1.物联网定义:物联网就是以“物”的信息感知、传输、处理为特征,利用包括RFID 、移动通信、传感器等在内的通信技术使“物”具有通信能力,利用嵌入式、中间件编程等信息技术使“物”具有信息处理能力,形成一个物物、人人、人物都能通信的系统。
2.物联网目标现实世界与虚拟世界的双向融合3.物联网在系统结构上分为哪几个层次?每层实现什么功能?1.感知层:感知层主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据,包括各类物理量、标识、音频、视频数据。
物联网的数据采集涉及传感器、RFID、多媒体信息采集、二维码和实时定位等技术。
2.传输层:传输层的主要功能是直接通过现有互联网(IPv4/IPv6 网络)、移动通信网(如GSM、TD-SCDMA、WCDMA、CDMA、无线接入网、无线局域网等)、卫星通信网等基础网络设施,对来自感知层的信息进行接入和传输。
)3.支撑层:支撑层主要是在高性能网络计算环境下,将网络内大量或海量信息资源通过计算整合成一个可互连互通的大型智能网络,为上层的服务管理和大规模行业应用建立一个高效、可靠和可信的网络计算超级平台。
4.应用层:应用层中包括各类用户界面显示设备,以及其他管理设备等,这也是物联网系统结构的最高层。
4.关键技术 1. 感知技术 2. 传输技术 3. 支撑技术 4. 应用技术5.移动通信特点①移动性②电磁波传播条件复杂③噪声和干扰严重④系统和网络结构复杂⑤要求频带利用率高、设备性能好6.三类损耗,4个效应,产生原因,具体内容(1) 路径传播损耗:又称为衰耗,它是指电磁波在宏观大范围(即千米级)空间传播所产生的损耗。
它反映了传播在空间距离的接收信号电平的变化趋势。
(2) 大尺度衰落损耗:这是由于在电波传播路径上受到建筑物及山丘等的阻挡所产生的阴影效应而产生的损耗。
它反映了中等范围内数百波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗,一般遵从对数正态分布,因其变化率较慢故又称为慢衰落。
(3)小尺度衰落损耗:这主要是由于多径传播而产生的衰落,反映微观小范围内数十波长量级接收电平的均值变化而产生的损耗,一般遵从瑞利或莱斯分布。
其变化率比慢衰耗快,所以称为小尺度衰落或快衰落。
它又可以进一步划分为空间选择性衰落、频率选择性衰落、时间选择性衰落。
选择性是指在不同的空间、频率、时间,其衰落特性不一样。
阴影效应:由于大型建筑物和其他物体的阻挡,在电波传播的接收区域中产生传播半盲区,类似于太阳光受阻挡后可产生的阴影。
光波的波长较短,因此阴影可见;电磁波波长较长,阴影不可见,但是接收终端(如手机)与专用仪表可以测试出来。
远近效应:由于接收用户的随机移动性,移动用户与基站之间的距离也是在随机变化的,若各移动用户发射信号功率一样,那么到达基站时信号的强弱将不同,离基站近者信号强,离基站远者信号弱。
通信系统中的非线性将进一步加重信号强弱的不平衡性,甚至出现了以强压弱的现象,并使弱者(即离基站较远的用户)产生掉话(通信中断)现象,通常称这一现象为远近效应。
多径效应:由于接收者所处地理环境的复杂性,使得接收到的信号不仅有直射波的主径信号,还有从不同建筑物反射过来和绕射过来的多条不同路径信号,而且它们到达时的信号强度、到达时间以及到达时的载波相位都是不一样的。
所接收到的信号是上述各路径信号的矢量和,也就是说多径信号之间可能产生自干扰,这类自干扰称为多径干扰或多径效应。
这类多径干扰非常复杂,有时根本收不到主径直射波,收到的是一些连续反射波等。
多普勒效应:由于接收用户处于高速移动中,如车载通信时传播频率的扩散而引起的,其扩散程度与用户运动速度成正比。
这一现象只产生在高速(N70km/h)车载通信时,而对于通常慢速移动的步行和准静态的室内通信,则不予考虑。
7.4个网的关系教材P18页图像表格8.什么是短距离无线通信?重要特征,教材25短距离无线通信的主要特点是通信距离短,覆盖范围一般在几十米或上百米之内;无线发射器的发射功率较低,一般小于100mW;工作频率多为免付费、免申请的全球通用的工业、科学、医学(Industrial Scientific and Medical, ISM)频段。
短距离无线通信的范围很广,在一般意义上,只要通信收发双方通过无线电波传输信息,并且传输距离限制在较小范围内,通常是几十米以内,就可以称为短距离无线通信。
低成本、低功耗和对等通信,是短距离无线通信技术的三个重要特征和优势9.教材23,39, 41表1.3第二章:重点1.蓝牙技术的特点,教材47(1)全球范围适用(2)可同时传输语音和数据。
(3)可以建立临时性的对等连接(Ad hoc Connection)(4)具有很好的抗干扰能力。
(5)具有很小的体积,以便集成到各种设备中。
(6)微小的功耗。
(7)开放的接口标准。
(8)低成本,使得设备在集成了蓝牙技术之后只需增加很少的费用。
2.教材49 蓝牙的关键特性是健壮性、低复杂性、低功耗和低成本。
3.教材50 蓝牙系统组成,连接方式蓝牙系统由无线部分、链路控制部分、链路管理支持部分和主终端接口组成蓝牙系统提供点对点连接方式或一对多连接方式4.教材51 体系结构,图要理解5.教材52 蓝牙核心协议1.基带协议(Baseband)作用:基带在蓝牙协议栈中位于蓝牙射频之上,基本上起链路控制和链路管理的作用基带可以处理两种类型的链路:SCO (同步连接)和ACL (异步无连接)链路2.链路管理协议(LMP)作用:(1)链路管理协议(LMP)负责蓝牙组件间连接的建立和断开.(2)通过监控信道特性、支持测试模式和出错处理来维护信道。
(3)通过连接的发起、交换、核实、进行身份鉴权和加密等安全方面的任务。
(4)控制微微网内及微微网之间蓝牙组件的时钟补偿和计时精度。
(5)控制微微网内蓝牙组件的工作模式。
(6)其他功能。
包括支持对链路管理器协议版本信息的请求、请求命名,主从角色切换等。
3.逻辑链路控制和适配协议(L2CAP) 作用:(1)协议复用。
(2)信道的连接、配置、打开和关闭。
(3)分段与重组。
(4)服务质量(QoS)o(5)组管理。
4.服务发现协议(SDP)作用:可以査询到设备信息、服务和服务类型,从而在蓝牙设备间建立相应的连接。
6.蓝牙协议子集教材59有4个通用的协议子集可用于各种不同的应用模型:通用接入协议子集(GAP)、串口协议子集(SPP)、服务发现应用协议子集(SDAP)及通用对象交换协议子集(GOEP)。
GAP主要包含三项内容:词典、连接和个性化。
7.连接模式教材60一个设备可以进入査询扫描模式或寻呼扫描模式,既可以被其他发送査询消息的设备发现,也可以通过发送寻呼消息与其他的设备建立连接。
基带规范没有说明设备执行査询扫描和寻呼扫描的条件,因此规范也没有规定什么时候设备允许自己被发现或被连接。
GAP定义了设备建立通信的策略,并将它们分类成发现模式、连接模式和匹配模式。
8.教材66 微微网,散射网,路由机制(简答、分析)(图要看懂,每个框框里的起什么作用),功能模块(每个起什么作用),拓扑结构(1)信息交换中心(MSC)负责跟踪系统内各蓝牙设备的漫游,并在数据包路由过程中充当中继器,它通过光缆或双绞线直接与固定蓝牙主设备(FM)连接。
(2)固定蓝牙主设备(FM)。
位置间隔是固定的,在信息交换中心与其他蓝牙设备,如移动终端(MT)之间提供接口。
(3)移动终端(MT)。
移动终端是普通的蓝牙设备,与其他普通的蓝才设备或更大的蓝牙系统之间进行通信。
移动终端(MT)是固定蓝牙主设备(FM)的从设备,固定蓝牙主设备FM是信息交换中心(MSC)的从设备。
在MT与FM之间进行连接建立的过程中, FM是主设备,当连接建立完成后,MT与FM之间要进行主从转换。
FM功能:除了具有正常的蓝牙功能外,还有许多其他功能。
如接收新的蓝牙从设备进入整个BRS系统;通知MSC本FM微微网的变化;到其他FM微微网的路由信息:在本FM微微网和MSC之间充当中继器的角色。
MT的主要特点是:可进出一个FM微微网;当从一个FM微微网漫游到另一个FM 微微网时,可以发出切换帮助信息;可以与本FM微微网外的其他蓝牙设备建立连接进行通信9.蓝牙优势(了解)10.蓝牙的应用(选择填空)替代线缆、因特网桥、临时组网第三章:(选择填空)1.zigbee技术特点(低功耗、低成本是最显著的特点)(1)低功耗(2)低成本(3)数据传输速率低(4)短时延(5)有效范围小(6)大容量(7)安全性高(8)免执照频段且工作频段灵活2.协议栈教材79ZigBee协议栈由高层应用规范、应用汇聚层、网络层、数据链路层和物理层IEEE 802系列标准把数据链路层分成LLC和MAC两个子层。
MAC子层协议则依赖于各自的物理层,IEEE 802.15.4的MAC层能支持多种LLC标准,通过SSCS协议承载IEEE802.2类型一的LLC标准,同时也允许其他LLC标准直接使用IEEE 802.15.4的MAC层的服务。
3.P8 与蓝牙的比较4.结构5.使用协议和使用频段使用协议:802.15.4;工作频段:2.4GHz、868MHz和915MHZ。
6.传输的三类数据教材81在ZigBee网络中传输的数据可分为3类:①周期性数据,如传感器中传递的数据,数据速率是根据不同的应用定义的:②间断性数据,如控制电灯开关时传输的数据,数据速率是由应用或外部激励定义的;③反复性的低反应时间的数据,如无线鼠标传输的数据,数据速率根据分配的时隙定义。
7.协议层,物理层,数据链路层,传输数据类型8.网络层9.组网方式在组网方式上,ZigBee主要釆用图3.7所示的3种组网方式:图3.7 (a)为主从结构的星状网,它需要一个能负责管理、维护网络的网络协调器和不超过65535个从属装置;图3.7 (b)为簇状网,它可以是扩展的单个星状网或互连多个星状网络;图3.7 (c)为网状网(Mesh),网络中的每一个FFD同时可作为路由器,根据Ad hoc网络路由协议来优化最短和最可靠的路径。
10.比较ZigBee与其他短距离无线通信技术的特点。
低功耗:两节五号电池可使用6~24个月低成本:对通信控制器的要求低,免协议专利费,芯片价格低数据传输速率低——速率为 20~250kbps短时延:一般从休眠转入工作状态只需要15ms,节点接入网络只需30ms有效范围小:有效覆盖范围在10~75m之间大容量:每个ZigBee网络最多可支持255个设备,每一个ZigBee设备可以与另外254台设备相连。
安全性高:提供了数据完整性检查和鉴权能力,采用AES-128加密算法,同时可以灵活确定其安全属性。
免执照频段且工作频段灵活:采用直接序列扩频在工业科学医疗(ISM)频段使用,2.4 GHz(全球)、915MHz(美国)、868MHz(欧洲)。