物聯(lián)網原理及應用 期末復習免掛指南

為了防止大家在幾乎沒有什么復習資料的物聯(lián)網考試中被和諧,特物聯(lián)網原理中最關鍵的知識,供大家參考學習,祝大家期末考試愉快!版權遵循CC-BY-NC-SA協(xié)議共享開源,作者署名為NeoSunJz。如有錯誤請聯(lián)系作者QQ:1257477940,筆者水平相當有限,疏誤頗多,僅供參考。

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絕對是復習了假書

第一章 物聯(lián)網概論總結復習

物聯(lián)網定義、主要技術特征

核心關鍵詞:感知、通信/傳輸、計算

定義:物聯(lián)網是在互聯(lián)網、移動通信網等通信網絡的基礎上,針對不同應用領域的需求,利用具有感知、通信與計算能力的智能物體自動獲取物理世界的各種信息,將所有能夠獨立尋址的物理對象互聯(lián)起來,實現(xiàn)全面感知、可靠傳輸、智能處理,構建人與物、物與物互聯(lián)的智能信息服務系統(tǒng)。

主要技術特征:

1.物聯(lián)網智能物體具有感知、通信與計算能力;(智能物體:物聯(lián)網中具有“感知”、“通信”與“計算”能力的人或物)

2. 物聯(lián)網可以提供所有對象在任何時間、任何地點的互聯(lián);

3. 物聯(lián)網的目標是實現(xiàn)物理世界與信息世界的融合;

4. 物聯(lián)網技術涵蓋感知、傳輸與計算三方面的內容。

物聯(lián)網與互聯(lián)網的區(qū)別

1.? 物聯(lián)網數(shù)據(jù)是通過自動方式獲取的;

2.? 物聯(lián)網是虛擬與現(xiàn)實的結合;

3.? 物聯(lián)網是將計算機“裝到”一切事物

4.? 物聯(lián)網提供行業(yè)性的服務

5.? 物聯(lián)網實現(xiàn)信息世界與物理世界的融合

6.? 物聯(lián)網是可反饋、可控制的“閉環(huán)”系統(tǒng)

物聯(lián)網關鍵技術

自動感知技術、嵌入式技術、計算機網絡技術、移動團學技術、智能數(shù)據(jù)處理技術、智能控制技術、位置服務技術、信息安全技術

物聯(lián)網架構包括:應用層、網絡層、感知層


第二章 物聯(lián)網感知層技術總結復習

感知層在物聯(lián)網中的重要性

1.???感知數(shù)據(jù)的準確性與實時性決定了物聯(lián)網的應用價值

2.? ?感知節(jié)點的分布范圍決定了物聯(lián)網的覆蓋能力

3.? ?感知節(jié)點的生存能力決定了物聯(lián)網的生命周期

條形碼(識別原理,掃描、譯碼)、二維碼、磁卡、IC卡

條形碼定義: 條形碼是將寬度不等的多個黑條(或黑塊)和空白,按照一定的編碼規(guī)則排列,用以表達一組信息的圖形標識符。條形碼分為兩類:一維條碼與二維條碼。

條形碼識別原理:要將按照一定規(guī)則編譯出來的條形碼轉換成有意義的信息,需要經歷掃描和譯碼兩個過程。物體的顏色是由其反射光的類型決定的,白色物體能反射各種波長的可見光,黑色物體則吸收各種波長的可見光,所以當條形碼掃描器光源發(fā)出的光在條形碼上反射后,反射光照射到條碼掃描器內部的光電轉換器上,光電轉換器根據(jù)強弱不同的反射光信號,轉換成相應的電信號。根據(jù)原理的差異,掃描器可以分為光筆、紅光CCD、激光、影像四種。

電信號輸出到條碼掃描器的放大電路增強信號之后,再送到整形電路將模擬信號轉換成數(shù)字信號。白條、黑條的寬度不同,相應的電信號持續(xù)時間長短也不同。主要作用就是防止靜區(qū)寬度不足.

譯碼器通過測量脈沖數(shù)字電信號0,1的數(shù)目來判別條和空的數(shù)目。通過測量0,1信號持續(xù)的時間來判別條和空的寬度。此時所得到的數(shù)據(jù)仍然是雜亂無章的,要知道條形碼所包含的信息,則需根據(jù)對應的編碼規(guī)則(例如:EAN-8碼),將條形符號換成相應的數(shù)字、字符信息

最后,由計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理與管理,物品的詳細信息便被識別了。

如果懶得看廢話:

條碼掃描器中的光電轉換器將光信號轉換為電信號,放大電路增強信號,整形電路將模擬信號轉換為數(shù)字信號。(掃描結束)譯碼器通過測量數(shù)字電信號0,1的數(shù)目來判別條和空的數(shù)目,再根據(jù)對應的編碼規(guī)則將條形符號換成相應的數(shù)字、字符信息。(譯碼結束)最后,由計算機系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)處理與管理。

條碼識讀系統(tǒng)組成

(大概率不直接考)二維碼定義:二維條碼/二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規(guī)律在平面(二維方向上)分布的黑白相間的圖形記錄數(shù)據(jù)符號信息的;

二維碼具有條碼技術的一些共性:每種碼制有其特定的字符集;每個字符占有一定的寬度;具有一定的校驗功能等。同時還具有對不同行的信息自動識別功能、及處理圖形旋轉變化點。

(若考大概率與下面的IC對比考一下)磁卡定義:磁卡是一種卡片狀的磁性記錄介質,利用磁性載體記錄字符和數(shù)字信息,與各種磁卡讀寫器配合,用來標識身份或其他用途。

IC卡定義:IC卡也叫做智能卡,它是通過在集成電路芯片中寫有數(shù)據(jù)來進行識別的。

RFID分類、組成、基本工作交互原理

RFID定義:RFID是利用無線射頻信號空間耦合的方式,實現(xiàn)無接觸的標簽信息自動傳輸與識別的技術。RFID標簽又稱為“射頻標簽”或“電子標簽(tag)”

RFID分類:

(1)?按標簽供電方式進行分類:無源RFID標簽和有源RFID標簽

(2)?按標簽工作模式進行分類:主動式RFID標簽(依靠自身能量主動向RFID讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù))、被動式RFID標簽(從RFID讀寫器發(fā)送的電磁波中獲取能量,激活后才能夠向RFID讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù))、半主動式RFID標(自身的能量只提供給RFID標簽中的電路使用,并不主動向RFID讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù);當它接收到RFID讀寫器發(fā)送的電磁波激活之后,才向RFID讀寫器發(fā)送數(shù)據(jù))

(3) 按標簽讀寫方式進行分類:只讀式RFID標簽(只讀標簽、一次性編程只讀標簽、可重復編程只讀標簽)、讀寫式RFID標簽

(4) 按標簽工作頻率進行分類:低頻RFID標簽、中高頻RFID標簽、超高頻與微波段RFID標簽

(5) 按封裝材料進行分類:紙質封裝RFID標簽、塑料封裝RFID標簽、玻璃封裝RFID標簽

(6) 按標簽封裝的形狀進行分類。

RFID系統(tǒng)組成:最基本的RFID系統(tǒng)由三部分組成:(1) 電子標簽(Tag,即射頻卡)、 (2)閱讀器(讀寫器)、(3)天線;


FRID三個部分

基本工作、交互原理:

工作原理:

①? 被動式:無源標簽工作過程就是讀寫器向標簽傳遞能量,標簽向讀寫器發(fā)送標簽信息的過程。讀寫器與標簽之間能夠雙向通信的距離稱為“可讀范圍”或“作用范圍”

②? 主動式:有源標簽工作過程就是讀寫器向標簽發(fā)送讀寫指令,標簽向讀寫器發(fā)送標識信息的過程

被動式羅嗦廢話:無源RFID標簽接近讀寫器時,標簽處于讀寫器天線輻射形成的近場范圍內。RFID標簽天線通過電磁感應產生感應電流,感應電流驅動RFID芯片電路。芯片電路通過RFID標簽天線將存儲在標簽中的標識信息發(fā)送給讀寫器,讀寫器天線再將接收到的標識信息發(fā)送給主機。(考的概率微乎其微)

交互原理:電子標簽與閱讀器之間通過耦合元件實現(xiàn)射頻信號的空間(無接觸)耦合;在耦合通道內,根據(jù)時序關系,實現(xiàn)能量的傳遞和數(shù)據(jù)交換。

傳感器概念、分類、工作原理

傳感器定義與工作原理:傳感器(sensor)是由敏感元件轉換元件組成的一種檢測裝置,能感受到被測量,并能將檢測和感受到的信息,按一定規(guī)律變換成為電信號(電壓、電流、頻率或相位)輸出,以滿足感知信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制的要求。

(物理傳感器的原理是利用力、熱、聲、光、電、磁、射線等物理效應,將被測信號量的微小變化轉換成電信號;化學傳感器可以將化學吸附、電化學反應過程中被測信號的微小變化轉換成電信號的一類傳感器)

傳感器工作原理

常見傳感器分類:

傳感器分類

hoc網絡定義、特點

1991年5月,IEEE正式采用“Ad hoc網絡”術語。Ad hoc在英語中的含義是“for the specific purpose only”,即“專門為某個特定目的、即興的、事先未準備的”意思。(無線自組網背景)

定義:一種特殊的自組織、對等式、多跳、無線移動網絡(MANET)。

特點:自組織與獨立組網、無中心、多跳路由、動態(tài)拓撲、無線傳輸?shù)木窒夼c節(jié)點能量的限制性、網絡生存時間的限制

無線傳感器網絡特點

網絡規(guī)模與應用需求相關、自組織網絡、拓撲結構的動態(tài)變化、以數(shù)據(jù)為中心

GPS與定位技術(航天航空遙感技術、GPS)

航天遙感系統(tǒng)是由:運載平臺、成像傳感器系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成

GPS:(1)基本概念:GPS將衛(wèi)星定位、導航技術與現(xiàn)代通信技術相結合,具有全時空、全天候、高精度、連續(xù)實時地提供導航、定位和授時的特點

(2)GPS建設的基本情況:GNSS 美國、GALILEO 歐洲、GLONASS俄羅斯、北斗

(3)GPS的組成:空間部分:24顆衛(wèi)星組成(最少可見4顆 最多11顆)、

地面控制部分:控制衛(wèi)星運行狀態(tài)和軌道參數(shù);保證星座上所有衛(wèi)星的時間基準的一致性、用戶終端:GPS接收機 通過衛(wèi)星計算自己位置

(4)基本原理:GPS接收機能夠接收的衛(wèi)星越多,定位的精度就越高。由于GPS定位信號每一秒鐘更新一次,接收機可以根據(jù)定位時間內GPS定位坐標的變化,測算出物體的運動速度

無線傳感器節(jié)點的結構、設計原則及能耗

結構:

無線傳感器節(jié)點的結構示意圖

設計原則:微型化與低成本、低功耗、靈活性與可擴展性、魯棒性

能耗情況:

能耗示意圖

專題一 傳感器網絡支撐技術總結復習(系統(tǒng)考察可能不大)

定位技術

無線傳感器網絡定位問題的含義是指自組織的網絡通過特定方法提供結點的位置信息。

分類:(1)根據(jù)是否依靠測量距離,分為基于測距的定位和不需要測距的定位;(2) 根據(jù)部署的場合不同,分為室內定位和室外定位;(3) 根據(jù)信息收集的方式,分為被動定位(網絡收集傳感器數(shù)據(jù))和主動定位(結點主動發(fā)出信息用于定位)。

基于測距的定位技術:通過測量相鄰結點之間的實際距離或方位,根據(jù)幾何關系計算出網絡結點的位置。

基于測距的定位法示意圖

常見的測距方法有:根據(jù)接收信號強度指示的測距法(RSSI)、根據(jù)信號到達時間的測距法(ToA)、根據(jù)信號到達時間差的測距法(TDoA)、根據(jù)信號到達角度的測距法(AoA)

常用定位方法:多邊定位法、Min-Max定位法

無需測距的定位技術:根據(jù)網絡的連通性確定網絡中結點之間的跳數(shù),并根據(jù)已知參考結點的位置坐標等信息估算出每一跳的大致距離,最后估算出結點在網絡中的位置。

常用定位方法:質心算法、DV-Hop算法

質心算法:根據(jù)網絡的連通性確定出目標結點周圍的信標參考結點,直接求解信標參考結點構成的多邊形的質心。

在計算幾何學里多邊形的幾何中心稱為質心,多邊形頂點坐標的平均值就是質心結點的坐標。

DV-Hop算法主要用于解決信標結點密度低的問題。

1.信標結點廣播其坐標位置2.結點收到新的廣播后(若跳數(shù)小于所存儲的跳數(shù)值,則更新并轉發(fā)該跳數(shù),否則,丟棄。)

DV-Hop算法

時間同步技術

時間同步機制為網絡中所有結點的本地時鐘提供共同的時間戳。

無線傳感器網絡時間同步機制的意義和作用:彼此協(xié)作、節(jié)能

目前已有一些成熟的傳感器網絡時間同步協(xié)議,其中RBS、TINY/MINI-SYNC和TPSN被認為是三種最基本的傳感器網絡時間同步機制。

TPSN時間同步協(xié)議:

TPSN(Timing-sync Protocol for Sensor Networks)采用層次型樹型網絡結構,整個網絡為一棵樹,根結點可以與外界通信并獲取外部時間。根結點裝配有諸如GPS接收機這樣的復雜硬件部件,并作為整個網絡系統(tǒng)的時鐘源。TPSN協(xié)議將所有結點按照層次結構進行分級,然后每個結點與上一級的一個結點進行時間同步,最終所有結點都與根結點時間同步。結點對之間的時間同步是基于發(fā)送者-接收者的同步機制。

TPSN協(xié)議包括兩個階段:

1.???層級發(fā)現(xiàn)階段。生成層次結構,為每個結點賦予一個級別,根結點賦予最高級別第0級,第i級的結點至少能夠與一個第(i-1)級的結點通信。

2.? ?同步階段。實現(xiàn)所有樹結點的時間同步,第1級結點同步到根結點,第i級的結點同步到第(i-1)級的一個結點,最終所有結點都同步到根結點,實現(xiàn)整個網絡的時間同步。

TPSN協(xié)議兩個階段示意圖

Eg.結點S在T1時間發(fā)送同步請求給結點R,請求分組中包含S的級別和T1時間。結點R在T2時間收到分組,T2=(T1+d+Δ) ,然后在T3時間發(fā)送應答分組給結點S,分組中包含結點R的級別和T1、T2和T3信息。結點S在T4時間收到應答,T4=(T3+d-Δ),因此可以推導出算式:

算式

結點S在計算時間偏差之后,將其時間同步到結點R。

數(shù)據(jù)融合技術

消除噪聲與干擾,實現(xiàn)對觀測目標的連續(xù)跟蹤和測量等一系列問題的處理方法,就是多傳感器數(shù)據(jù)融合技術,有時也稱作多傳感器信息融合(Information Fusion, IF)技術或多傳感器融合(Sensor

Fusion, SF)技術,它是對多傳感器信息進行處理的最關鍵技術,在軍事和非軍事領域的應用都非常廣泛。

數(shù)據(jù)融合的內容主要包括:多傳感器的目標探測、數(shù)據(jù)關聯(lián)、跟蹤與識別、情況評估和預測。

根據(jù)數(shù)據(jù)融合前后的信息含量,可以將數(shù)據(jù)融合分為無損失融合和有損失融合兩類。

1.? ? 無損失融合:在無損失融合中,所有的細節(jié)信息均被保留,只去除冗余的部分信息。此類融合的常見做法是去除信息中的冗余部分

2.? ? 有損失融合:有損失融合通常會省略一些細節(jié)信息或降低數(shù)據(jù)的質量,從而減少需要存儲或傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量,以達到節(jié)省存儲資源或能量資源的目的。在有損失融合中,信息損失的上限是要保留應用所必需的全部信息量。

常用數(shù)據(jù)融合方法有:綜合平均法、卡爾曼濾波法、貝葉斯估計法、D-S證據(jù)推理法、統(tǒng)計決策理論、模糊邏輯法、產生式規(guī)則法、神經網絡方法

能量管理

為了降低能耗,應盡量減小單跳通信距離。即:多個短跳距的數(shù)據(jù)傳輸比一個長跳的傳輸能耗會低。因此,在傳感器網絡中要減少單跳通信距離,盡量使用多跳短距離的無線通信方式。

針對傳感器結點中的計算單元和通信單元,常采用的節(jié)能策略主要有:休眠機制、數(shù)據(jù)融合等。

休眠機制:當結點周圍沒有感興趣的事件發(fā)生時,計算與通信單元處于空閑狀態(tài),此時將這些組件關掉或調到更低能耗狀態(tài),即休眠狀態(tài)。

節(jié)點功率管理機制:①動態(tài)電源管理②動態(tài)電壓調度

數(shù)據(jù)融合:數(shù)據(jù)融合的節(jié)能效果主要體現(xiàn)在路由協(xié)議的實現(xiàn)上。由于同一區(qū)域內的結點發(fā)送的數(shù)據(jù)具有很大的冗余性,因此路由過程的中間結點并不是簡單的轉發(fā)所收到的數(shù)據(jù),而需要對這些數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合,將經過本地融合處理后的數(shù)據(jù)路由到匯聚點,只轉發(fā)有用的信息。數(shù)據(jù)融合有效地降低了整個網絡的數(shù)據(jù)流量。、

安全技術

傳感器網絡安全的基本要求在網絡局部發(fā)生入侵時,保證網絡的整體可用性。

傳感器網絡的安全性需求主要來源于通信安全信息安全兩個方面。

通信安全需求:

a)????結點的安全保證:包括結點不易被發(fā)現(xiàn)和不易被篡改;

b)????被動抵御入侵的能力;

c)? ? 反擊主動入侵的能力:入侵檢測能力、隔離入侵者能力、消滅入侵者能力;

信息安全需求:信息安全就是要保證網絡中傳輸信息的安全性。

a)? ? 數(shù)據(jù)的機密性(保證網絡內傳輸?shù)男畔⒉槐环欠ǜ`聽)

b)? ? 數(shù)據(jù)鑒別(保證用戶收到的信息來自己方結點而非入侵結點)

c)? ? 數(shù)據(jù)的完整性(證數(shù)據(jù)在傳輸過程中沒有被惡意篡改)、

d)? ? 數(shù)據(jù)的實效性——保證數(shù)據(jù)在時效范圍內被傳輸給用戶。

物理層主要側重在安全編碼方面;鏈路層和網絡層考慮的是數(shù)據(jù)幀和路由信息的加解密技術;應用層在密鑰的管理和交換過程中,為下層的加解密技術提供安全支撐。


第三章 物聯(lián)網網絡層技術總結復習

物聯(lián)網網絡層主要功能、特點

物聯(lián)網的網絡層的功能主要是:連接感知層與應用層,正確傳輸感知層的數(shù)據(jù)與應用層的控制指令,保證數(shù)據(jù)傳輸與存儲的安全性。

特點:

物聯(lián)網的網絡層一般采用的是異構網絡互聯(lián)的結構

物聯(lián)網網絡層設計的重點要放在如何保證網絡通信的安全性上((1)組建IP專網的方法、(2)IP專網與代理服務器相結合的方法、(3)組建虛擬專網的方法)

網關工作原理、作用

網關工作原理、作用

?IP專網、與代理服務器結合、虛擬專網

(1)組建IP專網

組建IP專網

(2)IP專網與代理服務器相結合

IP專網與代理服務器相結合

(3)組建虛擬專網

組建虛擬專網

物聯(lián)網網絡層三種基本的結構:IP網、非IP網和混合結構

網絡層三種基本的結構

計算機網絡、互聯(lián)網、移動互聯(lián)網到物聯(lián)網

計算機網絡的定義: “以相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機系統(tǒng)的集合”

計算機網絡主要特征:

組建計算機網絡的主要目的是實現(xiàn)計算機資源的共享

互聯(lián)的計算機系統(tǒng)是自治的系統(tǒng)

聯(lián)網計算機之間的通信必須遵循共同的網絡協(xié)議

(計算機網絡分類:略,計網講過不再贅述。補:個人區(qū)域網(PAN)—聯(lián)接用戶身邊10m之內計算機、打印機、PDA與智能手機等數(shù)字終端設備的網絡)

無線個人區(qū)域網

由于個人區(qū)域網絡(PAN)主要是用無線通信技術實現(xiàn)聯(lián)網設備之間的通信,因此就出現(xiàn)了無線個人區(qū)域網絡(Wireless

Personal Area Network,WPAN)的概念。

目前在無線傳感器網絡WSN中主要使用的無線通信技術是802.11標準的WLAN、802.15.4標準的無線個人區(qū)域網(6LoWPLAN)技術藍牙技術、ZigBee技術。

接入技術、M2M

接入技術示意圖

M2M技術的基本概念:以機器—機器(Machine-to-Machine,M2M)方式,通過移動通信網、無線局域網、無線個人區(qū)域網實現(xiàn)的。

第一,M2M是一種通信模式,它不只是在移動通信網里可以實現(xiàn),在計算機網絡、局域網、城域網、廣域網中也都可以實現(xiàn)。

第二,M2M所說的“機器”(machine)有兩種含義。一種是傳統(tǒng)意義上的機器,另一種含義是物聯(lián)網中的智能終端設備。

M2M終端將待發(fā)送的用戶數(shù)據(jù)通過M2M接口模塊,按照無線M2M協(xié)議 (Wireless

M2M Protocol,WMMP)協(xié)議,封裝成M2M數(shù)據(jù)包;M2M數(shù)據(jù)包通過3G/4G移動通信網上M2M平臺,實現(xiàn)物聯(lián)網智能終端設備與服務器之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸。

無線通信技術

藍牙(Bluetooth)是由Ericsson公司與IBM、Intel、Nokia和Toshiba等4家公司發(fā)起開發(fā)的短距離、低功耗、低成本通信標準和技術。

ZigBee是一種面向自動控制的低速、低功耗、低價格的無線網絡技術。適應于數(shù)據(jù)采集與控制的點多、數(shù)據(jù)傳輸量不大、覆蓋面廣、造價低的應用領域。

IEEE 802.15.4標準和其他標準的對比

任務組TG4制定的IEEE 802.15.4標準,主要考慮的是低速WPAN的應用問題,它追求的目標是低功耗、低速率與低成本,為近距離范圍內不同設備之間互聯(lián)提供統(tǒng)一的標準。

移動通信技術

第一代移動通信是模擬方式,用戶的語音信息以模擬信號方式傳輸?shù)?/p>

第二代(2nd Generation,2G)移動通信采用全球移動通信系統(tǒng)(Global System for Mobile Communication,GSM)、碼分多址(Code Division Multiple Access)

第三代(3rd Generation,3G)移動通信技術可描述為“移動+寬帶”,它能夠在全球范圍內更好地實現(xiàn)互聯(lián)網的無縫漫游(3G支持高速接入業(yè)務,室內數(shù)據(jù)傳輸速率可以達到2Mbps,在慢步步行時可以達到384kbps,在高速移動環(huán)境中可以達到144kbps)

第四代(4rd Generation,4G)通信技術是繼3G之后的又一次無線通信技術演進,目的是為了適應移動計算及移動多媒體應用需求的不斷增長而的需要,它采用集3G與無線局域網Wi-Fi技術、無線個人區(qū)域網WPAN技術為一體,滿足用戶對于無線移動計算更高的要求(4G能夠以100Mbps的速度傳輸高質量的視頻圖像數(shù)據(jù),通話只是4G手機一個基本的功能)

5G的技術特點:

?? ? 峰值速率需要達到Gbit/s的標準,以滿足高清視頻,虛擬現(xiàn)實等大數(shù)據(jù)量傳輸。

?? ? 空中接口時延水平需要在1ms左右,滿足自動駕駛,遠程醫(yī)療等實時應用。

?? ? 超大網絡容量,提供千億設備的連接能力,滿足物聯(lián)網通信。

5G 技術示意圖

專題二 Zigbee技術原理總結復習

Zigbee網絡結構:協(xié)調 路由 終端各自功能

協(xié)調器:整個網絡的中心功能為建立、維持和管理網絡,分配網絡地址

路由器:路由發(fā)現(xiàn)、消息傳輸、允許其他節(jié)點通過它接入到網絡

終端節(jié)點:數(shù)據(jù)采集或控制,不允許其他節(jié)點通過它加入到網絡中

Zigbee網絡各層的功能

Zigbee網絡分為4層,從下向上分別為物理層、MAC層、網絡層和應用層。其中物理層和MAC層由IEEE802.15.4標準定義,合稱IEEE802.15.4通信層;網絡層和應用層由Zigbee聯(lián)盟定義?

Zigbee網絡各層示意圖

Zigbee有三種網絡拓撲結構,分別是星型、樹型和網狀型

各層功能:

物理層定義了物理無線信道和與MAC層之間的接口,提供物理層數(shù)據(jù)服務和物理層管理服務

MAC層提供MAC層數(shù)據(jù)服務和MAC層管理服務,并負責數(shù)據(jù)成幀

網絡層負責拓撲結構的建立和維護網絡連接

Zigbee的應用層由應用支持子層(APS)、Zigbee設備對象、Zigbee應用框架(AF)、Zigbee設備模板和制造商定義的應用對象等組成


第四章 物聯(lián)網應用層技術總結復習 / 專題三 大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖據(jù)總結復習

應用層主要組成部分

物聯(lián)網的特點:多樣化、規(guī)?;c行業(yè)化。

應用層主要組成部分是應用層協(xié)議。

物聯(lián)網的體系結構是物聯(lián)網網絡層次結構模型與各層協(xié)議的集合。

物聯(lián)網數(shù)據(jù)的特點

1.????海量:物聯(lián)網節(jié)點的數(shù)量是非常多的,它們所產生的數(shù)據(jù)量一定是海量

2.????多態(tài):多種傳感器去觀測的不同數(shù)據(jù)在數(shù)值范圍、格式、單位與精度

3.????動態(tài):各種數(shù)據(jù)都將隨時間不斷變化的

4.????關聯(lián):物聯(lián)網中的數(shù)據(jù)之間在空間、時間維度上存在著緊密的關聯(lián)性

物聯(lián)網數(shù)據(jù)處理關鍵技術

海量數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)查詢、搜索與數(shù)據(jù)挖掘、智能決策

海量數(shù)據(jù)存儲:利用數(shù)據(jù)中心與云計算平臺存儲

數(shù)據(jù)融合:綜合分析各種傳感器的數(shù)據(jù),從中提取有用的信息

數(shù)據(jù)查詢、搜索: 快照查詢、連續(xù)查詢、基于事件的查詢、基于生命周期的查詢與基于準確度的查詢。

智能決策:

建設物聯(lián)網的目的是從海量數(shù)據(jù)中通過匯聚、整合與智能處理,獲取有價值的知識,為不同行業(yè)的應用提供智能服務

物聯(lián)網的價值體現(xiàn)在對于海量感知信息的智能數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘與智能決策水平上。數(shù)據(jù)挖掘、知識發(fā)現(xiàn)、智能決策與控制為物聯(lián)網智能服務提供了技術支撐

大數(shù)據(jù)定義、特征、關鍵技術(預處理、存儲)

定義:是指那些大小已經超出了傳統(tǒng)意義上的尺度,一般的軟件工具難以捕捉、存儲、管理和分析的數(shù)據(jù)。

多大的數(shù)據(jù)為“大數(shù)據(jù)”:一般認為,大數(shù)據(jù)的數(shù)量級應該是TB級。大數(shù)據(jù)具有4V特征,即數(shù)據(jù)量大(volume)、數(shù)據(jù)種類多樣(variety)、實時性強(velocity)、隱藏的價值大(value)

大數(shù)據(jù)關鍵技術:

1. 大數(shù)據(jù)采集與預處理

大數(shù)據(jù)采集所說的數(shù)據(jù)是指通過RFID射頻數(shù)據(jù)、傳感器數(shù)據(jù)、社交網絡交互數(shù)據(jù)及移動互聯(lián)網數(shù)據(jù)等方式獲得的各種類型的結構化、半結構化(或稱之為弱結構化)及非結構化的海量數(shù)據(jù),是大數(shù)據(jù)知識服務模型的根本。

大數(shù)據(jù)預處理技術:主要完成對已接收數(shù)據(jù)的辨析、抽取、清洗等操作。主要有:異構數(shù)據(jù)集成技術、WEB中實體識別技術、DeepWeb技術(Web中不能被傳統(tǒng)的搜索引擎索引到的那部分內容)、傳感器網絡融合技術

2. 大數(shù)據(jù)存儲及管理

主要解決大數(shù)據(jù)的可存儲、可表示、可處理、可靠性及有效傳輸?shù)葞讉€關鍵問題。

開發(fā)可靠的分布式文件系統(tǒng)(DFS)、能效優(yōu)化的存儲、計算融入存儲、大數(shù)據(jù)的去冗余及高效低成本的大數(shù)據(jù)存儲技術;突破分布式非關系型大數(shù)據(jù)管理與處理技術,異構數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)融合技術,數(shù)據(jù)組織技術,研究大數(shù)據(jù)建模技術;突破大數(shù)據(jù)索引技術;突破大數(shù)據(jù)移動、備份、復制等技術;開發(fā)大數(shù)據(jù)可視化技術。

大數(shù)據(jù)主要存儲技術:分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫、訪問接口和查詢語言(MapReduce編程接口,Pig Latin 等)

3. 大數(shù)據(jù)計算模式與系統(tǒng)

4. 大數(shù)據(jù)分析與挖掘

5. 大數(shù)據(jù)可視化計算

6. 大數(shù)據(jù)隱私與安全

7. 大數(shù)據(jù)應用技術

數(shù)據(jù)的結構—結構化、非結構化、半結構化數(shù)據(jù)

對比表格

數(shù)據(jù)倉庫定義、設計實現(xiàn)同數(shù)據(jù)庫的區(qū)別

數(shù)據(jù)倉庫定義:數(shù)據(jù)倉庫,英文名稱為Data Warehouse。數(shù)據(jù)倉庫是在企業(yè)管理和決策中面向主題的、集成的、與時間相關的、不可修改的數(shù)據(jù)集合。它是單個數(shù)據(jù)存儲,出于分析性報告和決策支持目的而創(chuàng)建。為需要業(yè)務智能的企業(yè),提供指導業(yè)務流程改進、監(jiān)視時間、成本、質量以及控制.

數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)應該包含下列程序:

?(1)抽取數(shù)據(jù)與加載數(shù)據(jù)

?(2)整理并轉換數(shù)據(jù)(采用一種數(shù)據(jù)倉庫適用的數(shù)據(jù)格式)

?(3)備份與備存數(shù)據(jù)

?(4)管理所有查詢(即將查詢導向適當?shù)臄?shù)據(jù)源)

對比表格

云計算系統(tǒng)的組成(云平臺)

云計算是一種利用互聯(lián)網實現(xiàn)隨時隨地、按需、便捷地訪問共享計算設施、存儲設備、應用程序等資源的計算模式。

云計算采用計算機集群構成數(shù)據(jù)中心,并以服務的形式交付給用戶。是一種計算模式,將計算和存儲資源、軟件與應用作為服務,通過網絡提供給用戶。

組成:云平臺、云終端、云存儲、云安全

云計算組成

(云計算學習過類似內容,在此不再贅述)

物聯(lián)網數(shù)據(jù)中心的特征:部署快捷、運行可靠、可擴展、安全、節(jié)能

數(shù)據(jù)挖掘定義、功能

定義:數(shù)據(jù)挖掘(Data Mining)是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的實際應用數(shù)據(jù)中,提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。(話說前天剛剛考完電子商務,笑死我了)

功能:一是通過描述性分析,做到“針對過去,揭示規(guī)律”;二是通過預測性分析,做到“面向未來,預測趨勢”

知識發(fā)現(xiàn)的流程(數(shù)據(jù) 信息 知識的區(qū)別)

知識發(fā)現(xiàn)的流程


知識發(fā)現(xiàn)的流程

OLAP

???? OLAP(On-Line Analysis Processing)定義

?????是數(shù)據(jù)倉庫上的分析展示工具,它建立在數(shù)據(jù)多維視圖的基礎上。


???? OLAP的主要特點

?????一是在線性(On Line),體現(xiàn)為對用戶請求的快速響應和交互式操作;

?????二是多維分析(Multi_Analysis),這是OLAP技術的核心所在。

數(shù)據(jù)挖掘技術:聚類 分類 關聯(lián) 預測

聚類分析:從紛繁復雜的數(shù)據(jù)中,根據(jù)最大化類內相似性、最小化類間相似性的原則進行聚類或分組。即使得在一個簇內的對象具有高相似性,而不同簇間的對象具有低相似性的過程。

分類與預測:分類的目的是獲得一個分類函數(shù)或分類模型(也常常稱作分類器),該模型能把數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)項映射到某一個給定類別。分類可用于提取描述重要數(shù)據(jù)類的模型或預測未來的數(shù)據(jù)趨勢。

?????? 關聯(lián)分析:自然界中某種事物發(fā)生時其他事物也會發(fā)生,則這種聯(lián)系稱之為關聯(lián)。反映事件之間依賴或關聯(lián)的知識稱為關聯(lián)型知識(又稱依賴關系)。


第五章 物聯(lián)網信息安全技術

物聯(lián)網中網絡攻擊途徑、手段、安全防護技術

物聯(lián)網中可能存在的攻擊手段:欺騙類攻擊、拒絕服務攻擊與分布式拒絕服務攻擊類攻擊、信息收集類攻擊、漏洞類攻擊

安全防護技術:防火墻、入侵檢測與防護、安全審計與取證、網絡防病毒、業(yè)務持續(xù)性規(guī)劃

攻擊途徑:

多個層面的攻擊

RFID標簽的安全缺陷:RFID標簽自身訪問的安全性問題、通信信道的安全性問題、RFID讀寫器的安全問題

攻擊方法:竊聽與跟蹤攻擊、中間人攻擊、欺騙、重放與克隆攻擊、破解與篡改攻擊、干擾與拒絕服務攻擊、滅活標簽攻擊、病毒攻擊


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