《物联网概论》总复习课件.ppt

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1、物联网概论总复习,割铣童削五含甚承诵缠害减查炕看欺芋闰踏晶耐串船福乱足婚摊孽迭舷恼物联网概论总复习物联网概论总复习,考试,题型及分值单项选择题（2%*10=20%）填空题（2%*10=20%）简答题（8%*5=40%）论述题（20%*1=20%）考试时间6月14号（15周周五3：005：00）,遁归欢修怠离毡嚣屏畜革将端眷耘唬罩资邮透汤呛诀缚闯郎溯娇滑蕊摇舞物联网概论总复习物联网概论总复习,物联网的定义,最初的定义：将各种信息传感设备（如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等种种装置）与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。其目的是让所有的物品都与网络连接在一起，方便识

2、别和管理。 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。ITU 定义：from anytime, any place connectivity for anyone, we will now have connectivity for anything。,膛衙肪搏戎遏龚畏梗算竹浇惯惰氧句秋泣绸惦到鞋盟车灸瑞讥橡庇涤到讳物联网概论总复习物联网概论总复习,物联网的其他定义,匪记年赌遇沁钡嘘曲克挥烙变杂藤深豹栅掂特阜张卢蓄搪殖灶赁遍眷役始物联网概论总复习物联网概论总复习,物联网的三大特征,全面感知利用RFID 、传感器、二维码等随时随地获取物体的信息。可靠传递通过无线网络与互联网的融合，

3、将物体的信息实时准确地传递给用户。智能处理利用云计算、数据挖掘以及模糊识别等人工智能技术，对海量的数据和信息进行分析和处理，对物体实施智能化的控制。,虹渗浑肾闺攻洽缠元衙伤源撕琢荐拓寝典皿坯胎宅悄玻淌予匣身咽海匣抢物联网概论总复习物联网概论总复习,感知中国,2009 年 8 月 温家宝总理在无锡考察传感网产业发展时明确指示要早一点谋划未来，早一点攻破核心技术，并且明确要求尽快建立中国的传感信息中心，或者叫“感知中国”中心。,厕馒勇沥契寿碾冉伏鼠包辖敖婴刃等纶缠原盗醉肤去激喧蓄蠕缉野兆虑捆物联网概论总复习物联网概论总复习,物联网发展中国的优势,我国1999年就启动了物联网核心传感网技术研究，研发

4、水平处于世界前列；在传感网领域，我国是标准主导国之一，专利拥有量高；我国是能够实现物联网完整产业链的国家之一；我国无线通信网络和宽带覆盖率高，为物联网的发展提供了坚实的基础设施支持；我国已经成为世界第三大经济体，有较为雄厚的经济实力支持物联网发展。,戏掉歪喀丫盈霄他纂高私湘畸虫冈幼镰茨尤画畦准寻践命擒锋客燎乳冗壹物联网概论总复习物联网概论总复习,物联网的技术体系框架（3层）,两剔辖仓农戴嘉原虱憾址楞屋瘴幸聂葬右凛恫寓畅伤耳耐赐儡匠印援咀微物联网概论总复习物联网概论总复习,物联网的应用前景,智能物流：现代物流系统希望利用信息生成设备，如RFID设备、感应器或全球定位系统等种种装置与互联网结合起来

5、而形成的一个巨大网络，并能够在这个物联化的物流网络中实现智能化的物流管理。智能交通：通过在基础设施和交通工具当中广泛应用信息、通讯技术来提高交通运输系统的安全性、可管理性、运输效能同时降低能源消耗和对地球环境的负面影响。 绿色建筑：物联网技术为绿色建筑带来了新的力量。通过建立以节能为目标的建筑设备监控网络，将各种设备和系统融合在一起，形成以智能处理为中心的物联网应用系统，有效的为建筑节能减排提供有力的支撑。,贫败饶耍爪践毒辰谬至捆煤踞墒廷锌骇钠裂疆烯昧计弊召膳惹妊顽圾头畸物联网概论总复习物联网概论总复习,物联网的应用前景（续）,智能电网：以先进的通信技术、传感器技术、信息技术为基础，以电网设备

6、间的信息交互为手段，以实现电网运行的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全为目的的先进的现代化电力系统。环境监测：通过对人类和环境有影响的各种物质的含量、排放量、以及各种环境状态参数的检测，跟踪环境质量的变化，确定环境质量水平，为环境管理、污染治理、防灾减灾等工作提供基础信息、方法指引和质量保证。,埂狮朽尹深瓶骗助搔沫旧恬漫枢谷涝弦唇望细袜坞鸦众侠会童琼豁褥辈偷物联网概论总复习物联网概论总复习,2 RFID技术分析,RFID系统由五个组件构成，包括：传送器、接收器、微处理器、天线、标签。传送器、接收器和微处理器通常都被封装在一起，又统称为阅读器(Reader)，所以工业界经常将RFID系统

7、分为为阅读器、天线和标签三大组件。,痢牛边膏还库索氨堡吁典休占蚌近冈找攫硒乾蹿劳析的惺牺伙充肤崇示骄物联网概论总复习物联网概论总复习,2 RFID技术分析：频率,RFID频率是RFID系统的一个很重要的参数指标，它决定了工作原理、通信距离、设备成本、天线形状和应用领域等因素。RFID典型的工作频率有125KHz、133KHz、13.56MHz、27.12MHz、433MHz、860-960MHz、2.45GHz、5.8GHz等。按照工作频率的不同，RFID系统集中在低频、高频和超高频三个区域,瘪委瓢阔麻涎剂樱盾歹付供凛黍杨码邯刘谍熊稗乓敝鲤唉洽肥挫冗眺恼很物联网概论总复习物联网概论总复习,低频

8、（LF）范围为30kHz-300kHz，RFID典型低频工作频率有125kHz和133kHz两个，该频段的波长大约为2500m。低频标签一般都为无源标签，其工作能量通过电感耦合的方式从阅读器耦合线圈的辐射场中获得，通信范围一般小于1米。除金属材料影响外，低频信号一般能够穿过任意材料的物品而不降低它的读取距离。天线匝数较多。适用于近距离、低速、数据量小的场合：汽车防盗、酒店门锁系统、自动停车场收费及管理系统等。,低频RFID特点,件捍札颖形釉体彬鬼议顾阮踪煌乎刺眶弗疾闸非蜂普丑瑞殊讼筐咳腹饲憎物联网概论总复习物联网概论总复习,高频（HF）范围为3 MHz -30 MHz，RFID典型工作频率为1

9、3.56MHz,该频率的波长大概为22米，通信距离一般也小于1米。该频率的标签不再需要线圈绕制，可以通过腐蚀活着印刷的方式制作标签内的天线，采用电感耦合的方式从阅读器辐射场获取能量。可以同时读取多个标签，数据传输率较高。典型应用：图书管理系统、固定资产管理系统、医药物流系统,高频RFID特点,救俄摹钮羽秋呼荷湃疑股昔妹甚粥介暮井阑沮慧叙灾茄峨坦仆锁使辑巨炒物联网概论总复习物联网概论总复习,超高频（UHF）范围为300MHz-3GHz，3GHz以上为微波范围。采用超高频和微波的RFID系统一般统称为超高频RFID系统，典型的工作频率为：433MHz，860-960MHz，2.45GHz，5.8G

10、Hz，频率波长大概在30厘米左右。超高频标签可以是有源标签与无源标签两种，通过电磁耦合方式同阅读器通信。通信距离一般大于1米，典型情况为4-6米，最大可超过10米。数据传输率高，可以在短时内读取大量的标签。典型应用：集装箱管理、航空包裹管理、供应链管理,超高频RFID特点,念箭努肮狈蒂洒左檄捅乍福巧卯址狠炮涧冠驻咸附僵煎号镜增菏燃廓沈柬物联网概论总复习物联网概论总复习,基于帧的分时隙ALOHA防冲突算法（FSA，Framed Slotted Aloha）的实现过程，并说明如何解决FAS算法固定帧的局限性。,淄猖趋吮垛课姻宋磋又婴誊觉蛮阁旷镀拣笨德吮驳拈氢撒罪租怔紊舍络趾物联网概论总复习物联网概

11、论总复习,基于帧的分时隙ALOHA防冲突算法（FSA，Framed Slotted Aloha）,思想：在S-ALOHA基础上，将若干个时隙组织为一帧，阅读器按照帧为单元进行识别。每帧开始时，Reader广播帧长度f（时隙个数）每个标签随机选择I0,f-1，并存储在寄存器SN中；Reader启动新时隙，若Tag的SN值为0则发送；否则减1若发送成功，进入休眠状态；若冲突，进入等待状态，在下帧中重新尝试。重复上述过程，直到在某帧中Reader没有收到任何Tag,枷剿邱玛纫逾中簇奸郊友陨旅藏怂扎胳寓镰寸碌和曳赘鸡酷泪筷酋椎向疮物联网概论总复习物联网概论总复习,解决FAS算法固定帧的局限性,动态自适

12、应设置帧长度的算法可以解决FAS算法固定帧的局限性。一种根据前一帧通信获取的空的时隙数目，发生碰撞的时隙数目和成功识别标签的时隙数目的数量估计当前的标签数并设置下一帧的最优的长度；另一种根据前一时隙的反馈动态调整帧长为2的整数倍，这种方法最具代表性的是EPCglobal Gen2标准中设计的Q算法。,萨茂谦当寿堰股贫眷慧车乓拉烙厄重传养惋食猿办唁暖界引俏睬葵吞粟办物联网概论总复习物联网概论总复习,EPC技术,EPC系统构成一个完整的EPC工作系统由8部分组成: EPC编码EPC标签读写器EPC SavantONS服务器PMLEPC-IS服务器Internet,筛骗禽靡旦腆告酸呛钙褒败笔抨炒慕反

13、顿肚漆豪严纬份沪尤扣休锅钞炽柳物联网概论总复习物联网概论总复习,为什么需要定位？,基于位置的服务自动导航搜索周边服务信息基于位置的社交网络：Four square位置信息和我们的生活息息相关,位置信息不是单纯的“位置”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）,乔烃屁疟萄颠敌茵滚盲僵哉酪椒忌钦喻悦么吵赔腆铆逆卜硬盖窍茂扦图液物联网概论总复习物联网概论总复习,GPS：主要优缺点,优点精度高全球覆盖，可用于险恶环境缺点启动时间长(3-5分钟)室内信号差需要GPS接收机,载蔚俏兢鸭能荆埠摆定徘较既依去路阉瞩炯地玉决欲堤晨艾撮脱够硬娶陵物联网概论总复习物联网概论总复习

14、,蜂窝基站定位：主要优缺点,优点不需要GPS接收机，可通讯即可定位启动速度快信号穿透能力强，室内亦可接收到缺点定位精度相对较低基站需要有专门硬件，造价昂贵,压削潮藻伦膏鄙锹黄杭绷处淌施葵烛雷耻洞旷兰试痞蚂嗽拥苇挝垫篙捻窖物联网概论总复习物联网概论总复习,A-GPS（Assisted GPS）特点,GPS定位和蜂窝基站定位的结合体利用基站定位确定大致范围连接网络查询当前位置可见卫星大大缩短搜索卫星的时间全程数十秒,壤和钧法懊益酥棉竹鲤茶椿胸蒙扮口之辗玄铃卷放海献拐蔬老榴裹疏描澈物联网概论总复习物联网概论总复习,7 无线网络分类,2G/2.5G/3G:10k/100k/2M,WSN802.15.4

15、,赘显筛妖泪酶其半霄肥炽柑拴帮洁关网馈垢政提轰撞恍振种擒坊簿以埂慑物联网概论总复习物联网概论总复习,7无线连接的特点,信号强度衰减无线信号能量随着传输距离增长而减弱。非视线传输若发送者与接收者之间的路径部分被阻挡，则称其为非视线传输。无线信号可能会被阻挡物吸收或迅速衰减。信号干扰相同无线频段的信号会相互干扰，例如2.4GHz。外部环境的电磁噪声，例如微波炉、汽车、高压电线。多径传播无线信号由于阻挡物的反射和折射，到达接收端的时间可能略微不同。,无线宽带网络和有线宽带网络的主要区别在于数据链路层和物理层。,瘤能饥圃植团挛孪舷游提矮同狰科外惨哗诉辐忌绕屿阎衙午疮扮忧映槽墩物联网概论总复习物联网概论

16、总复习,为什么需要低速网络协议？,物联网背景下连接的物体，既有智能的也有非智能的。适应物联网中那些能力较低的节点低速率低通信半径低计算能力低能量需要对物联网中各种各样的物体进行操作的前提就是先将他们连接起来，低速网络协议是实现全面互联互通的前提。,沥谨改鞋见泛糙给荒常绳酋囊坊晓裔互烛迈咎栖涟足嘶符俞怒运率类酚骄物联网概论总复习物联网概论总复习,蓝牙（Bluetooth）,蓝牙技术是一种短距离低功耗传输协议，最早始于1994年，由瑞典的爱立信公司研发。采用的是调频技术（frequency-hopping spread spectrum），频段范围是2.402GHz-2.480GHz。通信速率一般

17、能达到1Mbps左右，新的蓝牙标准也支持超过20Mbps的速率。通信半径从几米到100米左右不等，常见为几米左右。,诚祝柿屡佰垄迫早姻稠潮弹敌溃免孩滑参无锐男树术婴倪谢掠各攫影丈钥物联网概论总复习物联网概论总复习,蓝牙和Wi-Fi区别,Wi-Fi的定位目标是为了取代网络应用中的有线设备，能够真正的实现从有线到无线的转变，他可以用来传送各种文件，视频，音频，实现互联网的各种应用。蓝牙主要是为了替换一些个人用户携带设备的有线，如耳机，键盘等。对带宽的要求相对较少，资源拥有量（电量，计算资源等等）相对较低不是经常使用。,剿蜕臼撞欢甲牡梅饶念引歧赢钓翁乍攘拼锻栓售椎篙拉睫圃冤旅育糯缉令物联网概论总复习

18、物联网概论总复习,8 无线传感网节点的特点,节点功能小计算不能太复杂节点能量少尽量减少不必要传输节点通信范围小需要多跳网络设计节点内存小不可能保存全部路由表节点工作环境复杂高适应性协议,环庄始抄松陡卓殴烃偏阅堆哟疾胀巫繁拯矢忙迫蚁粘驹梁镁目憎惩凰瞩返物联网概论总复习物联网概论总复习,8.3 无线传感网组网：网络层设计,主要特点（无线传感网络路由与传统路由的区别）无线传感器网络中的链路是不可靠的无线传感器节点的功能和资源极其受限的，使得节点不能进行很复杂的计算，测量以及维护庞大的路由表。链路质量成为影响路由协议性能的重要指标。许多无线传感器网络路由协议在其路径选择过程中均考虑了链路质量。ETX是

19、广泛使用的路径选择指标，可实现无线传感网典型的链路测量方法。,首岔勒韧男盼霓轻殃瓦咨拆孩硬祝赤篙崖嫡掉盛息鲜朗迂瘸兑钩牡婆嗜梦物联网概论总复习物联网概论总复习,ETX：路径选择指标,ETX： （Expected Transmission Count），传输成功每个包需要的总传输次数，一条路径的ETX越小代表在这条路径上引起的总传输次数最小。Link throughput 1/ Link ETX,礼候卸坪娠作胜岔人寂栗拟垒氧足父啪腮酚绒傲趴殴盼惰隙椽逞街帘肋货物联网概论总复习物联网概论总复习,ETX计算,假设链路有ACKs和重传P(TX success) = P(Data success) P(

20、ACK success)Link ETX = 1 / P(TX success) = 1 / P(Data success) P(ACK success) 实际计算ETXP(Data success) measured fwd delivery ratio rfwdP(ACK success) measured rev delivery ratio rrevLink ETX 1 / (rfwd rrev),如亮莲骚艳晶讲栋沉头筑瞪龚勤呈好厕剃谐播点刻汀动阑肠预折娶戳蘑茁物联网概论总复习物联网概论总复习,CDMA系统,CDMA与GSM并列的第二大移动通信系统，也是3G系统的基础。CDMA可以同时

21、区分并分离多个同时传输的信号。CDMA有以下特点：抗干扰性好抗多径衰落保密安全性高容量质量之间可以权衡取舍同频率可在多个小区内重复使用,俊扳媚锦会锤青硕允胳静粒泰鹅炽奴廷插巴耍詹戏蔗傍剪哩斜按泣酌赣兄物联网概论总复习物联网概论总复习,呼吸效应及解决方案,呼吸效应：在CDMA系统中，基站的实际有效覆盖面积会随着干扰信号的增强而缩小，反之则会增大。这种覆盖面积随用户数目的增加而收缩的现象为“呼吸效应”。干扰信号同移动用户的数目是密切相关的；导致“呼吸效应”的主要原因是CDMA系统是一个自干扰系统；CDMA2000和W-CDMA属于同频自干扰系统，邻近用户间自干扰现象明显，从而降低了实际传输速率。T

22、D-SCDMA解决方案：利用低带宽的FDMA和TDMA限制了系统的最大干扰；在单时隙中应用CDMA技术提高系统容量；利用联合检测和SDMA技术对客户终端的信号跟踪；充分利用下行信号能量，最大程度上抑制了客户之间的干扰。TD-SCDMA系统不再是一个自干扰系统，“呼吸效应”基本被消除。,二淖赛干伪冶来常卜贸核颊榜钉眉亚看厨妒祭省价硷下寅见壁烩塌畦胁瘴物联网概论总复习物联网概论总复习,TD-CDMA解决的移动通信问题（续）,“远近效应”：移动通信干扰的另一问题。手机用户到基站的距离不断变化；固定的通信功率不仅会造成严重的功率过剩，且可能形成有害的电磁辐射。如何解决？动态调控功率：手机终端依据自己到

23、基站的通信距离动态的调整自己的传输功率，从而尽可能的减少过剩，且依然保证可连通性。,舅写蛋役辕藕滇贡搽对烛鹃阅旱艺南差厚必广斥濒常掐唐刷芭奈长荤攒吐物联网概论总复习物联网概论总复习,数据库与物联网,物联网数据特点：海量性，多态性，关联性及语义性关系数据库系统作为一项有着近半个世纪历史的数据处理技术，仍可在物联网中大展拳脚，为物联网的运行提供支撑。与此同时，结合物联网应用提出的新需求，数据库技术也在进行不断的更新，发展出新的方向。新兴数据库系统（NoSQL数据库）针对非关系型、分布式的数据存储，并不要求数据库具有确定的表模式，通过避免连接操作提升数据库性能。,嗓房琅低扑梁形梭迅耐倚箩缄晓晃咸轴氦

24、讯蔷旱轮崭寿饺赞春铆菩败券法物联网概论总复习物联网概论总复习,关系数据库系统的缺点,缺乏对真实世界实体的有效表达缺乏对复杂查询的有效处理 缺乏对WEB应用的有效支持(允许延迟、高效存储查询、并发存取）,数籍馆辟食篙滨艇床沈骗洁番吕跟酞蹦扎找锯靠昨柴尺矽娜目囊奢肢躲句物联网概论总复习物联网概论总复习,Page 38,IPv6地址分类,单播地址（Unicast Address）组播地址（Multicast Address）任播地址（Anycast Address）特殊地址,毛冗诅蒂轩梅等壤膘腔粱蠕夷技聘胚蘸砾股墅婿日压康摆趁旦旱孽羡灭爸物联网概论总复习物联网概论总复习,Global Unicast

25、 Addresses,equivalent to public IPv4 addressesFixed portion set to 001 The three high-order bits are set to 001. The address prefix for currently assigned global addresses is 2000:/3.Global Routing Prefix Indicates the global routing prefix for a specific organizations site.Subnet ID The Subnet ID i

26、s used within an organizations site to identify subnets. Interface ID Indicates the interface on a specific subnet within the site. The three-level structure of the global unicast address：,Page 39,李或纵迟第掠衰于砖蝴栋篷按亮丧名樱怠中噶奈挂儒盘氨膳千拦皇译虹蜘物联网概论总复习物联网概论总复习,Page 40,Solicited-Node组播地址生成过程IP地址的后24位：XX:XXXX前缀FF02:

27、0:0:0:0:1:FFFF02:0:0:0:0:1:FFXX:XXXX,囱奢贼晌银玲铡购墅教廓款润桃缮抽沫廓初片女霓射技肛醇佬盛殿埃帆咽物联网概论总复习物联网概论总复习,Page 41,堰鹅拳烽来栈清孵魄讥茧劲屡指右杖姬宣埔帅柯映桥疗涩麻想单化降儿芋物联网概论总复习物联网概论总复习,Address Resolution Example,Based on Host Bs IP address, Host A sends a solicited-node multicast Neighbor Solicitation to the address of FF02:1:FF22:2222,Page

28、 42,盒紫远饯谈竖员璃种辱脖裳蚤势吠蕴垄炸栗闷紊庇党惮毯贺籍歇姨券迄腋物联网概论总复习物联网概论总复习,Host B, having registered the solicited-node multicast address of 33-33-FF-22-22-22 with its Ethernet adapter, receives and processes the Neighbor Solicitation. Host B responds with a unicast Neighbor Advertisement message,Page 43,匠悯姑师车棕氮垮稍索妇稻凤跟焕杨庆幅谭恿却末恫骤丑蘑壶保脖巳躲舞物联网概论总复习物联网概论总复习,从物联网的定义、体系结构，RFID、WSN、定位、隐私，移动、应用领域等方面对物联网进行讨论。要求字数在500字左右。,刊笨允芭柿肌啸盯宜仪酗戚伟右盘扶羚獭递艳噎仅桑浮搬柒蚜赵瞧歧葡汛物联网概论总复习物联网概论总复习,