的字符組成的標(biāo)記。一維條碼組成一個(gè)完整的條碼的組成次序依次為：靜區(qū)（前）、起始符、數(shù)據(jù)符、（中間分割符，主要用于EAN碼）、(校驗(yàn)符)、終止符、靜區(qū)（后）。16條形碼技術(shù)17一維條形碼：典型一維條形碼制比較激光掃描儀通過(guò)一個(gè)激光

8、二極管發(fā)出一束光線(xiàn)，照射到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的棱鏡或來(lái)回?cái)[動(dòng)的鏡子上，反射后的光線(xiàn)穿過(guò)閱讀窗照射到條碼表面，光線(xiàn)經(jīng)過(guò)條或空的反射后返回閱讀器，由一個(gè)鏡子進(jìn)行采集、聚焦，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，該信號(hào)將通過(guò)掃描儀或終端上的譯碼軟件進(jìn)行譯碼。18一維條形碼：譯碼原理二維碼利用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面（二維方向上）分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號(hào)信息的；在代碼編制上巧妙地利用構(gòu)成計(jì)算機(jī)內(nèi)部邏輯基礎(chǔ)的“0”、“1”比特流的概念，使用若干個(gè)與二進(jìn)制相對(duì)應(yīng)的幾何形體來(lái)表示文字?jǐn)?shù)值信息，通過(guò)圖象輸入設(shè)備或光電掃描設(shè)備自動(dòng)識(shí)讀以實(shí)現(xiàn)信息自動(dòng)處理。二維碼碼制世界上應(yīng)用最多的二維條碼符號(hào)有Aztec Code

9、、PDF147、Data Matrix、QR Code、Code16K等。19條形碼技術(shù)：二維條形碼RFID技術(shù)分析RFID概念RFID是射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification）的英文縮寫(xiě),利用射頻信號(hào)通過(guò)空間耦合（交變磁場(chǎng)或電磁場(chǎng)）實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸信息傳遞并通過(guò)所傳遞的信息達(dá)到識(shí)別目的。RFID系統(tǒng)由五個(gè)組件構(gòu)成，包括：傳送器、接收器、微處理器、天線(xiàn)、標(biāo)簽。傳送器、接收器和微處理器通常都被封裝在一起，又統(tǒng)稱(chēng)為閱讀器(Reader)，所以工業(yè)界經(jīng)常將RFID系統(tǒng)分為為閱讀器、天線(xiàn)和標(biāo)簽三大組件。被動(dòng)式標(biāo)簽（Passive Tag）：因內(nèi)部沒(méi)有電源設(shè)備又被稱(chēng)為無(wú)源標(biāo)

10、簽。被動(dòng)式標(biāo)簽內(nèi)部的集成電路通過(guò)接收由閱讀器發(fā)出的電磁波進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，向閱讀器發(fā)送數(shù)據(jù)。主動(dòng)標(biāo)簽（Active Tag）：因標(biāo)簽內(nèi)部攜帶電源又被稱(chēng)為有源標(biāo)簽。電源設(shè)備和與其相關(guān)的電路決定了主動(dòng)式標(biāo)簽要比被動(dòng)式標(biāo)簽體積大、價(jià)格昂貴。但主動(dòng)標(biāo)簽通信距離更遠(yuǎn)，可達(dá)上百米。半主動(dòng)標(biāo)簽（Semi-active Tag）：兼有被動(dòng)標(biāo)簽和主動(dòng)標(biāo)簽的所有優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)部攜帶電池，能夠?yàn)闃?biāo)簽內(nèi)部計(jì)算提供電源。這種標(biāo)簽可以攜帶傳感器，可用于檢測(cè)環(huán)境參數(shù)，如溫度、濕度、是否移動(dòng)等。然而與主動(dòng)式標(biāo)簽不同的是它們的通信并不需要電池提供能量，而是像被動(dòng)式標(biāo)簽一樣通過(guò)閱讀器發(fā)射的電磁波獲取通信能量。21標(biāo)簽分類(lèi)（按供電方式）體積小且

11、形狀多樣：RFID標(biāo)簽在讀取上并不受尺寸大小與形狀限制，不需要為了讀取精度而配合紙張的固定尺寸和印刷品質(zhì)。環(huán)境適應(yīng)性：紙張容易被污染而影響識(shí)別。但RFID對(duì)水、油等物質(zhì)卻有極強(qiáng)的抗污性。另外，即使在黑暗的環(huán)境中，RFID標(biāo)簽也能夠被讀取。可重復(fù)使用：標(biāo)簽具有讀寫(xiě)功能，電子數(shù)據(jù)可被反復(fù)覆蓋，因此可以被回收而重復(fù)使用。穿透性強(qiáng)：標(biāo)簽在被紙張、木材和塑料等非金屬或非透明的材質(zhì)包裹的情況下也可以進(jìn)行穿透性通訊。數(shù)據(jù)安全性：標(biāo)簽內(nèi)的數(shù)據(jù)通過(guò)循環(huán)冗余校驗(yàn)的方法來(lái)保證標(biāo)簽發(fā)送的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。22RFID標(biāo)簽與條形碼相比的優(yōu)點(diǎn)RFID技術(shù)分析：頻率RFID頻率頻率是RFID系統(tǒng)的一個(gè)很重要的參數(shù)指標(biāo)，它決定了工

12、作原理、通信距離、設(shè)備成本、天線(xiàn)形狀和應(yīng)用領(lǐng)域等因素。RFID典型的工作頻率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照工作頻率的不同，RFID系統(tǒng)集中在低頻、高頻和超高頻三個(gè)區(qū)域低頻低頻（LF）范圍為30kHz-300kHz，RFID典型低頻工作頻率有125kHz和133kHz兩個(gè)，該頻段的波長(zhǎng)大約為2500m。低頻標(biāo)簽一般都為無(wú)源標(biāo)簽，其工作能量通過(guò)電感耦合的方式從閱讀器耦合線(xiàn)圈的輻射場(chǎng)中獲得，通信范圍一般小于1米。除金屬材料影響外，低頻信號(hào)一般能夠穿過(guò)任意材料的物品而不降低它的讀取距離。天線(xiàn)匝數(shù)

13、較多。 適用于近距離、低速、數(shù)據(jù)量小的場(chǎng)合：汽車(chē)防盜、酒店門(mén)鎖系統(tǒng)、自動(dòng)停車(chē)場(chǎng)收費(fèi)及管理系統(tǒng)等。低頻低頻RFID特點(diǎn)特點(diǎn)高頻高頻（HF）范圍為3 MHz -30 MHz，RFID典型工作頻率為13.56MHz,該頻率的波長(zhǎng)大概為22米，通信距離一般也小于1米。該頻率的標(biāo)簽不再需要線(xiàn)圈繞制，可以通過(guò)腐蝕活著印刷的方式制作標(biāo)簽內(nèi)的天線(xiàn)，采用電感耦合的方式從閱讀器輻射場(chǎng)獲取能量?？梢酝瑫r(shí)讀取多個(gè)標(biāo)簽，數(shù)據(jù)傳輸率較高。典型應(yīng)用：圖書(shū)管理系統(tǒng)、固定資產(chǎn)管理系統(tǒng)、醫(yī)藥物流系統(tǒng)高高頻頻RFID特點(diǎn)特點(diǎn)超高頻超高頻（UHF）范圍為300MHz-3GHz，3GHz以上為微波范圍。采用超高頻和微波的RFID系統(tǒng)一

14、般統(tǒng)稱(chēng)為超高頻RFID系統(tǒng)，典型的工作頻率為：433MHz，860-960MHz，2.45GHz，5.8GHz，頻率波長(zhǎng)大概在30厘米左右。超高頻標(biāo)簽可以是有源標(biāo)簽與無(wú)源標(biāo)簽兩種，通過(guò)電磁耦合方式同閱讀器通信。通信距離一般大于1米，典型情況為4-6米，最大可超過(guò)10米。數(shù)據(jù)傳輸率高，可以在短時(shí)內(nèi)讀取大量的標(biāo)簽。典型應(yīng)用：集裝箱管理、航空包裹管理、供應(yīng)鏈管理超高超高頻頻RFID特點(diǎn)特點(diǎn)重點(diǎn)掌握傳感器以及無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)的基本概念無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的基本組成及其硬件平臺(tái)特點(diǎn)掌握制約傳感器性能提升的瓶頸以及相應(yīng)的設(shè)計(jì)需求（低成本與微型化，低功耗，靈活性與擴(kuò)展性，魯棒性）了解ETX選路指標(biāo)和兩種典型的路由協(xié)議

15、。無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)的特點(diǎn)。27第3章28無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)（Wireless Sensor Networks，WSN）是指由一組隨機(jī)分布的集成有傳感器、數(shù)據(jù)處理單元和通信模塊的傳感器節(jié)點(diǎn)以自組織方式構(gòu)成的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域的各類(lèi)監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息。傳感器定義我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB7665-2005）對(duì)傳感器的定義是：“能感受被測(cè)量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置”。無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)的組成：電池、傳感器、微處理器、無(wú)線(xiàn)通信芯片；相比于傳統(tǒng)傳感器，無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)不僅包括傳感器部件（左上圖），還集成了微型處理器和無(wú)線(xiàn)通信芯片等，能夠?qū)Ω兄畔⑦M(jìn)行分析處理和網(wǎng)絡(luò)傳輸。29概述無(wú)線(xiàn)傳感器的“

16、三化”發(fā)展方向30概述技術(shù)發(fā)展不均衡：無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)傳輸和感知兩大功能不匹配。即易感不易傳，易傳不易感。功耗的制約：無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)一般被部署在野外，不能通過(guò)有線(xiàn)供電。其硬件設(shè)計(jì)必須以節(jié)能為重要設(shè)計(jì)目標(biāo)。價(jià)格的制約：無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)一般需要大量組網(wǎng)，以完成特定的功能。其硬件設(shè)計(jì)必須以廉價(jià)為重要設(shè)計(jì)目標(biāo)。 體積的制約：無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)一般需要容易攜帶，易于部署。其硬件設(shè)計(jì)必須以微型化為重要設(shè)計(jì)目標(biāo)。 31制約傳感器性能提升的因素？低成本與微型化低成本的節(jié)點(diǎn)才能被大規(guī)模部署，微型化的節(jié)點(diǎn)才能使部署更加容易 低功耗在硬件設(shè)計(jì)上采用低功耗芯片；軟件節(jié)能策略來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能 靈活性與擴(kuò)展性節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)需滿(mǎn)足一定的標(biāo)準(zhǔn)接口，

17、軟件的設(shè)計(jì)必須是可剪裁的。魯棒性魯棒性是實(shí)現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)時(shí)間部署的重要保障。 32大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間部署傳感器的設(shè)計(jì)要求33組網(wǎng)技術(shù) 傳感器節(jié)點(diǎn)功能：采集、處理、控制和通信等網(wǎng)絡(luò)功能：兼顧節(jié)點(diǎn)和路由器資源受限：存儲(chǔ)、計(jì)算、通信、能量 Sink節(jié)點(diǎn)功能：連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet等外部網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)兩種協(xié)議棧之間的通信協(xié)議轉(zhuǎn)換，發(fā)布管理節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)任務(wù)，轉(zhuǎn)發(fā)收集到的數(shù)據(jù)。特點(diǎn)：連續(xù)供電、功能強(qiáng)、數(shù)量少等ETXETX （Expected Transmission Count），成功傳輸每個(gè)包需要的總傳輸次數(shù)，一條路徑的ETX越小代表在這條路徑上引起的總傳輸次數(shù)最小。Link throughput 1/L

18、ink ETX34組網(wǎng)技術(shù)選路指標(biāo)Delivery Ratio100%50%33%Throughput100%50%33%Link ETX12335組網(wǎng)技術(shù)選路指標(biāo)的計(jì)算 從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)傳輸成功一個(gè)數(shù)據(jù)包（并且發(fā)送者能夠成功地收到ACK）所需要的傳輸次數(shù)為df 為從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的收包率dr 從目的節(jié)點(diǎn)到源節(jié)點(diǎn)ACK的收包率36組網(wǎng)技術(shù)路由協(xié)議數(shù)據(jù)收集協(xié)議數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議 例如：對(duì)森林、草原進(jìn)行防火監(jiān)測(cè)、野生動(dòng)物活動(dòng)情況監(jiān)測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)往往要布置大量的無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)，布設(shè)范圍也往往超過(guò)一般的局域網(wǎng)范圍。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)1網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大（節(jié)點(diǎn)數(shù)量多）p布置大量的無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)布置大量的無(wú)

19、線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)： 1提高整體監(jiān)測(cè)的精確度。 2降低對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)的精度要求。 3大量冗余節(jié)點(diǎn)的存在使得系統(tǒng)有較強(qiáng)的容錯(cuò)性能 與局部網(wǎng)的布設(shè)不同，無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)的位置布設(shè)前不能事先確定（飛機(jī)撒布、人員隨機(jī)布設(shè)），節(jié)點(diǎn)之間的相互鄰居關(guān)系也不能事先確定。 要求：要求：無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)具有自組織能力，能夠自動(dòng)進(jìn)行配置管理。 實(shí)現(xiàn)方法：實(shí)現(xiàn)方法：通過(guò)拓?fù)淇刂茩C(jī)制和網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議自動(dòng)形成能夠轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的多跳無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。2自組織網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn) 無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)常改變。原因： 1被動(dòng)改變 1）傳感器節(jié)點(diǎn)電能耗盡。 2）環(huán)境變化造成通信故障。 3）傳感器節(jié)點(diǎn)本身出現(xiàn)故障。 2主動(dòng)改變 1）增加

20、新節(jié)點(diǎn)。 2）根據(jù)路由算法的優(yōu)化做出的改變。3動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)1傳感器節(jié)點(diǎn)本身硬件結(jié)構(gòu)可靠 布設(shè)時(shí)：可能通過(guò)飛機(jī)撒布、炮彈（火箭）發(fā)射、布設(shè)。 工作時(shí)：風(fēng)吹、日曬、雨淋。嚴(yán)寒、酷暑。 維護(hù)性：維護(hù)十分困難（幾乎不可能）。2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可靠 自組織、動(dòng)態(tài)性保證基本的信息傳輸正常。3軟件可靠 魯棒性強(qiáng)。4信息保密性強(qiáng)4可靠性強(qiáng)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)互聯(lián)網(wǎng)上傳遞的信息是五花八門(mén)的，但是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)傳遞的信息與所關(guān)心的物理量密切相關(guān)。不同的應(yīng)用背景對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求不同。最終導(dǎo)致其硬件平臺(tái)、軟件系統(tǒng)甚至網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都不同。所以在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中很難找到一種統(tǒng)一的通信協(xié)議平臺(tái)。為了實(shí)現(xiàn)高效

21、率，往往要針對(duì)一個(gè)具體應(yīng)用來(lái)研究無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。5應(yīng)用相關(guān)性無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)在互聯(lián)網(wǎng)中終端、主機(jī)、路由器、服務(wù)器等設(shè)備都有自己的IP地址。想訪(fǎng)問(wèn)互聯(lián)網(wǎng)中資源，必須先知道存放資源的服務(wù)器的IP地址。所以互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)以地址為中心的網(wǎng)絡(luò)。而無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)是任務(wù)型網(wǎng)絡(luò)。在WSN中，節(jié)點(diǎn)雖然也有編號(hào)。但是編號(hào)是否在整個(gè)WSN中統(tǒng)一取決于具體需要。另外節(jié)點(diǎn)編號(hào)與節(jié)點(diǎn)位置之間也沒(méi)有必然聯(lián)系。用戶(hù)使用WSN查詢(xún)事件時(shí)，將關(guān)心的事件報(bào)告給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)而不是某個(gè)節(jié)點(diǎn)。許多時(shí)候只關(guān)心結(jié)果（數(shù)據(jù)）如何，而不關(guān)心是哪個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)。6以數(shù)據(jù)為中心無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)重點(diǎn)掌握了解位置信息的三要素。了解GPS的系

22、統(tǒng)組成，定位原理，典型應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)。了解蜂窩基站定位（單基站和多基站）的方法以及優(yōu)缺點(diǎn)。了解室內(nèi)精確定位的原理和應(yīng)用。了解WiFi基站定位的原理和應(yīng)用。掌握基于距離的定位中距離測(cè)量的兩種方法。掌握基于距離差的定位所采用的測(cè)量方法和位置計(jì)算方法，以及與基于距離的定位相比有何優(yōu)缺點(diǎn)。43第4章位置信息位置信息不是單純的“位置”地理位置（空間坐標(biāo)）處在該位置的時(shí)刻（時(shí)間坐標(biāo)）處在該位置的對(duì)象（身份信息）位置信息三要素GPS：主要優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)精度高全球覆蓋，可用于險(xiǎn)惡環(huán)境缺點(diǎn)缺點(diǎn)啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)(3-5分鐘)室內(nèi)信號(hào)差需要GPS接收機(jī)蜂窩基站定位：主要優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)不需要GPS接收機(jī)，可通訊即可定位啟動(dòng)速度快

23、信號(hào)穿透能力強(qiáng)，室內(nèi)亦可接收到缺點(diǎn)定位精度相對(duì)較低基站需要有專(zhuān)門(mén)硬件，造價(jià)昂貴A-GPS（Assisted GPS）特點(diǎn)GPS定位和蜂窩基站定位的結(jié)合體利用基站定位確定大致范圍連接網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)當(dāng)前位置可見(jiàn)衛(wèi)星大大縮短搜索衛(wèi)星的時(shí)間全程數(shù)十秒利用已有設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)藍(lán)牙，WiFi，ZigBee部署方便、成本低、精度有限利用專(zhuān)門(mén)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)紅外線(xiàn)、超聲波、RFID、超寬帶(UWB)等精度高、部署成本高48室內(nèi)精確定位無(wú)線(xiàn)AP定位利用可見(jiàn)Wi-Fi接入點(diǎn)來(lái)定位在大城市中，無(wú)線(xiàn)AP數(shù)目多，定位非常精確在智能手機(jī)中成熟應(yīng)用49WIFI基站定位常見(jiàn)定位技術(shù)：基于距離（時(shí)間）的定位（Time of Arrival, T

24、oA）基于距離（時(shí)間）差的定位（Time Difference of Arrival, TDoA）基于信號(hào)特征的定位（Received Signal Strength, RSS）50定位技術(shù)距離測(cè)量方法距離d = 波速v * 傳播時(shí)間t傳播時(shí)間t = 收到時(shí)刻t 發(fā)出時(shí)刻t0問(wèn)題：接收端如何得知t0？51基于距離的定位(TOA)方法1：利用波速差發(fā)送端同時(shí)發(fā)送一道電磁波和聲波接收端記錄：電磁波到達(dá)時(shí)刻聲波到達(dá)時(shí)刻距離由于 遠(yuǎn)大于 ，上式可簡(jiǎn)化為52基于距離的定位（TOA）rtstrssrrsv vttdvvrvsvssrdvtt方法2：測(cè)量波的往返時(shí)間發(fā)送端于時(shí)刻 發(fā)送波接收端收到波后，等待時(shí)

25、間 后返回同樣的波發(fā)送端記錄收到回復(fù)的時(shí)間距離53基于距離的定位（TOA）0ttt02v tttd位置計(jì)算方法：多邊測(cè)量（也稱(chēng)多點(diǎn)測(cè)量）平面上定位，取三個(gè)參考點(diǎn)以每個(gè)參考點(diǎn)為圓心，到該參考點(diǎn)的距離為半徑畫(huà)圓，目標(biāo)必在圓上平面上三個(gè)圓交于一點(diǎn)實(shí)際中取用超過(guò)三個(gè)參考點(diǎn)，用最小二乘法減少誤差54基于距離的定位（TOA）ToA的局限需要參考點(diǎn)和測(cè)量目標(biāo)時(shí)鐘同步TDoA不需要參考點(diǎn)和測(cè)量目標(biāo)時(shí)鐘同步參考點(diǎn)之間仍然需要時(shí)鐘同步55基于距離差的定位（TDOA）距離差測(cè)距方法測(cè)量目標(biāo)廣播信號(hào)參考點(diǎn)i，j分別記錄信號(hào)接收到的時(shí)刻 ，測(cè)量目標(biāo)到i，j的距離差位置計(jì)算方法至少兩組數(shù)據(jù)聯(lián)立方程求解實(shí)際采用多組數(shù)據(jù)最小

26、二乘法求解每次測(cè)量結(jié)果參考點(diǎn)坐標(biāo)到參考點(diǎn)的距離差構(gòu)建方程：56基于距離差的定位（TDOA）dijv titjtitj,iix yxj,yjijd2222iijjijxxyyxxyyd 重點(diǎn)掌握舉例說(shuō)明傳統(tǒng)智能設(shè)備和新興智能設(shè)備的應(yīng)用。典型傳統(tǒng)智能設(shè)備：計(jì)算機(jī)、PDA新興智能設(shè)備：智能車(chē)載設(shè)備，智能數(shù)字標(biāo)牌，智能醫(yī)療設(shè)備，智能家電了解并舉例說(shuō)明智能設(shè)備發(fā)展的新趨勢(shì)。橫向智能化感知深入化互聯(lián)規(guī)?；?7第5章重點(diǎn)掌握了解無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)按覆蓋范圍的分類(lèi)和寬帶網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)。重點(diǎn)理解802.11基站模式的架構(gòu)。重點(diǎn)掌握CSMA/CA的機(jī)制以及802.11不采用CSMA/CD的原因。掌握RTS和CTS避免“隱藏終端

27、”問(wèn)題的機(jī)制。了解802.16的架構(gòu)，802.16介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制的新特點(diǎn)。58第6章59無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組成元素（1）公共基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)手機(jī)，PDA，傳感器，可無(wú)線(xiàn)通信?？色@取有效信息。60無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組成元素（2）公共基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 基站將用戶(hù)與公共基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)相連的設(shè)備。蜂窩塔（Cell Tower）WiFi接入點(diǎn)（Access Point）根據(jù)不同協(xié)議，覆蓋范圍及傳輸速率不同。61無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組成元素（3）公共基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線(xiàn)連接用戶(hù)與基站、用戶(hù)與用戶(hù)或基站與基站之間的數(shù)據(jù)傳輸通路。以無(wú)線(xiàn)電波、光波為載體。支持多種多樣的傳輸速率和傳輸距離。62無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的組成元素（4）自組網(wǎng)無(wú)須基站。用戶(hù)之間通過(guò)自組織的方

28、式形成自組網(wǎng)（Ad-hoc Network）。地址指派、路由選擇等功能由用戶(hù)自身完成。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)傳統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)定義：帶寬超過(guò)1.54Mbps（T1網(wǎng)絡(luò)帶寬）的網(wǎng)絡(luò)可稱(chēng)為寬帶網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)，無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)包括：無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)：Wi-Fi無(wú)線(xiàn)城域網(wǎng)：WiMAX無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)：3G/4G無(wú)線(xiàn)個(gè)域網(wǎng)：UWB64無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)信號(hào)強(qiáng)度衰減無(wú)線(xiàn)信號(hào)能量隨著傳輸距離增長(zhǎng)而減弱。非視線(xiàn)傳輸若發(fā)送者與接收者之間的路徑部分被阻擋，則稱(chēng)其為非視線(xiàn)傳輸。無(wú)線(xiàn)信號(hào)可能會(huì)被阻擋物吸收或迅速衰減。信號(hào)干擾相同無(wú)線(xiàn)頻段的信號(hào)會(huì)相互干擾，例如2.4GHz。外部環(huán)境的電磁噪聲，例如微波爐、汽車(chē)、高壓電線(xiàn)。多徑傳播無(wú)線(xiàn)信號(hào)由于

29、阻擋物的反射和折射，到達(dá)接收端的時(shí)間可能略微不同。無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)和有線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)的主要區(qū)別在于數(shù)據(jù)鏈路層和物理層。65無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)的難點(diǎn)（1）無(wú)線(xiàn)連接的特點(diǎn)導(dǎo)致的有線(xiàn)信道中不存在的問(wèn)題：隱藏終端（Hidden Terminal）問(wèn)題A，B之間可通訊C，B之間可通訊A，C之間不可通訊A，C可能同時(shí)向B傳輸且意識(shí)不到彼此之間的干擾66無(wú)線(xiàn)寬帶網(wǎng)絡(luò)的難點(diǎn)（2）ABC67802.11架構(gòu)介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議的目的：避免多個(gè)用戶(hù)同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)信道CSMA（Carrier Sense Multiple Access）：用戶(hù)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先監(jiān)聽(tīng)信道，信道占用則不發(fā)送數(shù)據(jù)。CA（Collision Avoidence）：沖

30、突避免，要求建立數(shù)據(jù)鏈路層確認(rèn)/重傳機(jī)制以避免沖突。CD（Collision Detected）：沖突檢測(cè)。802.11采用帶沖突避免的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議（CSMA/CA），而以太網(wǎng)采用帶沖突檢測(cè)的多載波監(jiān)聽(tīng)多路訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議（CSMA/CD）。68802.11介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制協(xié)議沖突檢測(cè)（CD）需要全雙工（發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)也可接受數(shù)據(jù)），硬件代價(jià)過(guò)高，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡很難同時(shí)接收沖突探測(cè)幀和發(fā)送無(wú)線(xiàn)信號(hào)。無(wú)線(xiàn)信號(hào)的衰減特性和隱藏終端問(wèn)題使沖突很難被偵測(cè)。69為什么802.11采用CSMA/CA，而不采用CSMA/CD？傳輸端：空閑信道若等待DIFS后信道仍空閑，開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。繁忙信道隨機(jī)退避若偵測(cè)到信道空閑，減

31、少退避數(shù)值當(dāng)退避時(shí)間結(jié)束后開(kāi)始發(fā)送若沒(méi)有收到ACK，增大退避間隔接收端：接收到數(shù)據(jù)等待SIFS后發(fā)送ACK70CSMA/CA：信道訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制為了避免沖突和“隱藏終端”，發(fā)送端可以請(qǐng)求預(yù)留信道而不是隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)，通過(guò)RTS（Request to Send）和CTS（Clear to Send）實(shí)現(xiàn)。發(fā)送端使用CSMA/CA向接入點(diǎn)發(fā)送RTS接入點(diǎn)廣播CTS接收到CTS的用戶(hù)RTS發(fā)送者發(fā)送數(shù)據(jù)其它用戶(hù)延后其發(fā)送71RTS和CTS機(jī)制：預(yù)留信道架構(gòu)與802.11基站模式類(lèi)似基站以點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)連接為用戶(hù)提供服務(wù)。這段被稱(chēng)為“最后一英里”（Last Mile）?；局g或與上層網(wǎng)絡(luò)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接（光纖、電纜、微波

32、）相連。稱(chēng)為“回程”（Backhaul）。頻段1066GHz（適合視線(xiàn)傳輸，作為回程連接載波）211GHz（適合非視線(xiàn)傳輸，用于最后一英里傳輸）72WIMAX架構(gòu)重點(diǎn)掌握了解物聯(lián)網(wǎng)需要低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的原因。對(duì)比Wi-Fi，理解各無(wú)線(xiàn)低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的適用范圍、特點(diǎn)和典型應(yīng)用場(chǎng)景。了解IEEE 802.15.4對(duì)物理層和鏈路層的規(guī)定，重點(diǎn)掌握MAC層為降低功耗采用的低功耗偵聽(tīng)協(xié)議（采樣偵聽(tīng)和調(diào)度）了解體域網(wǎng)、容遲網(wǎng)絡(luò)的概念、組成與特點(diǎn)。73第7章為什么需要低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？物聯(lián)網(wǎng)背景下連接的物體，既有智能的也有非智能的。適應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)中那些能力較低的節(jié)點(diǎn)低速率低通信半徑低計(jì)算能力低能量需要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中各種各樣的

33、物體進(jìn)行操作的前提就是先將他們連接起來(lái)，低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是實(shí)現(xiàn)全面互聯(lián)互通的前提。紅外(Infrared Communication)藍(lán)牙(Bluetooth)通信協(xié)議IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議體域網(wǎng)(Body Area Network) 協(xié)議容遲網(wǎng)絡(luò)(Delay/Disruption Tolerant Network)協(xié)議75常見(jiàn)無(wú)線(xiàn)低速網(wǎng)絡(luò)協(xié)議特點(diǎn)紅外通信采用的是875nm左右波長(zhǎng)的光波通信，通信距離一般為1米左右。設(shè)備體積小、成本低、功耗低、不需要頻率申請(qǐng)等優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)設(shè)備之間必須互相可見(jiàn)對(duì)障礙物的衍射較差76紅外（INFRARED）藍(lán)牙（Bluetooth）藍(lán)牙技術(shù)藍(lán)牙技術(shù)是

34、一種短距離低功耗傳輸協(xié)議。采用的是調(diào)頻技術(shù)（frequency-hopping spread spectrum），頻段范圍是2.402GHz-2.480GHz。通信速率一般能達(dá)到1Mbps左右，新的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)也支持超過(guò)20Mbps的速率。通信半徑從幾米到100米左右不等，常見(jiàn)為幾米左右。ZigBee是一種無(wú)線(xiàn)連接，可工作在2.4GHz(全球流行)、868MHz(歐洲流行)和915MHz(美國(guó)流行)3個(gè)頻段上,分別具有最高250kbit/s、20kbit/s和40kbit/s的傳輸速率，它的傳輸距離在10-180m的范圍內(nèi)(室內(nèi)一般不超過(guò)60米 室外一般不超過(guò)180米)。ZigBee具有如下特點(diǎn)：

35、低功耗: ZigBee的傳輸速率低,發(fā)射功率僅為1mW,而且采用了休眠模式，功耗低。ZigBee設(shè)備僅靠?jī)晒?jié)5號(hào)電池就可以維持長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月到2年左右的使用時(shí)間。78IEEE 802.15.4/ZIGBEE特點(diǎn)低成本：ZigBee模塊的初始成本在6美元左右，估計(jì)很快就能降到1.52.5美元。ZigBee協(xié)議是免專(zhuān)利費(fèi)的。時(shí)延短: 典型的搜索設(shè)備時(shí)延30ms,休眠激活的時(shí)延是15ms, 活動(dòng)設(shè)備信道接入的時(shí)延為15ms。適用于對(duì)時(shí)延要求苛刻的無(wú)線(xiàn)控制(如工業(yè)控制場(chǎng)合等)應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)容量大: 一個(gè)星型結(jié)構(gòu)的Zigbee網(wǎng)絡(luò)最多可以容納254個(gè)從設(shè)備和一個(gè)主設(shè)備。一個(gè)區(qū)域內(nèi)可以同時(shí)存在最多100個(gè)ZigB

36、ee網(wǎng)絡(luò)。79IEEE 802.15.4/ZIGBEE特點(diǎn)可靠：支持沖突避免的載波多路偵聽(tīng)技術(shù)（carrier sense multiple access with collision avoidance, CSMA-CA）。MAC層采用了完全確認(rèn)的數(shù)據(jù)傳輸模式，每個(gè)發(fā)送的數(shù)據(jù)包都必須等待接收方的確認(rèn)信息。安全: 基于循環(huán)冗余校驗(yàn)(CRC)的數(shù)據(jù)包完整性檢查。支持鑒權(quán)和認(rèn)證。采用了AES-128的加密算法。各個(gè)應(yīng)用可以靈活確定其安全屬性。80IEEE 802.15.4/ZIGBEE特點(diǎn)IEEE 802.15.4/ZigBee協(xié)議主要包括開(kāi)放系統(tǒng)互連（OSI）五層模型的物理層、介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層、網(wǎng)

37、絡(luò)層、傳輸層，以及應(yīng)用層。IEEE 802.15.4主要規(guī)定了物理層和鏈路層的規(guī)范。ZigBee主要提供了在物理層和鏈路層之上的網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層規(guī)范。81IEEE 802.15.4/ZIGBEE體系結(jié)構(gòu) IEEE 802.15.4/ZigBee體系結(jié)構(gòu)無(wú)線(xiàn)收發(fā)器件（radio transceiver）工作時(shí)通常處于三種狀態(tài)（發(fā)送，偵聽(tīng)，空閑狀態(tài)），發(fā)送和偵聽(tīng)狀態(tài)為工作狀態(tài)，空閑偵聽(tīng)狀態(tài)浪費(fèi)能量。低功率偵聽(tīng)協(xié)議（LPL，low power listening）采樣偵聽(tīng)鏈路層調(diào)度采樣偵聽(tīng)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊在沒(méi)有數(shù)據(jù)的時(shí)候關(guān)閉定時(shí)采樣獲取信道的信息82MAC層設(shè)計(jì)：如何降低能量消耗？假設(shè)采樣周期為T(mén)

38、，發(fā)送者在發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候如何保證接收者能夠收到？保持發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度不少于T的話(huà)，接收者就能夠采樣到發(fā)送者發(fā)送的數(shù)據(jù)然后接收者調(diào)整至接收狀態(tài)，正常接收數(shù)據(jù)。83MAC層設(shè)計(jì)：采樣偵聽(tīng)的問(wèn)題T仍然有問(wèn)題：發(fā)送者每次發(fā)送最常需要持續(xù)一個(gè)采樣周期的時(shí)間，還是會(huì)帶來(lái)不必要的能量損耗。更好的方法：同步發(fā)送者和接收者達(dá)到更高效率調(diào)度84MAC層設(shè)計(jì)：采樣偵聽(tīng)的問(wèn)題體域網(wǎng)（wireless body sensor network , WBSN或BSN）是基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的，是人體上的或移植到人體內(nèi)的生物傳感器共同形成的一個(gè)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，它不僅是一種新的普適醫(yī)療保健、疾病監(jiān)控和預(yù)防的解決方案，還是物

39、聯(lián)網(wǎng)（Internet of things）的重要感知及組成部分。體域網(wǎng)也可稱(chēng)為生物醫(yī)療傳感器網(wǎng)絡(luò)（biomedical sensor network）和無(wú)線(xiàn)體域傳感網(wǎng)（wireless body area sensor network，WBASN或BAN）。85體域網(wǎng)規(guī)模小，可擴(kuò)展，近距離，以人體為中心的網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率必須足夠低；傳感器節(jié)點(diǎn)相對(duì)位置固定；最多通過(guò)三跳路由將采集數(shù)據(jù)傳送到匯聚節(jié)點(diǎn)。動(dòng)態(tài)、混合型的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性：隨人體一起運(yùn)動(dòng)；影響無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的因素：身體四肢的隨機(jī)移動(dòng)會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)之間的通信中斷；電能耗盡造成節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障或失效；新節(jié)點(diǎn)的加入。數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)多樣性、以數(shù)據(jù)為中心

40、的網(wǎng)絡(luò)采集的各種生理信息具有多樣性和相關(guān)性；多種生理數(shù)據(jù)的時(shí)間同步。86無(wú)線(xiàn)體域網(wǎng)的特點(diǎn)87體域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖容遲網(wǎng)絡(luò)(Delay Tolerant Network，DTN)：是指網(wǎng)絡(luò)中端到端的路徑通常很難建立，網(wǎng)絡(luò)中消息傳播具有很大延時(shí)，使得傳統(tǒng)因特網(wǎng)上基于TCP/IP的協(xié)議、無(wú)線(xiàn)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中面向端到端的路由協(xié)議變的失效。特點(diǎn)：稀疏的網(wǎng)絡(luò)連接(Sparse connectivity)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性(Nodal mobility)延遲容忍(Delay tolerant)錯(cuò)誤容忍(Fault tolerant)有限的存儲(chǔ)空間(Limited buffer)不對(duì)稱(chēng)數(shù)據(jù)速率(asym

41、metric data rate)88容遲網(wǎng)絡(luò)（DTN）重點(diǎn)掌握了解我國(guó)使用的三種3G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)以及相互之間的區(qū)別。89第8章903G發(fā)展歷程AMPSTACSNMT1G2G2.5G2.75G3GGSMTDMACDMAPHSiDENGPRSGSM/GPRSPHSiDENEDGECDMA 1xRTTW-CDMATD-SCDMACDMA 2000呼吸效應(yīng)呼吸效應(yīng)：在CDMA系統(tǒng)中，基站的實(shí)際有效覆蓋面積會(huì)隨著干擾信號(hào)的增強(qiáng)而縮小，反之則會(huì)增大。這種覆蓋面積隨用戶(hù)數(shù)目的增加而收縮的現(xiàn)象為“呼吸效應(yīng)”。干擾信號(hào)同移動(dòng)用戶(hù)的數(shù)目是密切相關(guān)的；導(dǎo)致“呼吸效應(yīng)”的主要原因是CDMA系統(tǒng)是一個(gè)自干擾系統(tǒng)；C

42、DMA2000和W-CDMA屬于同頻自干擾系統(tǒng)，鄰近用戶(hù)間自干擾現(xiàn)象明顯，從而降低了實(shí)際傳輸速率。TD-SCDMATD-SCDMA解決方案：解決方案：利用低帶寬的FDMA和TDMA限制了系統(tǒng)的最大干擾；在單時(shí)隙中應(yīng)用CDMA技術(shù)提高系統(tǒng)容量；利用聯(lián)合檢測(cè)和SDMA技術(shù)對(duì)客戶(hù)終端的信號(hào)跟蹤；充分利用下行信號(hào)能量，最大程度上抑制了客戶(hù)之間的干擾。TD-SCDMA系統(tǒng)不再是一個(gè)自干擾系統(tǒng)，“呼吸效應(yīng)”基本被消除。TD-CDMA解決的移動(dòng)通信問(wèn)題（續(xù)）TD-CDMA解決的移動(dòng)通信問(wèn)題（續(xù)）“遠(yuǎn)近效應(yīng)遠(yuǎn)近效應(yīng)”：移動(dòng)通信干擾的另一問(wèn)題。手機(jī)用戶(hù)到基站的距離不斷變化；固定的通信功率不僅會(huì)造成嚴(yán)重的功率過(guò)剩

43、，且可能形成有害的電磁輻射。如何解決？如何解決？動(dòng)態(tài)調(diào)控功率：手機(jī)終端依據(jù)自己到基站的通信距離動(dòng)態(tài)的調(diào)整自己的傳輸功率，從而盡可能的減少過(guò)剩，且依然保證可連通性。重點(diǎn)掌握理解三種基本的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)（DAS，NAS，SAN）的基本概念以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)。理解數(shù)據(jù)中心的概念，以Google數(shù)據(jù)中心為例，了解GFS，MapReduce，BigTable等技術(shù)的基本概念和特點(diǎn)。了解保證性能前提下降低數(shù)據(jù)中心成本的方法（服務(wù)器成本，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備成本，能源成本）。93第9章直接附加存儲(chǔ)（Direct-Attached Strorage，DAS）將存儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)纜線(xiàn)直接與服務(wù)器或工作站相連94直接附加存儲(chǔ) 一般

44、包括多個(gè)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，與主機(jī)總線(xiàn)適配器通過(guò)電纜或光纖 在存儲(chǔ)設(shè)備和主機(jī)總線(xiàn)適配器之間不存在其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)子系統(tǒng)的跨越網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（Network Attached Storage，NAS）文件級(jí)的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)架構(gòu)計(jì)算機(jī)連接到一個(gè)僅為其它設(shè)備提供基于文件級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)95網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ) NAS與DAS的區(qū)別 DAS是一種對(duì)已有服務(wù)器的簡(jiǎn)單擴(kuò)展，并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。NAS則是將網(wǎng)絡(luò)作為存儲(chǔ)實(shí)體，更容易實(shí)現(xiàn)文件級(jí)別的共享。NAS性能上比DAS有所增強(qiáng)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（Storage Area Network，SAN）通過(guò)網(wǎng)絡(luò)方式連接存儲(chǔ)設(shè)備和應(yīng)用服務(wù)器的存儲(chǔ)架構(gòu)由服務(wù)器、

45、存儲(chǔ)設(shè)備和SAN連接設(shè)備組成SAN的特點(diǎn)存儲(chǔ)共享支持服務(wù)器從SAN直接啟動(dòng)96存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)DAS管理容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；集中式體系結(jié)構(gòu)，不能滿(mǎn)足大規(guī)模數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)的需求；存儲(chǔ)資源利用率低，資源共享能力差，造成“信息孤島”。NAS網(wǎng)絡(luò)的存儲(chǔ)實(shí)體，容易實(shí)現(xiàn)文件級(jí)別共享；性能?chē)?yán)重依賴(lài)于網(wǎng)絡(luò)流量，用戶(hù)數(shù)過(guò)多，讀寫(xiě)過(guò)頻繁時(shí)性能受限。SAN存儲(chǔ)管理簡(jiǎn)化，存儲(chǔ)容量利用率提高；無(wú)直接文件級(jí)別的訪(fǎng)問(wèn)能力，但可在SAN基礎(chǔ)上建立文件系統(tǒng)。97三種網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的比較簡(jiǎn)介全球共建有近40個(gè)大規(guī)模數(shù)據(jù)中心單個(gè)數(shù)據(jù)中心需要至少50兆瓦功率，約等于一個(gè)小型城市所有家庭的用電量獨(dú)特的硬件設(shè)備：定制的以太網(wǎng)交換機(jī)、能源系統(tǒng)等自行研發(fā)的

46、軟件技術(shù)：Google File System、MapReduce、BigTable等98GOOGLE數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的實(shí)際利用效率較低分配到各服務(wù)器的應(yīng)用不能完全利用某些組件對(duì)應(yīng)用需求的預(yù)測(cè)比較難，無(wú)法做到按需分配為了提高系統(tǒng)的可靠性，一般都留有冗余設(shè)備提高服務(wù)器利用率的關(guān)鍵在于及時(shí)應(yīng)對(duì)需求的動(dòng)態(tài)變化99服務(wù)器成本研究熱點(diǎn)：如何在保證服務(wù)質(zhì)量的前提下降低成本？主要來(lái)源交換機(jī)、路由器、負(fù)載均衡設(shè)備傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心使用樹(shù)形結(jié)構(gòu)，核心交換機(jī)和路由器構(gòu)成流量瓶頸，且造價(jià)昂貴研究熱點(diǎn)：新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以交換機(jī)為中心的多層樹(shù)形結(jié)構(gòu)：例如Fat-Tree以服務(wù)器為中心的互聯(lián)結(jié)構(gòu)：例如DCell100網(wǎng)絡(luò)設(shè)

47、備成本研究熱點(diǎn)降低服務(wù)器工作能耗降低同等性能設(shè)備能耗提高同等能耗設(shè)備性能可調(diào)整負(fù)載的服務(wù)器減少降溫系統(tǒng)能耗精細(xì)、精準(zhǔn)的溫度控制集裝箱式模塊化數(shù)據(jù)中心101能源成本重點(diǎn)掌握掌握關(guān)系、屬性、域、元組、度、基數(shù)、模式的基本概念。能根據(jù)要求寫(xiě)出相應(yīng)的關(guān)系代數(shù)查詢(xún)表達(dá)式。掌握關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)運(yùn)算。掌握物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)管理的特點(diǎn)（數(shù)據(jù)特點(diǎn)，數(shù)據(jù)查詢(xún)、存儲(chǔ)和融合的方法）102第10章關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)是一組具有不同名稱(chēng)的關(guān)系的集合。 103關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型關(guān)系（Relation）關(guān)系即數(shù)據(jù)庫(kù)中的表關(guān)系表僅是數(shù)據(jù)邏輯上的組織形式，物理上可以用B+樹(shù)等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行索引可以直觀(guān)表達(dá)真實(shí)世界的物理量屬性（Attribute）關(guān)系表

48、的每一列稱(chēng)為一個(gè)屬性，描述了數(shù)據(jù)某一方面的信息表的每一列包含且僅包含一個(gè)屬性的值屬性的值可以有多種整數(shù)、實(shí)數(shù)、日期時(shí)間等多種類(lèi)型域（Domain）域是一組具有相同數(shù)據(jù)類(lèi)型的值的集合 表中的任何屬性都必須定義在域上 元組（Tuple）關(guān)系表中的每一行都叫做一個(gè)元組元組是關(guān)系的基本組成元素 在關(guān)系中，元組排列的順序并不重要 度（Degree）：關(guān)系表包含的屬性數(shù)目叫做度 基數(shù)（Cardinality）：關(guān)系表包含的元組數(shù)目叫做基數(shù) 104關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型模式（Schema）關(guān)系的名稱(chēng)及其所含屬性的集合統(tǒng)稱(chēng)為模式 用“關(guān)系名稱(chēng)（屬性1，屬性2，屬性3，）”的方法來(lái)表示模式屬性在模式中的排列順序是無(wú)序的

49、105關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型關(guān)系代數(shù)的操作符主要分四類(lèi)傳統(tǒng)的集合運(yùn)算符專(zhuān)門(mén)的關(guān)系運(yùn)算符比較運(yùn)算符邏輯運(yùn)算符 106關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)交（）關(guān)系R與關(guān)系S的交由既屬于R又屬于S的元組組成，即RS=t|tRtS 差（）關(guān)系R與關(guān)系S的差由屬于R但不屬于S的元組組成，即R-S=t|tRt S。并（）關(guān)系R與關(guān)系S的并由屬于R或?qū)儆赟的元組組成，即RS=t|tRtS 廣義笛卡爾積（）關(guān)系R（度為n）與關(guān)系S（度為m）的廣義笛卡爾積是一個(gè)有n+m項(xiàng)屬性的元組的集合，其中前n個(gè)屬性來(lái)自關(guān)系R，后m個(gè)屬性來(lái)自關(guān)系S，即RS=trts|trRtsS若R有k1 個(gè)元組，S有k2個(gè)元組，則關(guān)系R和關(guān)系S的廣義笛卡爾積有k1*k2

50、個(gè)元組107傳統(tǒng)的集合運(yùn)算符（1）投影（）投影運(yùn)算用于從已有關(guān)系R產(chǎn)生新關(guān)系S使得S包含R的部分列。表達(dá)式為： A1,A2, ,AnA1,A2, ,An( (R R) )， 返回的結(jié)果為僅包含R的屬性列A1,A2, An的新關(guān)系S 108專(zhuān)門(mén)的關(guān)系運(yùn)算符（1）選擇（）選擇運(yùn)算用于從已有關(guān)系R產(chǎn)生新關(guān)系S使得S是R中滿(mǎn)足條件C的元組的集合，記作 c c(R)(R)109專(zhuān)門(mén)的關(guān)系運(yùn)算符（2）連接基于條件C將兩種關(guān)系連接起來(lái)，條件的一般形式是AB，= =，=，=， ，A是關(guān)系R中的屬性或者是一個(gè)常數(shù)，B是關(guān)系S中的屬性或者是一個(gè)常數(shù)，A和B必須是同一個(gè)定義域（相同的類(lèi)型）。連接運(yùn)算可分兩步完成取關(guān)

51、系R和S的笛卡爾積RS從RS選擇所有滿(mǎn)足條件C的元組110專(zhuān)門(mén)的關(guān)系運(yùn)算符（3）R S C自然連接（ ）通過(guò)相等的共同屬性值將兩種關(guān)系連接起來(lái)。111專(zhuān)門(mén)的關(guān)系運(yùn)算符（4）海量性：假設(shè)每個(gè)傳感器每分鐘內(nèi)僅傳回1K數(shù)據(jù)，則1000個(gè)節(jié)點(diǎn)每天的數(shù)據(jù)量就達(dá)到了約1.4GB 多態(tài)性 ：類(lèi)型生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：溫度、濕度、光照多媒體傳感網(wǎng)：視頻、音頻火災(zāi)導(dǎo)航系統(tǒng)：結(jié)構(gòu)化通訊數(shù)據(jù)處理復(fù)雜性不同格式和單位不同精度不同測(cè)量時(shí)間和測(cè)量條件112物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)（1）關(guān)聯(lián)性及語(yǔ)義性描述同一個(gè)實(shí)體的數(shù)據(jù)在時(shí)間上具有關(guān)聯(lián)性（同一節(jié)點(diǎn)上溫度隨時(shí)間變化 ）描述不同實(shí)體的數(shù)據(jù)在空間上具有關(guān)聯(lián)性（同一區(qū)域內(nèi)不同節(jié)點(diǎn)測(cè)得的溫度值相近

52、）描述實(shí)體的不同維度之間也具有關(guān)聯(lián)性（同一節(jié)點(diǎn)同一時(shí)間測(cè)得的溫度與濕度值相關(guān)）113物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)（2）重點(diǎn)掌握了解網(wǎng)絡(luò)信息安全的一般性指標(biāo)。理解主要的RFID安全隱患。了解RFID安全保護(hù)機(jī)制，重點(diǎn)掌握基于密碼學(xué)的安全機(jī)制。理解位置信息的定義，舉例說(shuō)明保護(hù)位置信息的手段。掌握幾種保護(hù)位置隱私的手段。114第11章可靠性：三種測(cè)度標(biāo)準(zhǔn)（抗毀、生存、有效）可用性：用正常服務(wù)時(shí)間 和整體工作時(shí)間之比衡量保密性：常用的保密技術(shù)（防偵聽(tīng)、防輻射、加密、物理保密）完整性：未經(jīng)授權(quán)不能改變信息；與保密性的區(qū)別：保密性要求信息不被泄露給未授權(quán)的人，完整性要求信息不受各種原因破壞。不可抵賴(lài)性：參與者不能抵賴(lài)

53、已完成的操作和承諾的特性可控性：對(duì)信息傳播和內(nèi)容的控制特性115網(wǎng)絡(luò)信息安全的一般性指標(biāo) 首先，RFID標(biāo)簽和后端系統(tǒng)之間的通信是非接觸和無(wú)線(xiàn)的，使它們很易受到竊聽(tīng); 其次，標(biāo)簽本身的計(jì)算能力和可編程性，直接受到成本要求的限制。更準(zhǔn)確地說(shuō)，標(biāo)簽越便宜，則其計(jì)算能力越弱，而更難以實(shí)現(xiàn)對(duì)安全威脅的防護(hù)。標(biāo)簽中數(shù)據(jù)的脆弱性 標(biāo)簽和閱讀器之間的通信脆弱性 閱讀器中的數(shù)據(jù)的脆弱性 后端系統(tǒng)的脆弱性 RFID的安全問(wèn)題 竊聽(tīng)(eavesdropping)標(biāo)簽和閱讀器之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)射頻通信攻擊者可以在設(shè)定通信距離外偷聽(tīng)信息中間人攻擊(man-in-the-middle attack, MITM)對(duì)reader(tag)偽裝成tag(reader)，傳遞、截取或修改通信消息“扒手”系統(tǒng)117主要安全隱患（1）欺騙、重放、克隆欺騙(spoofing)：基于已掌握的標(biāo)簽數(shù)據(jù)發(fā)