物聯網通訊技術 機械工業 課後習題總結

1.1 數據通訊系統通常包括髮送端、接收端以及收發兩端之間的信道三部分。

1.3 信道編碼是爲了保證通訊系統的傳輸可靠性，克服信道中的噪聲和干擾，而專門設計的一類抗干擾的技術和方法。

特色：根據必定的（監督）規律在待發送的信息碼元中加入一些必要的（監督）碼元，在接收端利用這些監督碼元與信息碼元之間的（監督）規律，發現和糾正差錯，以提升信息碼元傳輸的可靠性。

1.4 在單一的媒體上承載多路信號，稱爲多路複用。

1.5 調製技術是一種將信源產生的信號轉換爲適宜無線傳輸的形式的過程。常見的調製技術有模擬調製和數字調製。

 

2.1 無線通訊的特色

1)   無線頻譜是稀缺資源

2)  無限信道隨機多變

3)  無線電波的全向傳輸特性

技術難題：多徑效應形成信號衰落、無線通訊系統容量小

 

2.2 無線信道分爲恆參信道和隨參信道。

隨參信道的特色：

1)   對信號的衰耗隨時間變化。

2)   傳輸的時延隨時間而變。

3)   多徑傳播。

恆參信道對信號的影響不隨時間變化或基本不變，影響是固定的或變化極爲緩慢。

 

2.3 改進無線信道的傳輸特性的方法：抗快衰落的調製解調技術、抗衰落的接收技術和擴普技術、分集接收。擴普技術包括擴普通訊技術、跳頻擴普通訊技術、直頻擴普通訊技術。

 

2.9 使用多個頻率來傳輸信號被稱爲擴展頻譜技術。目的：抗干擾和提升安全性。

 

3.1 藍牙的拓撲結構：微微網和分佈式網絡。

微微網的創建由兩臺設備的鏈接開始。最多由8臺設備構成。分佈式網絡由多個獨立、非同步的微微網造成的，靠跳頻順序識別每一個微微網。

3.2 藍牙協議體系結構：底層硬件模塊、核心協議層、高端應用層。

物理硬件部分：鏈路管理器（LM）、基帶（BB）和藍牙射頻（RF）構成。

核心協議：Core 和Profiles兩大部分。Core是藍牙的核心，主要定義藍牙的技術細節；Profiles部分定義在藍牙的各類應用中協議棧的組成，並定義相應的實現協議棧。

 

3.3 ZigBee設備：ZigBee協調器、ZigBee路由器、ZigBee終端設備

FFD 全功能設備  RFD 簡化功能設備

3.4 ZigBee網絡拓撲結構：星型結構、網狀結構、簇-樹狀結構。

3.6 MAC子層數據幀由MAC子層幀頭、MAC子層載荷和MAC子層幀尾組成。MAC子層幀頭由2個字節的幀控制域，1字節的幀序列號域和最多20字節的地址域組成。

 

3.7 ZigBee路由發現過程：

1)   路由發現過程的發起

2)   接收到路由請求命令幀

3)   接收到路由回覆命令幀

 

3.8 RFID基本工做原理：標籤進入磁場後，接收閱讀器發出的射頻信號，憑藉感應電流所得到的能量發送出存儲在芯片中的產品信息（無源標籤或者被動標籤），或者由標籤主動發送某一頻率的信號（有源標籤或主動標籤）。閱讀器讀取信息並解碼後，送至中央信息系統進行有關數據處理。

 

4.1 無線局域網組成：無線網卡和無線網橋。

4.2 無線局域網接入點是不是必備的基礎設施？（否）

4.3服務集標識符SSID和基本服務集標識符BSSID區別： 所謂SSID最多能夠有32個字符,用來標識接入點AP,區分不一樣的無線網絡；而BSSID是48bit數值,用來對BSS區域內的主機進行標識,每一個主機在這個較小的區域裏進行通訊。

4.4無線局域網的MAC協議特色？爲何不能用CSMA/CD協議而必須使用CMSA/CA協議？

MAC層在物理層的上面包括有兩個子層分別是分步協調功能DCF子層和點協調功能PCF。

第一，在無線局域網的適配器上，接收信號的強度每每會小於發送信號的強度，所以若要實現碰撞檢測，那麼在硬件上須要的花費就會過大。

第2、在無線局域網中，並不是全部的站點都可以聽見對方，而「全部站點都能聽見對方」正是實現CSMA/CD協議所必須具有的基礎。

 

4.5 RTS幀和CTS幀的做用。是強制使用仍是選擇使用？

源站在發送數據幀以前發送RTS幀，若信道空閒，則目的站響應CTS幀，當源站收到CTS幀後就可發送其數據幀，實際上就是在發送數據幀前先對信道預定一段時間。RTS／CTS是選擇使用的。

4.6 爲何在無線局域網上發送數據幀後要對方必須發回確認幀，而以太網就不須要對方發回確認幀？

答：無線局域網可能出現檢測錯誤的狀況：檢測到信道空閒，其實並不空閒，而檢測到信道

忙，其實並不忙，所以須要接收方發回確認幀來肯定信道是否空閒。

4.7 無線局域網的MAC協議中的SIFS，PIFS和DIFS的做用是什麼？ 

答：SIFS，即短幀間間隔。SIFS是最短的幀間間隔，用來分隔開屬於一次對話的各幀；PIFS，即點協調功能幀間間隔（比SIFS長），是爲了在開始使用PCF方式時（在PCF方式下使用，沒有爭用）優先得到接入到媒體中；DIFS，即分佈協調功能幀間間隔（最長的IFS），在DCF方式中用來發送數據幀和管理幀。

 

4.8 無線信道的傳播特性：

 

4.9 WLAN的調製方式：補碼鍵控調製（CCK）、分組二進制卷積編碼（PBCC）調製、OFDM調製、脈衝位置調製（PPM）。

 

4.10 FHSS工做原理： FHSS是一種載頻不斷隨機改變的擴頻技術，載頻的變化規律受一串僞隨機碼的控制，發送端和接收端用相同的僞隨機碼控制頻率的變化規律。

4.11 DHSS工做原理：DSSS採用固定載波頻率，將信號用僞隨機碼擴展到一個很寬的頻帶上，在接受端用相同的僞隨機碼對接收的擴頻信號進行解析。　

4.12 WIMAX含義及技術標準。

 

5.1 移動通訊系統爲何要引入多址接入技術？一般採用哪些多址方式，這此多址方式是如何區分用戶的？

正確答案：多址技術可使用衆多的用戶共同使用公共的通訊信道。

頻分多址（FDMA）方式、時分多址（TDMA）方式和碼分多址（CDMA）方式。

FDMA是以不一樣的頻率信道實現通訊的，把整個可分配的頻譜劃分紅許多個無線信道（發射和接收載頻對），每一個信道能夠傳輸一路業務或控制信號。在系統的控制下，任何一個用戶均可以接入這些信道中的任何一個。

TDMA是以不一樣的時隙實現通訊的，即在一個較寬頻帶的無線載波上，按時間（或稱爲時隙）劃分爲若干時分信道，每一用戶佔用一個時隙，只在這一指定的時隙內收（或發）信號。

CDMA是以不一樣的代碼序列實現通訊的，即信號在傳輸之前要進行特殊的編碼，且每個用戶的編碼序列是相互正交的，多個用戶信號可同時用同一載波傳送，在接收端進行正交解碼恢復信號。

 

5.2 快衰落損耗又可分爲空間選擇性快衰落、頻率選擇性快衰落與時間選擇性快衰落

5.3 移動通訊的多址接入方式：FDMA（頻分多址）、TDMA（時分多址）、CDMA（碼分多址）。

5.4 語音壓縮編碼大體能夠分爲如下三類：波形編碼、參量編碼、混合編碼.

5.5 移動通訊中爲何要使用MSK/GMSK調製?

MSK調製都是恆包絡調製，不存在相位躍變點，在限帶系統中，能保持恆包絡特性。GMSK是MSK的進一步優化方案，可以進一步提升頻譜利用效率。

5.6 信道編碼做用：爲了保證通訊系統的傳輸可靠性，克服信道中的噪聲和干擾，而專門設計的一類抗干擾的技術和方法。糾正差錯，以提升信息碼元傳輸的可靠性。

 

信道編碼：外編碼（分組循環碼）、內編碼（卷積碼）、重排和交織。

5.7 分集技術的基本原理：經過多個信道（時間、頻率或者空間）接收到承載相同信息的多個副本，因爲多個信道的傳輸特性不一樣，信號多個副本的衰落就不會相同。接收機使用多個副本包含的信息能比較正確的恢復出原發送信號。

5.8 OFDM基本原理：將信道分爲若干正交子信道，將高速數據信號轉換成並行的低速子數據流，調製到每一個子信道上進行傳輸。

5.9 4G關鍵技術                     

1) 接入方式和多址方案

2) 調製與編碼技術

3) 高性能的接收機

4)智能天線技術

5) MIMO技術

6) 軟件無線電技術

7) 基於IP的核心網

8) 多用戶檢測技術

 

5G關鍵技術（6大）：

1) 高頻段傳輸

2) 新型多天線傳輸技術

3)  同時同頻全雙工技術

4)  D2D技術

5)  密集和超密集組網技術

6)  新型網絡架構

 

5.11 衛星通訊系統是由空間分系統、地球站羣、跟蹤遙測及指令分系統和監控管理分系統四大部分組成。

 

6.1 通訊網是各類通訊結點及鏈接結點的傳輸鏈路互相依存的有機結合體，以實現兩點及多個規定點間的通訊體系。通訊網是由終端設備、交換設備及傳輸鏈路三大要素組成。

6.2 現代通訊網的構成:

1)       業務網

2)       支撐網

l  信令網

l  同步網

l  管理網

 

6.3 支撐網是使業務網正常運行、加強網絡功能、提供全網服務質量以及知足用戶要求的網絡。

 

6.11 分組交換的特色：

1)    信息傳送的最小單位是分組

2)    面向鏈接（邏輯鏈接）和無鏈接兩種工做方式

3)    統計時分複用（動態分配帶寬）

4)    信息傳送爲有差錯控制

5)    信息傳送不具備透明性

6)    基於呼叫延遲制的流量控制

和電路交換比較的優勢：提升了線路的利用率。

 

6.12 IP多媒體子系統（IMS）用來解決如何向移動數據用戶提供IP多媒體業務的問題。它負責完成移動終端全部基於IP的業務，包括語音、數據及語音與數據混合的無線實時業務。

 

7.1 自組織網絡定義：一個移動Ad Hoc 網絡能夠看做一個獨立的自治系統或者是一個對因特網的多跳無線擴展。

Ad Hoc 網絡特色

1)    無中心節點

2)    自組織

3)    多跳路由

4)    動態變化的網絡拓撲結構

 

7.2 自組織網絡通常有平面結構和分級結構。 --網絡拓撲

 

7.3 自組織網絡協議棧

                                   應用層

                                   傳輸層

                                   網絡層

                                   數據鏈路層

                                   物理層

 

7.4 自適應編碼和調製的原理？

自適應調製與編碼簡稱爲AMC，是一種基於物理層的鏈路自適應技術。AMC技術的基本原理是在發送功率恆定的狀況下，經過調整無線鏈路傳輸的調製方式與編碼速率，確保鏈路的傳輸質量。當信道條件較差時，選擇較小的調製方式與編碼速率；當信道條件較好時，選擇較大的調製方式，從而最大化了傳輸速率。

 

7.5 MIMO 多入多出。MIMO技術能在不增長帶寬的狀況下成倍地提升通訊系統的容量和頻譜利用率。

 

7.9 爲何CSMA不適用於無線通訊系統？

CSMA邊傳輸邊進行信道檢測，而無線環境下，天線是單方向的，即要不發送要不接受，沒法同時檢測信道中是否存在衝突，從而採用ACK機制。

 

7.10 自組織網絡的MAC層控制協議分爲競爭協議、分配協議和和混合協議三類。

 

7.13 自組織網絡單播路由協議分爲主動式路由協議和按需路由協議。

主動式路由協議盡力維護網絡中每一個節點至全部其餘節點的一致最新路由信息，要求網絡中的每一個節點都創建和維護一個或多個存儲路由信息的表格，網絡拓撲一旦變化，則向整個網絡傳播路由更新信息。

按需路由協議只有在源節點須要的時候，才建立路由。一旦建立了一條路由，就當即維護該條路由，直到路由異常中斷或再也不須要才中止該路由的維護。

 

9.1 異構網絡模型特色：不一樣的物聯網應用系統經過網關鏈接到核心網，最後鏈接到Internet網絡上，最終融合成爲一個總體。

9.2 異構網絡資源管理：

1)       接入控制

2)       網絡選擇

•   基於接收信號強度的網絡選擇算法
•   基於歷史信息的網絡選擇算法
•   基於模糊邏輯和神經網絡的網絡選擇算法
•   基於博弈論的網絡選擇算法
•   基於優化理論的網絡選擇算法

 基於策略的網絡選擇算法

3)       垂直切換

• 切換髮起
• 切換判決
• 切換執行

4)       協同頻譜感知  --協同通訊最關鍵的支撐技術

5)       負載均衡