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1、考试时间2013.1.15 晚6:00-8:00 3-117开卷IoT 复习物联网：1. 你如何理解物联网？物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此，顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思：第一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络；第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信。因此，物联网的定义是通过射频识别（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，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物品的智能化识别、定位
2、、跟踪、监控和管理的一种网络。最简洁明了的定义：物联网(Internet of Things)是一个基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。它具有普通对象设备化、自治终端互联化和普适服务智能化3个重要特征。物联网概念是在互联网概念的基础上，将其用户端延伸和扩展到任何物品与任何物品之间，进行信息交换和通信的一种网络概念。它也是互联网知识和研究的结果和总结。2. 物联网中典型的感知技术有哪些？二维码，使用某种特定的几何图形按一定规律在平面分布的黑白相间的特性记录数据符号信息；在代码编制上巧妙地利用0、1比特流的概念，使用若干个二进制相对应的几何形体
3、来表示文字数值信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。RFID，即无线射频识别，是一种利用射频通信实现的非接触式自动识别技术。其原理是，标签进入磁场后，接受解读器发出的射频信息，凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（无源或被动标签），或者主动发送某一频率的信息（有源或主动标签）；解读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。传感器，能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成。传感器类型多样，其组成的传感器网络将逻辑信息世界与客观物理世界相连接，是感知物理世界的末梢神经网络，是实现物联网的核心技术。
4、其他感知技术还包括摄像机、视频采集技术、卫星定位技术等。3. 物联网中需要利用的无线传输技术有哪些？主要有蓝牙（Bluetooth）、UWB（Ultra Wide Band）以及Zigbee。蓝牙，自适应调频，避免同频谱设备的干扰，加强语音处理功能、安装简易化以及加强设备识别功能。UWB，传输速度快，起源于军事领域，主要用作雷达探测以及军事无线通信，穿透能力强，为最佳无线家庭网关技术；高安全性、高速传输以及低成本的特色，成为短距离无线传输中最受人瞩目的规格。Zigbee，低耗能，低电压、低成本、低传输速度，应用于医疗及家庭监控上。4. 请以典型的实例说明物联网的应用。联网的著名应用包括“感知中
5、国”、“星球皮肤”计划等；其应用领域包括：（1）物流管理，我国物流业成本高、效率低，迫切需要先进的物流网络体系；（2）智能交通管理，通过提前预警能有效避免交通事故的发生，通过ICT优化物流安排和智能流量管理还可助交通运输效率提升17%；（3）安防监控，可以进行遗留物体检测、人群密度估计、人数统计等，有效降低安全事故发生率，防范于未然；（4）节能降耗；物联网的行业应用有M2M业务，其表达的是多种不同类型的通讯技术结合在一起，如机器间通讯、机器控制通讯、人机接口通讯、移动设备与机器间通讯，M2M让机器、设备、应用处理过程与后端信息系统和操作用户共享讯息；其典型的应用有远程电力抄表业务和家庭应用。5
6、. 物联网的四层体系架构，各层的主要功能及典型设备由低层到高层依次是：对象感知层、数据交换层、信息整合层和应用服务层；对象感知层，通过传感器捕获和测量物体相关数据，实现对物理世界的感知，同时具备局部的互动性，需要一定的存储和计算能力。典型设备有传感器、摄像头、射频识别器等；数据交换层，以有线或无线的方式实现无缝、透明、安全的接入，提供并实施编码、认知、鉴权、计费等管理，提供透明的数据传输能力，典型设备有交换机、路由器等；信息整合层，通过云计算实施对海量数据的存储和管理、数据处理与融合，屏蔽其异质性与复杂性，形成一个与真实世界对应的虚拟世界。典型设备有数据库；应用服务层，从虚拟世界中提取信息，提
7、供丰富的面向服务的应用。如智能交通、智能电网、智能医疗。主要设备有各种终端设备。无线传感器网络：1、 什么是无线传感器网络线传感器网络是由一组传感器以Ad-Hoc方式构成的无线网络，它由大量节点组成，密集地部署在被检测区域的内部或附近，各个传感器节点的位置一般事先不确定，以便在环境恶劣的地理位置或灾难现场随机部署。无线传感器网络汇集了传感器技术、无线网络通信和计算机技术。2、 无线传感器网络节点结构主要包括什么？数据采集模块（Sensors 和A/D Convert）；数据处理和控制模块：（CPU 、Memory 和嵌入式操作系统等）；通信模块（无线通信系统）；供电模块（Power Unit）
8、；还包括定位系统（LFS）、移动装置（Mobilizer）、电源自供系统等。3、 无线传感器网络协议栈包括什么？物理层；数据链路层；网络层；传输层；应用层；能量管理平面；移动性管理平面；任务管理平面。4、 WSN中几种经典路由协议（DD，LEACH，GPSR，ReInform）的协议过程、适用环境、主要解决的问题和优缺点。DD：定向扩散路由：Sink以泛洪方式发出查询任务的消息；在查询消息的传输阶段建立初始梯度场；传感器节点将采集到的数据沿着梯度方向传送到汇聚节点。Sink节点查询兴趣消息：兴趣消息采用泛洪的方法传播到网络；有和兴趣匹配数据的节点发送数据；兴趣扩散阶段建立节点到Sink的路径查
9、询消息的传播建立数据的传输梯度：汇聚节点发送查询消息；兴趣消息：任务性质、数据采集/发送数率、时间戳等；中间节点：记录、转发；梯度：表示了数据的传输方向优点：数据中心路由，定义不同任务类型/目标区域消息；路径加强机制可显著提高数据传输的速率；周期性路由：能量的均衡消耗；缺点：周期性的洪泛机制-能量和时间开销都比较大；节点需要维护一个兴趣消息列表，代价较大；LEACH：LEACH是第一个在无线传感器网络中提出的层次式路由协议。基本思想：将传感器节点分成簇(clusters)，每个传感器节点都将数据传给各自的簇头(cluster-head)，由簇头进行数据融合处理后再传给Sink节点。LEACH算
10、法：簇头节点作为一定区域所有节点的代理，负责和Sink的通信；非簇头节点可以使用小功率和簇头节点通信；簇头节点可以对所辖区域节点数据进行融合，减少网络中传输的数据；簇头选举算法的设计，要求保证公平性网络按照周期工作，每个周期分为两个阶段：（1）簇头建立阶段：节点运行算法，确定本次自己是否成为簇头；簇头节点广播自己成为簇头的事实；其他非簇头节点按照信号强弱选择应该加入的簇头，并通知该簇头节点；簇头节点按照TDMA的调度，给依附于他的节点分配时间片；（2）数据传输阶段：节点在分配给他的时间片上发送数据；优点：优化了传输数据所需能量；优化了网络中的数据量；缺点：节点硬件需要支持射频功率自适应调整；无
11、法保证簇头节点能遍及整个网络；GPSR：采用贪婪算法；利用节点的地理位置信息；转发节点：产生或收到数据的节点向以欧氏距离计算最靠近目的节点的邻居节点转发数据优点：采用局部最优的贪婪算法，不需要维护网络拓扑，路由开销小；可适用于静态和移动的WSN网络；缺点：需要地理位置信息的支持；需要维护邻居节点位置信息；ReInform：ReInForm方法是基于在多条路径上发送数据包的多个拷贝来提高数据包传输可靠性。从数据源节点开始，根据数据传输可靠性、信道质量以及传感器节点到汇聚节点的跳数，确定需要的传输路径数目，以及下一跳节点数目和相应的节点。邻居节点在接收到数据源节点的数据后，将自己视作数据源节点，重
12、复上述数据源节点的选路过程。实现满足可靠要求的数据传输。5、 短距离无线通信技术包括哪里技术？举出4中，并进行比较NFC：依附性太强，一方面，NFC技术可以刺激蓝牙、Wi-Fi等其他技术的发展，另一面，NFC技术的最终实现也要依赖于这些技术。 ZigBee：巨头力挺，前途难料；Blouetooth：传输距离太短、信息安全问题；Wi-Fi：发展迅速、瓶颈犹存、高昂的价格让消费者步不前；UWB：前途无量，受困UWB标准不统一；6、 WSN支撑技术包括那些，并简单介绍。定位技术：（1）位置信息对传感器网络至关重要，它有助于确定监测事件发生的地理位置和进行目标跟踪，协助路由，实现信息的定向扩散和查询，
13、进行网络管理，利用位置信息构建拓扑结构；（2）定位技术包括，基于测距（range-based）的定位技术，无需测距（range-free）的定位技术，定位相关的其它技术；同步技术：无线传感器网络需要一个表示整个系统的全局时间，并且要保证全局时间的同步，需要解决同步精度、功耗和可扩展性等问题；容错技术：涉及的内容包括错误管理模型、错误检测、错误诊断和评估、错误修复和可靠性管理；数据融合技术：数据融合可以去掉冗余数据，节省能量；对监测同一对象的对个传感器的数据进行综合可以有效提高所获信息的精确度、可信度和数据收集效率；可采用技术有数据融合路由数据汇聚树。安全技术：传感器网络的安全与其他网络安全出发
14、点是相同的，都要解决如下问题：机密性问题，点到点的消息认证问题，完整性鉴别问题，时效性问题；可以采用的技术有安全路由、加密技术等。网管技术：包括集中式网络管理系统、层次性网络管理系统、分布式网络管理系统、集成式网络管理系统。7、 无线传感器网络定位系统的主要技术。1使用RSS方式定位的系统：该系统基于射频接收信号强度（RSS）分析的三维位置感知方法，实现小范围内的定位；SpotON（1999）； 2. 使用TOA/TDOA方式定位的系统：Bat System（1999），一种基于测距（range-based）的定位技术；Cricket（2000），MIT提出了一种融合TDOA和信号到达相位差的
15、硬件解决方案。3混合定位系统：Calamari Calamar，采用超声波传播时间（TOA）和接收电信号强度（RSS）方式定位；AHLoS（Ad Hoc Localization System）（2001），AHLoS使用RSS进行接近情况探测，同时使用RF和超声波的收发时间进行TDOA测量。4无需测距的定位系统：UC Berkeley（2006），Trio传感器节点；多传感器融合算法，使用空间相关性，融合后的二进制测量值提供更加精细的位置信息。融合后的数据通过数据关联的马尔可夫-蒙特卡罗算法（Markov chain MonteCarlo Data Association - MCMCDA） 跟踪未知个数的目标。8、 无线传感器网络中同步技术的基本思想，目前有哪些方法。基本思想：无线传感器网络是一个典型的分布式系统，因此需要一个表示整个系统的全局时间来解决同步的问题，全局时间根据需要可以是物理时间（绝对时间）也可以是逻辑时间（相对时间）。同步问题需要解决的问题包括：同步精度、功耗、可扩展性；方法：包括以下协议RBS、DMTS、TPSN、HRTS、FTSP、GCS；RBS机制应用于多跳网络，是接收者-发送者的同步协议；TPSN时间同步协议采用广播的机制，分为层次发现阶
