《物聯(lián)網(wǎng)工程概論》習(xí)題及思考題答案

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案1-1簡述聯(lián)的義分物網(wǎng)的“物的件答：物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備按定的協(xié)議，把各物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接行息交換和通信，以實現(xiàn)對物體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。特別注意，物聯(lián)網(wǎng)中的“物”，不是普通意義的萬事萬物，這里“物要滿足以下條件、要有相應(yīng)信息的接收器；2、要有數(shù)據(jù)傳輸通路、要有一定的存儲功能、有處理運算單5、有操作系統(tǒng)；、有專門的應(yīng)用程序；7、有數(shù)據(jù)發(fā)送器；8、循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；9、世界網(wǎng)絡(luò)中有可被識別的唯一編號。1-2簡述聯(lián)應(yīng)備三特。答：一是全面感知，即利用射頻識別技(、感器、二維碼等隨時隨地獲取物體的信息二可靠傳遞通各種電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合物體的信息實時準確地傳遞出去；三是智能處理用云計算，模糊識別等各種智能計算技術(shù)海量的數(shù)據(jù)和信息進行分析和處理，對物體實施智能化的控制。1-4名詞釋、EPC、ZigBee答：即頻識別，俗稱電子標(biāo)簽，一種自動識別技術(shù)，可以快速讀寫、長期跟蹤管理，通過無線射頻方式進行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對目標(biāo)加以識別。，即品電子代碼，為每一件單品建立全球的、開放的標(biāo)識標(biāo)準，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)對單件產(chǎn)品的跟蹤與追溯。術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)。主要用于距離短低傳輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進行數(shù)據(jù)傳輸以及典型的有周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。1-5簡要述聯(lián)的架構(gòu)答：物聯(lián)網(wǎng)可以簡要分為核心層、接入層，軟件核心層主要是應(yīng)用服務(wù)層，硬件接入層包括網(wǎng)絡(luò)傳輸層和感知控制層。感知控制層一般包括感應(yīng)器、傳感器網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)標(biāo)、感器節(jié)點、智能終端等，網(wǎng)絡(luò)傳輸層包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)頁腳內(nèi)

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案絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、信息中心、網(wǎng)管中心等；軟件應(yīng)用服務(wù)層是為了管理、維護物聯(lián)網(wǎng)以及為完成用戶的某種特定任務(wù)而編寫的各種程序的總和。1-6分析聯(lián)的鍵術(shù)應(yīng)難。答：關(guān)鍵技術(shù)為無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)。應(yīng)用難點在于其技術(shù)標(biāo)準問題、數(shù)據(jù)安全問題、地問題、終端問題。1-7舉例明聯(lián)的用域前。答：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，幾乎可以包含各行各業(yè)。目前在環(huán)境保護、社區(qū)服務(wù)、商務(wù)金融等方面，例“移支付”、移動購物“手錢包、手銀”、電子機票等，前景廣闊可觀應(yīng)潛力巨大無是服務(wù)經(jīng)濟市場，還是國家戰(zhàn)略需要聯(lián)網(wǎng)都能占據(jù)重要地位。2-4形分幾？簡說每種形的點答：條形碼可以有一維的，還有二維條形碼，黑條和空白的排列就代表了商品的產(chǎn)品屬性等特征信息，在條碼的編碼方式中在水平和垂直方向的二維空間存儲信息的條碼，稱為二條碼（直顯示英文、中文、數(shù)字、符號、圖形；存儲數(shù)據(jù)量大存字用描儀直接讀取內(nèi)容需另接數(shù)據(jù)庫密可加密安全級別最高時，損污仍可讀取完整信息。2-5RFID系統(tǒng)本成分哪？答：系主由應(yīng)答器、閱讀器和高層組成。其中應(yīng)答器是集成電路芯片形式，而集成芯片又根據(jù)它的封裝不同表現(xiàn)的形式也不太一樣器用于產(chǎn)生射頻載波完成與應(yīng)答器之間的信息交互的功能。高層功能是信息的管理和決策系統(tǒng)。2-6應(yīng)答的成頁腳內(nèi)

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案答：應(yīng)答器的基本是由天線、解器、電源、解調(diào)器、存儲器，控制器以及負載電路組成。從應(yīng)答器傳送信息到閱讀器，狀態(tài)數(shù)據(jù)在的制，從存儲器中取出經(jīng)過編碼器和負載調(diào)制單元發(fā)送到閱讀器2-7RFID產(chǎn)品基衡參有些答產(chǎn)的基本衡量參數(shù)有工作頻率、讀取距離、讀寫速度、方向性、采用通信接口協(xié)議。2-8述線工原。答線一種以電磁波形式把端射頻信號功率接收或輻射出去的裝置電路與空間的界面器件用實現(xiàn)導(dǎo)行波自由空間波能量的轉(zhuǎn)化電磁能量的轉(zhuǎn)換過程中完成信息的交互。2-10請出RFID線要為幾？種特如何答天主分為近場天線、遠場天線、偶極子天線、微帶貼片天線和電感耦合射頻天線等近場線統(tǒng)作在天線的近場簽所需的能量都是通電感耦合方式由讀寫器的耦合線圈輻射近場獲得作方式為電感耦合于超高頻和微波頻段遠天線為標(biāo)簽提供能量或喚醒有源標(biāo)簽作距離較遠一般位于讀寫器天線的遠場偶子天也稱為對稱振子天線兩同粗細和等長的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成號從中間的兩個端點饋入偶子的兩臂上產(chǎn)生一定的電流分布種流分布就會在天線周圍空間激發(fā)起電磁場微帶片線常是由金屬貼片貼在接地平面上的一片層帶貼片天線質(zhì)量輕、體積小、剖面薄3-1傳感的義什?們?nèi)绶诸?？答感是一種能把特定的被信號一規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或裝置，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示和控制等要求。根據(jù)不同的分類方式，有不同的分類。3-3傳感的態(tài)性基概及要性指的意什?答：傳感器的動態(tài)特性，是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。3-4傳感的要性哪?答：主要分為靜態(tài)特性和動態(tài)性。衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、靈敏度、遲頁腳內(nèi)

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案滯和重復(fù)性等。3-6什么傳器由幾分成它們作與互系樣答：傳感器由兩個基本元件組成：敏感元件與轉(zhuǎn)換元件。具體由下圖所示：什叫對度和對度答相濕度指空氣中水汽壓飽和水汽壓的百分比對濕度指的是大氣中水汽的密度，即單位大氣中所含水汽的質(zhì)量。3-12超聲傳器基原是么超波頭哪種結(jié)形？答聲傳感器是利用超聲波特性研制而成的傳感器聲波振動頻率高于可聽聲波。由換能晶片在電壓的激勵下，發(fā)生振動能產(chǎn)生超聲波。超聲波對液體的穿透能力強不明的固體中它可穿透十米的深度聲波碰到雜質(zhì)或分界面發(fā)生顯著反射，形成反射成回波碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)超波頭要由壓電晶片組成可發(fā)射超聲波也可以接收超聲波功率超聲探頭多用來探測有許多不同的結(jié)構(gòu)可直探頭、斜探頭、表面波探頭、蘭姆波探頭、雙探頭等。3-14溫度感是么類？答水子具有較大的電偶極矩氫原子附近有極大的正電場因而它具有很大的電子親和力使得水分子易于吸附固體表面并滲透到固體內(nèi)部用分子這一特性制成的濕度傳感器稱為水分子親和力型傳感器把水分子親和力無關(guān)的濕度傳感器為水分子親和力型傳感器。什是體濕度什叫點答：大氣的干濕程度通常用絕對濕度和相對濕度來表示。露點：降低溫度可使未飽和水頁腳內(nèi)

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案汽變成飽和水汽。3-17電式度傳器工原是么有么點使時注什問題答電式濕度傳感器的敏感元件為濕敏電容要材料一般為高分子聚合物金屬氧化物這材料對水分子有較強吸附能力附水分的多少隨環(huán)境濕度而變化于分子有較大的電偶極矩水后材料的電容率發(fā)生變化器的電容值也就發(fā)生變化樣，把電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，就可以對濕度進行監(jiān)測。3-18聲波基特？答：它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小的特點，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等。3-20從聲的行方來可為兩基類？答：超聲波是一種在彈性介質(zhì)中的機械振蕩，有兩種形式：橫向振蕩（橫波）及縱向振蕩（縱波3-21氣敏感的性答：氣敏傳感器的特性主要有靈敏度；響應(yīng)時間；選擇性；穩(wěn)定性；溫度特性；濕度特性；電源電壓特性。3-23什是聲波答：低于的械波稱為次聲波高于的械波．為超聲波。4-1傳感節(jié)在現(xiàn)種絡(luò)議應(yīng)用統(tǒng)，在些實束答傳器節(jié)點在實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和應(yīng)用系統(tǒng)時，存在以下一些現(xiàn)實約束電能量限傳感器節(jié)點體積微小，通常攜帶能量十分有限的電池傳器節(jié)點個數(shù)多成本要求低廉、分布區(qū)域廣，而且部署區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，有些區(qū)域甚至人員不能到達感器節(jié)點通過更換電池的方式來補充能源是不現(xiàn)實的通信能有無線通信的量消耗與通信距離的關(guān)系為：

kd

其中，參數(shù)n滿關(guān)系2<。的值與很多因素有關(guān)。在復(fù)雜的通信環(huán)境和節(jié)點有限通信能力的情況下設(shè)網(wǎng)絡(luò)通信機制以滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信需求是傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)之一計算存能有傳感器節(jié)點一種微型嵌入頁腳內(nèi)

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案式設(shè)備要求它價格低功耗小這些限制必然導(dǎo)致其攜帶的處理器能力比較弱儲容量比較小。4-2舉例明線感網(wǎng)的用域。答：傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景非常廣闊，能夠廣泛應(yīng)用于軍事監(jiān)和預(yù)報、健康護理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復(fù)雜機械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間和倉庫管理，以及機場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等領(lǐng)域。隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)的深入研究和廣泛應(yīng)用，傳感器網(wǎng)絡(luò)將逐漸深入到人類生活的各個領(lǐng)域。4-3傳感節(jié)由幾分成答感節(jié)點由傳感器模塊理器模塊線通信模塊和能量供應(yīng)模塊四部分組成。傳感器模塊負責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器塊負責(zé)控制整個傳感器節(jié)點的操作存儲和處理本身采集的數(shù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)線通信模塊負責(zé)與其他傳感器節(jié)點進行無線通信換制息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)量供應(yīng)模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的能量，通常采用微型電池。4-4簡述線感網(wǎng)各協(xié)和臺的能答：協(xié)議棧包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧的五層協(xié)議相對應(yīng)另，協(xié)議棧還括能量管理平臺、移動管理平臺和任務(wù)管理平臺。這些管理平臺使得傳感器節(jié)點能夠按照能源高效的方式協(xié)同工作點移動的傳感器網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并支持多任務(wù)和資源共享。各層協(xié)議和平臺的功能如下：物理層提供簡單但健壯的信號調(diào)制和無線收發(fā)技術(shù)；數(shù)據(jù)鏈路層負責(zé)數(shù)據(jù)成幀、幀檢測、媒體訪問和差錯控制；網(wǎng)絡(luò)層主要負責(zé)路由生成與路由選擇；傳輸層負責(zé)數(shù)據(jù)流的傳輸控制，是保證通信服務(wù)質(zhì)量的重要部分；應(yīng)用層包括一系列基于監(jiān)測任務(wù)的應(yīng)用層軟件；能量管理平臺管理傳感器節(jié)點如何使用能源，在各個協(xié)議層都需要考慮節(jié)省能量；移動管理平臺檢測并注冊傳感器節(jié)點的移動護到匯聚節(jié)點的路由使得傳感器節(jié)點能夠動態(tài)跟蹤其鄰居的位置；任務(wù)管理平臺在一個給定的區(qū)域內(nèi)平衡和調(diào)度監(jiān)測任務(wù)。頁腳內(nèi)

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案4-5無線感網(wǎng)具何著點答無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有以下的點大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)2.自組織網(wǎng)絡(luò)多跳路動態(tài)性網(wǎng)絡(luò)5.可的網(wǎng)絡(luò)以據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)4-6基于離定的法為：于的位基于的位基于的定位和基于的定位等，比較這四種方法的優(yōu)缺點。答：基于的位精度高，但要求節(jié)點間保持精確的時間同步，因此對傳感器節(jié)點的硬件和功耗提出了較高的要求技術(shù)對硬件的要求高，成本和能耗使得該技術(shù)對低能耗的傳感器網(wǎng)絡(luò)提出了挑戰(zhàn)。但是技術(shù)測距誤差小，有較高的精度AOA定位不僅能確定節(jié)點的坐標(biāo)還提供節(jié)點的方位信息測技術(shù)易受外界環(huán)境影響，且需額外硬件，在硬件尺寸和功耗上不適用于大規(guī)模的傳器網(wǎng)絡(luò)。在實驗環(huán)境中表出良好的特性，但是在現(xiàn)實環(huán)境中，溫度、障物、傳播模式等條件往往都是變化的，使得該技術(shù)在實際應(yīng)用中仍然存在困難。4-7無線感網(wǎng)為么使時同步制間同步制主性參包哪？答在線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中單個節(jié)點的能力非常有限個系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能需要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點互相配合共同完成。時間同步在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中起著非常重要的作用。在分布式系統(tǒng)中同節(jié)點都自己的本地時鐘于不同節(jié)點的晶體振蕩器頻率存在偏差以溫度變化和電磁波干擾等使在某個時刻所有節(jié)點都達到時間同步們時間也會逐漸出現(xiàn)偏差分布式系統(tǒng)的協(xié)同工作需要節(jié)點間的時間同步此間同步機制是分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)框架的一個關(guān)鍵機制。傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣性導(dǎo)致了對時間同步機制需求的多樣性能用一種時間同步機制滿足所有的應(yīng)用要求。傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步機制的主要性能參數(shù)如下大誤差（）同步期限3）步范圍）用性（）效率（）價和體積4-8無線感網(wǎng)的全究解哪些題答：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全和一般網(wǎng)絡(luò)安全的出發(fā)點是相同的，都要解決如下問題：（）密性問題點到點的消息認證問題）完整性鑒別問題）鮮性問題）認證組/廣問題（）全管理問題4-9與傳網(wǎng)的由議比無傳感網(wǎng)的由議有些點頁腳內(nèi)

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案答：與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議具有以下特點：（）量優(yōu)先）于局部拓撲信息）數(shù)據(jù)為中心）應(yīng)用相四類的由協(xié)分是么答從體應(yīng)用的角度出發(fā)根不同應(yīng)用對傳感器網(wǎng)絡(luò)各種特性的敏感度不同路由協(xié)議分為四種類型。四種類型的路由協(xié)議分別是能感知路由協(xié)議基查詢的路由協(xié)議地理位置路由協(xié)議。（）靠的路由協(xié)議。4-11設(shè)計線感網(wǎng)的MAC協(xié)時需著考哪幾方？答：在設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議時，需要著重考慮以下幾個方面：（）節(jié)省能量。傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點一般是以干電池、紐扣池等提供能量，而且電池能量通常難以進行補充，為了長時間保證傳感器網(wǎng)絡(luò)的有效工作協(xié)在滿足應(yīng)用求的前提下，應(yīng)盡量節(jié)省使用節(jié)點的能量。（）可擴展性。由于傳感器節(jié)點數(shù)目、節(jié)點分布密度等在感器網(wǎng)絡(luò)生存過程中不斷變化節(jié)位置也可能移動還新節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)的問題以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)具有動態(tài)性協(xié)也應(yīng)具有可擴展性，以適應(yīng)這種動態(tài)變化的拓撲結(jié)構(gòu)。（網(wǎng)效率網(wǎng)絡(luò)效率包括網(wǎng)絡(luò)的公平性時性網(wǎng)吞吐量以及帶寬利用率等。4-12在無傳器絡(luò)可造網(wǎng)能浪的要因包哪方？答：可能造成網(wǎng)絡(luò)能量浪費的主要原因包括如下幾方面：（）果協(xié)采用競爭方式使用共享的無線道，節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中，可能會引起多個節(jié)點之間發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞就需要重傳發(fā)送的數(shù)據(jù)而耗節(jié)點更多的能量節(jié)點接收并處理不必要的數(shù)據(jù)。這種串音）現(xiàn)造成節(jié)點的無線接收模塊和處理器模塊消耗更多的能量節(jié)在不需要發(fā)送數(shù)據(jù)時一直保持對無線信道的空閑偵聽idle便接收可能傳輸給自己的數(shù)據(jù)。這種過度的閑偵聽或者沒必要的空閑偵聽同樣會造成節(jié)點能量的浪費在控制節(jié)點之間的信道分配時，如果控制消息過多，也會消耗較多的網(wǎng)絡(luò)能量。4-13按照用定配道式還隨訪信方可傳器絡(luò)協(xié)分頁腳內(nèi)

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案哪類答：按照下列條件分類協(xié)：第一，采用分布式控制還是集中控制；第二，使用單一共享信道還是多個信道第采固定分配信道方式還是隨機訪問信道方式照第三種分類方法，將傳感器網(wǎng)絡(luò)的議分為三類：（采用無線信道的時分復(fù)用方2采用無線信道的隨機競爭方3其他MAC協(xié)議，采用頻分復(fù)用或者碼分復(fù)用等方式4-14在傳器絡(luò)，什要網(wǎng)進拓結(jié)控與優(yōu)。答在感器網(wǎng)絡(luò)中網(wǎng)絡(luò)的拓結(jié)構(gòu)控制與優(yōu)化有著十分重要的意義要現(xiàn)在以下幾個方面影響整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間減小節(jié)點間通信干擾，提高網(wǎng)絡(luò)通信效率為路由協(xié)議提供基礎(chǔ)影數(shù)據(jù)融合彌補節(jié)點失效的影響。傳器絡(luò)撲控主研的題什？答傳器網(wǎng)絡(luò)拓撲控制主要研究的問題是滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋度和連通度的前提下過功率控制和骨干網(wǎng)節(jié)點選擇除點之間不必要的通信鏈路成一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具地講傳器網(wǎng)絡(luò)中的拓撲控制按照研究方向可以分為兩類點率控制和層次型拓撲結(jié)構(gòu)組織率控制機制調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的發(fā)射功率滿網(wǎng)絡(luò)連通度的前提下均節(jié)點的單跳可達居數(shù)目次型拓撲控制利用分簇機制讓一些節(jié)點作為簇頭節(jié)點由簇頭節(jié)點形成一個理并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的骨干網(wǎng)他非骨干網(wǎng)節(jié)點可以暫時關(guān)閉通信模塊，進入