物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用復(fù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)-資料下載頁(yè)
2025-04-17 06:27本頁(yè)面
【正文】 測(cè)區(qū)域內(nèi)感興趣的具體內(nèi)容，例如監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)的溫度、濕度和光照等數(shù)據(jù)。 在興趣信息的傳播過(guò)程中，協(xié)議將逐跳地在每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上建立反向的從數(shù)據(jù)源到匯聚節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸梯度，傳感器探測(cè)節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)據(jù)沿著梯度方向傳送給匯聚節(jié)點(diǎn)。通信與組網(wǎng)技術(shù) 通信處于傳感器網(wǎng)絡(luò)的最底層，包括物理層及MAC層； 主要解決實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的點(diǎn)到點(diǎn)或則點(diǎn)到多點(diǎn)的傳輸問(wèn)題，為上層組網(wǎng)提供通信服務(wù)； 同時(shí)滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模、低成本、低功耗及魯棒性等要求 組網(wǎng)技術(shù)以底層通信技術(shù)為基礎(chǔ)，建立一個(gè)可靠且具有嚴(yán)格功耗預(yù)算的通信網(wǎng)絡(luò)，向 提供服務(wù)支持； 網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)，傳輸層負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量保障； 在資源消耗與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)性能之間平衡。 物理層的定義答：物理層為建立、維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間的二進(jìn)制比特傳輸?shù)奈锢磉B接，提供機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程性的特性。物理層的主要功能如下：答：①為數(shù)據(jù)終端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路。 ②傳輸數(shù)據(jù)，物理層要形成適合傳輸需要的實(shí)體，為數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，保證數(shù)據(jù)能在物 理層正確通過(guò)，并提供足夠的帶寬，以減少信道的擁塞。（數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞侥軡M足點(diǎn) 到點(diǎn)、一點(diǎn)到多點(diǎn)、串行或并行、半雙工或全雙工、同步或異步傳輸?shù)男枰燮渌芾砉ぷ鳎缧诺罓顟B(tài)評(píng)估、能量檢測(cè)等 物理鏈接方式：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)，多點(diǎn)連接或廣播連接 傳輸介質(zhì)種類：架空明線、平衡電纜、同軸電纜、光纖、雙絞線和無(wú)線信道等 物理接口的四個(gè)特性：機(jī)械特性，電氣特性，功能特性，規(guī)程特性 物理層的主要技術(shù)包括：介質(zhì)（電磁波和聲波）的選擇、頻段的選擇、調(diào)制技術(shù)和擴(kuò)頻技術(shù)。 無(wú)線電波：全方向傳播信號(hào)，它能向任意方向發(fā)送無(wú)線信號(hào)，所以發(fā)射方和接收方的裝置在位置上不必要求很精確的對(duì)準(zhǔn)。 基帶信號(hào)：通常信號(hào)源的編碼信息（即信源）含有直流分量和頻率較低的頻率分量。 （通常將帶通信號(hào)稱為已調(diào)信號(hào)，而基帶信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)。） 調(diào)制技術(shù)：通過(guò)改變高頻載波的幅度、相位或頻率，使其隨著基帶信號(hào)幅度的變化而變化。解調(diào)：是將基帶信號(hào)從載波中提取出來(lái)以便預(yù)定的接收者(信宿)處理和理解的過(guò)程。 根據(jù)調(diào)制基帶信號(hào)的類型，可以將調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制（主流的調(diào)制技術(shù)）。1 調(diào)制：幅移鍵控(ASK)、頻移鍵控(FSK)和相移鍵控(PSK)。（頻率和相位主流）原理如下：頻率：用二進(jìn)制數(shù)字序列的數(shù)字基帶信號(hào)去控制連續(xù)高頻載波的幅度（1有載波輸出，0無(wú)）相位：用二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)控制高頻載波的相位，載波相位的選取。(絕對(duì)相位PSK相對(duì)相位DPSK)1 擴(kuò)頻技術(shù)：是一種信息傳輸方式，其信號(hào)所占有的頻帶寬度遠(yuǎn)大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴(kuò)展是通過(guò)一個(gè)獨(dú)立的碼序列來(lái)完成，用編碼及調(diào)制的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，與所傳信息數(shù)據(jù)無(wú)關(guān)；在接收端則用同樣的碼進(jìn)行相關(guān)同步接收、解擴(kuò)及恢復(fù)所傳信息數(shù)據(jù)。 擴(kuò)頻技術(shù)的三個(gè)意思：信號(hào)的頻譜被展寬了采用擴(kuò)頻碼序列調(diào)制的方式來(lái)展寬信號(hào)頻譜在接受端用相關(guān)解調(diào)（或相干解調(diào)）來(lái)解擴(kuò)1 香農(nóng)公式：C=Wlog2(1+S/N)；式中：W是信道帶寬（赫茲），S是信號(hào)功率（瓦），N是噪聲功率（瓦）。結(jié)論：在給定的傳輸速率C不變的條件下，頻帶寬度W和信噪比S／N是可以互換的。即可通過(guò)增加頻帶寬度的方法，在較低的信噪比情況下，傳輸信息。1 擴(kuò)展頻譜換取信噪比要求的降低，正是擴(kuò)頻通信的重要特點(diǎn)，并由此為擴(kuò)頻通信的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 14擴(kuò)頻技術(shù)按照工作方式:直接序列擴(kuò)頻(DSSS)；跳頻(FHSS)；跳時(shí)(THSS)；寬帶線性調(diào)頻擴(kuò)頻(chirpSS,簡(jiǎn)稱切普擴(kuò)頻)。1 擴(kuò)頻通信與一般無(wú)線通信系統(tǒng)相比，主要是在發(fā)射端增加了擴(kuò)頻調(diào)制，而在接收端增加了擴(kuò)頻解調(diào)。1 擴(kuò)頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)包括：易于重復(fù)使用頻率，提高了無(wú)線頻譜利用率?？垢蓴_性強(qiáng)，誤碼率低。隱蔽性好，對(duì)各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾很小。可以實(shí)現(xiàn)碼分多址。抗多徑干擾。能精確地定時(shí)和測(cè)距。適合數(shù)字話音和數(shù)據(jù)傳輸，以及開展多種通信業(yè)務(wù)。安裝簡(jiǎn)便，易于維護(hù)。1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信傳輸介質(zhì)：無(wú)線電波、紅外線和光波?！肮I(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)”ISM頻段的優(yōu)點(diǎn)：自由頻段，無(wú)須注冊(cè)，可選頻譜范圍大，實(shí)現(xiàn)起來(lái)靈活方便。ISM頻段的缺點(diǎn)：主要是功率受限，另外與現(xiàn)有多種無(wú)線通信應(yīng)用存在相互干擾問(wèn)題。1 ISM頻段的主要優(yōu)點(diǎn)：ISM是自由頻段，可用頻帶寬，并且在全球范圍內(nèi)都具有可用性；沒(méi)有特定的標(biāo)準(zhǔn)，給設(shè)計(jì)適合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能策略帶來(lái)了更多的設(shè)計(jì)靈活性和空間。ISM頻段存在一些使用上的問(wèn)題，例如功率限制以及與現(xiàn)有的其他無(wú)線電應(yīng)用之間存在相互干擾等。1 紅外通信的缺點(diǎn)：穿透能力差，要求發(fā)送者和接收者之間存在視距關(guān)系。這導(dǎo)致紅外難以成為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主流傳輸介質(zhì)，而只能在一些特殊場(chǎng)合得到應(yīng)用。 物理層的幀結(jié)構(gòu)：物理幀的第一個(gè)字段是前導(dǎo)碼，字節(jié)數(shù)一般取4，用于收發(fā)器進(jìn)行碼片或者符號(hào)的同步。第二個(gè)字段是幀頭，長(zhǎng)度通常為一個(gè)字節(jié)，表示同步結(jié)束，數(shù)據(jù)包開始傳輸。幀頭與前導(dǎo)碼構(gòu)成了同步頭。 幀長(zhǎng)度字段通常由一個(gè)字節(jié)的低7位表示，其值就是后續(xù)的物理層PHY負(fù)載的長(zhǎng)度，因此它的后續(xù)PHY負(fù)載的長(zhǎng)度不會(huì)超過(guò)127個(gè)字節(jié)。 物理幀PHY的負(fù)載長(zhǎng)度可變，稱為物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元（PSDU)，攜帶PHY數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，PSDU域是物理層的載荷 。2 MAC協(xié)議定義：是通過(guò)一組規(guī)則和過(guò)程來(lái)有效、有序和公平地使用共享介質(zhì)。2 MAC協(xié)議功能：MAC協(xié)議決定著無(wú)線信道的使用方式，在傳感器結(jié)點(diǎn)之間分配有限的無(wú)線通信資源，構(gòu)建傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。MAC協(xié)議處于傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的底層部分，對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能有較大影響，是保證傳感器網(wǎng)絡(luò)高效通信的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之一。設(shè)計(jì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)義時(shí)，需要考慮的問(wèn)題：節(jié)省能量；可擴(kuò)展性；網(wǎng)絡(luò)效率2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)無(wú)線通信模塊的狀態(tài)：發(fā)送狀態(tài)、接收狀態(tài)、偵聽狀態(tài)和睡眠狀態(tài)2 通常無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)效能耗主要來(lái)源于如下四種原因：①空閑監(jiān)聽②數(shù)據(jù)沖突 ③串?dāng)_④控制開銷2路由選擇是指選擇互連網(wǎng)絡(luò)從源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)傳輸信息的行為，并且信息至少通過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。路由協(xié)議功能：負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)，它包括兩個(gè)功能：①尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間的優(yōu)化路徑；②將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。2無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議特點(diǎn)（1）能量?jī)?yōu)先（2）基于局部拓?fù)湫畔ⅲ?）以數(shù)據(jù)為中心（4）應(yīng)用相關(guān)
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