物联网技术概论
37916《物联网技术概论》习题和答案
1、中国对物联网是怎样定义的？答：我国信息技术标准化技术委员会所属传感器网络标准工作组的2009年9月的工作文件.对传感器网络的定义是：传感器网络(Sensor Network)以对物理世界的数据采集和信息处理为主要任务.以网络为信息传递载体.实现物与物、物与人、人与物之间信息交互.提供信息服务的智能网络信息系统。
我国工信部和江苏省联合向国务院上报的《关于支持无锡建设国家传感网创新示范区(国家传感信息中心)情况的报告》中传感网的定义是：传感网(Sensing Network).是以感知为目的.实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。
其突出特征是通过传感器等方式获取物理世界的各种信息.结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互.采用智能计算技术对信息进行分析处理.从而提升对物质世界的感知能力.实现智能化的决策和控制。
2、说明物联网、传感网与泛在网之间的关系。
答：传感网是物联网的组成部分.物联网是互联网的延伸.泛在网是物联网发展的愿景。
传感器网络、物联网和泛在网之间的关系如图所示。
3、说明物联网的体系架构及各层次的功能。
答：物联网通常被公认为有3个层次.从下到上依次是感知层、网络层和应用层。
物联网的感知层主要完成信息的采集、转换和收集；网络层主要完成信息传递和处理；应用层主要完成数据的管理和数据的处理.并将这些数据与各行业应用的结合。
4、说明物联网的技术体系架构及各层次的关键技术。
答：物联网的技术体系框架包括感知层技术、网络层技术、应用层技术和公共技术。
感知层是物联网发展和应用的基础.包括传感器等数据采集设备.是数据接入到网关前的传感器网络RFID技术、传感控制技术、短距离无线通讯技术是感知层涉及的主要技术。
物联网的网络层一般建立在现有的移动通讯网或互联网的基础之上。
实现更加广泛的互联功能。
关键技术：包含了现有的通信技术.如移动通信技术、有线宽带技术、公共交换电话网（PSTN）技术、Wi-Fi通信技术等.也包含了终端技术.如实现传感网与通信网结合的网桥设备、为各种行业终端提供通信能力的通信模块等。
物联网概论(ppt 66张)
1.1.4 物联网与我国战略性新兴产业
• 2009年8月7日，国务院总理温家宝在无锡视察 时发表了重要的讲话，提出“感知中国”的战略 构想，指示要抓住机会，大力发展物联网技术 与产业。 • 2010年3月5日，国务院总理温家宝在十一届全 国人大三次会议上作政府工作报告中指出：“ 国际金融危机正在催生新的科技革命和产业革 命。发展战略性新兴产业，抢占经济科技制高 点，决定国家的未来，必须抓住机遇，明确重 点，有所作为。转变经济发展方式刻不容缓， 大力培育战略性新兴产业”。
1.2.3 物联网的研究背景
1. 信息世界与物理世界的融合 （1）信息世界的发展
互联网的广泛应用造就了人类历史上最庞大的 信息世界 • • • • 2005年互联网包含的数据量约为5×109GB 2007年约为281×109GB 2008年约为487×109GB 从2009到2011年数据以每年60%的速度增长
3. 互联网技术发展对物联网形成的影响 • TCP/IP协议的研究与设计的成功，促进了互联网的快 速发展。在互联网形成过程中，广域网、城域网、局 域网与个人区域网技术逐步成熟 • 互联网的大规模应用带来了大批用户接入的需求，促 进了接入技术的发展，推动了宽带城域网技术的发展 • 基于Web的电子商务、电子政务、远程医疗、远程教 育，以及基于对等结构的P2P网络、移动通信技术与移 动互联网的应用，使得互联网的应用以超常规的速度 发展 • 无线局域网、无线城域网与无线自组网、无线传感器 网络与无线个人区域网的研究与应用为物联网的发展 奠定了基础
第 1章 物联网1章 知识点结构
物联网发展的社会背景
物联网发展的技术背景
物联网定义
物联网的技术特征
物联网的体系结构模型* 物联网关键技术
物联网技术概论
物联网的安全特征
❖ 2）即使分别保证了感知控制层、数据传输层 和智能处理层的安全，也不能保证物联网的 安全。
因为物联网是融合几个层次于一体的大系统，许 多安全问题来源于系统整合；
物联网的数据共享对安全性提出了更高的要求； 物联网的应用将对安全提出了新要求，比如隐私 保护不不是单一层次的安全需求，但却是物联网 应用系统不可或缺的安全需求。
7.2 物联网的安全体系
❖ 感知层的安全挑战
⑴ 感知层的网络节点被恶意控制（安全性全部丢 失）；
⑵ 感知节点所感知的信息被非法获取（泄密）； ⑶ 感知层的普通节点被恶意控制（密钥被控制着
获得）； ⑷ 感知层的普通节点被非法捕获（节点的密钥没
有被捕获，因此没有被控制）； ⑸ 感知层的结点（普通节点或关键节点）受来自
❖ 近几年来不时爆出这样的破解时间，相关技 术人员或者通常意义下的“黑客”声称破解 了一种或多种使用RFID技术的产品，并可以 从中获取用户的隐私，或者伪造RFID标签。
7.3 RFID的安全和隐私
❖ （1）非法跟踪
攻击者可以非接触地识别受害者身上的标签，掌握受害者的位置信息，从而给非法侵 害行为或活动提供便利的目标及条件。跟踪是对位置隐私权的一种破坏。
❖ 7）扩展性
节点经常加入或失效会使网络的拓扑结构不断发生变化。传感器网络的可扩 展性表现在传感器节点数量、网络覆盖区域、生命周期、感知精度等方面的 可扩展性级别，安全保障机制必须提供支持可扩展性级别的安全机制和算法， 来使传感器网络保持正常运行。
7.3 RFID的安全和隐私
❖ 2008年8月，美国麻省理工学院的三名学生 宣布成功破解了波士顿地铁资费卡。更严重 的是，世界各地的公共交通系统都采用了几 乎同样的智能卡技术，因此使用它们的破解 方法可以“免费搭车游世界”。
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2.物联网的发展
美国：IBM提出的“智慧地球”概念已上升至美国的国家 战略 欧盟：2009年6.18，欧盟委员会向欧盟议会，理事会、欧 洲经济和社会委员会及地区委员会递交《欧盟物联网行动 计划》 日本：2004年推出 u-Japan 计划09年升级为 i-japan 将物联网列为国家重点战略之一。 韩国：计划2013年之前创造50万亿韩元的物联网产业规模 国内政策：物联网是国内发展的一项战略性新兴产业 温家宝在十一届人大会议三次《政府工作报告》明确提出： 加快物联网的研发应用
与应用。
物联网技术概论
四、可穿戴设备
随着创新技术的不断发展，可穿戴设备已不仅仅是佩戴在消费者手腕上
的一个日常活动追踪器，可穿戴设备是目前发展最快的技术领域之一，其不仅
可以记录我们的锻炼状况，还可以追踪我们的情绪、睡眠习惯，甚至我们宠物
的一举一动，”美国消费技术协会消费电子展及企业运营战略高级副总裁凯
物联网技术概论
4、物理网和互联网的关系
表1.1互联网和物联网的比较
网络 比较项起源来自互联网①计算机技术的出现 ②技术的传播速度加快
物联网
①传感技术的创新 ②云计算
面向的对象 人
人和物
发展的过程 使用者
技术的研究到人类的技术共 享使用
所有的人
芯片多技术的平台应用过程 人和物，人即信息体，物即信息体
核心的技术 主流的操作系统和语言开发 芯片技术开发和标准制定
物联网技术概论
2010年物理网产业市场规模超过2000亿元 2015年物联网整体市场规模达到7500亿元 到2020年之前全球接入互联网的终端将达到500亿个 物联网已成为国家重点发展的一项战略性新兴产业
物联网技术概论
物联网技术概论(PDF 40页)
指出：物联网是情景感知计 算的支持技术。
中培教育 张文杰 wjzhg@
z 关于“物联网”最新技术的第一本书； z 反映了当前的研究趋势与工业化需求； z 兼顾了理论和实践问题； z 涵盖了案例分析、试验报告和实践； z 本书强调了概念和技术问题，适时、严肃的关注了EU和US以及
中培教育 张文杰 wjzhg@
2005年，国际电信联 盟（ITU）发布名为《Inter‐ net of Things》的技术报告， 定义物联网：通过在各种日 常物品中植入短距离收发器， 构成一种新的信息和通信技 术（ICTs），以使任何人可 以在任何时间、任何地点连 接到任何物体。
物联网的支撑技术：
中培教育 张文杰 wjzhg@
我的定义：通过各种传感器和智能执行 器，把各种感兴趣的人与物，通过各种网络 （泛在网）连接起来，以实现人与物的智能 化身份识别、定位、状态监控、跟踪、和管 理，进而提供某种泛在计算服务的一类网络 称作物联网。
《Internet of Things in 2020》（2008）
EPoSS在《Internet of Things in 2020》报告中 分析预测，未来物联网的发展将经历四个阶段： ¾ 2010年之前RFID被广泛应用于物流、零售和制药领 域 ¾ 2010-2015年物体互联(M2M) ¾ 2015-2020年物体半智能化 ¾ 2020年之后物体全智能化
中培教育 张文杰 wjzhg@
物联网—技术、应用、标准和商业模式 （2010.7，第一版）
周洪波博士在他的书 中指出，不同技术背景的 专家，各自关于物联网的 理解不尽相同：RFID、 M2M、WSN、两化融合 （工业控制与工业自动化 等）、其他（如信息管理 系统、安防监控、智能家 居等）。
物联网技术概论--M2M
M2M系统与构成
M2 管理平台 M 数据库
USER
Dat a
通
通
信
信
DAT A
Dat a
接 口
接 口
移动 网 通信 络
行业用户 ( 应用程序)
M2M
前言
• 20世纪末最伟大的技术变革：INTERNET的发展与广泛应用。因 特网的发展，给人类的生活、生产带来了翻天覆地的影响，也成 就了一批顺应潮流的公司。
01 什么是M2M 02 M2M系统与构成 03 M2M发展状况与前景
目录
什么是M2M
M： Machine, Man, Mobile。 M2M: Machine – To – Machine Machine – To – Man Man – To – Man
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Interne t
RS23 2
M2M 终 端
用户 设备
行业用户 ( 应用程序 )
行业用户 (应用程序)
M2M 终 端
用户移 动设备
RS23 2
M2M 终 端
用户 设备
M2M发展状况与前景
在M2M技术的应用方面，现 在有了两点变化。
•移动通信技术的发展特别是3 G移动通信网络的商用使得M2 M通讯更为简单、价格可能也 会更低。
•全球移动通信系统遍布全球， 企业可以很快就建立起自己的 通讯网络。
M2M发展状况与前景
欧美发达国家和韩日等 国已经实现了M2M商 用，主要应用于安全监 测、自动贩卖机、公共 04 交通系统、车辆监控与 管理、工业流程自动化、 电动机械、城市信息化 等领域。
物联网技术概论--物联网中间件
01 中间件的概述 02 中间件的特点 03 中间件的分类
目录
中间件的概述
中间件是位于平台和应用之间的具有标 准程序接口和协议的通信服务。
中间件=平台+应用的需要 • 运行于多种硬件和OS平台 • 支持分布计算，提供跨网络，硬
件和OS平台的透明的应用和服 务的交互 • 支持标准的协议 • 支持标准的接口
• 交易中间件和消息中间件一样也具有跨平台, 跨网络的能力
中间件的分类
对象中间件
• 对象中间件也叫Object TP Momitor, 的模式来组织 体系结构的,在线的电子交易很适合采用这种中间件 类型。因为这种类型的应用会被频繁的修改,面向对 象的体系结构可以保持足够的弹性来应付这种改动。
中间件的分类 应用服务器
中间件的分类
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中间件的分类
目前，中间件发展很快，已经与操作系统、数据库并列为三大基础软件
中间件的分类
消息中间件
主要功能:将数据从一个应用程序发送到另一个应用程序
中间件的分类
交易中间件
• 主要功能:管理分布于不同计算机上的数据的一致性，协调数据库处理 分布式事务,保障整个系统的性能和可靠性。
• 交易中间件所遵循的主要标准是x/opendtp模型。它适用于联机交易 处理系统，如银行的ATM系统,电信的计费营收系统。主要产品 有:BEA TUXEDO, IBM CICS, 东方通科技tongeasy
物联网技术概论--云计算
云计算的特点
• 超大规模 Google云计算已经拥有100多万台 服务器，Amazon，IBM等“云” 也都拥有几十万台服务器 • 虚拟化 云计算支持用户在任意位置、使用 各种终端获取应用服务
云计算的特点
• 可靠性 “云”使用了数据多副本容错、计 算节点同构可互换等措施来保障服 务的高可靠性 • 通用性 “云”使用了数据多副本容错、计 算节点同构可互换等措施来保障服 务的高可靠性
云计算
01 云计算的概念 02 云计算的特点 03 云计算的服务类型
目录云计算的ຫໍສະໝຸດ 述云计算的概念是由Google提出的一种网络应用模式。 狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、 易扩展的方式获得所需的资源。 广义云计算是指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩 展的方式获得所需的服务。
云计算的特点
• 高扩展性 “云”的规模可以动态伸缩,满足应 用和用户规模增长的需要 • 按需服务 • 极其廉价 • 潜在危险性
云计算的服务类型
(1)将基础设施作为服务，消费者通过Internet可以从完善的计算机基础 设施获得服务。 (2)将软件作为服务，SaaS模式，软件即服务。它是一种通过Internet 提供软件的模式，用户无须购买软件,而是向提供商租用基于Web的软件, 来管理企业经营活动。 (3）将平台作为服务，PaaS模式，该模式实际上是指将软件研发的平台 作为一SaaS种服务，以SaaS的模式提交给用户。
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物联网技术概论-5-物联网通信技术
• CC2530F256 结合了德州仪器的业界领先的黄金单元 ZigBee 协议栈（Z-Stack™），提供了一个强大和完整 的ZigBee 解决方案。
➢ 由Wi-Fi 联盟于1999发布，Wi-Fi联盟最初为无线 以太网相容联盟（Wireless Ethernet Compatibility Alliance，WECA），因此，WiFi技术又称无线相容性认证技术。
5.1.1 Wi-Fi技术
• Wi-Fi联盟主要针对移动设备，规范了基于IEEE 802.11协 议的数据连接技术，用以支持包括本地无线局域网（ Wireless Local Area Networks，WLAN）、个人局域 网（Personal Area Networks，PAN）在内的网络。
• WPA协议的提出旨在克服所有WEP协议的安全缺 陷，WPA协议大大改进了之前的无线网络安全保 护能力和访问控制技术，使无线网络数据的安全级 别提高。
• WPA 主要解决了WEP中在客户端与缺乏身份认证 的访问点之间使用相同静态密钥和网络接入时身份 认证方面存在的缺陷问题。
•表7-2 WEP和WPA的比较
➢ 近距离无线通信技术通常有Wi-Fi技术、蓝牙技术、 ZigBee技术。
5.1.1 Wi-Fi技术
• 5.1.1 Wi-Fi技术
➢ Wi-Fi （wireless fidelity，无线保真）技术，是 一种将PC机、笔记本、移动手持设备（如PDA、手 机）等终端以无线方式互相连接的短距离无线电通信 技术。
物联网技术概论复习题
《物联网技术概论》复习题1、物联网定义是什么？物联网是一个基于互联网、传统电信网等信息载体，让所有能被独立寻址的普通物理对象实现互联互通的网络。
普通对象设备化，自治终端互联化和普适服务智能化是其三个重要特征。
2、物联网分为哪几个层次？根据信息生成、传输、处理和应用将物联网分为感知识别层、网络构建层、管理服务层和综合应用层。
3、物联网有哪些主要特点？感知识别普适化：无所不在的感知和识别将传统上分离的物理世界和信息世界高度融合。
异构设备互联化：各种异构设备利用无线通信模块和协议自组成网，异构网络通过“网关”互通互联。
联网终端规模化：物联网时代每一件物品均具通信功能成为网络终端，5-10年内联网终端规模有望突破百亿。
管理调控智能化：物联网高效可靠组织大规模数据，与此同时，运筹学，机器学习，数据挖掘，专家系统等决策手段将广泛应用于各行各业。
应用服务链条化：以工业生产为例，物联网技术覆盖从原材料引进，生产调度，节能减排，仓储物流到产品销售，售后服务等各个环节。
经济发展跨越化：物联网技术有望成为从劳动密集型向知识密集型，从资源浪费型向环境友好型国民经济发展过程中的重要动力。
4、感知层的技术有哪些？嵌入式系统、传感器技术、自动识别技术与RFID、定位系统、智能信息设备5、嵌入式系统怎样定义？以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
6、嵌入式系统基本要素是什么？①嵌入性：嵌入到对象体系中，有对象环境要求。
嵌入式系统是面向用户、面向产品、面向应用的。
②计算机：实现对象的智能化功能。
嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物，这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。
③专用性：软、硬件按对象要求裁减。
嵌入式系统必须根据应用需求对软硬件进行裁剪，满足应用系统的功能、可靠性、成本、体积等要求。
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1-1：物联网定义为：通过射频识别（RFID）、红外感知器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感系统，按约定的协议，吧任何物体与物联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控的一种网络。
核心是物与物及人与物间的信息交互。
物定义为：1）要有相应信息的接收器；2）要有数据传输通路；3）要有一定的存储功能；4）要有处理运算单元（CPU）；5）要有操作系统；6）要由专门的应用系统；7）要有数据发送器；8）遵循物联网的通信协议；9）在世界网络中有可被识别的唯一编号。
即：接收-传输-存储-处理-人工操作处理-进行应用-发送-根据协议组织-给唯一可识别的应用单元
1-2：物联网的三个特征：全面感知，可靠传送，信息处理。
1-4解释。
RFID: 射频识别技术，又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。
EPC:4G核心网络。
ZigBee：ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议。
根据国际标准规定，ZigBee 技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低数据速率。
主要适合用于自动控制和远程控制领域，可以嵌入各种设备。
简而言之，ZigBee 就是一种便宜的，低功耗的近距离无线组网通讯技术。
ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议。
ZigBee协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。
1-5：物联网的框架结构及各层次作用。
硬件层面：感知控制层、网络传输层。
感：识别物体和采集信息。
网：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。
软件层面：应用服务层。
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的应用解决方案。
1-6：iot关键技术和应用难点。
关：RFID和EPC技术；传感控制技术；无线网络技术；组网技术；人工智能技术。
应：技术标准问题；数据安全问题；IP地址问题；物联网终端问题。
1-7：举例iot应用领域及前景。
应：智能电网，交通，物流，家居；金融与服务业；精细农牧业；医疗健康；工业与自动化控制；环境与安全检测；国防军事。
（十二五规划指出的）
前：万物互联。
重点题：自己思考如何用其设计一个基础。
2-1：什么是EPC。
核心思想是为每一个产品提供唯一的电子标识符。
2-2：简述EPC系统的组成及如何工作。
EPC系统最终目标是为每一个具体商品建立全球的、开放的编码标准。
组：产品编码电子体系（EPC）、射频识别系统（RFID）和高层信息网络系统。
2-4：条形码有几种？各自特点。
2-6：电子标签种类，工作原理。
工：应答器（存放了数据信息的电子信息载体）的基本工作原理是：从读写器传来的控制信息经过天线单元，编解码单元进行解调和解码传输到控制器，由控制器来完成控制指令所规定的操作。
种：有源（主动式）与无源（被动式）甚至半有源。
无源式不带电源，当不与阅读器进行数据传输的时候，应答器不工作。
半无源带有自身辅助电源。
用于维持存储器内部数据状态和对与阅读器的信息交互辅助。
有源式主动与阅读器进行信息传输。
2-7：RFID产品的基本衡量参数有哪些？
常用：识别距离；防冲突性能；工作频段；功耗；通信机制；识别能力；使用寿命；封装。
关于天线: 天线是在无线电收发系统中，向空间辐射或从空间接收电磁波的装置。
3-1：传感器定义为：一种能把特定的被测信号，按一定规律转换成某种“可用信号”输出以满足信息的传输、处理、记录、显示和控制等要求的器件或装置。
3-:3：传感器的基本概念。
传感器是一种以一定的精确度将被测量转换为与之有确定对应关系的、已于精确处理和测量的某种物理量的测量部件或装置。
一般由敏感元件、传感原件和转换电路三部分构成。
○3-4：传感器的主要特性及其主要技术指标与含义。
动：其输出对随时间变化的输入量的相应特性。
技术指标有：时间常数T；固有频率；阻尼系数。
含义：T越小系统需要达到稳定的时间越少；固有频率越高响应曲线上升越快；当为常数时相应特性取决于阻尼比，阻尼系数越大，过冲现象减弱时无过冲，不存在震荡，阻尼比直接影响过充量和振荡次数。
静：被测量的值处于稳定状态时输出和输入的关系。
技术指标有：线性度、灵敏性、迟滞和重复性、各种抗干扰稳定性。
静态特性有静特性曲线反映出来，静特性曲线由实际测绘中获得。
根据静特性来选择合适传感器。
3-0-1：常用传感器的种类，原理及如何工作。
按输入量（被测对象）；按输出量；按基本效应（物化生）；按工作原理；按能量变换关系。
温度湿度超声波气敏
种类原理工作
温度传感器接触式：传导/对流达到热平
衡，从而温度计显示。
非接触式：黑体辐射的基本定
律常测物体内部温度
测运动物体、小目标和热容量小或瞬变对象表面温度
湿度传感器水分子亲和式
非水分子亲和式
其它
超声波传感器超声波可三态传播，可折射反
射，固液中损耗小。
气敏传感器SnO2一旦加热，空气中氧就
从SnO2半导体结晶粒子的施
主能级中夺走电子，而在结晶
表面上吸附负电子，使表面电
位增高从而阻碍导电电子的
移动。
气敏传感器在空气中为恒定的电阻值。
这时还原性气体与报道体表面媳妇的电阻值要发生变化。
对于还原性气体，电阻值见效；对于氧化性气体，电阻值增大。
以此判断。
‘’绝对湿度与相对湿度：
绝：大气中水汽的密度。
相：空气中水汽压与饱和水气压的百分比。