物联网导论期末总结

本文主要总结一些物联网导论课程的基本概念，为本人个人总结，仅供参考，仅供参考。

以下为上半学期

1、物联网新兴技术雷达图：代表了物联网的三个发展方向，即硬件（CPU、CPU、DRAM、FPGA、量子计算、类脑芯片）、软件（云计算、边缘分析、有监督学习、无监督学习、深度学习）、连接技术（WLAN、WPAN、蜂窝物联网<2G/3G/4G>、5G、光通信）

2、智慧地球：通过在基础设施和制造业中大量嵌入传感器，捕捉运 行过程中的各种信息，然后通过无线网络接入到互联 网，通过计算机分析、处理和发出指令，反馈给控制 器，远程执行指令。

3、物联网四层：感知识别层（传感器）、网络构建层（数据传输）、管理服务层（数据处理）、综合应用层（实现功能）

信息生成方式多样化是物联网区别于其他网络的重要特征

4、CPS（信息物理融合系统）：是一个综合计算、网络与物理世界的复杂 系统，通过计算技术、通信技术与控制技术的 有机融合和深度协作

5、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。

6、物联网特征：普通对象设备化，自治终端互联化、普适服务智能化

物联网的主要特点：感知识别普适化、异构设备互联化、联网终端规模化、管理调控智能化、应用服务链条化、经济发展跨越化

7、物联网工作过程（特点）：全面感知、可靠传输、智能计算

8、物联网层次结构：最右为共性技术

9、接入层：通过各种接入技术，连接最终用户设备

10、汇聚层：聚合接入层的用户流量，实现数据路由 、转发与交换

11、核心交换层：为物联网提供一个高速、安全与保 证服务质量的数据传输环境

12、传输网：汇聚层与核心交换层的网络通信设备与通信线 路就构成了传输网

13、RFID基本单元：包含传送器、接收器、微处理器、天线、标签，原理是阅读器通过天线发送电子信号，标签接收到信号后发射内部存储的标识信息，阅读器再通过 天线接收并识别标签发回的信息，最后阅读器再将识别结果发送给主机。

RFID标签特点：体积小且多样、耐环境性、可重复使用、穿透性强、数据安全性

RFID标签分类：被动式标签、主动式标签、半主动式标签

阅读器包括传送器、接收器、微处理器；

RFID即为无线射频识别技术，又称非接触射频识别技术，通过射频信号与空间耦合，实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到自动识别的目的

14、汇聚层功能：汇接接入层的用户流量，进行数据分组传输的 汇聚、转发与交换；根据接入层的用户流量，进行本地路由、过滤 、流量均衡、优先级管理，以及安全控制、地 址转换、流量整形等处理；根据处理结果把用户流量转发到核心交换层或 在本地进行路由处理

15、无线网络技术：无线个人区域网、无线局域网、无线城域网、移动通信网

16、有线网络技术：局域网、电话交换网

17、服务管理层功能：通过中间件软件实现了感知硬件与应用软件物 理的隔离与逻辑地无缝连接；提供海量数据高效、可靠地汇聚、整合与存储；通过数据挖掘、智能数据处理与智能决策计算 ，为行业应用层提供安全的网络管理与智能服务

18、物联网核心技术：感知识别层，是区别于其他网络最独特的部分，包含大量信息生成设备。信息生成方式多样化是物联网的重要特征之一

19、物联网下智能设备发展新趋势：
更深入的智能化：纵向（包括传统的智能设备）+ 纵向（融入没有计算能力的简单物理对象；
更透彻的感知：主动感知 (部署传感器) + 被动感知 (发出查询请求) ；
更全面的互联互通：互联互通 + 信息共享

20、物联网核心技术：网络识别层，网络是物联网最重要的基础设施之一。网络构建层在物联网四层模型中连接感知识别层和 管理服务层，具有强大的纽带作用，高效、稳定 、及时、安全地传输上下层的数据。

21、物联网核心技术：管理服务层，是物联网智慧的源泉，是智能的起源，管理服务层解决数据如何存储（数据库与海量存储技术）、如何检索（搜索引擎）、如何使用（数据挖掘与机器学习）、如何不被滥用（数据安全与隐私保护）等问题。

22、物联网数据特点：海量性，多态性，关联性及语义性

23、物联网核心技术：综合应用层，物联网应用以“物”或者物理世界为中心， 涵盖物品追踪、环境感知、智能物流、智能交通、智能电网等等。物联网应用目前正处于快速增长期，具有多样化、规模化、行业化等特点。

24、物联网主要特点：感知识别普适化、异构设备互联化、联网终端规模化、管理调控智能化、应用服务链条化、经济发展跨越化

25、物联网应用前景：智能物流、智能交通、绿色建筑智能电网、环境监测

26、光学字符识别：通过光学机制识别字符

27、语音识别：采用数字信号处理技术自动提取及决定语音信号中最基本有意义的信息，同时包括利用音律特征等个人特征识别说话人。

28、虹膜识别特点：生物活性、非接触性、唯一性、确定性、防伪性

29、虹膜识别过程：虹膜图像获取、图像预处理、特征提取、特征匹配、性能评价指标

30、指纹识别：实用，其中指纹特征（总体特征）有纹模式区、三角点、纹数；（局部特征）有终结点、分叉点、分歧点、孤立点、环点、短纹。

31、IC卡：一个标准的IC卡应用系统通常包括：IC卡、IC卡接口设备（IC卡读写器）、PC，较大的系统还包括通信网络和主计算机等

32、条形码技术：是由一组规则排列的条、空以及对应的字符组 成的标记。一维条形码是是由一组规则排列的条、空以及对应的字 符组成的标记。一个完整的条码的组成次序依次为：静区（前）、起始 符、数据符、（中间分割符，主要用于EAN码）、(校验 符)、终止符、静区（后）。二维码利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；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基 础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相 对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。优点：信息容量大、译码可靠性高、纠错能力强、 制作成本低、保密与防伪性能好

EPC即为产品电子代码

33、传感器：能感受到被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置；无线传感器节点：传感器+微处理器+无线通信芯片，能够对感知信息进行分析处理和网络传输

34、鲁棒性：是实现传感器网络长时间部署的重要保障

35、微机电系统（mems）：集微型机构、微型传感器 、微型执行器以及信号处理和控制电路，直至接口、 通信和电源等于一体的微型器件或系统

36、无线传感网络特点：网络规模、自组织网络、拓扑结构的动态变化、以数据为中心

以下为下半学期

1、制约传感器性能提升的因素：功耗、价格、体积

2、大规模长时间部署传感器的设计需求：低成本与微型化、低功耗、灵活性与扩展性、鲁棒性

3、无线传感网络硬件平台：供能装置、传感器（需要根据处理器与传感器的交互方式：通过模拟信 号和通过数字信号，选择是否需要外部模数转 换器和额外的校准技术。）、微处理器（微处理器是无线传感节点中负责计算的核心 ，目前 的微处理器芯片同时也集成了内存、闪存、模数转 化器、数字IO等 ，这种深度集成的特征使得它们非 常适合在无线传感器网络中使用。）、通信芯片（通信芯片的传输距离是选择传感节点的重要指标。）

4、无线传感器网络特点：网络规模、自组织网络、拓扑结构的动态变化、以数据为中心

5、组网方式：

ZigBee即为低速短距离传输的无线网络协议

6、位置信息：地理位置（空间坐标）、处在该位置的时刻（时间坐标）、处在该位置的对象（身份信息）

7、主流定位系统：卫星定位（GPS）、蜂窝基站定位、无线室内环境定位、新兴定位系统（A-GPS，网络定位）

8、GPS：宇宙空间部分（24颗工作卫星）、地面监控部分（全部在美国境内，1个主控中心（另有1个备用），4个专用地面天线，6个专用监视站）、用户设备部分（GPS接收机）。GPS定位的基本运作原理很简单，首先测得接收机与三个GPS卫星之间的距离，然后通过三点定位方式确定接收机的位置。

P.S.：蜂窝基站定位：主要应用于移动通信中广泛采用的蜂窝网络，通信区域被划分成一个个蜂窝小区，通常每个小区有一个对应的基站。单基站定位方法是COO定位，多基站定位方法是ToA/TDoA定位，都至少需要三个基站，通过信号到达不同基站的时间差来建立方程组求解位置

9、无线室内环境定位：信号强度、无线网络（蓝牙、wifi、zigbee）、红外线、超声波、RFID、超宽带。多径效应：波的反射和叠加原理

10、新兴定位系统：A-GPS（GPS+蜂窝基站定位）、无线AP定位（WIFI定位的一种，通过wifi接入点来确定目标的位置）、网络定位

11、物联网设备的智能性就体现在异构的设备构成的系统具 有情境感知，任务迁移，智能协作和多通道交互的特点。

11’、情境感知：设计情景信息的手机、情景建模以及基于情景模型的普适应用。研究分为两大类：基于本体的方法和基于逻辑的方法

12、任务迁移：服务端主要提供组件下载，迁移任务的缓存管理以及应用迁移相关数据的存储；应用端为无缝迁移平台的核心，实现任务的中断和恢复

13、智能协作：通过协调不同设备提供的服务，整合已有的可用服务的功能， 构造功能更为丰富的新的组合服务。

14、多通道交互：使用多种通道与计算机通信的一种人机交互方式，其中“通道”指用户表达意图，执行动作或感知反馈信息的通信方法。

15、智能设备发展新趋势：更深入的智能化，更透彻的感知和更全面的互联互通

16、计算机网络分类：
个人区域网（PAN）—联接用户身边10m之内计算机、 打印机、PDA与智能手机等数字终端设备的网络
局域网（LAN）—覆盖10m～10km的网络
城域网（MAN）—覆盖10km～100km的网络
广域网（WAN）—覆盖100km～1000km的网络

17、网络接入方式：
拨号上网，通过电话线使用调制解调器，利用运营商提供的电话号码拨号进入互联网；
DSL：基于普通电话线的宽带接入技术
以太网：目前最为广泛的局域网通信技术，速率高，抗干扰强
电力线：摒弃传统的网络连接线，利用电力线来进行网络数据传输
wifi：无线接入方式
还有光纤接入、有线电视接入、wimax、3G等

18、网络核心：是数据交换，包括电路交换（延迟小，服务质量有保障，占用固定带宽）；报文交换；分组交换（数据以分组为单位在网络中进行传输，细分为虚电路和数据报，网络资源利用率高，信息传输速率高，易纠错，质量缺陷可弥补）

19、互联网一般可以划分为5层：应用层（如HTTP、FTP、DNS，这一层数据处理的基本单位是报文）、传输层（如TCP、UDP，数据处理单元为数据报）、网络层（如IP、ICMP协议，数据处理单元为数据包）、链路层（MAC协议，数据处理单元为帧）、物理层（数据处理单元为比特）

20、无线宽带网络的组成元素：无线网络用户、基站、无线连接、自组网

21、无线宽带网络分类：
无线个域网——1米，如UWB，组网方式为自组网，传输带宽约为100K~100M
无线局域网——30~100米，如wifi，基于基站或自组网，带宽为11M,54M,100M
无线城域网——40km或112km，如wimax，基于基站，带宽为75M
无线广域网——可覆盖整个国家，如3G，基于基站或通信卫星，带宽为10K，100K~400K，2M

22、无线宽带网络的特点：信号强度衰减、非视线传输、信号干扰、多径传播

22、无线带宽网络和有线带宽网络的主要区别在于数据链路层和物理层.无线连接的特点导致有线信道中不存在的问题：隐藏经济问题

23、802.11物理层：不同的802.11协议的差异主要体现在使用频段、调制模式和信道差分等物理层技术上。尽管物理层使用的技术有一些差异，但一系列802.11协议的上层架构和链路访问协议是相同的。数据链路层数据帧结构相同以及他们都支持基站和自组织两种组网模式

24、802.11架构：有基站模式与自组织模式
最重要的组成部分是一个基站和多个无线网络用户组成的基本服务组。
信道：802.11b/g：
将85MHz的频宽分为11个不同频段的信道。
接入点管理者会为每个接入点指定信道。
不相互干扰的信道中间须隔4个或4个以上其他信道
用户与接入点关联（基站模式）：
接入点广播的“识别帧”（包含了接入点的MAC地址和服务集表示符）
用户根据收到的“识别帧”选择与其中一个接入点建立关联
识别帧扫描方式：
被动扫描，接入点周期性广播“识别帧”。
主动扫描，首先无线用户主动广播“探测帧”，然后收到“探测帧” 的接入点以“回应帧”响应，最后用户根据“回应帧”选择接入点。

25、为什么802.11采用CSMA/CA：
冲突侦测（CD）需要全双工（发送数据同时也可接受数据），硬件代价过高，无线网卡很难同时接收（冲突探测帧）和发送无线信号。
无线信号的衰减特性和隐藏终端问题使冲突很难被侦测

26、802.11介质访问特点：
CSMA：用户在发送数据之前先监听信道， 信道占用则不发送数据。
CA：要求建立数据链路层确认/重传机制以避免冲 突。
CD：检测冲突。

27、wimax网络架构：
数据传输连接包括：基站和用户之间的连接与基站和上层网络之间的连接
频宽范围：有两个，10-66Ghz毫米与2~11Ghz厘米

28、为什么需要低速网络协议：适应物联网中能力较低的节点，需要对物联网中各种各样的物体进行操作的前提就是将他们连接起来。首先，通信宽带与能耗、处理能力、通信距离是相互制约的。通信宽带越大，通信距离越长，需要消耗越多的能量和越强的信号处理能力。其次，绝大多数传送数据较少，对数据传输的实时性和宽带要求不高。再次，在物联网的背景下连接各种各样的物体，这些物体不可能每个都有着同当前互联网设备一样的应用背景和能力。因此，直接把适用于互联网的高速网络协议搬过来并不能完全满足物联网的需求。包括：蓝牙802.15.1、红外、zigbee802.15.4、WIFI、体域网802.15.6

29、蓝牙：调频技术的产物，范围是2.402-2.480Ghz，速率为1Mb，半径几米到上百米不等

30、红外：利用红外线来传输数据，体积小，成本低，功耗低，不需要频率申请，对障碍物的衍射较差，使用设备必须可见

31、1G：第一代移动通信技术，模拟语音，大区制（在一个大区域中只用一个基站覆盖），面积大，功率强，可用带宽有限，容量小，无法真正商用

32、2G：第二代移动通信技术，数字语音，支持语音通信，收发短信以及各种多媒体短信，主要有GSM（一种蜂窝网络系统，可分为宏蜂窝、微蜂窝、微微蜂窝和伞蜂窝）和CDMA（3G的基础，应用容量在理论上可以达到AMPS的20倍，特点是抗干扰性好，抗多经衰落，保密性好，容量和质量之间可以权衡，同频率可重复使用）

33、3G：第三代移动通信技术，数字语音与数据，指支持高速数据传输的蜂窝移动通信技术，，我国标准有TD-SCDMA（IMT-DS）、W-CDMA（IMT-MC）、CDMA2000（IMT-TD）

34、TDD/FDD：LTE分为LTE TDD和LTE FDD，前者采用时分复用进行双工，利用目前频谱规划中杂散的频谱资源，灵活性高；后者采用频分复用进行双工，上下行链路固定频谱分配，并且需要频谱隔离度。

35、ZigBee特点：低功耗、成本低、时延短、网络容量大、可靠、安全

36、ZigBee结构：物理层（负责电磁波收发器的管理、频道选择、能量和信号侦听以及利用）、介质访问控制层（MAC，控制和调节使用物理层的信道负责提供接口来访问物理层信道）、网络层（包括路由、新节点和路径的发现以及决定一个节点数与某个子网络等，协议是按需距离矢量路由协议AODV）、传输层、应用层

37、ZigBee与802.15.4关系：都是无线通信协议，zigbee是以802.15.4为基础的，802.15.4只规定了通信协议栈的物理层和链路层的通信标准，zigbee主要提供了在物理层和链路层之上的网络层、传输层、应用层规范。

38、三种网络存储方式：
直接附加存储（DAS）：将存储系统通过缆线直接与服务器或工作站相连。DAS的系统一般包括多个硬盘驱动器，与主机总线适配器通过电缆或光纤相连。在存储设备和主机总线适配器之间不存在不存在其他网络设备；
网络附加存储（NAS）：是一种文件级的计算机数据存储架构。在NAS中，计算机连接到一个仅为其他设备提供基于文件级数据存储服务的网络。NAS包括存储器件和专用服务器；
存储区域网络（SAN）：是一种通过网络方式连接存储设备和应用服务器的存储架构，尉氏县大量原始数据的传输进行了专门的优化。SAN包括服务器、存储设备、连接设备等；

39、数据挖掘：从大量数据中获取潜在有用的并且可被人们理解的模式的过程。是一个反复迭代的人机交互和处理过程。主要有三个阶段：数据预处理（包括数据准备、数据选取、数据预处理、数据变换）、数据挖掘（包括确定数据挖掘的目标、选择算法、数据挖掘）、对挖掘结果的评估与表示（包括模式评估、知识表示）

40、数据挖掘的基本类型：
①关联分析：目标是从给定的数据中发现频繁出现的模式，即关联规则
②聚类分析：对一个数据集合进行分析，但要划分的类是事先未知的，因此目的是将数据对象划分为多个类，在同一个类中的对象具有较高的相似度。算法有如下几类：划分方法、层次方法、基于密度的方法、基于网络的方法、基于模型的方法
③离群点分析：发现与绝大多数数据的特性或模型不一致的对象（离群点），算法有：基于统计的方法、基于距离的方法、基于偏移的方法
④分类与预测：目标是找出描述和区分不同数据类或概念的模型或函数（能够划分的类已知），以便能够使用模型预测数据类型或标记未知的对象
⑤演化分析：挖掘随时间变化的数据对象的变化规律和趋势，并建模。分析方法有趋势分析、相似搜索、序列模式挖掘、周期分析

41、网络安全的一般性指标：可靠性、可用性、保密性、完整性、不可抵赖性、可控性

42、物联网中的隐私权通常博阔个人信息、身体、财产、自我决定

43、RFID的主要安全隐患：窃听、中间人攻击、欺骗重放克隆、物理破解、篡改信息、拒绝服务攻击、RFID病毒

44、物理安全机制，会牺牲标签的部分功能：灭活（杀死标签，使标签失去功能而不会响应攻击者的扫描）、法拉第网罩（屏蔽电磁波）、主动干扰（用户主动广播无线信号来阻止或破坏RFID阅读器的读取）、阻止标签（特殊的标签碰撞算法）

45、基于密码学的安全机制：哈希锁（提供了初步访问控制，威胁是窃听与跟踪）、随机哈希锁（增强了安全和隐私）、哈希链（前向安全性，威胁是DOS）、同步方法、树形协议

46、保护位置隐私的手段：制度约束（知情权、参与权、选择权、确保数据准确性和安全性的义务、强制性）、隐私方针（PIDF用户导向型与P3P服务提供商导向型）、身份匿名、数据混淆（模糊范围、声东击西、含糊其辞）