《物联网导论》习题解答

《物联网导论》习题解答

2016年4月

第1章概述

一、本章学习目标

本章主要了解物联网的起源、物联网关键技术及其应用进展；掌握物联网的概念与定义、物联网的特征、信息处理流程与物联网框架结构、物联网的基本结构、物联网的层次框架。

二、本章知识点

●物联网的概念与定义

●物联网的特征

●信息处理流程与物联网框架结构

●物联网的基本结构、物联网的层次框架

三、习题及解答

1. 物联网的含义包含哪些方面？

答：“物联网”或“The Internet of Things”具有以下含义：

（1）“物联网”依然是一个网，是一个在现有互联网基础上的网，应具有互联网的共性，这些共性应包括信息传输、信息交换、信息存储与信息的应用。

（2）物联网中的“物”应具有英特网中的终端或端点的特性，即“物”可以被寻址，“物”可以“产生”信息、交换信息。

（3）物联网中的“物”“所产生”的信息可以加以应用，或者说，人们可以应用“物”的信息。

（4）物联网应为人服务，能满足人的某些方面的需求，如果不能为人服务，它是没有意义的。

2. 学术界、我国及国际组织对物联网是如何定义的？

答：学术界对物联网的定义有以下几个：

（1）面向互联网的定义：“全球化的基础设施，连接物理与虚拟的对象，以应用其捕获的数据和通信功能。这个基础设施包括了现存的和演进的英特网和网络，它将提供特殊的对象识别、感知和连接能力，以作为开发独立的、协作的、服务和应用基础。这些将是由高度自治的数据捕获、事件传输、网络互联和交互为特征的”。该定义是由CASAGRAS(Coordination and Support Action for Global RFID-related Activities and Standardisation，全球RFID运作及标准化协调支持行动)提出的。

（2）面向物的定义：在智能空间，被辨识的、拟人化操作的物，通过界面连接，与社区、环境和用户进行交互。

（3）面向语义的定义：“利用适当的建模解决方案，对物体进行描述、对物联网产生的数据进行推理、适应物联网需求的语义执行环境和架构、可扩展性存储和通信基础设施。”。面向语义的定义来源于IPSO (IP for Smart Objects)联盟。

我国及国际组织对物联网的定义为：

（1）我国的定义：物联网是指通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。

（2）欧盟定义：将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络。

（3）国际电信联盟(ITU)的定义：物联网主要解决物品到物品( Thing to Thing, T2T)，人到物品(Human to Thing，H2T)，人到人(Human to Human，H2H)之间的

互连。

3. 物联网的主要特征有哪些？试简要给以说明。

答：感知、交互和信息处理特征。

（1）物联网的感知特征，感知是物联网的基本特征之一。“物”的描述以及运动状态是通过感知得到的。感知的手段是采用监测的方法，即通过传感器、射频识别等设备对“物”的物理参数、化学参数、生物参数、空间参数等进行实时采集，所采集的这些参数表征了“物”的属性及运动状态，能客观、完整地描述“物”。

（2）物联网的交互特征。“物”的感知信息需要与特定的应用相联系，也就是需要与相关的人或“物”进行交互，以达到信息共享或信息处理的目的。

（3）物联网的信息处理特征。物联网不但应具有信息传送与存储能力，而且更重要的是具有信息处理能力。物联网感知的“物”是具有全局性，而全局性意味着信息的多样性和海量性，这些多样性、海量性的数据必须通过信息处理来为某个特定的应用服务。

基于以上特征，物联网中的“物”已不是简单的物，它应是装备某种特殊性能的“物”，因此“物”应具有信息通信与处理能力，信息的通信与处理应符合一定的规范和标准，按照一定的通信协议和规范进行通信，并且“物”要有能被全局识别或定位的唯一标识和编码。

4. 一般的信息处理系统主要由哪些部分构成？其主要作用如何？

答：一个信息处理系统一般由源信息采集与源信息处理（或源信息预处理）、信息传送和信息处理及应用三部分构成。

源信息采集就是采用各种传感器获取监测对象的物理的、化学的、生物的信息，或采集监测对象的图形图像信息。源信息采集首先需要有监测对象，该对象可是物、人、或者是其他实体；其次，源信息的采集需要传感器，包括摄影摄像等方面的设备，因此，源信息采集所用的传感器的种类非常多；第三，源信息的采集不仅仅只采集监测对象的一种信息，可以同时采集多种信息。

一般来说采集的源信息需要经过一定的处理才能通过通信系统的传输传送出去。这是因为传感器采集的信息一般是一个电压或电流信号，而这样一个信号不能直接由通信系统传送，需经过一定的处理、编码、变换才能传送。

信息传送就是将经过处理的源信息通过通信系统传送到信息处理与应用部分。它主要由通信系统组成，包括有线与无线通信系统。最简单的传输系统是两根导线。

经过传输到达的源信息需要进一步处理，将该信息处理为人或机器能理解的信息，如采集的温度信息，需要将它转换为具有物理含义的摄氏或华氏温度表示。处理后的源信息需要加以应用为人们提供各种服务。

5. 物联网的系统结构主要由哪些部分构成？其主要作用是什么？

答：物联网是全球性的信息系统，它是由众多的、完成不同任务的子信息系统组成的，因此，物联网不但具有信息系统的一般结构，而且也有其特殊性。物联网的主要由感知控制系统、短距离汇聚通信系统、网络通信系统以及信息处理与应用系统组成。

感知控制系统一般由多个感知控制器构成。感知控制器一般由传感器、射频识别设备、图像图形获取设备（摄像、摄影机）等，以及控制装置组成。主要完成信息的获取，或完成某种控制。感知控制系统一般感知某一区域的信息，或在该区域实施某种控制。