物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ)（第2版） 張園 習(xí)題及參考答案

《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用基礎(chǔ)（第二版）》單元1思考與問(wèn)答1-1什么是物聯(lián)網(wǎng)答：物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)感知技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)，將各種物體（包括但不限于設(shè)備、傳感器、車輛、家居用品等）與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)。如今我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)處于哪個(gè)發(fā)展階段答：中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)目前處于快速發(fā)展并向成熟階段過(guò)渡的時(shí)期。在產(chǎn)業(yè)規(guī)模上，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)，涵蓋了芯片、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信、平臺(tái)服務(wù)等多個(gè)環(huán)節(jié)。應(yīng)用場(chǎng)景不斷拓展，從早期的智能家居、智能交通試點(diǎn)項(xiàng)目逐漸向智慧城市、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等大規(guī)模、深層次應(yīng)用推進(jìn)。例如，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，許多制造企業(yè)開始構(gòu)建智能工廠，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控和優(yōu)化管理，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。略思考與問(wèn)答1-2簡(jiǎn)述構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)的原則答：一是可靠性原則，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)要能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，因?yàn)樗婕暗酱罅康脑O(shè)備連接和數(shù)據(jù)傳輸，例如智能電網(wǎng)中的電力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，必須保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠傳輸，否則會(huì)影響電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。二是安全性原則，由于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)大量敏感信息，如個(gè)人隱私信息、企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)等，所以需要保障數(shù)據(jù)安全和設(shè)備安全，防止數(shù)據(jù)泄露和惡意攻擊。三是可擴(kuò)展性原則，隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷拓展和設(shè)備的增加，體系結(jié)構(gòu)要能夠方便地進(jìn)行擴(kuò)展，比如智慧城市建設(shè)過(guò)程中，隨著接入的傳感器和智能設(shè)備越來(lái)越多，系統(tǒng)要能適應(yīng)這種變化。簡(jiǎn)述物聯(lián)網(wǎng)各層的關(guān)鍵技術(shù)答：（1）感知層：全面感知，主要實(shí)現(xiàn)智能感知和交互功能。由各種傳感器及傳感器網(wǎng)關(guān)構(gòu)成，包括溫度傳感器、濕度傳感器等感知終端。感知層的作用相當(dāng)于人的眼、耳、鼻、喉和皮膚等部位的神經(jīng)末梢，它是物聯(lián)網(wǎng)識(shí)別物體、采集信息的來(lái)源。（2）網(wǎng)絡(luò)層：可靠傳遞，主要實(shí)現(xiàn)信息的接入、傳輸和通信。由各種私有網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)、有線和無(wú)線通信網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)和云計(jì)算平臺(tái)等組成，相當(dāng)于人的神經(jīng)中樞和大腦，負(fù)責(zé)傳遞和處理感知層獲取的信息。（3）應(yīng)用層：智能處理，主要實(shí)現(xiàn)信息的處理與決策，是物聯(lián)網(wǎng)和用戶（包括人、組織和其他系統(tǒng)）的接口，它與行業(yè)需求結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能應(yīng)用。

單元2思考與問(wèn)答2-1什么是自動(dòng)識(shí)別技術(shù)？你能說(shuō)出哪幾種？答：自動(dòng)識(shí)別技術(shù)是將數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和識(shí)讀，并自動(dòng)輸入計(jì)算機(jī)的重要方法和手段。常見的有射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)，例如在圖書館中，圖書貼上RFID標(biāo)簽后，可以通過(guò)RFID讀寫器快速識(shí)別圖書信息；條形碼技術(shù)，廣泛應(yīng)用于商品零售領(lǐng)域，收銀員通過(guò)掃描商品條形碼獲取商品價(jià)格、名稱等信息；二維碼技術(shù)，在移動(dòng)支付、票務(wù)等場(chǎng)景大量應(yīng)用，用戶掃描二維碼完成支付或者驗(yàn)證身份等操作；光學(xué)字符識(shí)別（OCR）技術(shù)，常用于文檔數(shù)字化處理，將紙質(zhì)文檔中的文字識(shí)別并轉(zhuǎn)化為電子文本格式。略思考與問(wèn)答2-2簡(jiǎn)述射頻識(shí)別系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理？射頻識(shí)別系統(tǒng)主要由標(biāo)簽、閱讀器和后臺(tái)應(yīng)用軟件三部分組成。標(biāo)簽是附著在被識(shí)別物體上的電子標(biāo)簽，存儲(chǔ)有物體的識(shí)別信息；閱讀器用于讀取或者寫入標(biāo)簽信息；后臺(tái)管理系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)交換與管理由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)完成，閱讀器可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接，完成數(shù)據(jù)處理、傳輸和通信的功能。工作原理：閱讀器通過(guò)天線發(fā)送一定頻率的射頻信號(hào)，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的工作區(qū)域時(shí)，標(biāo)簽天線接收射頻信號(hào)，憑借感應(yīng)電流所獲得的能量發(fā)送出存儲(chǔ)在芯片中的產(chǎn)品信息（無(wú)源標(biāo)簽），或者標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào)（有源標(biāo)簽），閱讀器接收標(biāo)簽發(fā)送的信號(hào)后進(jìn)行解碼，然后將數(shù)據(jù)傳輸給后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行處理。例如，在物流倉(cāng)庫(kù)管理中，貨物上的RFID標(biāo)簽在經(jīng)過(guò)倉(cāng)庫(kù)門口的讀寫器時(shí)，讀寫器獲取標(biāo)簽信息并傳輸給倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨物的自動(dòng)識(shí)別和庫(kù)存管理。簡(jiǎn)述RFID技術(shù)常見的分類方式有哪幾種？分別應(yīng)用于什么領(lǐng)域？依據(jù)電子標(biāo)簽供電方式的不同，電子標(biāo)簽可以分為有源電子標(biāo)簽和無(wú)源電子標(biāo)簽。有源電子標(biāo)簽內(nèi)裝有電池，無(wú)源電子標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池。對(duì)于有源電子標(biāo)簽來(lái)說(shuō)，根據(jù)標(biāo)簽內(nèi)裝電池供電情況不同又可細(xì)分為有源電子標(biāo)簽和半無(wú)源電子標(biāo)簽。有源電子標(biāo)簽的工作電源完全由內(nèi)部電池供給，同時(shí)標(biāo)簽電池的能量供應(yīng)也部分地轉(zhuǎn)換為電子標(biāo)簽與閱讀器通信所需的射頻能量。半無(wú)源電子標(biāo)簽內(nèi)的電池僅對(duì)標(biāo)簽內(nèi)維持?jǐn)?shù)據(jù)的電路或者標(biāo)簽芯片工作所需電壓提供輔助支持，它們本身耗電很少。標(biāo)簽未進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，一直處于休眠狀態(tài)，相當(dāng)于無(wú)源標(biāo)簽，當(dāng)標(biāo)簽進(jìn)入閱讀器的讀取區(qū)域時(shí)，受到閱讀器發(fā)出的射頻信號(hào)激勵(lì)，進(jìn)入工作狀態(tài)時(shí)，標(biāo)簽與閱讀器之間信息交換的能量支持以閱讀器供應(yīng)的射頻能量為主，標(biāo)簽內(nèi)部電池的作用主要在于彌補(bǔ)標(biāo)簽所處位置的射頻場(chǎng)強(qiáng)不足，標(biāo)簽內(nèi)部電池的能量并不轉(zhuǎn)換為射頻能量。無(wú)源電子標(biāo)簽沒有內(nèi)裝電池，在閱讀器的讀取范圍之外時(shí)，電子標(biāo)簽處于無(wú)源狀態(tài)，在閱讀器的讀取范圍之內(nèi)時(shí)，電子標(biāo)簽從閱讀器發(fā)出的射頻能量中提取其工作所需的電量。無(wú)源電子標(biāo)簽一般均采用反射調(diào)制方式完成電子標(biāo)簽信息向閱讀器的傳送。無(wú)源電子標(biāo)簽適合用在門禁或交通應(yīng)用中，因?yàn)殚喿x器可以確保只激活一定范圍之內(nèi)的射頻卡。根據(jù)電子標(biāo)簽工作頻率的不同，通?？煞譃榈皖l（30~300KHZ）、中頻（3~30MHZ）和高頻（300MHZ~3GHZ）系統(tǒng)。低頻射頻卡主要有125KHZ和134.2KHZ兩種，中頻射頻卡頻率主要為13.56MHZ，高頻射頻卡主要為433MHZ、915MHZ、2.45GHZ、5.8GHZ等。射頻卡按調(diào)制方式的不同可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式射頻卡用自身的射頻能量主動(dòng)地發(fā)送數(shù)據(jù)給閱讀器;被動(dòng)式射頻卡使用調(diào)制散射方式發(fā)射數(shù)據(jù)，它必須利用閱讀器的載波來(lái)調(diào)制自己的信號(hào)，該類技術(shù)適合用在門禁或交通應(yīng)用中，因?yàn)殚喿x器可以確保只激活一定范圍內(nèi)的射頻卡。在有障礙物的情況下，用調(diào)制散射方式，閱讀器的能量必須來(lái)去穿過(guò)障礙物兩次，而主動(dòng)式射頻卡發(fā)射的信號(hào)僅穿過(guò)障礙物一次。

單元3思考與問(wèn)答3-1什么是地理信息系統(tǒng)？GIS在物聯(lián)網(wǎng)中有什么地位和作用？地理信息系統(tǒng)被定義為一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)硬/軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述。物聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展完善將整個(gè)世界逐漸連成一個(gè)整體，計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)地圖進(jìn)行管理和應(yīng)用的軟件系統(tǒng)。在物聯(lián)網(wǎng)中，GIS可以為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供位置信息和地理環(huán)境信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體位置的可視化管理和基于位置的服務(wù)。例如，在智能交通系統(tǒng)中，GIS可以結(jié)合車輛的GPS位置信息，在地圖上顯示車輛的實(shí)時(shí)位置，同時(shí)分析交通流量，為交通指揮和路徑規(guī)劃提供決策支持。什么叫GPS?有什么作用？GPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系統(tǒng)，是一種以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無(wú)線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它能夠?yàn)榈厍蛏先魏蔚胤降挠脩籼峁└呔鹊娜S位置（經(jīng)度、緯度和高度）、速度和時(shí)間信息。其主要作用包括車輛導(dǎo)航，幫助駕駛員準(zhǔn)確找到目的地；物流配送，實(shí)時(shí)跟蹤貨物運(yùn)輸位置；野外探險(xiǎn)，為探險(xiǎn)者提供位置指引等。說(shuō)明GPS系統(tǒng)的架構(gòu)GPS系統(tǒng)主要由三部分組成：空間部分（衛(wèi)星星座）、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分。空間部分由24顆衛(wèi)星組成，分布在6個(gè)軌道平面上，衛(wèi)星不斷向地面發(fā)送包含衛(wèi)星位置和時(shí)間等信息的信號(hào)。地面監(jiān)控部分包括監(jiān)測(cè)站、主控站和注入站，用于監(jiān)測(cè)衛(wèi)星狀態(tài)、控制衛(wèi)星運(yùn)行軌道和更新衛(wèi)星時(shí)鐘等參數(shù)。用戶設(shè)備部分主要是GPS接收機(jī)，通過(guò)接收衛(wèi)星信號(hào)，利用信號(hào)傳播時(shí)間計(jì)算出與衛(wèi)星之間的距離，進(jìn)而通過(guò)三邊測(cè)量法確定自身位置。思考與問(wèn)答3-2簡(jiǎn)述短距離定位技術(shù)。短距離定位技術(shù)主要包括藍(lán)牙定位、Wi-Fi定位、Zigbee定位等。藍(lán)牙定位精度一般在數(shù)米以內(nèi)，主要應(yīng)用于室內(nèi)定位，如商場(chǎng)內(nèi)的店鋪導(dǎo)航。Wi-Fi定位利用周圍Wi-Fi接入點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度來(lái)確定位置，精度也在數(shù)米到十幾米左右，常用于大型建筑（如機(jī)場(chǎng)、購(gòu)物中心）內(nèi)的人員或設(shè)備定位。Zigbee定位基于Zigbee無(wú)線通信協(xié)議，通過(guò)信號(hào)強(qiáng)度和節(jié)點(diǎn)間的距離關(guān)系來(lái)定位，在智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的室內(nèi)設(shè)備定位等場(chǎng)景有應(yīng)用。RFID技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)定位？RFID定位主要有基于距離測(cè)量的定位和基于場(chǎng)景分析的定位?；诰嚯x測(cè)量的定位是通過(guò)測(cè)量讀寫器與標(biāo)簽之間的距離（如利用信號(hào)強(qiáng)度、信號(hào)傳播時(shí)間等參數(shù)）來(lái)確定標(biāo)簽的位置，這種方法精度相對(duì)較高，但受環(huán)境因素影響較大?；趫?chǎng)景分析的定位是根據(jù)標(biāo)簽出現(xiàn)的場(chǎng)景和讀寫器的位置分布來(lái)推斷標(biāo)簽位置，例如在一個(gè)倉(cāng)庫(kù)中，不同區(qū)域設(shè)置有讀寫器，當(dāng)標(biāo)簽被某個(gè)讀寫器讀取時(shí)，可以大致確定標(biāo)簽所在的區(qū)域。

單元4思考與問(wèn)答4-1什么是傳感器？傳感器分為哪幾類？傳感器是一種能夠感知物理量（如溫度、壓力、光照等）、化學(xué)量（如酸堿度、氣體濃度等）或生物量（如血糖、酶活性等），并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)或其他形式的信號(hào)輸出的器件。按被測(cè)量分類，可分為物理傳感器（如溫度傳感器、位移傳感器等）、化學(xué)傳感器（如氣體傳感器、離子傳感器等）和生物傳感器（如血糖傳感器、微生物傳感器等）。按工作原理分類，有電阻式傳感器（如應(yīng)變片式壓力傳感器）、電容式傳感器、電感式傳感器等。常見的傳感器有哪些？溫度傳感器：如熱電偶溫度傳感器，利用兩種不同金屬的熱電效應(yīng)產(chǎn)生與溫度相關(guān)的電勢(shì)差來(lái)測(cè)量溫度，常用于工業(yè)爐窯溫度監(jiān)測(cè)；熱敏電阻溫度傳感器，其電阻值隨溫度變化而變化，在電子設(shè)備（如電腦CPU溫度監(jiān)測(cè)）中有廣泛應(yīng)用。壓力傳感器：包括壓阻式壓力傳感器，利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)將壓力轉(zhuǎn)換為電阻變化，用于汽車輪胎壓力監(jiān)測(cè)；壓電式壓力傳感器，基于壓電材料的壓電效應(yīng)將壓力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在航空航天領(lǐng)域的壓力測(cè)量中經(jīng)常使用。光照傳感器：如光電二極管和光電三極管，能夠?qū)⒐庹諒?qiáng)度轉(zhuǎn)換為電流或電壓信號(hào)，用于自動(dòng)調(diào)光系統(tǒng)（如路燈自動(dòng)調(diào)光、室內(nèi)照明自動(dòng)調(diào)節(jié)）等。思考與問(wèn)答4-2簡(jiǎn)述無(wú)線傳感器的特點(diǎn)?一是無(wú)線通信能力，它通過(guò)無(wú)線方式（如Zigbee、藍(lán)牙、Wi-Fi等）傳輸數(shù)據(jù)，擺脫了有線連接的束縛，方便部署，例如在野外環(huán)境監(jiān)測(cè)中，無(wú)線傳感器可以方便地布置在不同位置，不需要鋪設(shè)大量電纜。二是自組織網(wǎng)絡(luò)能力，多個(gè)無(wú)線傳感器可以自動(dòng)組成網(wǎng)絡(luò)，相互協(xié)作傳輸數(shù)據(jù)，如在智能農(nóng)業(yè)中的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，眾多無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)組網(wǎng)，將農(nóng)田的溫度、濕度等數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂浦行?。三是低功耗，由于通常采用電池供電，無(wú)線傳感器一般設(shè)計(jì)為低功耗模式，以延長(zhǎng)電池使用壽命，比如一些無(wú)線溫濕度傳感器可以工作數(shù)月甚至數(shù)年才更換電池。說(shuō)明無(wú)線傳感器網(wǎng)路的體系結(jié)構(gòu)？根據(jù)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的多少，傳感器網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以分為平面結(jié)構(gòu)和分級(jí)結(jié)構(gòu)。如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模小，一般采用平面結(jié)構(gòu)；如果網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大，則必須采用分級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。思考與問(wèn)答4-3什么是數(shù)據(jù)融合？數(shù)據(jù)融合的作用是什么？數(shù)據(jù)融合又稱作信息融合或多傳感器數(shù)據(jù)融合，是將多份數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行處理，組合出更有效、更可靠、更符合用戶需求的數(shù)據(jù)的過(guò)程，充分利用不同時(shí)間與空間的多傳感器數(shù)據(jù)資源，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)按時(shí)間序列獲得的多傳感器觀測(cè)數(shù)據(jù)按照一定準(zhǔn)則進(jìn)行分析、綜合、支配和使用，獲得對(duì)被測(cè)對(duì)象的一致性解釋與描述，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的決策和估計(jì)，使系統(tǒng)獲得比它的各組成部分更充分的信息。數(shù)據(jù)融合有哪些應(yīng)用？隨著多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用的領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大，多傳感器融合技術(shù)己成功地應(yīng)用于眾多的研究領(lǐng)域。多傳感器數(shù)據(jù)融合作為一種可消除系統(tǒng)的不確定因素、提供準(zhǔn)確的觀測(cè)結(jié)果和綜合信息的智能化數(shù)據(jù)處理技術(shù)，已在軍事、工業(yè)監(jiān)控、智能檢測(cè)、機(jī)器人、圖像分析、目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤、自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別等領(lǐng)域獲得普遍關(guān)注和廣泛應(yīng)用。單元5思考與問(wèn)答5-1基本的通信系統(tǒng)由哪幾部分組成？所謂通信是指通過(guò)某種媒質(zhì)進(jìn)行的信息傳遞。一個(gè)簡(jiǎn)單的通信系統(tǒng)首先由發(fā)送和接收兩部分組成。從硬件上看，通信系統(tǒng)主要由信源、信宿、信道、接收設(shè)備和發(fā)送設(shè)備五部分組成。CDMA、FDMA、TDMA各有什么區(qū)別？FDMA頻分多址技術(shù)把傳輸頻帶劃分為若干個(gè)較窄的且互不重疊的子頻帶，每個(gè)用戶分配到一個(gè)固定子頻帶，按頻帶區(qū)分用戶。信號(hào)調(diào)制到該子頻帶內(nèi)，各用戶信號(hào)同時(shí)傳送，接收時(shí)分別按頻帶提取，從而實(shí)現(xiàn)多址通信。TDMA（時(shí)分多址）：把時(shí)間劃分為若干個(gè)時(shí)隙，每個(gè)時(shí)隙分配給一個(gè)用戶，不同用戶的信號(hào)在不同的時(shí)隙進(jìn)行傳輸，多個(gè)用戶共享相同的頻率資源，但是在不同的時(shí)間使用。CDMA（碼分多址）：它利用不同的編碼來(lái)區(qū)分不同的用戶。所有用戶在同一時(shí)間、同一頻率上發(fā)送信號(hào)，但是每個(gè)用戶的信號(hào)都用不同的編碼進(jìn)行調(diào)制，接收端通過(guò)與發(fā)送端相同的編碼進(jìn)行解碼來(lái)區(qū)分不同用戶的信號(hào)。思考與問(wèn)答5-2什么是移動(dòng)通信？目前應(yīng)用的有哪幾種體制？移動(dòng)通信是指通信雙方或至少一方在移動(dòng)中進(jìn)行信息交換的通信方式。目前應(yīng)用的體制主要有4GLTE（長(zhǎng)期演進(jìn)）和5GNR（新空口）。4GLTE提供了高速的數(shù)據(jù)傳輸速率，能夠滿足如高清視頻播放、在線游戲等多種移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用；5GNR不僅進(jìn)一步提高了數(shù)據(jù)速率，還具有低時(shí)延、高可靠性等特點(diǎn)，支持物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等眾多新興應(yīng)用場(chǎng)景。試述移動(dòng)通信的工作方式與分類，2G是如何演化到3G的工作方式：移動(dòng)通信主要包括單工、半雙工和全雙工三種工作方式。單工通信是指信息只能在一個(gè)方向上傳輸，例如廣播電臺(tái)向聽眾發(fā)送廣播信號(hào)；半雙工通信是指通信雙方可以交替地進(jìn)行發(fā)送和接收信息，如對(duì)講機(jī)通信；全雙工通信是指通信雙方可以同時(shí)進(jìn)行發(fā)送和接收信息，如手機(jī)通話。分類：按覆蓋范圍可分為廣域網(wǎng)（如全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)GSM等）、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)（如Wi-Fi熱點(diǎn)覆蓋區(qū)域）；按傳輸技術(shù)可分為模擬移動(dòng)通信和數(shù)字移動(dòng)通信。2G到3G的演化：2G主要是數(shù)字語(yǔ)音和低速數(shù)據(jù)通信技術(shù)，如GSM和CDMAOne。從2G到3G的演進(jìn)主要是為了滿足人們對(duì)高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的需求。3G技術(shù)（如WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA）在數(shù)據(jù)傳輸速率上有了大幅提升，能夠提供如移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入、視頻通話等服務(wù)。這一過(guò)程涉及到無(wú)線接入技術(shù)的升級(jí)，包括采用更高效的調(diào)制方式、增加信道帶寬等，同時(shí)核心網(wǎng)也進(jìn)行了相應(yīng)的改造，以支持更復(fù)雜的業(yè)務(wù)和更高的數(shù)據(jù)流量。思考與問(wèn)答5-3ZIGBEE網(wǎng)絡(luò)有哪幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？Zigbee網(wǎng)絡(luò)主要有星型拓?fù)?、樹型拓?fù)浜途W(wǎng)狀拓?fù)淙N結(jié)構(gòu)。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器）為中心，其他節(jié)點(diǎn)（終端設(shè)備）都與中心節(jié)點(diǎn)直接通信，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)和管理，適用于節(jié)點(diǎn)較少、覆蓋范圍較小的應(yīng)用場(chǎng)景，如家庭自動(dòng)化中的簡(jiǎn)單照明控制。樹型拓?fù)涫窃谛切屯負(fù)涞幕A(chǔ)上擴(kuò)展而來(lái)，具有分層結(jié)構(gòu)，由一個(gè)根節(jié)點(diǎn)（協(xié)調(diào)器）和多個(gè)分支節(jié)點(diǎn)（路由器）以及終端節(jié)點(diǎn)組成，它可以覆蓋較大的范圍，在智能農(nóng)業(yè)的灌溉系統(tǒng)等場(chǎng)景有應(yīng)用。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以與其他節(jié)點(diǎn)直接通信，網(wǎng)絡(luò)可靠性高，能夠?qū)崿F(xiàn)多路徑傳輸，適用于對(duì)可靠性要求高、環(huán)境復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的設(shè)備監(jiān)控。常見的短距離通信技術(shù)有哪些？各有什么特點(diǎn)?藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)：工作頻段一般在2.4GHz的ISM頻段。它是一種無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，可實(shí)現(xiàn)固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備和樓宇個(gè)人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換。特點(diǎn)是功耗較低，適合用于電池供電的設(shè)備，如無(wú)線耳機(jī)、藍(lán)牙鼠標(biāo)等。其傳輸距離一般在10米左右（功率增強(qiáng)情況下可達(dá)100米），數(shù)據(jù)傳輸速率根據(jù)藍(lán)牙版本有所不同，如藍(lán)牙5.0理論最高傳輸速率為2Mbps。藍(lán)牙設(shè)備連接簡(jiǎn)單，具有很好的兼容性和互操作性，能夠自動(dòng)配對(duì)連接。Wi-Fi技術(shù)：使用2.4GHz、5GHz頻段，是一種基于IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)。它的傳輸距離相對(duì)較遠(yuǎn)，在室內(nèi)一般可達(dá)幾十米，室外可達(dá)幾百米。數(shù)據(jù)傳輸速率較高，例如802.11ac標(biāo)準(zhǔn)下，理論速率可以達(dá)到1Gbps以上。Wi-Fi可以方便地讓多個(gè)設(shè)備同時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)，適合用于辦公室、家庭等場(chǎng)所，為筆記本電腦、智能手機(jī)等設(shè)備提供無(wú)線上網(wǎng)服務(wù)。不過(guò)，Wi-Fi的功耗相對(duì)藍(lán)牙較高，且安全性方面需要注意加密設(shè)置，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)。Zigbee技術(shù)：工作在2.4GHz、868MHz（歐洲）和915MHz（美國(guó)）頻段。它是一種低功耗、低速率、短距離的無(wú)線通信技術(shù)。其主要特點(diǎn)是功耗極低，在電池供電的情況下，設(shè)備可以工作數(shù)月甚至數(shù)年。傳輸距離一般在10-100米左右，數(shù)據(jù)傳輸速率較低，典型速率為250Kbps。Zigbee網(wǎng)絡(luò)具有自組織和自愈能力，適用于智能家居、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域的設(shè)備間通信，如智能照明系統(tǒng)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等。

單元6思考與問(wèn)答6-1什么叫云計(jì)算狹義云計(jì)算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來(lái)是可以無(wú)限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取，按需使用，隨時(shí)擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。這種特性經(jīng)常被稱為像水電一樣使用IT基礎(chǔ)設(shè)施。廣義云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)，這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)。“云”是一些可以自我維護(hù)和管理的虛擬計(jì)算資源，通常為一些大型服務(wù)器集群，包括計(jì)算服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、寬帶資源等。云計(jì)算的意義何在？對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，云計(jì)算可以降低IT成本。企業(yè)不需要大量投資建設(shè)自己的數(shù)據(jù)中心和購(gòu)買服務(wù)器等硬件，只需根據(jù)實(shí)際使用情況向云服務(wù)提供商付費(fèi)，如小型創(chuàng)業(yè)公司可以使用云服務(wù)器來(lái)搭建網(wǎng)站，減少了前期的硬件購(gòu)置和維護(hù)費(fèi)用。云計(jì)算還能提高資源的利用率，云服務(wù)提供商可以根據(jù)用戶的需求動(dòng)態(tài)分配資源，避免資源閑置浪費(fèi)。從靈活性角度看，云計(jì)算可以快速提供資源。當(dāng)企業(yè)業(yè)務(wù)突然增長(zhǎng)需要更多的計(jì)算資源時(shí)，云服務(wù)可以迅速擴(kuò)展；反之，當(dāng)業(yè)務(wù)量減少時(shí)，資源可以相應(yīng)縮減。例如電商企業(yè)在促銷活動(dòng)期間，可以快速增加服務(wù)器資源來(lái)應(yīng)對(duì)流量高峰。另外，云計(jì)算提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力，使得一些對(duì)計(jì)算資源要求很高的復(fù)雜應(yīng)用（如大數(shù)據(jù)分析、人工智能模型訓(xùn)練）能夠更容易地開展。思考與問(wèn)答6-2簡(jiǎn)述云計(jì)算的體系架構(gòu)云計(jì)算體系架構(gòu)一般分為三層：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）層、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）層和軟件即服務(wù)（SaaS）層。IaaS層：Iaas以硬件設(shè)備虛擬化為基礎(chǔ)，組成硬件資源池，具備動(dòng)態(tài)資源分配及回收能力，為應(yīng)用軟件提供所需的服務(wù)。硬件資源池并不區(qū)分為哪個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)提供服務(wù)，資源不夠時(shí)整體擴(kuò)容。PaaS層：位于中間層，是把務(wù)器平臺(tái)或開發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)提供的商業(yè)模式，提供集成開發(fā)環(huán)境、服務(wù)器平臺(tái)等服務(wù)，用戶使用paas開發(fā)應(yīng)用程序并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和其服務(wù)器傳給其他用戶。SaaS層：是最上層，是一種基于互聯(lián)網(wǎng)提供軟件服務(wù)的應(yīng)用模式，使用基于web的軟件提供在線軟件服務(wù)。云的部署分類有哪些?云計(jì)算可以按四種不同的類型進(jìn)行部署，分別是私有云、公有云、混合云以及社區(qū)云。私有云指的是部署在一個(gè)封閉和特定環(huán)境（網(wǎng)絡(luò)封閉或者服務(wù)范圍封閉）中的一個(gè)云計(jì)算系統(tǒng)。該系統(tǒng)邊界明確，僅對(duì)指定范圍內(nèi)的人員提供服務(wù)。該范圍以外的人員和系統(tǒng)無(wú)法使用該云，比如非服務(wù)區(qū)域或者非指定內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的人不能使用私有云上的云服務(wù)。公有云指的是部署在一個(gè)開放環(huán)境中，為所有具備網(wǎng)絡(luò)接入能力的人和系統(tǒng)提供服務(wù)。用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)和使用公有云的服務(wù)，但不擁有云也不管理云。混合云指的是以私有云為基礎(chǔ)，能夠在業(yè)務(wù)負(fù)載超越私有云自身能力或其他指定的情況下，把部分業(yè)務(wù)負(fù)載透明地分流到其他云上進(jìn)行處理，使得私有云和部分其他云的資源整合在一起形成的一個(gè)系統(tǒng)。社區(qū)云指的是利用多個(gè)提供商提供的軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)以及軟件服務(wù)等，通過(guò)一定的協(xié)議進(jìn)行資源共享和協(xié)同而形成的云計(jì)算系統(tǒng)。云計(jì)算的特點(diǎn)有哪些?云計(jì)算的服務(wù)層次有哪些？云計(jì)算的特點(diǎn)：按需自助服務(wù)：用戶可以根據(jù)自己的需求，通過(guò)自助服務(wù)的方式獲取計(jì)算資源，如在云服務(wù)平臺(tái)上自行選擇服務(wù)器配置、存儲(chǔ)容量等，就像在網(wǎng)上購(gòu)物一樣方便。廣泛的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)：用戶可以通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如電腦、智能手機(jī)等），使用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（如HTTP、HTTPS等）訪問(wèn)云計(jì)算服務(wù)，只要有網(wǎng)絡(luò)連接就可以隨時(shí)隨地使用云服務(wù)。資源池化：云服務(wù)提供商將計(jì)算資源（如服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)帶寬等）整合到一個(gè)資源池中，根據(jù)用戶的需求動(dòng)態(tài)分配資源，不同用戶的資源是相互隔離的?？焖?gòu)椥陨炜s：云計(jì)算能夠根據(jù)用戶業(yè)務(wù)的需求快速地增加或減少資源。例如，在線教育平臺(tái)在招生旺季可以快速增加服務(wù)器資源來(lái)應(yīng)對(duì)大量的學(xué)生訪問(wèn)，招生淡季則減少資源?？捎?jì)量的服務(wù)：云服務(wù)提供商可以對(duì)用戶使用的資源進(jìn)行計(jì)量，如計(jì)算用戶使用的服務(wù)器時(shí)間、存儲(chǔ)容量、數(shù)據(jù)流量等，用戶根據(jù)使用量付費(fèi)。云計(jì)算的服務(wù)層次：包括IaaS、PaaS和SaaS，從提供基礎(chǔ)的計(jì)算資源，到開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境，再到完整的軟件應(yīng)用服務(wù)，滿足不同用戶的需求。

單元7思考與問(wèn)答7-1RFID技術(shù)存在哪些安全問(wèn)題？物理攻擊：主要針對(duì)節(jié)點(diǎn)本身進(jìn)行物理上的破壞行為，包括物理節(jié)點(diǎn)軟件和硬件上的篡改和破壞、更換或加入物理節(jié)點(diǎn)以及通過(guò)物理手段竊取節(jié)點(diǎn)關(guān)鍵信息等，導(dǎo)致信息泄露、惡意追蹤、為上層攻擊提供條件。信道阻塞攻擊：利用無(wú)線通信共享介質(zhì)的特點(diǎn)，通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間占據(jù)信道導(dǎo)致合法通信無(wú)法進(jìn)行。偽造攻擊：偽造電子標(biāo)簽以產(chǎn)生系統(tǒng)認(rèn)可的、合法用戶標(biāo)簽。假冒攻擊：截獲一個(gè)合法用戶的身份信息時(shí)，就可以利用這個(gè)身份信息來(lái)假冒該合法用戶的身份入網(wǎng)。復(fù)制攻擊：復(fù)制他人的電子標(biāo)簽信息，多次頂替別人使用。重放攻擊：通過(guò)某種方法將用戶的某次使用過(guò)程或身份驗(yàn)證記錄重放或?qū)⒏`聽到的有效信息經(jīng)過(guò)一段時(shí)間以后再傳給信息的接收者，騙取系統(tǒng)的信任，達(dá)到攻擊的目的。信息篡改：將竊聽到的信息進(jìn)行修改（如刪除或替代部分或全部信息）之后再將信息傳給原本的接收者物聯(lián)網(wǎng)安全與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的區(qū)別是什么？設(shè)備多樣性和復(fù)雜性：物聯(lián)網(wǎng)包含各種類型的設(shè)備，從簡(jiǎn)單的傳感器到復(fù)雜的智能設(shè)備，這些設(shè)備在計(jì)算能力、存儲(chǔ)容量、通信協(xié)議等方面差異巨大。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要關(guān)注計(jì)算機(jī)和服務(wù)器等相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。例如，物聯(lián)網(wǎng)中的一個(gè)溫度傳感器可能只有很有限的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，無(wú)法安裝復(fù)雜的安全軟件，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器可以安裝高