《物联网无线通信技术》期末复习总结

《物联网无线通信技术》期末复习总结

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写在前面： 这份复习总结是笔者根据老师授课内容，结合教材、PPT整理出来的，本意是为了帮助笔者查缺补漏，理解记忆。现将其上传至CSDN博客，希望能对大家有所帮助。另外，内容上可能有遗漏、错误或者错字现象，还请多多包涵，并予以指教！谢绝转载！

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第1章 物联网无线通信技术概述

1.物联网框架结构：感知层、网络层、应用层。

2.无线通信一般是指利用电磁波信号在空间中传播而进行信息交换的通信技术，进行通信的两端之间无需有形的媒介连接。

3.射频（RF）表示可以在空间中进行有效辐射的电磁波频率，其本质是射频电流，是一种高频交流电的简称。通常所指的频率范围为300kHz~30GHz，但目前没有一个严格的频率范围定义，广义地说，可以向外辐射电磁信号的频率均可称为射频。

4.微波是指频率300MHz~3000GHz的电磁波，对应的波长为1m~0.1mm，分为分米波、厘米波、毫米波和亚毫米波4个波段。

5.微波通信具有容量大、质量好、传输距离远的优点，是国家通信网的一种重要通信手段，也普遍适用于各种专用通信网。我国微波通信广泛应用于L、S、C、X诸频段，K频段的应用尚在开发之中。由于微波的频率极高，波长很短，其在空中的传播特性与光波相近，即直线前进，遇到阻挡就被反射或被阻断，因此微波通信的主要方式是视距通信，超过视距以后就需要中继转发。

6.移动通信技术发展：

（1）第一代移动通信系统（1G）：模拟语言。主要技术：模拟技术、频分多址（FDMA）技术。代表制式：AMPS（美）、TACS（中）。

（2）第二代移动通信系统（2G）：数字语言。主要技术：时分多址（TDMA）技术、码分多址（CDMA）技术。代表制式：GSM、CDMA。

（3）2G-3G过渡：2.5G：基于GSM的无线分组交换技术，代表制式：GPRS。2.75G：基于GSM/GPRS网络的数据增强型移动通信技术，代表制式：EDGE。

（4）第三代移动通信系统（3G）：数字语言和数据。代表制式：W-CDMA、CDMA2000、TD-SCDMA。

（5）3G-4G过渡：3.5G：基于W-CDMA技术的延伸，代表制式：高速下行分组接入HSPDA。3.75G：因HSDPA上传速度不足而开发，代表制式：高速上行分组接入HSUPA。3.9G：基于旧有的GSM/EDGE和UMTS/HSPA网络技术，并使用调制技术提升网络容量及速度，代表制式：长期演进技术LTE，全球互通微波存取WiMAX。

（6）第四代移动通信系统（4G）：集3G与WLAN于一体，并能够快速传输数据、高质量、音频、视频和图像等。代表制式：频分双工长期演进技术LTE FDD、时分双工长期演进技术LTE TDD。技术标准：LTE-Advanced、WirelessMAN-Advanced。

（7）第五代移动通信技术（5G）：数据、连接和用户体验。

7.按照连接方式，通信可以分为有线通信和无线通信。其中，有线通信是利用金属导线、光纤等有形媒质传送信息的技术，如串口、USB、网口。无线通信是利用电磁波信号在空间中直接传播而进行信息交换的通信技术，进行通信的两端无需有形的媒介连接，如Wi-Fi连接、蜂窝无线连接。

8.通常，把通信距离在100m以内的通信称为短距离通信，而通信距离超过1000m的称为长距离通信。

9.国际标准化组织ISO提出了开放系统互连参考模型OSI，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。其中，物理层负责比特流传输；数据链路层负责提供介质访问、链路管理等；网络层负责寻址和路由选择；传输层负责建立主机端到端连接；会话层负责建立、维护和管理会话；表示层负责处理数据格式、数据加密等；应用层负责提供应用程序间通信。

10.串口通信技术：通信长度可达1200m（RS485、半双工）。简易串口通信使用3根线完成：地线、TXD、RXD。优点：普及率高，稳定，适合低速率和小数据量的通信。缺点：组网能力差，通信速度慢。

11.Modbus：使用串行方式进行通信的应用层协议标准，采用主/从方式通信，一个主控制器最多可以支持247个从属控制器。优点：标准化、开发，免费使用，无需知识产权授权、支持多种电气接口，如串口和Ethernet接口等、支持多种传输介质，如双绞线、光纤等、Modbus协议的帧格式简单，易开发。缺点：组网能力差、网络规模有限、安全性差。

12.IrDA：使用红外线进行通讯媒介，半双工。缺点在于对传输路径要求较高（无遮挡）、抗干扰性差、传输距离和收发角度都有限制。常用于家电控制中。

13.RFID技术：通过无线电信号非接触的识别特定目标并读写相关数据，一般适用于短距离识别通信。NFC，近场通信，属于RFID技术的一种，工作频率在13.56MHz。

14.蓝牙：使用时分双工的模式来实现全双工通讯，遵循IEEE802.15.1协议。优点：通讯速率快、连接简单、全球通用、功耗低。缺点：常用于点对点通信，组网能力差。

15.ZigBee：遵循IEEE802.15.4标准。优点：低功耗、高容量、支持Mash网络、支持大量网络节点、安全性较高。缺点：复杂、成本高、抗干扰性差。

16.WiFi：遵循IEEE802.11标准。优点：通信吞吐量高、兼容性好、部署和扩充成本低。缺点：通信距离有限、稳定性差、功耗较大、组网能力差、安全性不高。

17.物联网短距离无线通信技术：①无线编解码芯片；②无线数传芯片；③IrDA；④RFID；⑤蓝牙；⑥ZigBee；⑦WiFi。

物联网长距离无线通信技术：①窄带物联网技术NB-IoT；②LoRa。

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PPT思考题

1.刷二代身份证乘坐火车，用的是哪一种物联网无线通信技术？该无线通信技术的工作频率多少？该技术在生活中还有哪些应用范例？

答：①刷二代身份证乘坐火车时所用的无线通信技术是射频识别（Radio Frequency Identification，RFID）技术。②该技术的工作频率一般为13.56MHz。③除了在火车站刷身份证之外，RFID技术在生活中还有很多应用范例，例如：物流和仓储管理、零售业、车辆管理、医疗保健、安防领域等。

2.采用防盗扣的超市物品防盗系统是什么结构？什么工作原理？

答：①采用防盗扣的超市物品防盗系统通常由两部分组成：一个是安装在商品上的防盗扣，另一个是安装在超市门口的检测器。

②工作原理如下：

• 防盗扣安装：在超市销售的商品上安装防盗扣，防盗扣一般是一种包含磁性元件的小型装置，可以通过磁力吸附在商品上。
• 检测器安装：超市门口安装检测器，检测器一般是由发射器和接收器组成的。发射器会向接收器发射电磁波。
• 商品出门：当商品被拿到门口时，由于防盗扣中的磁性元件会对电磁波产生干扰，使得接收器接收到的电磁波强度发生变化。
• 报警：当接收器接收到的电磁波强度发生变化超过一定阈值时，检测器会发出警报，提醒门口的工作人员，防止商品被盗窃。

3.二代身份证会导致银行卡消磁吗？

答：二代身份证是不会导致银行卡消磁的。银行卡的磁条和芯片是通过磁场或电信号进行读取的，二代身份证是采用芯片技术。两者采用的技术不同，不会相互影响。

4.如果让你实现一个送餐机器人，该机器人的活动范围仅在学校并且仅在室外送餐，你希望采用哪些无线通信技术？为什么？这些技术的优势和劣势有哪些？

答：（1）如果要实现一个送餐机器人，活动范围仅在校园内并且仅在室外送餐，可以考虑采用以下无线通信技术：

①WiFi：WiFi是一种广泛应用于局域网和互联网的无线通信技术，它可以提供高速的数据传输速率和较远的覆盖范围，非常适合用于机器人的控制和监控。校园内一般都有WiFi覆盖，可以利用校园内的WiFi网络来进行机器人的控制和监控。

②蓝牙：蓝牙是一种短距离无线通信技术，可以提供较低的数据传输速率和较短的覆盖范围，但是功耗比较低，适合用于机器人和终端设备之间的数据传输。可以在机器人上安装蓝牙模块，利用蓝牙技术与终端设备进行通信。

③ZigBee：ZigBee是一种低功耗、低速率、低成本的无线通信技术，可以提供较远的覆盖范围和较长的电池寿命，适合用于机器人和传感器之间的数据传输。可以在机器人上安装ZigBee模块，利用ZigBee技术与传感器进行通信。

（2)这些无线通信技术各有优劣势，具体如下：

①WiFi优势：数据传输速率快，覆盖范围广，适合用于机器人的控制和监控。WiFi劣势：功耗较高，需要稳定的电源供应，不适合用于低功耗设备。

②蓝牙优势：功耗低，适合用于低功耗设备，数据传输稳定可靠。蓝牙劣势：覆盖范围较短，不适合用于机器人的控制和监控。

③ZigBee优势：功耗低，适合用于低功耗设备，覆盖范围较远，可用于机器人和传感器之间的数据传输。ZigBee劣势：数据传输速率较慢，不适合用于要求高速数据传输的场景。

5.如果让你实现一个送药机器人，该机器人的活动范围是市区并且仅在室外送药，你希望采用哪些无线通信技术？为什么？这些技术的优势和劣势有哪些？

答：（1）如果要实现一个送药机器人，活动范围是整个市区并且仅在室外送药，可以考虑采用以下无线通信技术：

①5G：5G可以支持高达10Gbps的数据传输速度，延迟可以降低到毫秒级别，网络容量可以提高10倍以上，对于传输实时视频和大量数据非常有用，可以很好地支持大规模物联网和智能城市等新型应用场景。

②LoRa：LoRa是一种长距离、低功耗的无线通信技术，适用于低速数据传输。它可以覆盖几公里的范围，同时消耗非常少的电力，这使得它非常适合用于低功耗设备，例如传感器和物联网设备。但是，它的传输速度相对较慢，通常只能达到几kbps。

③NB-IoT：NB-IoT是一种专门为物联网设备设计的无线通信技术，具有低功耗、广泛的覆盖范围和高可靠性。它可以支持长达10年的电池寿命，并且可以覆盖室内和室外的范围。但是，它的传输速度相对较慢，通常只能达到几kbps。

（2）这三种无线通信技术都有自己的优势和劣势，具体如下：

①5G优势：高速数据传输，低延迟，适合用于整个市区范围内的传输。5G劣势：覆盖范围较窄、对设备的要求较高。

②LoRa优势：长距离、低功耗、适合用于低速数据传输。LoRa劣势：传输速度相对较慢。

③NB-IoT优势：低功耗、广泛的覆盖范围、高可靠性、长电池寿命。NB-IoT劣势：传输速度相对较慢。

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第2章 通信原理

1.通信的目的：传递消息中所包含的信息。

2.信息是消息的内涵；消息是信息的表现形式；信号是消息的传输载体。

3.模拟信号：代表消息的某一电参量（幅度、频率、相位等）在一定取值范围内连续变化的信号。

数字信号：代表消息的某一电参量（幅度、频率、相位等）在一定取值范围内跳跃变化，仅有有限个取值的信号。区分原则：看携带消息的信号参量取值。

4.通信系统的一般模型：

信源（source）：将消息转换为电信号。如麦克风把声音转换为音频信号。

基带信号：来自信源的消息信号（原始信号，也称调制信号），可以是模拟信号，也可以是数字信号。

发送设备（transmitter）：将原始电信号转换为在信道中传输的信号。如编码、调制。主要任务是调制和放大。

已调信号：也称带通信号，是指基带信号经过载波调制后的信号。

信道（channel）：能传输信号的各种物理媒介。

接收设备（receiver）：将在信道中传输的信号转换为电信号。如译码、解调。主要任务是选频、放大、解调。

信宿（destination）：将电信号转换为消息。如喇叭把音频信号转换为声音。

5.带宽，指一个电路能够处理的频率或信号所包含/占有的频率范围。

6.调制的目的：①将基带信号转换为适合信道传输的信号；②便于电磁波辐射接收；③便于多路频分复用；④提高抗干扰能力。

7.通信系统的分类：

8.模拟通信系统：

9.数字通信系统：

（1）信源编码与译码的目的：①提高信息传输的有效性；②完成模/数转换。

（2）加密与解密的目的：保证所传信息的安全。

（3）信道编码与解码的目的：增强抗干扰能力。

（4）数字调制与解调的目的：形成适合在信道中传输的带通信号。

（5）同步的目的：使收发两端的信号在时间上保持步调一致。

10.数字通信与模拟通信的区别：信道中传输的信号种类。

11.数字通信系统的主要特点：

• 优点：

  ①抗干扰能力强，无噪声积累。

  ②便于加密处理。

  ③易于实现集成化，使通信设备体积小、功耗低。

  ④利于采用时分复用实现多路通信。

  ⑤传输差错可控。

  ⑥便于处理、变换、存储。

• 缺点：

  ①需要较大的传输带宽。

  ②对同步要求高。

12.通信系统的分类：

• 按信道信号特征：模拟通信、数字通信
• 按传输媒质：有线通信、无线通信
• 按传输方式：基带传输、带通传输
• 按通信业务：电话、数据、图像通信
• 按工作波段：长波、中波、短波、微波、红外、激光通信
• 按复用方式：时分、频分、码分复用

例如：AM广播系统可以分属为：中波通信、模拟通信、带通传输系统（调制）

13.通信方式：

• 按传输方向和时间：①单工通信；②半双工通信；③全双工通信。
• 按数字码元传输时序：①并行传输；②串行传输

并行传输的优点：①节省传输时间，速度快；②不需要字符同步措施。其缺点：需要多条通信线路，成本高。

串行传输的优点：①只需要一条通信信道，节省线路铺设费用。其缺点：速度慢，需要外加码组或字符同步措施。

14.消息中不确定的内容构成信息。信息量是对这种不确定性的定量描述。

15.信息量I与消息出现的概率P(x)之间的关系为：$I=lo{g}_a\frac{1}{P(x)}=-lo{g}_{a}P(x)$

其中，a=2时，信息量的单位为比特（bit）；

​ a=e时，信息量的单位为奈特（nit）；

​ a=10时，信息量的单位为十进制单位，为哈特莱。

例：设二进制离散信源，以相等的概率发送数字 0或 1，则信源每个输出的信息含量为：$I(0)=I(1)=lo{g}_{2}2=1bit$，故而，传送等概率的二进制波形之一的信息量为1bit。同理，传送等概率的四进制波形之一的信息量为 2bit，传送等概率的八进制波形之一的信息量为 3bit。

16.等概率出现离散消息的度量：

若M个状态等概率出现，$P(x)=\frac{1}{\frac{1}{M}}=lo{g}_{2}M(bit)$.

例如：M=$2^k$时，信息量为$I=lo{g}_{2}M=lo{g}_2{2}^k=k(bit)$.

17.非等概率情况下的离散消息的度量：

设离散消息源是一个由n个符号组成的集合，符号集的每一个符号$X_i$在消息中按一定的概率$P(X_i)$独立出现的，且${\sum }_{i=1}^{n}P(x_i)=1$，则每个符号所包含信息量的统计平均值$H(x)=-{\sum }_{i=1}^{n}P(x_i)lo{g}_{2}P(x_i)(bit/符号)$， H即为信息源的熵。

例1：符号集只有 1、0两种符号，即$P(1)=p，P(1)=1-P(0)$，则$H=plo{g}_2\frac{1}{p}+(1-p)lo{g}_2\frac{1}{1-p}$，求$H_{max}$.

解：先求$\frac{dH}{dp}$，$\frac{dH}{dp}=lo{g}_2\frac{1}{p}+p\times -\frac{1}{pln2}+(-1)\times lo{g}_2\frac{1}{1-p}+(1-p)\times \frac{1}{(1-p)ln2}=lo{g}_2\frac{1}{p}-lo{g}_2\frac{1}{1-p}$.

​ 令$\frac{dH}{dp}=0$，求得$p=\frac{1}{2}$，$H_{max}=1bit/符号$。

例2：一离散信源由“0”“1”“2”“3”四个符号组成，它们出现的概率分别为3/8，1/4，1/4，1/8，且每个符号的出现都是独立的。试求某消息201020130213001203210100321010023102002010312032100120210的信息量与每个符号的算术平均信息量。

解：在此消息中，“0”一共出现 23次，“1”一共出现 14次，“2”一共出现 13次，“3”一共出现 7次，共计 57个符号。故该消息的信息量 $I=23lo{g}_2\frac{8}{3}+14lo{g}_{2}4+13lo{g}_{2}4+7lo{g}_{2}8=108(b)$，则每个符号的算术平均信息量为 $\bar{I}=\frac{I}{符号数}=1.89(bit/符号)$.

例3：四进制信源（0，1，2，3），$P(0)=\frac{3}{8}，P(1)=P(2)=\frac{1}{4}，P(3)=\frac{1}{8}$，试求信源的平均信息量。

解：由$H(x)=-{\sum }_{i=1}^{n}P(x_i)lo{g}_{2}P(x_i)(bit/符号)$，$I=lo{g}_2\frac{1}{P(x)}$可知，$H(x)=P(0)I_0+P(1)I_1+P(2)I_2+P(3)I_3=\frac{3}{8}lo{g}_2\frac{8}{3}+2\times \frac{1}{4}lo{g}_{2}4+\frac{1}{8}lo{g}_{2}8\approx 1.91(bit/符号)$。

18.通信系统的主要性能指标：①可靠性。指接受信息的准确程度，是传输“质量”问题；②有效性。指传输一定信息量所占用的信道资源，是传输的“速度”问题。

由于模拟通信系统和数字通信系统的通信方式不同，因此要分别描述。

（1）模拟通信系统的性能指标：①有效性，可用有效传输频带来度量；②可靠性，可用接收端最终输出信噪比来度量。

（2）数字通信系统的性能指标：①有效性，用传输速率和频带利用率来衡量；②可靠性，用误码率和误信率表示。

• 码元传输速率$R_B=\frac{1}{T}(B)$，定义为单位时间内传送码元的数目，单位为波特（Baud），简记为B。式中，T为码元的持续时间。
• 信息传输速率$R_b=R_{B}lo{g}_{2}M(bit/s)$，定义为单位时间内传递的平均信息量或比特数，单位为比特每秒，简记为bit/s或bps。式中，M 表示数字调制方式中使用的符号数，$lo{g}_{2}M$ 表示每个符号所携带的比特数。
• 频带利用率$\eta =\frac{R_B}{B}(B/Hz)或{\eta }_b=\frac{R_b}{B}(bit/(s\cdot Hz))$，定义为单位带宽（1赫兹）内，可以传输$R_B$比特的数据。式中，B是信道的带宽（单位为赫兹）。
• 误码率$P_e=\frac{错误码元数}{传输总码元数}$。
• 误信率$P_b=\frac{错误比特数}{传输总比特数}$。

例1：在八进制中，若码元速率为1200B，则信息速率为？

解：由题设可知，八进制，即M=8，码元速率为1200B，即$R_B=1200B$。

​ 则，信息速率$R_b=R_{B}lo{g}_{2}M=1200\times 3=3600(bit/s)$.

例2：二进制传输系统上每秒传输1000个二进制符号，若符号0，1出现的概率分别是1/4、3/4，则该系统的信息传输速率是多少？

解：由题意可知，该系统传输1000个二进制符号的平均信息量$H(x)=\frac{1}{4}lo{g}_{2}4+\frac{3}{4}lo{g}_2\frac{4}{3}\approx 0.811(bit/符号)$，一个二进制符号传输所需要的时间为$T=\frac{1}{1000}$，则信息传输速率$R_b=\frac{H(x)}{T}=811(bit/s)$。

例3：若某系统采用4进制传输时所需带宽为1200Hz，那么该系统以2400bit/s的比特率发送信号时，该系统的频带利用率为？

解：由题意知，$R_b=2400bit/s，B=1200Hz$，故该系统的频带利用率${\eta }_b=\frac{R_b}{B}=2bit/(s\cdot Hz)$。

例4：已知某八进制数字通信系统的信息速率为3000bit/s，在收端10分钟内共测得18个错误码元，试求该系统的误码率。

解：由“某八进制数字通信系统的信息速率为3000bit/s”可知$R_b=3000bit/s$，则码元传输速率$R_B=\frac{R_b}{lo{g}_{2}M}=\frac{3000}{lo{g}_{2}8}=1000B$，故，误码率$P_e=\frac{18}{1000\times 10\times 60}=3\times 10^{-5}$。

例5：某四进制传输系统，每个码元的持续时间（宽度）为$833\times 10^{-6}s$,连续工作1h后，接收到6个错码，且每个错误码元仅发生1bit错误。求：①该系统的码元速率与信息速率；②该系统的误码率和误信率。

解：

①由题可知，$T=833\times 10^{-6}s,M=4$，则码元速率$R_B=\frac{1}{T}\approx 1200B$，从而信息速率$R_b=R_{B}lo{g}_{2}M=1200\times lo{g}_{2}4=2400bit/s$。

②由题可知，连续工作1h，码元总数$N=1200\times 3600=4320000个$，错误的码元数$N_e=6个$，信息量$I=R_{b}t=2400\times 3600=8.64\times 10^{6}bit$，错误的比特数$N_b=6个$，误码率$P_e=\frac{N_e}{N}=\frac{6}{4320000}=1.39\times 10^{-6}$，误信率$P_b=\frac{N_b}{I}=\frac{6}{8.64\times 10^6}=6.94\times 10^{-7}$。

19.香农公式：$信道容量C_t=信道带宽B\times lo{g}_2(1+\frac{信号功率S}{噪声功率N})$。其中，提高信号与噪声功率比（信噪比）能增加信道容量，当噪声功率$N\to 0$时，信道容量$C\to \infty$，即无干扰信道容量无限大；增加信道带宽B，并不能使信道容量无限增大。

例1：已知黑白电视图像大约由$3\times 10^5$个像素组成，设每个像素有10个亮度等级，他们出现的概率是相等的。要求每秒传送30帧图像，为了满意地再现图像，需要信噪比为1000倍（30dB）,试求传输此电视信号所需的带宽。

解：由于“每个像素有10个亮度等级，出现的概率是相等的”，可知每个像素的信息量$I_i=lo{g}_{2}10=3.32bit$，

“由$3\times 10^5$个像素组成”可知，每帧信息量$I_n=3\times 10^5\times 3.32=9.96\times 10^{5}bit$，

又“每秒传送30帧图像”可知信息速率$R_b=I_{n}n=9.96\times 10^5\times 30=2.988\times 10^{7}bit/s$。

由香农公式可知，信道容量$C_t$必须大于等于信息速率$R_b$，故$C_{min}=R_b=2.988\times 10^{7}bit/s$。

因为已知信噪比$\frac{S}{N}=30dB=10^{\frac{30}{10}}=1000$，

所以传输此电视信号所需的带宽$B=\frac{C_t}{lo{g}_2(1+\frac{S}{N})}=\frac{2.988\times 10^7}{lo{g}_2(1+1000)}=3.02\times 10^{6}Hz$。

例2：已知彩电电视图像由$5\times 10^5$个像素组成，设每个像素有64种色彩，每种色彩有16个亮度等级，试计算：（1）每秒传送100个画面所需的信道容量；（2）若接收机的信噪比为30dB，求传送彩色图像所需的带宽。

解：

（1）由“每个像素有64种色彩，每种色彩有16个亮度等级”，像素点的信息量$I_i=lo{g}_2(64\times 16)=10bit$。

由“图像由$5\times 10^5$个像素组成”，可知一个画面的信息量$I_n=10\times 5\times 10^5=5\times 10^{6}bit$。

由“每秒传送100个画面”可知信息速率$R_b=5\times 10^{8}bit/s$。

由香农公式可知，信道容量$C_t$必须大于等于信息速率$R_b$，故$C_{min}=R_b=5\times 10^{8}bit/s$。

（2）因为已知信噪比$\frac{S}{N}=30dB=10^{\frac{30}{10}}=1000$，

所以传送彩色图像所需的带宽$B=\frac{C_t}{lo{g}_2(1+\frac{S}{N})}=\frac{5\times 10^8}{lo{g}_2(1+1000)}\approx 5\times 10^{7}Hz$。

例3：设有一个图象要在电话线路中实现传真传输，大约要传输$2.25\times 10^6$个像素，每个像素有12个亮度等级，且等概，电话电路具有3KHz带宽，30dB信噪比，试求在电话线路中传输一张传真图片需要最少时间？

解：由于“每个像素有12个亮度等级，且等概”，可知每个像素的信息量$I_i=lo{g}_{2}12=3.58bit$，

“大约要传输 $2.25\times 10^6$个像素”可知，每帧信息量$I_n=2.25\times 10^6\times 3.58=8.06\times 10^{6}bit$；

因为已知信噪比$\frac{S}{N}=30dB=10^{\frac{30}{10}}=1000$，带宽$B=3KHz=3000Hz$，

所以由香农公式可知，信道容量$C_t=Blo{g}_2(1+\frac{S}{N})=3000\times lo{g}_{2}1001=2.99\times 10^{4}bit/s$，

又信道容量$C_t$必须大于等于信息速率$R_b$，故$C_{min}\ge R_b=2.99\times 10^{4}bit/s$，

所以，传输一张传真图片需要的时间$T=\frac{I_n}{C_{min}}=\frac{8.06\times 10^6}{2.99\times 10^4}=269.6s$。

例4：有一显示器终端连接计算机系统，用一条电话线路连接，电话线路带宽3000Hz，信噪比为10dB，终端有128个印刷字符，终端输出字符是相互独立且等概的，求最大的字符速率是？

解：由于“终端有128个印刷字符，相互独立且等概的”，可知平均信息量$H(x)=lo{g}_{2}128=7bit/字符$，

因为已知信噪比$\frac{S}{N}=10dB=10^{\frac{10}{10}}=10$，带宽$B=3000Hz$，

所以由香农公式可知，信道容量$C_t=Blo{g}_2(1+\frac{S}{N})=3000\times lo{g}_{2}11=10378bit/s$，

又信道容量$C_t$必须大于等于信息速率$R_b$，故$C_{min}\ge R_b，R_b=10378bit/s$，

所以，最大的字符速率$R_B=\frac{R_b}{H(x)}=\frac{10378}{7}\approx 1482字符/s$。

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第3章 数字带通传输

1.2ASK称为二进制振幅键控 ，2FSK称为二进制频移键控，2PSK称为二进制相移键控，2DPSK称为二进制差分相移键控。

2.信噪比r一定，采用相同解调方式，抗高斯白噪声性能优劣的顺序：2PSK、2DPSK、2FSK、2ASK。

3.误码率一定时，2ASK 、2FSK、2PSK三种数字调制方式所需信噪比之间的关系：$r_{2ASK}=2r_{2FSK}=4r_{2PSK}$。

4.信噪比r一定时，采用相同调制方式，相干解调与非相干解调之间的误码率的关系为：$P_e相干＜P_e非相干$。

5.对信道特性变化的敏感性：①2ASK易受信道参数变化的影响，不适于在变参信道中传输；②2PSK不易受信道参数变化的影响；③2FSK不需要人为设置判决门限，对信道的变化不敏感，适用于变参信道传输场合。

6.在码元速率$R_B$一定时，2FSK的频带利用率最低，有效性最差。

7.在设备复杂度上，非相干方式比相干方式简单，成本略低。

8.由$R_b=R_{B}lo{g}_{2}M$可知，若$R_b$一定时，增加进制数M，可以降低$R_B$，从而减小信号带宽、节约信道频率资源；若$R_B$一定时，增加进制数M，可以增大$R_b$，从而在相同带宽内传输更多比特的信息，提高了信道的频带利用率${\eta }_b$。但是噪声容限会减小，易导致抗噪性能下降，系统复杂。其中，MFSK信号的带宽较宽，频带利用率低，适用于频带资源不受限制的场合。

9.正交振幅调制QAM，一种振幅和相位联合键控的数字调制技术，其频谱利用率高，抗噪声性能优于MPSK，在中大容量数字微波通信系统、有线电视网络高速数据传输、卫星通信等领域获得广泛应用。

10.Zigbee和LoRa均采用了扩频通信实现抗干扰和远距离的信息传输，试结合香农定理解释为什么扩频通信可以实现抗干扰和远距离的通信。

答：香农定理是指在一定的信噪比条件下，数据传输的最大速率是有限的。而扩频通信利用了扩频技术，将原本窄带信号通过扩频的方式变成宽带信号，从而提高了信号的带宽效率，使得在相同的信噪比条件下，可以传输更多的数据。

扩频通信的抗干扰能力主要是因为扩频技术的特性所致。在扩频通信中，发送端将数据信号通过扩频码进行扩频，使得信号的能量分散在整个带宽中，而不是集中在某一个频率上。因此，当接收端接收到信号时，即使某些频率受到干扰，其它频率上的信号仍然可以被接收到，从而保证了通信的可靠性。

此外，扩频通信还可以实现远距离通信的功能。因为扩频技术可以将原本窄带信号扩展成宽带信号，从而使得信号的能量分布更加均匀，信号在传输中的衰减也更加缓慢。这样就可以在相同的发射功率下，实现更远距离的通信。

11.扩频通信技术是一种信息传输方式, 其信号所占有的频带宽度远大于所传信息必需的最小带宽; 频带的扩展是通过一个独立的码序列来完成, 并用编码及调制的方法来实现的, 与所传信息数据无关; 在接收端则用同样的码进行相关同步接收、解扩及恢复所传信息数据。其基本特点是传输信号所占用的频带宽度$f_W$远大于原始信息本身实际所需的最小带宽$f_B$, 其比值称为扩频增益$G_p$.

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第4章 天线与电波传播

1.无线电波是一种能量的传输形式。其波长与频率成反比例。

2.极化：电场强度E的矢端在空间固定点上随时间变化所描绘的轨迹。其中，极化按照轨迹观点可分为①线极化；②圆极化③椭圆极化。线极化波又可分为水平极化（场方向与地面平行），垂直极化（场方向与地面垂直）。

3.收发信号要求极化相同。

4.天线是指能够进行能量转换，即有效地辐射和接收电磁波的装置。

（1）其必须解决三个问题：①提高辐射功率或信噪比，天线作为传输线的负载应做好匹配；②应具有向所需方向辐射电磁波的能力；③同一系统中，收发天线应有相同的极化形式。

（2）天线导波的原理：载有交流电的导线，其辐射能力与导线的长短和形状有关，当导线的长度增大到可与波长相比拟时，导线上的电流就大大增加，因而就能形成较强地辐射。通常将上述能够产生显著辐射的直导线称为振子。

（3）振子类型：①对称振子：两臂长度相等；②半波振子：每臂长度为四分之一波长；③全波对称振子：全长与波长相等。

（4）双极化天线比单极化天线接收范围更大、损失小、效果更好。

（5）对于发射天线而言，天线的方向性是指天线向一定方向辐射电磁波的能力；对于接收天线而言，天线的方向性是指天线对不同方向传来的电波所具有的接收能力.天线的方向性的特性曲线通常用天线方向图来表示。天线方向图可用来说明天线在空间各个方向上所具有的发射或接收电磁波的能力。

$$\begin{gathered} X(dBm)=10lgY(mW) \\ Y(mW)=10^{\frac{X(dBm)}{10}} \end{gathered}$$

例：某无线通信模块的发射功率和接收灵敏度分别为12dBm和-132dBm，将上述功率转换为mW。

解：（1）$10^{\frac{12}{10}}=10^{1.2}mW$；（2）$10^{\frac{-132}{10}}=10^{-13.2}mW$

6.某同学需要选择一个天线用于蓝牙通信系统，他应该关注天线的哪些参数？

答：①极化方式；②工作频率范围；③天线方向图；④天线增益。

7.电波的传播方式：①直射波；②反射波；③绕射波；④散射波。

8.自由空间中电波传播损耗只与工作频率和传播距离有关。

自由空间传播损耗$L_{fs}(dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)$.

接收功率$P_R(dBm)=P_T(dBm)+G_T(dB)+G_R(dB)-L_{fs}(dB)$.

例1：设$P_T=10W=40dBm;G_T=10dBi;G_R=3dBi;f=900MHz$，问：$d=1000m$时，$L_{fs}(dB)=?,P_R=?$

解：（1）由题可知，d=1000m=1km，故$L_{fs}=32.44+20lg1+20lg900=91.52(dB)$.

（2）$P_R=P_T+G_T+G_R-L_{fs}=40+10+3-91.52=-38.52(dBm)$.

例2：使用电磁波自由空间传播模型计算E22-400M30S模块在0.3kbps数据传输速率时的最远通信距离。已知：$P_T=30dBm$,接收机灵敏度为$-150dBm@0.3kbps；G_T=2dBi；G_R=2dBi；f=433MHz$.

解：已知，$P_R=-150dBm$，则，$-150=30+2+2-(32.44+20lgd+20lg433)$，解得$d=87096km$.

例3：某一物联网无线通信系统，发射机的功率为30dBm，发射天线增益为2 dBi ，发射机与发射天线之间的射频线缆长度为1m，该线缆损耗为0.2dB/m，接收机天线增益为3dBi，接收天线与接收机之间的射频线缆长度与5m，该射频线缆损耗为0.5dB/m，若空间传播损耗$L_{fs}=50dB$，试求解接收机获得的功率。

$P_R(dBm)=P_T(dBm)+G_T(dB)+G_R(dB)-L_{fs}(dB)-L_T-L_R$

解：$P_R=30+2+3-50-0.2\times 1-0.5\times 5=-17.7dBm$

例4：试计算某2.4GHz信号，在距离分别为d=1m，d=2m，d=5m时的传播损耗。

解：$d=1m=10^{-3}km$时，故$L_{fs}=32.44+20lg10^{-3}+20lg2.4\times 10^3=40.04(dB)$.

$d=2m=2\times 10^{-3}km$时，故$L_{fs}=32.44+20lg2\times 10^{-3}+20lg2.4\times 10^3=46.06(dB)$.

$d=5m=5\times 10^{-3}km$时，故$L_{fs}=32.44+20lg5\times 10^{-3}+20lg2.4\times 10^3=54.02(dB)$.

9.电波传播损耗的奥村经验公式：$L_b(dB)=75+26lgf+45lgd-(14+6.5lgd)\times lg{H}_T-3.2[lg(12H_R){]}^2$，式中，收、发天线的高度分别为$H_R，H_T$，单位为m；d为传播距离，单位为km；f为电波频率，单位为MHz。

例1：设$f=900MHz;H_T=64m;H_R=2m$，问：$d=1000m$时，$L_b=?$

解：$L_b=75+26lg900+45lg1-(14+6.5lg1)\times lg64-3.2[lg(12\times 2){]}^2=120.5dB$.

例2：使用奥村经验公式计算E22-400M30S模块在0.3kbps数据传输速率时的最远通信距离。已知：$P_T=30dBm$,接收机灵敏度为$-150dBm@0.3kbps$；$G_T=2dBi；G_R=2dBi；f=433MHz；H_T=30m；H_R=1m$.

解：$-150=30+2+2-L_b$，解得$L_b=184dB$.

$184=75+26lg433+45lgd-(14+6.5lgd)\times lg30-3.2[lg12{]}^2$，解得$d=67.9km$.

例3：使用奥村经验公式计算某LoRa通信系统在进行10Km通信时所需的最低发射功率，已知条件为：接收机灵敏度为$-150dBm@0.3kbps$；$G_T=2dBi；G_R=2dBi；f=433MHz；d=10km；H_T=30m；H_R=1m$.

解：$L_b=75+26lg433+45lg10-(14+6.5lg10)\times lg30-3.2[lg(12\times 1){]}^2=154.54dB$，

$P_T=P_R-(G_T+G_R-L_{fs})=-150-(2+2-154.54)=0.54(dBm)$

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第5章 蓝牙通信技术

1.蓝牙的工作频段为2.4GHz。

2.蓝牙技术的特点：①全球范围适用；②同时传输语音数据；③近距离通信；④功耗低、体积小；⑤很好的抗干扰能力和安全性；⑥可建立临时对等连接。

3.蓝牙技术规范由SIG指定，采用分层结构，遵循开放系统互联OSI参考模型，分为底层协议、中间层协议和高端应用层协议三大类。

4.蓝牙设备主要运行在待机和连接两种状态。从待机到连接状态，要经历7个子状态：寻呼、寻呼扫描、查询、查询扫描、主响应、从响应、查询响应。连接建立后，蓝牙设备可处于激活、保持、呼吸、休眠四种模式。其中，后三种为节能状态，按照电源能耗由低到高依次为休眠、保持、呼吸。

5.蓝牙的网络结构有两种拓扑形式：微微网和散射网（分布式网络）。微微网是蓝牙基本的组网方式，散射网由多个微微网组成。在同一个微微网中，一个蓝牙设备可以同时与最多7个其他蓝牙设备相连，各单元之间共享一个信道，有且只有一个主单元，其余为从单元。

6.蓝牙有4种基本类型的设备地址：①BD_ADDR：48位的蓝牙设备地址（唯一标识）。②AM_ADDR：3位激活状态成员地址。③PM_ADDR：8位休眠状态成员地址。④AR_ADDR：访问请求地址。

7.蓝牙技术同时支持数据和语音信息的传送，在信息交换方式上采用了电路交换和分组交换的混合方式，对于短暂的突发式的数据业务，采用分组传输方式。

8.请对下面的蓝牙串口模块与USB转TTL模块进行电气连接，保证二者之间的顺利通信。

9.蓝牙串口模块与USB转TTL模块电气连接后并与上位机相连，如果在串口调试助手的发送界面输入“AT”后没有反馈“OK”，则可以尝试使用哪些步骤解决该问题？

答：(1) 检查硬件连接，即蓝牙模块的TXD是否与USB转TTL模块的RDX进行连接，蓝牙模块的RDX是否与USB转TTL模块的TXD进行连接。

(2) 检查USB转TTL模块的驱动是否正确安装，PC端的操作系统是否能正确识别连接的端口号。

(3) 检查串口调试小助手的端口号是否设置正确，是否单击了“打开串口”按钮。

(4) 串口调试小助手的命令栏内的“AT”后面是否加“回车”按键。

10.早期的AT指令集多用于GSM、GPRS模块，如今蓝牙模块和WiFi模块也支持AT指令。AT指令主要分为下行命令和上行命令。

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第6章 Wi-Fi通信技术

1.一般而言，5GHz频段的WiFi信号对于障碍物的穿透能力弱于2.4GHz频段的WiFi信号，5GHz频段WiFi信号的数据传输速率高于2.4GHz频段的WiFi信号。

2.一个双频天线路由有4个天线，其中2个天线很可能工作于2.4GHz频段，其中2个天线很可能工作于5GHz频段。

3.WLAN是利用射频无线信号或红外信道取代有线传输介质所构成的局域网络。

4.WiFi无线网络包括两种类型的拓扑形式：基础网和自组网。

（1）WiFi基础网的特点：①基于AP组建的基础无线网络；②由AP创建，众多STA加入所组成；③AP是整个网络的中心；④各STA间不能直接通信，需要经AP转发。

（2）WiFi自组网的特点：①仅有两个及以上STA组成，网络中不存在AP；②各设备自发组网，设备之间对等；③网络中所有的STA之间都可以直接通信，不需要转发；④Ad-hoc模式也称对等模式，允许一组具有无线功能的计算机或移动设备之间为数据共享而迅速建立起无线连接。

5.WiFi的协议体系遵循OSI参考模型，分为物理层、MAC层、LLC层、网络层、传输层、应用层。

（1）物理层：IEEE802.11b定义了工作在2.4GHz ISM频段上数据传输率为11Mbps的物理层，使用跳频扩频传输技术和直接序列扩频传输技术。

（2）网络层：采用IP协议。

（3）传输层：采用TCP/UDP协议。

6.2.4GHz WiFi的13个信道中3个互不重叠的信道有哪三组？

答：①1、6、11；②2、7、12；③3、8、13.

7.2.4GHz频段使用ISM频段，干扰较多。故而，很多WiFi设备开始使用5.8GHz附近的频带，干扰较小，但由于其频率较高，在空间传输时衰减较为严重，距离稍远，性能会严重降低。

8.WiFi安全性主要包括访问控制和加密两大部分。

9.WPA、WEP 、 WPA2这三种安全机制的安全性从高到低的排序依次为： WPA2、WPA、WEP。

10.透明数据传输模式又称自动工作模式，在该模式下，WiFi模块可看作一条虚拟的串口线，按照使用普通串口的方式发送和接收数据即可。

在命令工作模式下，用户可以通过串口下发AT指令，实现对模块的完全控制，包括修改配置参数、控制联网、控制TCP/IP连接、数据传输等。

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第7章 ZigBee通信技术

1.ZigBee基于IEEE 802.15.4协议，是一种无线自组网技术标准。

2.ZigBee技术特点：①低功耗；②低速度；③近距离；④高容量；⑤低延时；⑥短时延；⑦低成本；⑧免执照。

3.ZigBee在世界范围内的工作频段为 2.4GHz，在美国的工作频段为 915MHz，在欧洲的工作频段为868MHz。

4.ZigBee技术的特点：①传输速率低；②网络容量大；③低功耗、低成本；④安全、可靠；⑤响应速度快、时延短。

5.ZigBee在物理层采用高处理增益的直序/频率快变DS/FA技术；ZigBee的处理增益最大，抗干扰和抗多径时延扩展的能力也最强；相较于蓝牙，WLAN技术，ZigBee的抗干扰性能明显高于前两者。

6.ZigBee的自组织功能：无需人工干预，网络节点能够感知其他节点的存在， 并确定连接关系，组成结构化的网络。

ZigBee的自愈功能：增加或删除一个节点，节点位置发生变动，节点发生故 障等等，网络都能够自我修复，并对网络拓扑结构进行相应的调整，无需人工干 预，保证整个系统仍然能正常工作。

7.ZigBee技术的适用条件：①设备成本低，传输的数据量很小；②设备体积很小，不便放置较大的充电电池或电源模块；③没有充足的电源支持，只能使用一次性电池；④用于监测或控制且通信覆盖较大范围的网络；⑤频繁地更换电池或者反复的充电无法做到或很困难。

8.ZigBee协议栈是在IEEE 802.15.4标准基础上建立，从下往上依次是物理层、MAC层、网络层、应用层。

9.ZigBee网络地址有两个，一个是64位的IEEE地址，也叫MAC或扩展地址，全球唯一。另一个是16位的网络地址，也叫逻辑地址或短地址。

10.Z-Stack采用操作系统的思想来构建，极大地降低了系统的功耗，整个Z-Stack的主要工作流程大致分为系统启动，驱动初始化，OSAL初始化和启动，进入任务轮循四个阶段。

11.ZigBee网络的全功能设备（FFD）：FFD=RFD+Router

①可以担任网络协调者，形成网络，让其它的FFD或是精简功能装置（RFD）连结，FFD具备控制器的功能，可提供信息双向传输。

②附带由标准指定的全部 802.15.4 功能和所有特征。

③在空闲时起网络路由器作用。

④也能用作终端设备，

12.ZigBee网络的精简功能设备(RFD) ：

①只能传送信息给FFD或从FFD接收信息。

②附带有限的功能来控制成本和复杂性

③在网络中通常用作终端设备。

13.ZigBee网络的节点类型可分为（1）协调器节点；（2）路由器节点；（3）终端节点。

（1）协调器节点的功能特点：①选择一个频道和PAN ID，组建网络；②允许路由和终端节点加入这个网络；③对网络中的数据进行路由；④必须常供电，不能进入睡眠模式；⑤可以为睡眠的终端节点保留数据，至其唤醒后获取。

注：协调器在选择频道和PAN ID组建网络后，其功能将相当于一个路由器。

（2）路由器节点的功能特点：①进行数据收发之前，必须先加入一个Zigbee网络；②本身加入网络后，允许路由和终端节点加入；③加入网络后，可以对网络中的数据进行路由；④必须常供电，不能进入睡眠模式；⑤可以为睡眠的终端节点保留数据，至其唤醒后获取。

（3）终端节点的功能特点：①在数据收发之前，必须首先加入一个Zigbee网络；②不能允许其它设备加入；③必须通过其父节点收发数据，不能对网络中的数据进行路由；④可由电池供电，进入睡眠模式。

14.ZigBee网络的拓扑结构可分为：（1）星型结构；（2）树形结构；（3）网状结构。

（1）星型结构：优点：①最简单的一种拓扑形式；②包含一个协调器结点和一系列的终端节点。

​ 缺点：协调器结点故障将致使整个网络瘫痪。

（2）树形结构：优点：①可实现网络范围内多跳信息服务；②具有一定的稳定性和可扩展性。

​ 缺点：①不能很好适应外部动态环境；②任意节点中断或故障将会使部分节点脱离网络。

（3）网状结构：优点：①具有自组织，自愈的功能；②具有更加灵活的信息路由规则。

​ 缺点：实现复杂。

15.PAN，个域网，每个PAN都有一个独立的ID，即PAN ID。整个个域网中的所有设备共享同一个PAN ID。在任何一个PAN中，短地址0x0000都是指协调器。

16.ZigBee网络的数据发送方式有：①单播；②广播。

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第8章 LPWAN技术

1.LPWAN即低功耗广域网。其业务特点为：① 低速率低流量；② 低功耗；③广覆盖；④低成本；⑤超大连接。

2.根据传输速率的不同，可将物联网业务进行高、中、低速的区分。其中，高速率业务主要使用4G、5G技术，适用于实时的数据传输；中等速率业务主要使用GPRS技术，适用于使用频率高但非实时使用，对网络传输速度的要求远不及高速率业务的场景；低速率业务主要为LPWAN。

3.NB-IoT的特点：①大连接，接入能力强；②低功耗，低成本设计；③覆盖能力强。 优点：NB-IoT在覆盖、功耗、成本、连接数等⽅⾯性能优异；缺点：NB-IoT⽆法满⾜对移动性及速率要求较⾼、数据量⼤、需要语⾳业务的应⽤需求，可考虑eMTC、Cat1等候选技术。

4.NB-IoT支持在频段内、保护频段以及独立共三种运行模式。支持独立部署、保护带部署、带内部署三种不同部署方式。

5.5G、LTE-M 、NB-IOT 、LoRa这四种无线通信技术的移动性如何？

答：①5G的移动性大致为：<500Km/h；②LTE-M的移动性大致为：<350Km/h；③NB-IOT的移动性大致为：<30Km/h；④LoRa的移动性大致为：<30Km/h.

6.LoRa是LPWAN通信技术的一种，主要工作在ISM免费频段，最大的特点是传输距离远，工作能耗低，组网节点多。同时，LoRa还应用了前向纠错编码技术，有效提高了传输可靠性。

7.LoRa网络主要由终端（内置LoRa模块）、网关（或称基站）、网络服务器以及应用服务器组成。应用数据可双向传输。LoRa网络架构是一个典型的星形拓扑结构，在这个网络架构中，LoRa网关是一个透明传输的中继，连接终端设备和后端中央服务器。终端设备采用单跳与一个或多个网关通信。所有的节点与网关间均是双向通信。

8.LoRa终端设备分为ClassA，ClassB，ClassC三种模式。

（1）ClassA：节点按需主动上报数据，每一个终端上行传输后会伴随着两个下行接收窗口，平时休眠，只有在固定的窗口期才能接收网关下行数据。Class A的优势是功耗极低。

（2）ClassB：ClassB模式是固定周期时间同步，在固定周期内可以随机确定窗口期接收网关下行数据，兼顾实时性和低功耗，特点是对时间同步要求很高。

（3）ClassC：该模式是常发常收模式，节点不考虑功耗，随时可以接收网关下行数据，实时性好，适合不考虑功耗或需要大量下行数据控制的应用，比如智能路灯控制。

9.NB-IOT技术与LoRa技术从运营模式、建设及运营成本 、模组功耗 、 覆盖深度、覆盖地区这５个层面上进行比较。

答：

1. 运营模式：

   ①NB-IoT是运营商建网。

   优势在于：运营商代建网络，业主不需要考虑基站部署；

   劣势在于：（1）网络质量取决于运营商，业主无法控制；运营商是面向全行业的网络覆盖，如果出现信号盲区不可能为业主进行网络优化、信号补盲等。（2）数据必须经过运营商，业主需要和运营商对接获取经营数据；保密性存在问题，运营数据不可控；对于有能力、有志于自主运营、业务扩展增值的业主来说是个障碍。

   ②LoRa是企业自建网。与NB-IoT运营商建网的优劣势正好相反；

   优势在于：（1）业主可自主把控网络质量，对于网络覆盖可快速优化补充；（2）可自主运营；运营数据掌握在自己手中，根据业务需要扩展网络；

   劣势在于：需要考虑LoRa基站的部署建设，更多地是表现在基站选址、供电，以及站址协调问题。

2. 建设及运营成本：

   ① NB-IoT属于运营商建网，用户需要承担的是NB-IoT模组硬件成本+NB-IoT运营商网络租用成本。

   ② LoRa属于自建网，用户需要承担LoRa模组成本+LoRa基站成本；从当前的成本来说，尽管国家及运营商有补贴政策，NB-IoT的模组硬件费用、以及运营成本都高，粗略估算NB-IoT的总成本大约比LoRa高20~30%。

3. 模组功耗：NB-IoT的功耗当前比LoRa要高，但具体对比与终端数据接收及发射频率有很大关系；高频应用对NB-IoT的功耗影响非常显著，这与休眠/唤醒机制有很大关系，而LoRa则受此影响较少。

4. 覆盖深度：

   ①NB-IoT是面向公众建的公用网络，并且每台NB-IoT基站的建设费用可达数十万，这意味着其覆盖深度的目标是保证大部分终端可用，对于少部分应用终端不太可能去深度覆盖。

   ②LoRa是私网，并且每台LoRa基站的费用只需几千，这意味着其覆盖深度可控，随时可进行补盲。

5. 覆盖地区：

   ①NB-IoT属于运营商建网，运营商考虑其效益因素，会更多地考虑在人口密集区域，如一二三四线城市，尤其是市区人口密集区做重点覆盖；那么在人口稀疏地区至少在当前阶段不是重点；

   ②LoRa做为私网建设，则不受此影响。

10.试举例说明哪些应用适合采用NB-IOT技术，哪些应用适合采用LoRa技术，并分别说明原因。

答：

1.适合NB的应用：

（1）共享单车：分布广，单位密度小，适合借助运营商网络；

（2）智能抄表：业主对采集频率不高，对网络可用性没有高要求的，又不想考虑自建基站；

（3）积水/管网监测：分布广，单位密度小；

（4）通用型可穿戴系列：终端分布在整个城区，适合借助运营商网络；

（5）智能停车：地磁来感应磁场变化从而进行车辆出入车位的判断，上下行的无线链路采用NB-IoT标准。

2.适合LoRa的应用

（1）智能抄表：业主对采集频率有高要求需要做数据分析，对网络可用性有高要求；

（2）道路泊车检测器：采集频率较高，而对终端寿命又有一定要求；

（3）野外郊区的，如矿业、采掘业、郊区重工业等；

（4）区域集中型：如高校、普教、园区的用户，想建设私网对自己的设施及应用进行管理。