物联网技术导论B卷答案

试题编号：

重庆邮电大学2011-2012学年第一学期。

物联网技术导论试卷（期末）（b卷）（闭卷）

一、填空题（本大题共10小题，每空1分，共16分）

1. 在物联网的四层模型中，__感知识别层是联系物理世界和信息世界的纽带；__网络构建___层负责把下层数据接入互联网，供上层服务使用。

2. rfid系统由阅读器、__标签___和__天线三大组件组成。

3. 关于rfid标签防冲突算法，在纯aloha的基础上，将时间分为若干个时隙，每个标签只能在时隙开始时刻发送标识符，这种算法称为___s-aloha （或分时隙aloha）__算法。在该算法的基础上，将若干个时隙组织为一帧，按照帧为单元进行识别，则称为___fsa (或基于帧的时隙aloha)_算法。

4. ieee 802.15.4定义了两种设备类型，分别是_全功能设备__和__简化功能设备。

5. 在一个无线传感器节点的总能量消耗中，通常耗能所占比重最大的部件是_通信芯片目前在研究领域使用最为广泛的无线传感器网络操作系统是由加利福尼亚大学开发的__ tinyos

6. ieee 802.11采用csma/ca接入机制，其中csma是指用户在发送数据之前必须先监听___信道___ca的意思是冲突_避免。

7. ieee 802.15.4支持三种传输速率，分别是 20 kb/s、40kb/s和_250___kb/s。

8. 当前工业物联网主要有三大国际标准，分别是wia-pa标准、__isa100.11a___标准和__wirelesshart标准。

二、简答题（本大题共8小题，第1小题6分，第2-7题8分，共54分）

1. 请写出无线传感器节点由哪些组件组成？

传感器（1分），微处理器（2分），无线通信芯片（2分），电池（1分）

2. rfid标签与条形码相比，有哪些优势？

体积小且形状多样；耐环境性；可重复利用；穿透性强；数据安全性。（答对1点给2分，答对4点及4点以上给8分）

3. 什么是csma/ca，简述介质访问控制协议csma/ca的基本原理？

csma：（carrier sense multiple access）用户在发送数据之前先监听信道，信道占用则不发送数据。

ca：（collision **oidence）要求建立数据链路层确认/重传机制以避免冲突。

4分。csma/cd在发送的同时检测是否冲突，一旦发生冲突则立刻停止发送并执行回退；

csma/ca则在发送前便执行回退，以避免可能的冲突。（4分）

4. ieee 802.15.4能提供哪些帧安全服务？有哪几种安全模式？

ieee 802.15.4提供的帧安全服务有：

访问控制、数据加密、帧完整性检查、顺序更新；（答对1点给1分，最多4分）支持三种安全模式：无安全模式、访问控制列表、安全模式。（答对1点给2分，最多4分）

5. 在物联网的感知层中，采用ip技术能带来哪些优势？

采用ip技术，（1）能够利用现有的各种基于ip技术的服务、工具、应用等；（2）能够方便的与已经广泛部署的各种ip网络实现无缝连接；（3）可运行在多种物理层上，方便扩展；（4）可以真正实现端到端的控制与通信。

答对1点给3分，答对3点及3点以上给8分）

6. 为了解决隐藏终端问题（隐蔽站问题），ieee 802.11网络采用了何种机制？阐述该机制的基本原理。

为了避免冲突和“隐藏终端”，发送端可以请求预留信道而不是随机访问，通过rts（request to send）和cts（clear to send）实现。 4分。

4分。7. 随着中国经济的发展，老龄化问题趋势日益严峻，解决老龄化问题迫在眉睫，老人面临无人照顾的局面，这个问题一直缠绕着他们的子女们，子女们能够及时了解到老人的生活情况及健康状况是一个至关重要的环节，因此开发老年健康监控系统能够容易的解决这个问题。

下图是老人身上所佩戴的传感器及无线通信模块，以及手机，请设计一种老年健康监控系统，在该图左边空白处进行完善，完善后的系统框图应包括医生，数据服务中心，家人手机，救护车等。请说明该实施方案各部分可以采用的协议，及采用该实施方案后的预见效果。

可行的一种画法。

所述系统完整（4分）

能够写出各模块之间的关系及采用什么协议（4分）

三、综合题（本大题共3小题，其中第1题8分，第2题10分，第3题12分，共30分）

1. 某阅读器场内有3个rfid标签，它们的标识符分别是和01111。阅读器采用查询二进制树算法来读取各个标签的标识符，所生成的查询二叉树如下图所示。

图中连线上的字符串是阅读器所广播的前缀。

1）阅读器在图中①处和③处所广播的前缀分别是什么？被识别的标签a的标识符是多少？

1）广播的前缀分别是00，011，标签a的标识符是01000。（每点2分，共6分）

2）查询二进制树算法需要在标签内部维持某种状态吗？为什么？

2）不需要。（2分）因为在查询二进制数算法中，标签只需要根据阅读器广播的标识符前缀作比较即可。（2分）

2. 一个zigbee网络的参数配置如下：网络的最大深度为3；一个父节点所能拥有的最大子节点数为6，其中路由器的最大个数为4。

当前该网络的结构如下图所示：其中无填充色的圆圈t1-t5表示zigbee终端节点，用斜线填充的圆圈r1-r5表示zigbee路由器，填充色为灰色的圆圈表示zigbee协调器。同一类设备中，序号越小，表明入网越早。

例如t1比t2更早的加入网络，r1比r2更早入网。

整个网络采用标准的zigbee分布式地址分配算法。地址分配参考公式为：

简述zigbee标准中的分布式地址分配算法的主要分配规则，并计算r1、r3、r5、t1、t3这五个节点的地址值，要求写出计算过程。

地址分配算法的主要规则：

如果一个节点的cskip(d)等于或小于零，则不能再分配地址给其它节点；（2分）

如果一个节点的cskip(d)大于零，若其子节点是路由设备，则第一个路由设备子节点的地址等于当前父节点地址加1；之后每增加一个路由设备子节点，对其分配的地址增加cskip(d)；若其子节点是终端设备，则在路由设备子节点全部分配完毕后依次加1.（3分）

1，63，40，125，38 （答对1个地址值给2分）

3. 列举两个物联网的应用案例并从需求分析、技术设计方法、前景等角度阐述各个案例的主要原理。（不能列举试卷中已经出现的应用案例）

每个案例需求及现状分析 2分设计方案3分，前景1分。共12分。

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