《物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)》課后習(xí)題答案

模塊一物聯(lián)網(wǎng)概念和體系結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)單元一問題與思考問題：結(jié)合國內(nèi)外對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的定義，談?wù)勀闶侨绾卫斫夂驼J(rèn)識(shí)物聯(lián)網(wǎng)的？答：物聯(lián)網(wǎng)目前為止還沒有一個(gè)精確且被公認(rèn)的定義，之前國內(nèi)外普遍公認(rèn)的是MITAuto-ID中心Ashton教授1999年在研究RFID時(shí)最早提出來的物聯(lián)網(wǎng)概念。在2005年國際電信聯(lián)盟發(fā)布的報(bào)告中，物聯(lián)網(wǎng)的定義和范圍已經(jīng)發(fā)生了變化，覆蓋范圍有了較大的拓展，不再只是指基于RFID技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)。國際電信聯(lián)盟發(fā)布的ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告中，對(duì)物聯(lián)網(wǎng)做了如下定義，即通過二維碼識(shí)讀設(shè)備、射頻識(shí)別裝置、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)和激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。最簡潔明了的定義：物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。它具有普通對(duì)象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化3個(gè)重要特征。中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟將物聯(lián)網(wǎng)定義為當(dāng)下幾乎所有技術(shù)與計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)物體與物體之間環(huán)境和狀態(tài)信息實(shí)時(shí)共享以及智能化的收集、傳遞、處理、執(zhí)行。廣義上說，當(dāng)下涉及信息技術(shù)的應(yīng)用，都可以納入物聯(lián)網(wǎng)的范疇。綜上所述，“物聯(lián)網(wǎng)概念”是在“互聯(lián)網(wǎng)概念”的基礎(chǔ)上，將其用戶端延伸和擴(kuò)展到任何物品與物品之間進(jìn)行信息交換和通信的一種網(wǎng)絡(luò)概念。如果說互聯(lián)網(wǎng)是通過網(wǎng)絡(luò)連接計(jì)算機(jī)并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)兩端“人與人”的溝通，那么物聯(lián)網(wǎng)則是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)兩端“人與物”或者“物與物”的連接溝通，人們需要做的是將網(wǎng)絡(luò)兩端的物賦予“智慧”和“感知”，即通過嵌入智能技術(shù)和傳感技術(shù)，將物賦予智慧和感知能力，從而使得人類的生活和工作環(huán)境成為一個(gè)能夠?yàn)槿祟愄峁┲悄芑拖到y(tǒng)化服務(wù)的環(huán)境。也可以說是通過射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與網(wǎng)絡(luò)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)概念。物聯(lián)網(wǎng)定義：將與人類活動(dòng)相關(guān)的事物賦予感知或被感知的能力，通過信息的采集處理、組網(wǎng)傳輸、整理并服務(wù)于人類的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，使人類生產(chǎn)和生活更加智能高效。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有嵌入標(biāo)識(shí)、全面感知、泛在互聯(lián)、智能挖掘等幾個(gè)趨勢(shì)特性。學(xué)習(xí)單元二問題與思考問題智慧地球、感知中國、U-Korea、I-Japan的共同點(diǎn)和區(qū)別是什么？答：總之，不管是智慧地球，還是感知中國，區(qū)別只是在于各有側(cè)重，但共同點(diǎn)是一樣的，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。（1）融合各種信息技術(shù)，突破互聯(lián)網(wǎng)的限制，將物體接入信息網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)“物物互聯(lián)”。（2）在網(wǎng)絡(luò)泛在基礎(chǔ)上，將信息技術(shù)應(yīng)用到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，從而影響國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的方方面面。（3）未來信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展會(huì)由信息網(wǎng)絡(luò)向泛在網(wǎng)絡(luò)和智能應(yīng)用方向拓展、延伸和突破。學(xué)習(xí)單元三問題與思考問題1物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展面臨的問題是什么?答：物聯(lián)網(wǎng)作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，有廣闊的發(fā)展前景，但是它的發(fā)展也面臨諸多問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。1.知識(shí)產(chǎn)權(quán)2.技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3.產(chǎn)業(yè)鏈條4.行業(yè)協(xié)作5.盈利模式6.使用成本7.安全問題問題2我國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要任務(wù)是什么?答：我國物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)當(dāng)前的主要任務(wù)集中在以下幾個(gè)方面。（1）大力攻克核心技術(shù)。（2）加快構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系。（3）協(xié)調(diào)推進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。（4）著力培育骨干企業(yè)。（5）積極開展應(yīng)用示范。（6）合理規(guī)劃區(qū)域布局。（7）加強(qiáng)信息安全保障。（8）提升公共服務(wù)能力。學(xué)習(xí)單元四問題與思考問題1討論物聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)的區(qū)別是什么?答：錯(cuò)誤地把傳感網(wǎng)或RFID網(wǎng)等同于物聯(lián)網(wǎng)。事實(shí)上傳感技術(shù)和RFID技術(shù)都僅僅是信息采集技術(shù)之一。除傳感技術(shù)和RFID技術(shù)外，GPS、視頻識(shí)別、紅外、激光、掃描等所有能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)識(shí)別與物物通信的技術(shù)都可以成為物聯(lián)網(wǎng)的信息采集技術(shù)。傳感網(wǎng)或者RFID網(wǎng)只是物聯(lián)網(wǎng)的一種應(yīng)用，但絕不是物聯(lián)網(wǎng)的全部。問題2討論物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系是什么?答：錯(cuò)誤地把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成互聯(lián)網(wǎng)的無限延伸，把物聯(lián)網(wǎng)當(dāng)成所有物的完全開放、全部互連、全部共享的互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。實(shí)際上物聯(lián)網(wǎng)絕不是簡單的全球共享互聯(lián)網(wǎng)的無限延伸，而且互聯(lián)網(wǎng)也不僅僅指我們通常認(rèn)為的國際共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，互聯(lián)網(wǎng)也有廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之分。物聯(lián)網(wǎng)既可以是平常意義上的互聯(lián)網(wǎng)向物的延伸，也可以根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用組成局域網(wǎng)、專業(yè)網(wǎng)?，F(xiàn)實(shí)中沒必要也不可能使全部物品聯(lián)網(wǎng)，也沒必要使專業(yè)網(wǎng)、局域網(wǎng)都必須連接到全球互聯(lián)網(wǎng)共享平臺(tái)。今后的物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)會(huì)有很大不同，類似智能物流、智能交通、智能電網(wǎng)等專業(yè)網(wǎng)以及智能小區(qū)等局域網(wǎng)才是最大的應(yīng)用空間。問題3討論物聯(lián)網(wǎng)和泛在網(wǎng)的關(guān)系是什么?答：物聯(lián)網(wǎng)是指通過部署具有一定感知、計(jì)算、執(zhí)行和通信能力的各種設(shè)備，獲得物理世界的信息，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的傳輸、協(xié)同和處理，從而實(shí)現(xiàn)廣域的人與物、物與物之間信息交換的互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)。換言之，物聯(lián)網(wǎng)的幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)是“感知、傳輸、處理”。泛在網(wǎng)絡(luò)也被稱作無所不在的網(wǎng)絡(luò)，泛在網(wǎng)絡(luò)是為了打破地域限制，實(shí)現(xiàn)人與人、人與物、物與物之間按需進(jìn)行的信息獲取、傳遞、存儲(chǔ)、認(rèn)知、決策、使用等服務(wù)。人們可以在不意識(shí)到網(wǎng)絡(luò)存在的情況下，隨時(shí)隨地通過適合的終端設(shè)備上網(wǎng)并享受服務(wù)。泛在網(wǎng)絡(luò)要求盡量不改變或少改變現(xiàn)有設(shè)備及技術(shù)，通過異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的融合協(xié)同作用來實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)和泛在網(wǎng)在定義上有很多重合的地方，都強(qiáng)調(diào)物物之間、人物之間的通信，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也有泛在化的需求和特征。但是在廣度上來說，泛在網(wǎng)絡(luò)的概念反映了信息社會(huì)發(fā)展的遠(yuǎn)景和藍(lán)圖，具有比物聯(lián)網(wǎng)更廣泛的內(nèi)涵?？梢哉f泛在網(wǎng)是一個(gè)大而全的藍(lán)圖，而物聯(lián)網(wǎng)是目前該藍(lán)圖實(shí)施中的物聯(lián)階段。學(xué)習(xí)單元五問題與思考問題1物聯(lián)網(wǎng)感知層的關(guān)鍵技術(shù)是什么?答：具體來說，感知層綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、智能組網(wǎng)技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)等，能夠通過各類集成化微型傳感器的協(xié)作實(shí)時(shí)監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對(duì)象的信息。通過嵌入式系統(tǒng)對(duì)信息進(jìn)行處理，并通過隨機(jī)自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)以多跳中繼方式將所感知信息傳送到接入層的基站節(jié)點(diǎn)和接入網(wǎng)關(guān)，最終到達(dá)用戶終端，從而真正實(shí)現(xiàn)“無處不在”的物聯(lián)網(wǎng)理念。問題2物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵技術(shù)是什么?答：由于物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層是建立在Internet和移動(dòng)通信網(wǎng)等現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，除具有目前已經(jīng)比較成熟的如遠(yuǎn)距離有線、無線通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)外，為實(shí)現(xiàn)“物物相連”的需求，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層將綜合使用IPv6、2G/3G、WiFi等通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有線與無線的結(jié)合、寬帶與窄帶的結(jié)合、感知網(wǎng)與通信網(wǎng)的結(jié)合。同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)層中的感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)是實(shí)現(xiàn)以數(shù)據(jù)為中心的物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)。感知數(shù)據(jù)管理與處理技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、查詢、分析、挖掘、理解以及基于感知數(shù)據(jù)決策和行為的技術(shù)。問題3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)是什么?答：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層能夠?yàn)橛脩籼峁┴S富多彩的業(yè)務(wù)體驗(yàn)，然而，如何合理高效地處理從網(wǎng)絡(luò)層傳來的海量數(shù)據(jù)，并從中提取有效信息，是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層要解決的一個(gè)關(guān)鍵問題。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的關(guān)鍵技術(shù)主要有M2M技術(shù)、用于處理海量數(shù)據(jù)的云計(jì)算技術(shù)等。模塊二物聯(lián)網(wǎng)感知技術(shù)學(xué)習(xí)單元一問題與思考問題1按工作原理分類，常見的傳感器有哪些?答：傳感器按照工作原理可分為電阻式、電容式、電感式、光電式、磁電式、熱電式、壓電式傳感器等。通常同一機(jī)理的傳感器可以測量多種物理量，而同一被測物理量又可以采用多種不同類型的傳感器來測量。問題2在物聯(lián)網(wǎng)中傳感器的作用是什么?答：作為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的輸入端，傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的位置至關(guān)重要。物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物物相連，首先要檢測和連接所有事物，實(shí)現(xiàn)信息共享。傳感器正是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)對(duì)事物的感知和檢測功能的器件。在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，幾乎都是基于傳感器技術(shù)的例子。例如，利用傳感器、無線通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)等技術(shù)對(duì)智能樓宇的控制，首先就需要紅外傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、火焰?zhèn)鞲衅?、氣體傳感器等，通過部署傳感器節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)樓宇的監(jiān)控和管理；總之，傳感器是物聯(lián)網(wǎng)獲取信息的節(jié)點(diǎn)，沒有了傳感器就沒有了信息，物聯(lián)網(wǎng)也就成了無源之水，因此，傳感器在物聯(lián)網(wǎng)中的作用十分重要。傳感器技術(shù)的進(jìn)步也極大促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。學(xué)習(xí)單元二問題與思考問題1自動(dòng)識(shí)別技術(shù)包括哪些技術(shù)？它們之間的區(qū)別是什么？答：自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的任務(wù)和目的是提供關(guān)于人、動(dòng)物、貨物和商品的信息，從廣義范圍講包括條碼技術(shù)、磁卡技術(shù)、光學(xué)字符識(shí)別、生物識(shí)別（聲音識(shí)別及視覺識(shí)別）和射頻識(shí)別等技術(shù)。由于射頻識(shí)別技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和迅猛發(fā)展，目前自動(dòng)識(shí)別技術(shù)在狹義范圍內(nèi)專指射頻識(shí)別技術(shù)RFID。各種常見自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的主要特征如下表所示。表1不同識(shí)別技術(shù)比較表系統(tǒng)參數(shù)條形碼OCRIC卡生物識(shí)別RFID數(shù)據(jù)密度低低很高高很高機(jī)器可讀性好好好昂貴好人可讀有限簡單不可簡單不可污漬和潮濕的影響很高很高可能(接觸式)根據(jù)具體技術(shù)不影響遮蓋的影響完全失效完全失效—根據(jù)具體技術(shù)不影響方向和位置的影響低低雙向—不影響退化和磨損有限有限有（接觸）—不影響購買成本很低中低很高中運(yùn)行成本低低中(接觸式)無無安全輕微輕微高可能高閱讀速度慢慢較慢較慢快閱讀器和載體之間的最大距離0~50cm<1cm直接接觸0~50cm0~5m,微波距離可以更遠(yuǎn)問題2RFID系統(tǒng)由哪幾部分組成?其工作原理是什么？答：一套完整的RFID系統(tǒng)，是由閱讀器（reader）與電子標(biāo)簽（tag）也就是所謂的應(yīng)答器（transponder）及應(yīng)用軟件系統(tǒng)三個(gè)部分所組成。其工作原理是閱讀器發(fā)射一特定頻率的無線電波能量給應(yīng)答器，用以驅(qū)動(dòng)應(yīng)答器電路將內(nèi)部的數(shù)據(jù)送出，此時(shí)閱讀器便依序接收解讀數(shù)據(jù)，送給應(yīng)用程序進(jìn)行相應(yīng)的處理。以RFID閱讀器及電子標(biāo)簽之間的通信及能量感應(yīng)方式來看，大致上可以分成感應(yīng)耦合（inductivecoupling)及后向散射耦合（backscattercoupling）兩種。一般低頻的RFID大都采用第一種方式，而較高頻大多采用第二種方式。問題3在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中RFID的作用是什么?未來RFID技術(shù)的發(fā)展前景如何？答：RFID是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，自動(dòng)識(shí)別技術(shù)的任務(wù)和目的是提供關(guān)于人、動(dòng)物、貨物和商品的信息。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)就是應(yīng)用一定的識(shí)別裝置，通過被識(shí)別物品和識(shí)別裝置之間的接近活動(dòng)，自動(dòng)地獲取被識(shí)別物品的相關(guān)信息，并提供給后臺(tái)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來完成相關(guān)后續(xù)處理的一種技術(shù)。自動(dòng)識(shí)別技術(shù)，將人們從繁重的重復(fù)性勞動(dòng)中解放出來，提高了系統(tǒng)信息的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，從而為生產(chǎn)的實(shí)時(shí)調(diào)整、財(cái)務(wù)的及時(shí)總結(jié)以及決策的正確制定提供正確的參考依據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)已被確定為中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一，《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》的出臺(tái)，無疑給正在發(fā)展的中國物聯(lián)網(wǎng)又吹來一股強(qiáng)勁的東風(fēng)，而RFID技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最關(guān)鍵技術(shù)，其應(yīng)用市場必將隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而擴(kuò)大。2010年以來，由于經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的好轉(zhuǎn)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展等因素推動(dòng)，全球RFID市場也持續(xù)升溫，并呈現(xiàn)持續(xù)上升趨勢(shì)，與此同時(shí)，RFID的應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，人們對(duì)RFID產(chǎn)業(yè)發(fā)展的期待也越來越高。目前RFID技術(shù)正處于迅速成熟的時(shí)期，許多國家都將RFID作為一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)予以積極推動(dòng)。總之，目前中國無源超高頻市場還處于發(fā)展初期，核心技術(shù)急需突破，商業(yè)模式有待創(chuàng)新和完善，產(chǎn)業(yè)鏈需要進(jìn)一步發(fā)展和壯大，只有核心問題得到有效解決，才能真正迎來RFID無源超高頻市場的發(fā)展。學(xué)習(xí)單元三問題與思考問題1在物聯(lián)網(wǎng)中嵌入式技術(shù)的作用是什么?答：嵌入式系統(tǒng)的出現(xiàn)，目的就是要把一切變得更簡單、更方便、更適用；通用計(jì)算機(jī)的發(fā)展變?yōu)楣δ茈娔X,普遍進(jìn)入社會(huì),嵌入式計(jì)算機(jī)發(fā)展的目標(biāo)是專用電腦,實(shí)現(xiàn)“普遍化計(jì)算”,因此可以稱嵌入式智能芯片是構(gòu)成未來世界的“數(shù)字基因”。正如我國資深嵌入式系統(tǒng)專家沈緒榜院士的預(yù)言,“未來十年將會(huì)產(chǎn)生具有超過一億次運(yùn)算能力的嵌入式智能芯片，嵌入式微控制器或者說單片機(jī)好象是一個(gè)黑洞,會(huì)把當(dāng)今很多技術(shù)和成果吸引進(jìn)來”。隨著技術(shù)進(jìn)步的不斷加速，我們有理由相信計(jì)算機(jī)還將繼續(xù)快速發(fā)展并進(jìn)一步改變我們的生活，讓計(jì)算變得“無所不能”、“無處不在”。其中“無所不能”將是人工智能技術(shù)和超級(jí)計(jì)算機(jī)的結(jié)合，而“無所不在”則是嵌入式技術(shù)應(yīng)用的廣闊天地。嵌入式控制器的應(yīng)用幾乎無處不在:移動(dòng)電話、家用電器、汽車……無不有它的蹤影。嵌入控制器因其體積小、可靠性高、功能強(qiáng)、靈活方便等許多優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用已深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、教育、國防、科研以及日常生活等各個(gè)領(lǐng)域,對(duì)各行各業(yè)的技術(shù)改造、產(chǎn)品更新?lián)Q代、加速自動(dòng)化化進(jìn)程、提高生產(chǎn)率等方面起到了極其重要的推動(dòng)作用。問題2嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域是什么?答：嵌入式計(jì)算機(jī)在應(yīng)用數(shù)量上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了各種通用計(jì)算機(jī),一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備中就包含了5-10個(gè)嵌入式微處理器。在制造工業(yè)、過程控制、網(wǎng)絡(luò)、通訊、儀器、儀表、汽車、船舶、航空、航天、軍事裝備、消費(fèi)類產(chǎn)品等方面均是嵌入式計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。比如：1.工業(yè)控制2.交通管理3.信息家電4.家庭智能管理系統(tǒng)5.POS網(wǎng)絡(luò)及電子商務(wù)6.環(huán)境工程與自然7.機(jī)器人等等領(lǐng)域。模塊三物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)學(xué)習(xí)單元一問題與思考問題1簡述IPv6與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系?答：作為互聯(lián)網(wǎng)的一種延伸，將來成型的物聯(lián)網(wǎng)將基于現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)各種物與物、物與人之間的智能通信。可以想象，物聯(lián)網(wǎng)將要聯(lián)系的對(duì)象包括人們?nèi)粘Ｉ钪械母鞣N事物（人也包括在內(nèi)），其數(shù)量之龐大是現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量所不能比擬的，為了實(shí)現(xiàn)這些事物之間的有效通信，物聯(lián)網(wǎng)必須為每個(gè)接入的對(duì)象設(shè)定惟一的標(biāo)志，提供統(tǒng)一的通信平臺(tái)。這一點(diǎn)讓人們自然地聯(lián)想到了下一代互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議IPv6。IPv6具有很多適合物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應(yīng)用的特性，雖然IPv6還有眾多的技術(shù)細(xì)節(jié)需要完善，但從整體來看，使用IPv6不僅能夠滿足物聯(lián)網(wǎng)的地址需求，同時(shí)還能滿足物聯(lián)網(wǎng)對(duì)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性、節(jié)點(diǎn)冗余、基于流的服務(wù)質(zhì)量保障的需求，很有希望成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。從長遠(yuǎn)看，IPv6有利于物聯(lián)網(wǎng)的持續(xù)和長久發(fā)展。1.IPv6對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的支持1）IPv6在物聯(lián)網(wǎng)尋址中存在優(yōu)勢(shì)；2）IPv6對(duì)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的支持。IPv6協(xié)議設(shè)計(jì)之初就是充分考慮了對(duì)移動(dòng)性的支持。針對(duì)移動(dòng)IPv4網(wǎng)絡(luò)中的三角路由問題，移動(dòng)IPv6提出了相應(yīng)的解決方案。3）IPv6在保證物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量中存在優(yōu)勢(shì)。4）IPv6在物聯(lián)網(wǎng)安全中的優(yōu)勢(shì)。5）存在的問題：目前也存在一些技術(shù)問題需要解決，例如，無狀態(tài)地址分配中的安全問題、移動(dòng)IPv6中的綁定緩沖安全更新問題、流標(biāo)簽的安全防護(hù)、全球任播技術(shù)的研究等。另外，由于IPv6協(xié)議棧過于龐大復(fù)雜，不能直接應(yīng)用到傳感器設(shè)備中，需要對(duì)IPv6協(xié)議棧和路由機(jī)制進(jìn)行相應(yīng)的精簡，才能滿足低功耗、低存儲(chǔ)容量和低傳送速率的需求。物聯(lián)網(wǎng)與IPv6各自的特點(diǎn)決定了它們之間必然產(chǎn)生緊密的聯(lián)系，物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)想的實(shí)現(xiàn)有賴于IPv6提供強(qiáng)大的支持。此外，物聯(lián)網(wǎng)的普及必然會(huì)對(duì)IPv6的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動(dòng)作用。因此，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展對(duì)于IPv6的發(fā)展也是具有非凡意義的，二者之間存在相互促進(jìn)、相互推動(dòng)的關(guān)系。問題2物聯(lián)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系是什么?答：互聯(lián)網(wǎng)把世界上的個(gè)人計(jì)算機(jī)連接起來，開發(fā)出豐富的內(nèi)容和成熟的應(yīng)用。這些內(nèi)容與應(yīng)用，針對(duì)的是坐在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)兩端人與人的信息交流。除了人與人，世界還包括了各種各樣的物質(zhì)和物體，人和物、物和物之間的信息交流催生了物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨(dú)立尋址的普通物理對(duì)象實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。它具有普通對(duì)象設(shè)備化、自治終端互聯(lián)化和普適服務(wù)智能化3個(gè)重要特征。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識(shí)別技術(shù)與普適計(jì)算、泛在網(wǎng)絡(luò)的融合應(yīng)用，將實(shí)現(xiàn)世界徹底地互聯(lián)互通。物聯(lián)網(wǎng)的誕生，被稱為繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)是有區(qū)別的,互聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)虛擬的世界，人與人之間的交流只是信息和知識(shí)的交流。而物聯(lián)網(wǎng)是通過在物體里面植入的各種微型的芯片實(shí)現(xiàn)人與物體本體的直接相連。同時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)必須借助互聯(lián)網(wǎng)才能實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合后，世界的網(wǎng)絡(luò)化進(jìn)程發(fā)生了質(zhì)的改變。從技術(shù)層面上和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比，物聯(lián)網(wǎng)也有其鮮明的特征。首先，它是各種感知技術(shù)的廣泛應(yīng)用。物聯(lián)網(wǎng)上部署了海量的多種類型傳感器，每個(gè)傳感器都是一個(gè)信息源，不同類別的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容和信息格式不同。傳感器獲得的數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)性，按一定的頻率周期性采集環(huán)境信息，不斷更新數(shù)據(jù)。其次，它是一種建立在互聯(lián)網(wǎng)上的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的重要基礎(chǔ)和核心仍舊是互聯(lián)網(wǎng)，通過各種有線和無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳遞出去。在物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器定時(shí)采集的信息需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，在傳輸過程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時(shí)性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。還有，物聯(lián)網(wǎng)不僅提供了傳感器的連接，其本身也具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器和智能處理相結(jié)合，利用云計(jì)算、模式識(shí)別等各種智能技術(shù)，擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域。從傳感器獲得的海量信息中分析、加工和處理有意義的數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同用戶的不同需求，發(fā)現(xiàn)新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。從本質(zhì)上而言，無論是互聯(lián)網(wǎng)還是物聯(lián)網(wǎng)，都是通過人與機(jī)器、機(jī)器與機(jī)器的交互，最終服務(wù)于人類，實(shí)現(xiàn)廣義范圍上的人與人之間的信息交互。學(xué)習(xí)單元二問題與思考問題1什么是移動(dòng)通信技術(shù)?移動(dòng)通信網(wǎng)由哪幾部分組成？答：移動(dòng)通信是指通信雙方有一方或兩方處于運(yùn)動(dòng)中的通信。也就是說，至少有一方具有可移動(dòng)性，可以是移動(dòng)臺(tái)與移動(dòng)臺(tái)之間的通信，也可以是移動(dòng)臺(tái)與固定用戶之間的通信。相比固定通信而言，移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)具有覆蓋廣、建設(shè)成本低、部署方便、可移動(dòng)等特點(diǎn)，因此滿足了人們無論何時(shí)何地都能進(jìn)行通信的愿望。未來移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將是物聯(lián)網(wǎng)最主要的接入手段之一。移動(dòng)通信包括陸、海、空移動(dòng)通信。移動(dòng)通信網(wǎng)包括：1）移動(dòng)業(yè)務(wù)交換中心2）基站3）移動(dòng)臺(tái)4）中繼傳輸系統(tǒng)。數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。圖3-1數(shù)字蜂窩移動(dòng)通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)問題2移動(dòng)通信與物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)如何實(shí)現(xiàn)交互？答：為了方便，人們總習(xí)慣用移動(dòng)的方式與網(wǎng)絡(luò)連接。無線終端通過無線移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)接入物聯(lián)網(wǎng)并能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體的識(shí)別、監(jiān)控和控制等功能。由于物聯(lián)網(wǎng)信息節(jié)點(diǎn)的廣泛性和移動(dòng)性，決定了無線通信技術(shù)將是物聯(lián)網(wǎng)的主要聯(lián)網(wǎng)技術(shù)?，F(xiàn)代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)為物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)提供了很好的物質(zhì)基礎(chǔ)，移動(dòng)通信系統(tǒng)必將在物聯(lián)網(wǎng)的組網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用。移動(dòng)通信系統(tǒng)一般由移動(dòng)終端、傳輸網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)管理維護(hù)等部分組成，因此移動(dòng)通信在物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面。1.移動(dòng)通信終端在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。2.移動(dòng)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。3.移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。雖然移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)類似，功能相近，可以將移動(dòng)通信系統(tǒng)廣泛應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)之中，但是現(xiàn)在的移動(dòng)通信系統(tǒng)必須根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的使用特點(diǎn)加以改進(jìn)。包括1.對(duì)移動(dòng)終端的改進(jìn)2.對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理的改進(jìn)。覆蓋地域廣泛的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為人們提供了隨時(shí)隨地進(jìn)行信息聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)姆奖闶侄危锫?lián)網(wǎng)則為人們描繪了對(duì)實(shí)物世界進(jìn)行更加智能化管理的美好前景，將移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)中的信息接入和傳輸，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)的有機(jī)融合，無疑既能極大地促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的普及應(yīng)用，也能為移動(dòng)通信網(wǎng)擴(kuò)展應(yīng)用業(yè)務(wù)范圍。實(shí)際上，現(xiàn)在的移動(dòng)運(yùn)營商已經(jīng)將移動(dòng)通信技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)中，利用現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開展形式多樣的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)。例如，各運(yùn)營商利用移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)開展移動(dòng)支付業(yè)務(wù)，物流行業(yè)基于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的車輛/貨物智能管理系統(tǒng)，以及運(yùn)營商與汽車制造商合作推出基于移動(dòng)通信系統(tǒng)的車載信息網(wǎng)絡(luò)等，都將移動(dòng)通信技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。雖然已經(jīng)有了一些移動(dòng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用，但是大都局限于一些特定行業(yè)，還遠(yuǎn)沒有在人們的日常生活中普及。究其原因，主要在于兩個(gè)方面：一是缺乏統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)市場規(guī)范和引導(dǎo)，這是移動(dòng)技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模融合應(yīng)用首先需要解決的主要問題；二是能夠吸引大眾的具體業(yè)務(wù)還有待于大力研究開發(fā)，同第三代移動(dòng)通信的發(fā)展普及類似，缺乏有足夠吸引力的具體應(yīng)用業(yè)務(wù)是影響移動(dòng)通信大規(guī)模應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的另一個(gè)主要因素。有理由相信，上述兩方面的問題解決之后，移動(dòng)通信和物聯(lián)網(wǎng)的融合應(yīng)用必會(huì)得到迅速發(fā)展和普及。學(xué)習(xí)單元四問題與思考問題1什么是無線傳感網(wǎng)?簡述無線傳感網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用范圍？答：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，以協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地理區(qū)域內(nèi)被感知對(duì)象的信息，并最終把這些信息發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)所有者。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)所具有的眾多類型的傳感器，可探測包括地震、電磁、溫度、濕度、噪聲、光強(qiáng)度、壓力、土壤成分、移動(dòng)物體的大小、速度和方向等周邊環(huán)境中多種多樣的現(xiàn)象。應(yīng)用領(lǐng)域可以歸納為軍事、航空、防爆、救災(zāi)、環(huán)境、醫(yī)療、保健、家居、工業(yè)、商業(yè)等領(lǐng)域。問題2簡述無線傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系?答：中國物聯(lián)網(wǎng)高校聯(lián)盟認(rèn)為，傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷程分為以下三個(gè)階段，即傳感器→無線傳感器→無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（大量微型、低成本、低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)組成的多跳無線網(wǎng)絡(luò)）。由于無線傳感網(wǎng)在國際上被認(rèn)為是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的第二大網(wǎng)絡(luò)，2003年美國《技術(shù)評(píng)論》雜志評(píng)出對(duì)人類未來生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的十大新興技術(shù)，傳感器網(wǎng)絡(luò)被列為第一。在現(xiàn)代意義上的無線傳感網(wǎng)研究及其應(yīng)用方面，在2006年我國發(fā)布的《國家中長期科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中，為信息技術(shù)確定了三個(gè)前沿方向，其中有兩項(xiàng)就與傳感器網(wǎng)絡(luò)直接相關(guān)，就是智能感知和自組網(wǎng)技術(shù)。無線傳感網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一，也是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，盡管無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)仍處于初步應(yīng)用階段，但已經(jīng)展示出了非凡的應(yīng)用價(jià)值，相信隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推進(jìn)，一定會(huì)得到更大的應(yīng)用。模塊四物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)學(xué)習(xí)單元一問題與思考問題1什么是中間件?請(qǐng)舉例說明。答：中間件（middleware）是與操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫并列的三大基礎(chǔ)軟件之一。顧名思義，中間件處于操作系統(tǒng)軟件與用戶的應(yīng)用軟件中間。中間件在操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫之上，應(yīng)用軟件的下層，總的作用是為處于自己上層的應(yīng)用軟件提供運(yùn)行與開發(fā)的環(huán)境，幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成復(fù)雜的應(yīng)用軟件。最早具有中間件技術(shù)思想及功能的軟件是國際商業(yè)機(jī)器公司（IBM）的CICS，但由于CICS不是分布式環(huán)境的產(chǎn)物，因此人們一般把Tuxedo作為第一個(gè)嚴(yán)格意義上的中間件產(chǎn)品。Tuxedo是1984年在當(dāng)時(shí)屬于AT&T公司的貝爾實(shí)驗(yàn)室開發(fā)完成的，但由于分布式處理當(dāng)時(shí)并沒有在商業(yè)應(yīng)用上獲得像今天一樣的成功，Tuxedo在很長一段時(shí)期里只是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品，后來被NOVELL收購，在經(jīng)過Novell并不成功的商業(yè)推廣之后，1995年被現(xiàn)在的BEA公司收購。國內(nèi)在中間件領(lǐng)域的起步時(shí)間也比較早，如東方通科技早在1992年就開始中間件的研究與開發(fā)，1993年推出第一個(gè)產(chǎn)品TONGLINK/Q。問題2在物聯(lián)網(wǎng)中中間件的作用是什么?答：中間件屏蔽了底層操作系統(tǒng)的復(fù)雜性，使程序開發(fā)人員面對(duì)一個(gè)簡單而統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境，減少程序設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，將注意力集中在自己的業(yè)務(wù)上，不必再為程序在不同系統(tǒng)軟件上的移植而重復(fù)工作，從而大大減少了技術(shù)上的負(fù)擔(dān)。中間件帶給應(yīng)用系統(tǒng)的，不只是開發(fā)的簡便、開發(fā)周期的縮短，也減少了系統(tǒng)的維護(hù)、運(yùn)行和管理的工作量，還減少了計(jì)算機(jī)總體費(fèi)用的投入。同時(shí)，中間件作為新層次的基礎(chǔ)軟件，其重要作用是將不同時(shí)期、不同操作系統(tǒng)上開發(fā)的應(yīng)用軟件集成起來，彼此如一個(gè)天衣無縫的整體協(xié)調(diào)工作，這是操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)本身做不了的。中間件的這一作用，使得以往在應(yīng)用軟件上的勞動(dòng)成果在技術(shù)不斷發(fā)展之后，仍然物有所用，節(jié)約了大量的人力、財(cái)力。學(xué)習(xí)單元二問題與思考問題1云計(jì)算的服務(wù)模式和關(guān)鍵技術(shù)是什么？答：根據(jù)現(xiàn)在最常用，也是比較權(quán)威的美國國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（nationalinstituteofstandardsandtechnology,NIST）定義，從用戶體驗(yàn)的角度出發(fā)，云計(jì)算主要分為三種服務(wù)模式。這三種服務(wù)模式是軟件即服務(wù)（softwareasaservice，SaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（platformasaservice,PaaS）和基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（ynfrastructureasaservice,IaaS）。對(duì)普通用戶而言，主要面對(duì)的是SaaS這種服務(wù)模式，而且?guī)缀跛械脑朴?jì)算服務(wù)最終的呈現(xiàn)形式都是SaaS。云計(jì)算是一種新型的超級(jí)計(jì)算方式，以數(shù)據(jù)為中心，是一種數(shù)據(jù)密集型的超級(jí)計(jì)算，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)管理、編程模式等多方面具有自身獨(dú)特的技術(shù)。1）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)。為保證高可用、高可靠和經(jīng)濟(jì)性，云計(jì)算采用分布式存儲(chǔ)的方式來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用冗余存儲(chǔ)的方式來保證存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可靠性，即為同一份數(shù)據(jù)存儲(chǔ)多個(gè)副本。另外，云計(jì)算系統(tǒng)需要同時(shí)滿足大量用戶的需求，并行地為大量用戶提供服務(wù)。2）數(shù)據(jù)管理技術(shù)。云計(jì)算系統(tǒng)對(duì)大量數(shù)據(jù)集中進(jìn)行處理和分析并向用戶提供高效的服務(wù)。3）編程類型。為了使用戶能更輕松地享受云計(jì)算帶來的服務(wù)，讓用戶能利用該編程模型編寫簡單的程序來實(shí)現(xiàn)特定的目的，云計(jì)算上的編程模型必須十分簡單，必須保證后臺(tái)復(fù)雜的并行執(zhí)行和任務(wù)調(diào)度向用戶和編程人員透明。問題2簡述云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系。答：云計(jì)算是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基石，并且從以下兩個(gè)方面促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)。首先，云計(jì)算是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的核心，運(yùn)營云計(jì)算模式使物聯(lián)網(wǎng)中以兆計(jì)算的各類物品的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理和智能分析變成可能。物聯(lián)網(wǎng)通過將射頻識(shí)別技術(shù)、傳感技術(shù)、納米技術(shù)等新技術(shù)充分運(yùn)用在各行業(yè)之中，將各種物體充分連接，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將采集到的各種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息送達(dá)計(jì)算機(jī)處理中心進(jìn)行匯總、分析和處理。其次，云計(jì)算促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的智能融合，從而構(gòu)建智慧地球。物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的融合，需要更高層次的整合，需要“更透徹的感知，更安全的互聯(lián)互通，更深入的智能化”。這同樣需要依靠高效的、動(dòng)態(tài)的、可以大規(guī)模擴(kuò)展的技術(shù)資源處理能力，而這正是云計(jì)算模式所擅長的。同時(shí)，云計(jì)算的創(chuàng)新型服務(wù)交付模式，簡化服務(wù)的交付，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)之間及其內(nèi)部的互聯(lián)互通，可以實(shí)現(xiàn)新商業(yè)模式的快速創(chuàng)新，促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的智能融合。物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的關(guān)系非常密切。物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最終目的就是實(shí)際的應(yīng)用，而實(shí)際的應(yīng)用必然存在海量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算要求，云計(jì)算是最好的解決方式。學(xué)習(xí)單元四問題與思考問題1簡述數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的定義和組成是什么?答：數(shù)據(jù)庫是統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合，能為各種用戶共享，具有最小冗余度，數(shù)據(jù)間聯(lián)系密切，又有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）是操縱和管理數(shù)據(jù)庫的軟件系統(tǒng)，它由一組計(jì)算機(jī)程序構(gòu)成，管理并控制數(shù)據(jù)資源的使用。在計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)位于用戶和操作系統(tǒng)之間。DBMS是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心，主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)共享數(shù)據(jù)有效的組織、管理和存取。問題2數(shù)據(jù)庫與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系是什么?答：物聯(lián)網(wǎng)是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)，涉及萬事萬物，所以其數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)一些新的特點(diǎn)：海量數(shù)據(jù)、多態(tài)性、關(guān)聯(lián)性、數(shù)據(jù)與時(shí)間、空間相關(guān)等。如何對(duì)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定的存儲(chǔ)、高效地組織，并最終實(shí)現(xiàn)有效的整合和利用，是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展必須面對(duì)的關(guān)鍵問題。數(shù)據(jù)庫在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮著記憶（數(shù)據(jù)存儲(chǔ)）、分析（數(shù)據(jù)挖掘）的作用。所以選擇一個(gè)適合的數(shù)據(jù)平臺(tái)就顯得尤為重要。當(dāng)前數(shù)據(jù)庫理論與技術(shù)的發(fā)展極其迅速，其應(yīng)用日益廣泛，層次、網(wǎng)狀、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在傳統(tǒng)的管理事務(wù)型應(yīng)用領(lǐng)域獲得了極大成功，隨著數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用向新的領(lǐng)域擴(kuò)展，如CAD/CAM、CIMS、數(shù)據(jù)通信、電力調(diào)度、交通控制、物流跟蹤、作戰(zhàn)指揮、實(shí)時(shí)仿真等，這些應(yīng)用既需要數(shù)據(jù)庫來支持大量數(shù)據(jù)的共享，維護(hù)其數(shù)據(jù)的一致性，又需要實(shí)時(shí)處理來支持其任務(wù)（事務(wù)）與數(shù)據(jù)的定時(shí)限制。模塊五物聯(lián)網(wǎng)安全技術(shù)學(xué)習(xí)單元一問題與思考問題1什么是信息安全，物聯(lián)網(wǎng)的安全特征是什么?答：信息安全是指信息網(wǎng)絡(luò)的硬件、軟件及其系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)受到保護(hù)，不受偶然或者惡意的原因而遭到破壞、更改、泄露，系統(tǒng)連續(xù)可靠正常地運(yùn)行，信息服務(wù)不中斷。從物聯(lián)網(wǎng)的信息處理過程來看，感知信息經(jīng)過采集、匯聚、融合、傳輸、決策與控制等過程，整個(gè)信息處理的過程體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)安全的要求與特點(diǎn)，也揭示了所面臨的安全問題。（1）感知網(wǎng)絡(luò)的信息采集、傳輸與信息安全問題。（2）核心網(wǎng)絡(luò)的傳輸與信息安全問題。（3）物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的安全問題。此外，可以從安全的機(jī)密性、完整性和可用性來分析物聯(lián)網(wǎng)的安全需求。物聯(lián)網(wǎng)的信息完整性和可用性貫穿物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)流的全過程，網(wǎng)絡(luò)入侵、拒絕攻擊服務(wù)、路由攻擊等都使信息的完整性和可用性受到破壞。同時(shí)物聯(lián)網(wǎng)的感知互動(dòng)過程也要求網(wǎng)絡(luò)具有高度的穩(wěn)定性和可靠性，物聯(lián)網(wǎng)與許多應(yīng)用領(lǐng)域的物理設(shè)備相關(guān)聯(lián)，要保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定可靠。因此，物聯(lián)網(wǎng)的安全特征體現(xiàn)了感知信息的多樣性、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的多樣性和應(yīng)用需求的多樣性，呈現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和數(shù)據(jù)的處理量大，決策控制復(fù)雜，給安全研究提出了新的挑戰(zhàn)。問題2物聯(lián)網(wǎng)安全與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的區(qū)別是什么?答：物聯(lián)網(wǎng)相較于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，其感知節(jié)點(diǎn)大都部署在無人監(jiān)控的環(huán)境，具有能力脆弱、資源受限等特點(diǎn)，并且由于物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)有傳輸網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上擴(kuò)展了感知網(wǎng)絡(luò)和智能處理平臺(tái)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全措施不足以提供可靠的安全保障，從而使得物聯(lián)網(wǎng)的安全問題具有特殊性。物聯(lián)網(wǎng)安全與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全的區(qū)別則主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。（1）已有的對(duì)傳感網(wǎng)（感知層）、互聯(lián)網(wǎng)（傳輸層）、移動(dòng)網(wǎng)（傳輸層）、云計(jì)算（處理層）等的一些安全解決方案在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境可能不再適用，主要原因有三點(diǎn)。一是物聯(lián)網(wǎng)所對(duì)應(yīng)的傳感網(wǎng)數(shù)量和終端物體規(guī)模是單個(gè)傳感網(wǎng)所無法相比的，二是物聯(lián)網(wǎng)所聯(lián)接的終端物體的處理能力將有很大差異，三是物聯(lián)網(wǎng)所處理的數(shù)據(jù)量將比現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)網(wǎng)都大得多。（2）即使分別保證感知層、傳輸層和處理層的安全，也不能保證物聯(lián)網(wǎng)的安全，主要原因有三點(diǎn)。一是物聯(lián)網(wǎng)是融幾個(gè)層于一體的大系統(tǒng)，許多安全問題來源于系統(tǒng)整合；二是物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)共享對(duì)安全性提出更高的要求；三是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將對(duì)安全提出新要求，例如，隱私保護(hù)不屬于任一層的安全需求，但卻是許多物聯(lián)網(wǎng)引用的安全需求。學(xué)習(xí)單元二問題與思考問題1物聯(lián)網(wǎng)的安全威脅的有哪些?答：根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)目前主流體系架構(gòu),安全威脅分別來自感知層、傳輸層和應(yīng)用層。感知層安全威脅主要有針對(duì)射頻識(shí)別安全威脅、無線傳感網(wǎng)安全威脅和移動(dòng)智能終端安全威脅；傳輸層和應(yīng)用層安全威脅主要針對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算、IPv6的數(shù)據(jù)泄露或破壞以及海量數(shù)據(jù)融合等安全問題，針對(duì)用戶隱私泄露、訪問控制措施設(shè)置不當(dāng)、安全標(biāo)準(zhǔn)不完善等問題。問題2針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)安全威脅的對(duì)策有哪些?答：一、物聯(lián)網(wǎng)感知層的信息安全對(duì)策：如1）RFID系統(tǒng)中個(gè)人隱私問題解決方案：使用kill標(biāo)簽；使用sleep標(biāo)簽；使用表面涂有鋁箔的購物袋。2）對(duì)于信號(hào)干擾的針對(duì)性抗干擾措施有：通過數(shù)據(jù)編碼提高數(shù)據(jù)的抗干擾能力;通過數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)的完整性校驗(yàn)提高抗干擾能力;通過多次重發(fā)比較,剔除出錯(cuò)的數(shù)據(jù)。3）可以使用各種認(rèn)證和加密手段來確保標(biāo)簽和閱讀器之間的數(shù)據(jù)安全。二、物聯(lián)網(wǎng)傳輸層的安全防范對(duì)策：（1）在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中啟用安全模塊，如入侵防御功能、包過濾功能來阻斷一些常見的攻擊行為。（2）采用安全的路由協(xié)議和路由信息認(rèn)證，引入能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并報(bào)告系統(tǒng)中未授權(quán)或異?，F(xiàn)象的入侵檢測技術(shù)作為第二道防線。（3）在無線網(wǎng)絡(luò)的通信中，建立一種統(tǒng)一、兼容一致的認(rèn)證方案，強(qiáng)化認(rèn)證機(jī)制、密鑰機(jī)制、機(jī)密性算法選取機(jī)制等。（4）采用劃分安全區(qū)域、協(xié)議轉(zhuǎn)換、協(xié)議隔離信息擺渡、數(shù)據(jù)融合和智能處理等技術(shù)措施。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的安全防范對(duì)策：（1）應(yīng)在數(shù)據(jù)智能化處理的基礎(chǔ)上加強(qiáng)數(shù)據(jù)庫訪問控制策略，當(dāng)不同用戶訪問同一數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)其安全級(jí)別或身份限制其權(quán)限和操作，并采用加密技術(shù)來保證數(shù)據(jù)的安全性和隱私，如手機(jī)定位應(yīng)用、電子病歷等。（2）加強(qiáng)數(shù)據(jù)溯源能力和網(wǎng)絡(luò)取證能力，完善網(wǎng)絡(luò)犯罪取證機(jī)制，使用戶能夠?qū)ψ约旱男袨樨?fù)責(zé)。（3）在應(yīng)用中考慮到系統(tǒng)的性能及容量，上線運(yùn)行前先進(jìn)行性能壓力測試。（4）軟件設(shè)計(jì)中采用相關(guān)技術(shù)避免安全漏洞，在上線運(yùn)行前應(yīng)進(jìn)行漏洞掃描。（5）考慮在不影響網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)平臺(tái)應(yīng)用的同時(shí)，如何建立一個(gè)全面、統(tǒng)一、高效的安全管理平臺(tái)。學(xué)習(xí)單元三問題與思考問題物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制主要包含哪幾種?答：一、密鑰管理機(jī)制；二、安全路由協(xié)議；三、數(shù)據(jù)處理與隱私性；四、認(rèn)證與訪問控制；五、安全數(shù)據(jù)融合機(jī)制；六、決策與控制安全；七、容侵容錯(cuò)技術(shù)。模塊六物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用學(xué)習(xí)單元一問題與思考問題車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是什么？簡述智能交通系統(tǒng)的組成。答：車聯(lián)網(wǎng)是指裝載在車輛上的電子標(biāo)簽通過無線射頻等識(shí)別技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上對(duì)所有車輛的屬性信息和靜、動(dòng)態(tài)信息進(jìn)行提取和有效利用，根據(jù)不同的功能需求對(duì)所有車輛的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的監(jiān)管并提供綜合服務(wù)。智能交通系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)，包括以下一些子系統(tǒng)：(1)交通信息服務(wù)系統(tǒng)(ATIS)；(2)交通管理系統(tǒng)(ATMS)；(3)公共交通系統(tǒng)(APTS)；(4)先進(jìn)的車輛控制系統(tǒng)(AVCS)；(5)貨運(yùn)管理系統(tǒng)；(6)電子收費(fèi)系統(tǒng)(ETC)；(7)緊急救援系統(tǒng)(EMS)。學(xué)習(xí)單元二問題與思考問題談?wù)勀闶侨绾卫斫夂驼J(rèn)識(shí)未來智能家居的？答：智能家居是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)中的一項(xiàng)重要應(yīng)用。智能家居中的設(shè)備實(shí)現(xiàn)