【期末必记】物联网无线接入技术

注意：背完100%可过期末。不推荐小抄哦~~~

一、填空

1.物联网的三大主要特征依次是全面感知，可靠传输，智能处理
2.下列署于物联网短距离通信技术的是Bluetooth， ZigBee
3.感知技术是物联网的底层技术，是联系物理世界和信息世界的纽带。
4.短距离无线通信技术的特点有覆盖范围小、数据速率高、终端功耗大。
5.RFID 技术具有以下特点：快速扫描，数据读写功能，穿透性和无屏蔽阅读，可重复使用
6.ZigBee的工作频率有868MHz， 915 MHz， 2.4GHz
7.物联网的三层结构：感知层，网络层，应用层
8.蓝牙的业务类型：语音和数据
9.ZigBee的技术特点是①低功耗②低成本③时延短④网络容量大⑤可靠⑥传输距离灵活
10.NFC的工作频率为：13.65MHz
11.LoRa的技术特点：①广覆盖②低功耗③低成本④大连接
12.NB-IoT的部署方式：①独立部署②保护带部署③带内部署
13.蓝牙的目标和宗旨：①保持联系②不靠电缆③拒绝插头
14.蓝牙技术的特点是：①低成本、②低功耗、③传输距离短、④模块体积小
15.蓝牙的工作频段为（2.4GHz），其采用的扩频方式是（高速跳频扩频）
16.蓝牙设备分为三个功率等级和覆盖范围依次是（ <20dBm，100m>，<4dBm, 10m>，<0dBm,1m>）
17.一个蓝牙设备的系统一般由（ ①无线射频单元，②基带与链路控制单元，③链路管理单元，④蓝牙软件协议单元 ）组成
18.下列属于蓝牙核心协议的是①基带协议②链路管理协议③服务发现协议
19.蓝牙的网络架构有（蓝牙微微网）和（蓝牙散射网）
20.LMP的关键作用之一是控制微微网内蓝牙组件的工作模式，即强迫或请求某台设备把所处工作模式转换为（保持）、（呼吸）和（休眠）
21.蓝牙基带协议定义了两种物理连接方式，依次是（ 同步定向连接（SCO） ）和（ 异步无连接（ACL） ）
22.主机控制接口HCI为主机和主机控制器之间的通信提供接口，该通信以包的形式进行，依次有（数据包 ）、（ 命令包）和（ 事件包）三种包。
23.WLAN的技术特点有（ 安装便捷, 使用灵活，经济节约，易于扩展 ）
24.WLAN的拓扑结构有（ 对等模式， 基础架构模式，无线中继器模式，Mesh结构 ）
25.IEEE 802.11g的工作频段是（ 2.4GHz ），调制方式是（ DSSS CCK， OFDM）
26.下列IFS中代表优先级最高的是（ SIFS ），优先级最低的是（ EIFS ）
27.WEP主要的问题有（ 无密钥管理 ，脆弱的一致性 ，加密流的重用 ，认证机制简单 ）
28.ZigBee的技术特点有（低功耗，短时延, 大容量）
29.ZigBee技术的工作频段（868MHz, 915MHz, 2.4GHz）
30.下列属于ZigBee协议栈的有（PHY, MAC, 网络层, 应用汇聚层）
31.在网络层中，ZigBee定义了3种角色，依次是（末端装置, 网络协调器, 路由器）
32.下列角色中，（协调点, 路由器）不能是精简功能设备（RFD）
33.下列可用于RFID系统的频率是(6.78 MHz, 869.0 MHz, 5.8 GHz)
34.RFID的防碰撞技术有（ FDMA, CDMA,TDMA,SDMA ）
35.NFC标准规定NFC技术支持三种不同的应用模式，依次是（卡模式,读写/读卡器模式,点对点模式 ）
36.NFC标准规定了NFC编码技术有（CRC校验码, 密勒码，曼切斯特码）
37.NPSS的序列长度为（ 121），NSSS的序列长度为（ 132 ）。

二、简答

1.请简述NB-IoT技术的特点，并说明NB-IoT如何实现低功耗及低成本
特点：多链接、广覆盖、低功耗以及低成本。
低功耗：1）传输速率低使得设备功耗低；2）NB-IoT在LTE系统非连续接收（DRX）基础上进行了优化，采用功耗节省模式（PSM）和增强型非连续接收（eDRX）这两种模式，通过提升终端深度休眠时间的占比来降低功耗。
低成本：1）NB-IoT的组网成本低。原因在于NB-IoT利用运营商已有的网络无须重新建网，射频和天线基本上都是复用；2）另一方面，NB-IoT芯片和模块成本低。
2.请阐述LMP与L2CAP的区别。
LMP和L2CAP共同实现OSI数据链路层的功能，其中LMP负责蓝牙各设备间连接的建立等，L2CAP在高层和基带层之间作适配协议。LMP与L2CAP的区别在于L2CAP向高层提供数据的传送，即只支持ACL连接，不支持SCO连接，而LMP不负责业务数据的传递。
3.请简述RFCOMM协议的目的。
RFCOMM是基于ETSI07.10规范的串行线仿真协议，其目的是替换串行电缆，提供与有线串行接口一致的通信接口，以便能为应用提供一个熟悉的接口，使那些不曾使用过蓝牙通信技术的传统应用能够在蓝牙链路上无缝地工作。
4.请简述SPP包含的作用
在两个设备上设置虚拟串口，并用蓝牙连接模拟两个设备间的串行电缆；
任何继承性应用可以运行在任一设备上，使用虚拟串口，好像在两个设备间有真正的电缆连接一样。
5.SIFS，PIFS, DIFS和EIFS分别用于什么场合？其优先级如何？
这些是用于在无线局域网（WLAN）中管理帧传输的间隔时间。它们定义了在不同场景下不同类型的帧之间的等待时间。这些间隔时间是为了协调和管理无线网络中的帧传输，以确保顺利的数据传输和避免冲突。
SIFS（Short Interframe Space）： 用于最高优先级的帧，如ACK帧（确认帧）和CTS帧（清除发送）之间的时间间隔。SIFS的时间最短，因为这些帧对于维护通信的正常运行至关重要。
PIFS（PCF Interframe Space）： 用于基于轮询的协议（PCF，Point Coordination Function）中，指定了在轮询帧之间的时间间隔。PIFS的优先级介于SIFS和DIFS之间。
DIFS（DCF Interframe Space）： 用于基于分布式协议（DCF，Distributed Coordination Function）的帧之间的时间间隔，如数据帧的传输。DIFS的时间较长，略长于PIFS，以确保足够的时间供设备进行竞争和避免冲突。
EIFS（Extended Interframe Space）： 在检测到冲突后，等待一段时间再尝试传输的等待时间。EIFS的时间比其他间隔时间更长，用于在检测到冲突后等待较长的时间以避免继续冲突。
SIFS < PIFS < DIFS < EIFS
6,PCF与DCF模式如何共存？PCF模式下PC点如何取得信道接入权？
支持PCF模式的设备把对介质的访问分成周期性的时隙，而这个时隙又进一步分成两部分：非竞争期（CFP）和竞争期（CP）。在CFP期间，介质由PC或者AP完全控制，其决定STA什么时候使用介质以及使用多长时间。在CP期间，介质通过DCF共享，使得网络中的每个站点都有机会进行数据传输。PC通过CSMA/CA获得介质访问权限。
7.请简述相比于WEP，TKIP协议的改进之处。
改进之处:1)每个数据包传输的密钥各不相同，时时变化；
2） 采用MIC处理，提高抗干扰能力。
8.请阐述ZigBee的路由协议与现有AODV的不同之处。
为了减少控制开销和简化路由发现的过程，AODVjr中并没有使用目的节点序列号，只有分组的目的节点可以回复路由请求，中间节点均不能回复；
AODVjr不存在AODV中的“先驱节点列表”，从而简化了路由表的结构；
在数据传输中如果发生链路中断，AODVjr采用本地修复，在路由修复的过程中，仅允许目的节点回复路由回应，修复失败时发送路由错误至源节点；
AODVjr中的节点不发送HELLO分组，仅根据收到的分组或者MAC层提供的信息更新邻居节点列表。
9.请阐述ZigBee无线传感器网络的工作流程。
节点入网过程：
当传感器节点有信息传至汇节点时，则汇节点的MC13192接收传感器节点的信息，MC13192和MC9S08之间通过串行外围设备接口（SPI）进行连接，然后通过
MC9S08所连接的外围设备将信号传送至CPU进行信息处理。
节点传信过程：当检测电路检测到传感器节点所在的环境发生变化时，触发ZigBee通信传输模块的I/O中断，将信息传送给ZigBee通信传输模块，模块从STOP状态唤醒，利用自身的控制芯片MC9S08对信息进行处理后，再通过MC13192芯片传送给汇节点。
10.自动识别技术的基本概念与特征是什么 ？
基本概念：应用一定的识别装置，通过被识别物品和识别装置之间的接近活动，自动地获取被识别物品的相关信息，并提供给后台的计算机处理系统来完成相关后续处理的一种技术。
特征：自动识别系统根据识别对象的特征可以分为两大类：数据采集技术和特征提取技术。其中数据采集技术的基本特征为需要被识别物体具有特定的识别特征载体，特征提取技术的基本特征为根据被识别物体的行为特征来完成数据的自动采集。
11.简述RFID技术的主要特点。
读取方便快捷,识别速度快,数据容量大,使用寿命长，应用范围广,标签数据可动态更改,更好的安全性,动态实时通信.
12.请简述RFID系统在电感耦合和电磁辐射两种模式下的工作特点。
电感耦合的基本特点：电子标签的成本较低、标签内保存的数据量较少、阅读距离较短、电子标签外形多样（卡状、环状、钮扣状、笔状）、阅读器天线方向性不强。
电磁辐射的基本特点：电子标签及读写器成本均较高、标签内保存的数据量较大、阅读距离较远（可达几米），适应物体高速运动性能好、外形一般为卡状、阅读器天线、电子标签天线均有较强的方向性。
13.与RFID相比，NFC有何特点？
与RFID的区别：
NFC的传输范围比RFID小。NFC工作于13.56 MHz频率范围，作用距离为10 cm左右。
NFC具有双向连接和识别的特点，可建立点对点通信。
NFC更安全，反应时间更短，因此非常适合作为无线传输环境下的电子钱包技术，交易快速且具有安全性。
NFC与现有非接触智能卡技术兼容，目前在门禁、公交、手机支付等领域内发挥着巨大得作用，而RFID更多地被应用在生产、物流、跟踪上。
14.NFC中如何实现冲突避免？
NFC标准规定所有NFC设备必须在初始化过程开始后，首先检测周围的射频场，只有不存在外部射频场时，才进行下一步操作。
15.NFC应用中的安全问题有哪些？该如何解决？
链路层安全问题：窃听、干扰、消息篡改、消息插入、中间攻击。
攻击解决方案：通过建立加密的安全信道，可很好地抵抗窃听、篡改、插入等威胁。该安全信道可使用密钥交换协议，即在通信双方间交换一个共享的秘密值，由共享的秘密值生成对称密码算法的密钥，然后使用该密钥加密通信数据。
应用层安全问题：数据的保密性、认证服务。
解决方法：对访问敏感的应用程序建立一个安全模型（使用了信任和非信任的概念），以控制移动设备中应用程序的行为。具体而言，非信任的设备对敏感应用程序进行访问时，将受到限制，需要由用户来控制访问的许可。
16.请分别给出CP模式和UP模式下NB-IoT空口协议栈架构，并简要阐述其中协议的主要功能。
NAS：主要处理UE与MME之间的信息传输，传输内容可以是用户信息或控制信息。
RRC：主要负责执行系统消息广播、寻呼、RRC连接管理等。
PDCP：发送或接收对等PDCP实体的分组数据，负责处理控制面上的RRC消息和用户面上的数据包。
RLC：主要目的是将数据交付给对端的RLC实体，包括数据包丢失检测、数据包排序、重组等。
MAC：负责多个逻辑信道到同一传输信道的复用功能。
PHY：提供物理介质中数据传输所需要的所有功能。

17.请简述NPBCH发送过程的信号处理流程，并依次标出每个阶段传输的信息量.
NPBCH发送过程的信号处理将经过信道编码（即附加CRC校验比特、TBCC编码和速率匹配）、加扰、QPSK调制和资源映射这几个步骤。
NPBCH的信息比特为34bits，经过附加CRC校验比特后，增加了16bits的校验比特，变成50bits，再经过编码速率为1/3的TBCC编码后，输出150bits。速率匹配将150bits增加至1600bits。加扰过程并不改变传输的信息总量。在调制过程中，将1600bits分成8组，每组200bits。每组均使用QPSK方式调制，得到100个相位值，再映射到无线帧的子帧0中100个RE上传输。
18.对数据报文的应答（ACK）可以通过“同步捎带”和“异步捎带”来完成。请判别图中哪些ACK是同步捎带？哪些是异步捎带？

U1+ACK，U2+ACK和U4+ACK是同步捎带，对上次传输报文（D1+Poll,D2+ACK+Poll,D4+Poll）的应答。
D2+ACK+Poll和D3+ACK+Poll是异步捎带，对U1+ACK，U2+ACK的应答。
19. 请简述40.680MHz上无RFID工作的原因。
40.680MHz上无RFID工作的原因可能是由于该频率上存在干扰源，干扰了RFID设备的正常工作。具体来说，可能与该频率上存在其他无线电设备、电磁干扰、噪声干扰等有关。此外，RFID设备的灵敏度和抗干扰能力也可能影响其在该频率上的工作效果。因此，在选择RFID设备时，需要考虑到其灵敏度和抗干扰能力，以及使用环境中的干扰源情况，以确保RFID设备能够正常工作。
20. 请给出NB-IoT网络体系主体架构（注明各个网元实体的连接接口），并阐述CP模式和UP模式下数据的传递流程。

21. 请依次给出NB-IoT中RRC连接建立、恢复成功的流程，并标出每个传输阶段所采用的信令和信道。

（1）UE通过UL-CCCH在SRB0上发送RRC连接建立请求；
（2）eNodeB通过DL-CCCH在SRB0上回复RRC连接建立消息；
（3）若UE收到RRC连接建立消息，则按照该消息配置SRB1bis和SRB1。再通过UL-DCCH在SRB1bis上发送RRC连接建立完成消息。

（1）UE通过UL-CCCH在SRB0上发送RRC连接恢复请求；
（2）eNodeB通过DL-DCCH在SRB1上回复RRC连接恢复消息并对该消息进行完整性保护；
（3）当UE收到RRC连接恢复消息，UE根据存储的AS上下文恢复RRC配置和安全上下文，重建SRB1和数据无线承载，再通过UL-DCCH在SRB1上发送RRC连接恢复完成消息。

22. 相比于LTE，NB-IoT RLC层作了哪些更改？
RLC协议的主要目的是将数据交付给对端的RLC实体。LTE RLC存在：透明模式（TM）、非确认模式（UM）和确认模式（AM）。
AM用于TCP的业务，如文件传输，主要关心数据的无错传输；UM用于高层提供数据的顺序传送，但是不重传丢失的数据，主要关心传送时延；TM则用于特殊的目的，如随机接入。
在NB-IoT中，为了简化RLC层的复杂度，NB-IoT只支持AM，不支持UM，即具有ARQ功能。具体地，如果RLC接收发现RLC PDU丢失，就通知发送方的RLC重传这个PDU。如果接收为乱序，则重排序，随后将已排序的RLC数据PDU组装为RLC
SDU，并按顺序递交给上层
23. NB-IoT RLC中HARQ的实现方式有哪些？它们有何区别？
软合并（CC）：在单纯的HARQ机制中，接收到的错误数据包是直接被丢弃的。虽然这些错误数据包不能独立地正确译码，但是它们依然包含有一定的信息。软合并就是利用这部分信息，即是将接收到的错误数据包保存在存储器中，与重传的数据包合并在一起进行译码，提高了传输效率。
增量冗余（IR）：在第一次传输时，发送信息比特和一部分冗余比特。若第一次传输没有成功解码，则重传错误数据包和更多冗余比特，通过降低信道编码率，来提高解码成功率。随着重传次数的增加，冗余比特不断积累，信道编码率不断降低，从而可以获得更好的解码效果。
不同：CC-HARQ中，重传整个数据包，接收端要对所有接收到的数据包进行合并。IR-HARQ中，重传错误包和增加的新校验信息
24. 请简述NB-IoT系统中三种信道类型，并给出它们之间的映射关系图（请从上行、下行两个方面来作答）
NB-IoT系统存在三种信道类型，分别是逻辑信道、传输信道和物理信道。

25.请给出星状网络组建的流程图

三、名词解释

1.请给出NPSS、NSSS、NPBCH、NPDCCH、NPDSCH的中文含义及其主要功能.
NPSS（New Primary Synchronization Signal）：主同步信号
主要功能： NPSS用于在5G系统中进行小区搜索和同步。它提供了关于小区ID和子载波配置的信息，帮助用户设备同步到5G小区。
NSSS（New Secondary Synchronization Signal）：辅同步信号
主要功能： NSSS与NPSS一起使用，用于进一步辅助小区搜索和同步。它提供了辅助的时间和频率信息，协助用户设备对小区进行更准确的定位。
NPBCH（New Physical Broadcast Channel）：物理广播信道
主要功能： NPBCH用于广播系统信息，例如小区ID、系统带宽等。它提供了入口信令，让用户设备能够了解小区的基本参数。
NPDCCH（New Physical Downlink Control Channel）：物理下行控制信道
主要功能： NPDCCH用于传递控制信息，例如调度信息和上行资源分配。它在物理层上负责向用户设备传递与调度和控制相关的信息。
NPDSCH（New Physical Downlink Shared Channel）：物理下行共享信道
主要功能： NPDSCH用于传输用户数据和系统信息。它在物理层上负责向用户设备传递下行数据，以满足用户设备的通信需求。
NPUSCH:物理上行共享信道(NPUSCH) NPUSCH用来传输上行数据和上行控制信息
NPRACH:物理随机接入信道(NPRACH) NPRACH 用于UE的随机接入过程， 即UE从空闲态获取专用信道资源转变为连接态的重要手段。
DMRS:上行参考信号(DMRS)
2.请给出MME、SGW、PGW的中文含义及其主要功能.
MME: 移动性管理实体，是网络的关键控制节点，主要负责信令处理部分，如空闲模式的UE的定位，传呼过程，包括中继。
SGW：服务网关，负责管理用户数据转发的用户面功能。
PGW：分组数据网关，为EPC网络的边界网关，提供用户的会话管理和承载控制、数据转发、IP地址分配以及非3GPP用户接入等功能。