物联网技术导论题库

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1、2011 级物联网技术导论题库1. 物联网三层体系结构中主要包含哪三层？简述每层内容。（1）感知层 感知层有数据采集子层，短距离通信技术和协同信息处理子层组成。数 据采集子层通过各种类型的传感器获取物理世界智能光发生的物理时间和数据信息。短距离 通信技术和协同信息处理子层将采集到的数据在局部范围内进行协同处理，以提高信息的精 度，降低信息冗余度，并通过自组织能力的短距离传感网介入广域承载网络。它旨在解决感 知层数据与多种应用平台间的兼容性问题。（2）网络层 网络层主要将来自感知层的各类信息通过基础承载网络传输到应用层。（3）应用层 应用层主要将物联网技术与行业专业系统相结合，实现广泛的物物互联

2、 的应用解决方案，主要包括业务中间件和行业应用领域。用于支撑跨行业，跨医用，跨系统 之间的信息协同，共享，互通。2. 简述传感器的作用及组成。简单地说，传感器实际上是一种功能快，其作用是将来自外界的各种信号转换成电信号。传感器一般有敏感元件，转换元件，基本转换电路三部分组成。敏感元件：它是直接感 受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一种物理量的元件。转换元件：敏感元件的输出 就是它的输入，它把输入转换层电路产量。转换电路完成被测量参数至电量的基本转换输入 到测控电路中，进行放大，运算，处理等进一步转换，以获得被测值或进行过程控制。3. 简述传感器的选用原则。（1）根据测量对象与测量环境确定传

3、感器的类型。（2）灵敏度的选择 通常，在传感器的线性范围内，希望传感器的灵敏度越高越好。因 为只有灵敏度高时，与被测量变化对应的输出信号的值才比较大，有利于信号处理。（3）频率响应特性 传感器的频率响应特性决定了被测量的频率范围，必须在允许频率 范围内保持不失真的测量条件，实际上传感器的响应总有定延迟，希望延迟时间越短越好。（4）线性范围 传感器的线形范围是指输出与输入成正比的范围。以理论上讲，在此范 围内，灵敏度保持定值。传感器的线性范围越宽，则其量程越大，并且能保证一定的测量精 度。在选择传感器时，当传感器的种类确定以后首先要看其量程是否满足要求。（5）稳定性 传感器使用一段时间后，其性能

4、保持不变化的能力称为稳定性。影响传感 器长期稳定性的因素除传感器本身结构外，主要是传感器的使用环境。因此，要使传感器具 有良好的稳定性，传感器必须要有较强的环境适应能力。（6）精度 精度是传感器的一个重要的性能指标，它是关系到整个测量系统测量精度的 一个重要环节。4. 简述嵌入式系统的特点。（1）属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现（2）开发需要专用工具和特殊方法（3）使用MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不同存储介质（4）开发嵌入式系统涉及软件，硬件及应用领域知识5. 简述RFID的定义，组成及工作原理。射频识别（RFID），又称电子标签，无线射频识别。RFID 主要有三部分

5、组成：标签，阅读器，天线。标签进入磁场后，接收解读器发出的射频信号，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，或者由标签主动发送某一频率的信号，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，实现对被识别物体的自动识别。6. 如何解决RFID的数据安全问题。（1）物理隔绝 这种方法的主要思想是：在不希望标签被读取的时候使用物理方法阻 断电磁波传递路径（2）停止标签服务 在RFID标签的应用周期完成之后，部分或者完全地停止标签的信 息服务（ 3）读取访问控制 利用 hash 函数进行加密和验证的方案（4）双标签联合验证 这种方法的主要思想是：两个相对的RFID标签被识读

6、器同时读到时，使用读取设备作为中介进行互相验证。7. 什么是二维码？特点。二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向上）分布的黑白相间的图 形记录数据符号信息的特点：高密度编码，信息容量大，编码范围广，容错能力强，译码可靠性高，可引入加 密措施，成本低，易制作，持久耐用8. 简述扩频通信技术的基本概念及特点。扩频通信，即扩展频谱通信（spread spectrum communication），是将待传送的信息数据用 伪随机编码（又称扩频序列）调制，实现频谱扩展后再传输，接收端则采用相同的编码进行解 调及相关处理，恢复原始信息数据。特点：抗干扰；抗噪音；抗多径衰落；具有保密性；功率

7、谱密度低，具有隐蔽性和低的 截获概率；高精度测量等；可多址复用和任意选址9什么ZigBee,它的特点主要有哪些，不同节点之间怎么通信？ZigBee 是一种短距离无线通信技术。特点：近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率、低成本，双向传输 交互式通信，以接力的方式通过无线电波10 以太网中是主要物理设备有哪些？它们的作用是什么？（1）网卡：实现计算机与外界网络连接（2）网线：用于局域网连接（3）交换机：实现根据MAC地址与端口映射关系来转发数据的功能（ 4 ）路由器：用于连接多个逻辑上分开的网络11 简述基站的作用。 基站的职责是将一些无线网络用户连接到更大的网络中（校园网、互联网、电话网

8、）。 无线网络用户通过基站接收和发送数据包，基站将用户的数据包发给它所属的上层网络，并 将上层网络的数据包转发给指定的无线网络用户。根据不同的无线连接协议，相应基站的名 称和覆盖的范围是不同的。12. 什么是WiFi,简述其优点。Wi-Fi称为IEEE802.11b标准，是一种可以将个人电脑、手持设备（如PDA、手机）等 终端以无线方式互相连接的技术。 优点： 1）无线电波的覆盖范围广2）传输的速度非常快 3）进入该领域的门槛比较低13. 什么是GPS,简述其组成及特点利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球定位系统，简称GPS GPS 主要由空间卫星,地面监控,用户信号接受设

9、备组成空间部分：由 24 颗卫星组成,包括 21 颗工作卫星和3 颗备用卫星,均匀分布在6 个轨 道上。地面监控部分：负责监控GPS的工作，包括一个主控站、三个注入站、五个监控站。用户设备部分：主要由各种 GPS 接收机组成,其作用是接入、跟踪、变换和测量 GPS 信号。特点：高精度,全天候,高效率,多功能,操作简便,应用广泛14. 什么是WiMAX，它的通信原理是什么。微波存取全球互通(Worldwide Interoperability for Microwave Access, WiMAX)又称为 802.16 无线城域网，是又一种为企业和家庭用户提供“最后一英里”的宽带无线连接方案。W

10、iMAX是一种城域网（MAN）技术。服务供应商部署一个网络的塔，就能启用超过许 多英里的访问。 覆盖区域内的任何地方可立即启用互联网连接。15. 什么是蓝牙？他的特点有哪些？ 蓝牙，是一种支持设备短距离通信的无线电技术。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术，支持点对点及点对多点通信，工作在全球通用的2.4GHz ISM频段。其数据速 率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。蓝牙技术提供低成本、近距离无线通信，构成固定与移动设备通信环境中的个人网络， 使得近距离内各种设备实现无缝资源资源共享。显然，这种通信技术与传统的通信模式有明 显的却别，它的初衷是希望以相同成本和安全性实现

11、一般电缆的功能，从而使得移动用户摆 脱电缆的束缚。这决定蓝牙技术具备以下技术特性：1）能传送语音和数据；2）使用频段、连接性、抗干扰性和稳定性；3）低成本、低功 耗和低辐射 4）安全性 5）网络特性16. 什么是物联网，怎么理解物联网？物联网是指通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系 统、红外感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连 接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信 息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络 的连接，方便识别、管理和控制。理解：从

12、技术角度理解，物联网是指物体的信息通过智能感应装置，经过传输网络，到 达指定的信息处理中心，最值实现物与物，人与物之间的自动化信息交互，处理的一种智能 网络。从应用角度理解，物联网是指把世界上所有的物体都连接到一个网络中，形成“物联 网”，然后“物联网”又与现有的“互联网”结合，实现人类社会与物理系统的整合，从而以更 加精细和动态的方式去管理生产和生活。17. 简述微型传感器的特性。（1）线性度：指传感器输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离拟合直线的程度。（2） 灵敏度：灵敏度是传感器静态特性的一个重要指标。（ 3）迟滞：传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程）变化期间其输入

13、输出特性曲线不重合的现象成为迟滞4）重复性：重复性是指传感器在输入量按同一方向作全量程连续多次变化时，所得特性曲线不一致的程度。（5）漂移：传感器的漂移是指在输入量不变的情况下，传感器输出量随着时间变化， 此现象称为漂移。特点：（1）低成本与微型化（2）低功耗（3）灵活性与扩展性（4）鲁棒性18. RFID 的工作频段有哪些？各自有什么特点？（1）低频（从125KHz到135KHz） 般低频能够穿过任意材料的物品而不降低它的读 取距离，工作在低频的读写器在全球没有任何特殊的许可限制。（2）高频（工作频率为 13.56MHz） 具有防冲撞特性，可以同时读取多个电子标签（3）超高频（工作频率为86

14、0MHz到960MHz之间）该频段有好的读取距离，有很高 的数据传输速率（4） 有源RFID技术（2.45GHz、5.8G） 有源RFID具备低发射功率、通信距离长、 传输数据量大，可靠性高和兼容性好等特点19. 什么是CPS,它的体系结构主要包含哪些内容？信息物理系统（cyber physical systems,简称CPS）作为计算进程和物理进程的统一体，是 集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。信息物理系统通过人机交互接口实现和物 理进程的交互，使用网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个 物理实体。体系结构：（1）传感器网络：由若干传感器节点及汇聚节点组成，

15、负责感知用户兴趣的物理世界 的某些物理属性（2）信息中心：即数据服务器，一方面负责存放从传感器网络发来的能反映物理世界 变化规律的历史数据，另一方面负责检查用户身份的合法性（3）控制中心：即控制服务器，负责处理，分析传感器网络传来的数据（ 4）执行器网络：由若干执行器单元和控制节点组成，控制节点负责接受控制中心发 来的控制命令，并将命令派遣给某个或某些具体的执行器单元执行（5）用户终端：负责提供用户与CPS之间的接口（6）CPSRTnet：即CPS实时网络，用于连接系统其他各部分，为系统提供实时网络服务，保证网络包的实时传输。20. 简述3G技术。第三代移动通信技术（3rd-generatio

16、n, 3G）,是指支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技 术。3G标准：它们分别是WCDMA （欧洲版）、CDMA2000 （美国版）和TD-SCDMA （中 国版）。有频率规划简单、系统容量大、频率复用系数高、抗多径能力强、通信质量好、软 容量、软切换等特点。21. ZigBee 协议体系结构主要包含哪些层,其作用有哪些？物理层（PHY）理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服 务和物理层管理服务l）ZigBee的激活；2）当前信道的能量检测；3）接收链路服务质量信息； 4）ZigBee 信道接入方式；5）信道频率选择；6）数据传输和接收。介质接入控制子层（MAC）MAC层负

17、责处理所有的物理无线信道访问，并产生网络 信号、同步信号1）网络协调器产生信标；2）与信标同步；3）支持PAN（个域网）链路的 建立和断开； 4）为设备的安全性提供支持； 5）信道接入方式采用免冲突载波检测多址接入 （CSMA-CA）机制；6）处理和维护保护时隙（GTS）机制；7）在两个对等的MAC实体之间提 供一个可靠的通信链路。网络层（NWK）网络层主要实现节点加入或离开网络、接收或抛弃其他节点、路由查 找及传送数据等功能。 1）网络发现； 2）网络形成； 3）允许设备连接； 4）路由器初始化； 5） 设备同网络连接； 6）直接将设备同网络连接； 7）断开网络连接； 8）重新复位设备； 9

18、）接收机 同步； 10）信息库维护。应用层（APL） ZigBee应用层框架包括应用支持层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和制 造商所定义的应用对象。22. 简述无线广域网技术。WWAN是采用无线网络把物理距离极为分散的局域网（LAN）连接起来的通信方式。WWAN连接地理范围较大，常常是一个国家或是一个洲。其目的是为了让分布较远的 各局域网互连，它的结构分为末端系统（两端的用户集合）和通信系统（中间链路）两部分。 IEEE802.20是WWAN的重要标准。IEEE802.20标准在物理层技术上，以正交频分复用技术 （OFDM）和多输入多输出技术（MIMO）为核心，充分挖掘时域、频域和

19、空间域的资源， 大大提高了系统的频谱效率。IEEE802.20能够满足无线通信市场高移动性和高吞吐量的需求，具有性能好、效率高、 成本低和部署灵活等特点23. RFID 标签分为几类，各有什么特点？被动式 被动式标签具有价格低廉，体积小巧，无需电源的优点。半被动式 比起被动式，半主动式有更快的反应速度，更好的效率。主动式 与被动式和半被动式不同的是，主动式标签本身具有内部电源供应器，用以供 应内部 IC 所需电源以产生对外的讯号。一般来说，主动式标签拥有较长的读取距离和较大 的记忆体容量可以用来储存读取器所传送来的一些附加讯息。24. 什么是IP地址？IP地址就是给每个连接在Internet上

20、的主机分配的一个32bit地址。按照TCP/IP协议规 定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。25. 什么是无线个域网，举例。无线个域网（Wireless Personal Area Network）在更小的范围内（约10m）以自组织模 式在用户之间建立用于相互通信的无线连接。蓝牙传输技术和红外传输技术是无线个域网中 的两个重要技术，蓝牙技术通过无线电波作为载波，覆盖范围一般在10m左右,带宽在IMb/s 左右；红外技术使用红外线作为载波，覆盖范围仅为1m左右，带宽可为100kb/s左右。当 然还有之前课程中提到的Zigbee技术，802.15.4

21、是ZigBee技术协议，主要是针对低速个域 网物理层和 MAC 层制定的标准。26WiMAX网络架构中数据传输连接有哪两个部分组成？ WiMAX使用了哪两个频 带范围？1. 基站和用户之间的连接 基站使用视线或非视线点对多点连接为用户提供服务，这段 连接被称为最后一英里。在城市中，由于建筑物的阻挡，基站与用户之间多使用非视线通信。 与WiFi不同的是，多数的802.16协议采用时分双工或者频分双工支持全双工传输并提供服 务质量，即基站可以根据用户的需求分配上行传输（由用户到基站）和下行传输（由基站到 用户）信道各自的带宽。2. 基站和上层网络的连接 基站通过光纤、电缆、微波连接等其他告诉的点对

22、点连接与 上层的网络相连，这段连接被称为回程。回程需要的是告诉、稳定的连接。WiMAX使用了两个频宽范围。1）1066GHz毫米的波频段。它可以供分配的频宽较大，因此有较大的数据载荷能力。 它使用于数据高速传输，但由于波长较短，适合视线传输，可作为回程连接的载波。2）211GHz厘米波频段。它相对毫米波波长较长，受阻碍去的干扰较小，适合做非视 线传输的载波，因此所用于基站和用户之间的点到多点数据传输。27. 智能传感器主要有几类，优点有哪些？如果从结构上划分，智能传感器可以分为集成式、混合式和模块式。集成智能传感器是 将一个或多个敏感器件与微处理器、信号处理电路集成在同一硅片上，集成集成度高，

23、体积 小，但目前的技术水平还很难实现；将传感器和微处理器、信号处理电路做在不同芯片上， 则构成混合式智能传感器，目前这类结构较多；初级的智能传感器也可以由许多互相独立的 模块组成，如将微计算机、信号调理电路模块、数据电路模块、显示电路模块和传感器装配 在同一壳结构内则组成模块式智能传感器。优点：精度高；高可靠性与高稳定性；高信噪比与高的分辨力；强的自适应性；低的价 格性能比28. 什么是网络拓扑结构，常用的以太网拓扑结构有哪些，各自有什么特点？ 网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计 算机等设备连接起来。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接

24、，它的结 构主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构 等常用的结构有总线型拓扑结构和星型拓扑结构。总线型拓扑结构：将网络中所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点 之间按广播方式通信，某个结点发出的信息，其它所有结点均可“收听”到。它结构简单、布 线容易、易于扩充，是局域网中常用的拓扑结构。但是由于所有的数据都需经过总线传送， 总线成为整个网络的瓶颈，带宽受限且出现故障时诊断较为困难。星型拓扑结构：每个结点都有单独的通信线路与中心结点连结，中心节点采用专门的网 络设备，如交换机。与总线式结构相比，每个节点发出的数据，在中心节点处转发时可能会 受

25、到某些限制，它更便于管理，且连接点的故障容易监测和排除，但同时对中心节点要求更 高，一旦中心节点出现故障，就很可能导致整个网络瘫痪，尽管如此，目前以太网使用星型 拓扑结构组网的较多。29. 什么是信道？信道分为几类？各自有什么特点？ 信道是信息传输的通道，信道可以看作一个变换器，它将输入的消息变换成输出的消息， 用信道转移的概率来描述信道的统计特性。离散信道 信道的输入和输出都是时间上离散、取值连续信道 信道的输入输出都是时间离散、取值连续的随机序列，又称为模拟信道半连续信道 输入序列和输出序列一个是离散的，而另一个是连续的波形信道 信道的输入和输出都是时间上连续，并且取值也是连续的随信号30

26、. 什么是无线局域网？无线局域网（Wireless Local Area Network）在一个局部的区域内（如教学楼、机场候机 大厅、餐厅等）内为用户提供可访问互联网等上层网络的无线连接。无线局域网是已有有线 局域网的拓展和延伸，使得用户在一个区域内随时随地访问互联网。无线局域网有两种工作 模式，第一种基于基站模式，无线设备（手机、上网本、笔记本电脑）通过介入点访问上层 网络；第二种是基于自组织模式，例如在一个会议室内，所有与会者的移动设别可以不借助 接入点组成一个网络用于相互之间的文件、视频数据的交换。IEEE802.il的一系列协议是 针对无线局域网制定的规范，大多数802.11协议的接入点的覆盖范围在十几米内。