江苏省自考12572物联网工程导论高频考点重点

12572物联网工程导论高频考点·重点汇总·划书笔记指定教材：《物联网导论》（第2版），魏旻、王平编著，人民邮电出版社，2020年课程结构：第1篇概述（第1章绪论）第2篇感知层（第2-3章自动识别技术、传感器设备及智能终端）第3篇网络传输层（第4-7章无线传感器网络、因特网、窄带物联网、移动通信网）第4篇管理服务层（第8-9章数据融合与管理、安全技术）第5篇综合应用层（第11-14章智能电网、智能工业、智能交通、智能建筑）能力层次比例：识记20%，领会30%，简单应用30%，综合应用20%难度比例：易:较易:较难:难=2:3:3:2题型：单项选择题、判断改错题、名词解释题、简答题、综合分析题课程重点：物联网技术基础理论知识及工程应用典型技术方法课程难点：自动识别技术基本原理、传输层基本协议、管理服务层典型算法第一章绪论一、学习目的与要求掌握物联网的发展历程，理解物联网的定义，掌握物联网的技术特点，掌握物联网、传感网、泛在网等网络之间的关联与区别，掌握物联网的网络架构、形态结构和技术体系。了解物联网的演进和标准，理解物联网在各领域的应用。二、核心知识点（一）物联网的发展历程【识记】★★国外物联网的发展：1995年比尔·盖茨在《未来之路》中提及物联网概念；1999年美国麻省理工学院（MIT）Auto-ID中心提出RFID编码和物联网概念；2005年国际电信联盟（ITU）发布《ITU互联网报告2005：物联网》；2008年IBM提出"智慧地球"概念；2009年欧盟提出物联网行动计划；2009年IBM首席执行官彭明盛首次提出"智慧地球"概念。★★国内物联网的发展：2009年温家宝总理在无锡提出"感知中国"，无锡建立国家传感网创新示范区；2010年物联网被列为国家战略性新兴产业；2011年工信部发布《物联网"十二五"发展规划》；2013年国务院发布《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》；2017年工信部发布《物联网"十三五"规划》；2020年以来5G与物联网融合加速，物联网新基建全面推进。（二）物联网的定义【识记】★★欧洲、欧盟对物联网的定义：欧盟认为物联网是将现有的互联的计算机网络扩展到互联的物品网络，是一个动态的全球网络基础设施，它具有基于标准和互操作通信协议的自组织能力，其中物理的和虚拟的"物"具有身份标识、物理属性、虚拟的特性和智能的接口，并与互联网无缝连接，以实现物品之间的信息交换和通信。★★物联网特别工作组对物联网的定义：IETF物联网特别工作组认为物联网是将大量物品通过各种接入网络与互联网连接，实现物品之间、物品与人之间的信息交互和智能处理的网络。【领会】★★我国政府工作报告注释中物联网的定义：物联网是通过信息传感设备，按照约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。它是在互联网基础上延伸和扩展的网络。（三）物联网的主要特点与相关概念辨析【识记】★★互联网：即广域网、局域网及单机按照一定的通信协议组成的国际计算机网络，实现人与人之间的信息交换。★★传感网（WSN）：由大量部署在监测区域内的低成本微型传感器节点，通过无线通信方式形成的多跳自组织网络，以协作方式感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息。★★移动网：移动通信网络的简称，是用移动通信手段实现用户通信的网络，经历了1G到5G的演进。★★物联网：通过感知设备和通信协议将物品接入网络，实现物与物、物与人之间的信息交互和智能管理。【领会】★★E社会与U社会：E社会（ElectronicSociety）是以电子信息技术为基础的社会；U社会（UbiquitousSociety，泛在社会）是任何人在任何地方、任何时间都可以方便地获取和交换信息的社会，是物联网发展的高级阶段。★★泛在计算（UbiquitousComputing）：由马克·韦泽于1991年提出，指计算机融入人们的日常生活环境中，无处不在而又不可见地为人们提供计算服务。★★泛在网：基于个人和社会需求，实现人与人、人与物、物与物之间按需进行的信息获取、传递、存储、认知、决策、使用等服务的网络，具有超强的环境感知、内容感知及智能性。★★几种典型网络之间的关系：互联网是物联网的核心网络基础；传感网是物联网感知层的重要组成部分；移动网是物联网的接入网络之一；物联网是泛在网的初级阶段和具体实现，泛在网是物联网发展的终极目标。范围关系：泛在网>物联网>传感网。【简单应用】★★从传感信息本身来看物联网的特点：①多源信息——不同传感器采集不同类型信息；②信息冗余——多个节点可能采集相同区域信息；③信息粒度不同——不同节点精度和采样率不同；④信息的不确定性——传感器存在误差和噪声。★★从传感信息的组织管理角度来看物联网的特点：①信息量大——海量节点产生海量数据；②信息的时空相关性——传感数据与位置和时间密切相关；③信息的动态性——节点移动或环境变化导致信息变化；④信息的分布式处理——需要在网络内进行数据融合和处理。（四）物联网参考体系架构【识记与简单应用】★★物联网参考体系架构：分为四层——①感知层——负责信息采集和物物之间的信息传输，包括传感器、RFID、二维码、智能终端等；②网络传输层——负责传递和处理感知层获取的信息，包括互联网、移动通信网、无线传感器网络、NB-IoT等；③管理服务层（支撑层）——负责数据的存储、管理、分析和处理，包括云计算平台、数据融合、数据挖掘、安全管理等；④综合应用层——将物联网技术与行业应用结合，实现智能应用，如智能电网、智能交通、智能医疗、智能家居等。【领会】物联网参考体系架构需求：需要支持异构设备接入、海量数据传输、分布式处理、安全隐私保护、开放性和可扩展性、服务质量保障等。（五）物联网的形态结构【识记】★★各种物联网的形态结构：①开环结构——信息单向流动，如RFID物流追踪；②闭环结构——信息双向流动并形成反馈控制，如智能温室控制；③点对点结构——物品之间直接通信；④星型结构——通过中心节点汇聚数据；⑤网状结构——多跳自组织网络。【简单应用】物联网的形态结构根据应用场景不同而不同，需要根据覆盖范围、节点数量、能耗要求、实时性要求等选择合适的拓扑结构。（六）物联网的技术体系【识记并领会】★★物联网技术体系框架：①感知技术——传感器技术、RFID技术、二维码技术、定位技术；②网络通信技术——无线传感器网络、移动通信、互联网、短距离无线通信（ZigBee、蓝牙、Wi-Fi）、NB-IoT、LoRa；③数据处理技术——数据融合、数据挖掘、云计算、边缘计算、大数据分析；④安全技术——加密、认证、访问控制、入侵检测；⑤应用技术——各行业应用系统集成。（七）物联网的标准【识记】★★国际电信联盟（ITU）：联合国专门机构，负责信息通信技术标准制定，发布物联网相关报告和建议。★★第三代合作伙伴计划（3GPP）：制定移动通信技术标准，包括NB-IoT、eMTC等物联网相关标准。★★因特网工程任务组（IETF）：制定互联网相关标准，制定了6LoWPAN、RPL、CoAP等物联网协议标准。★★电气和电子工程师协会（IEEE）：制定了IEEE802.15.4、IEEE802.11等无线通信标准。★★IEEE1451和IEEE802.15：IEEE1451是传感器与微处理器、网络之间的接口标准；IEEE802.15是无线个域网标准系列，其中802.15.4是ZigBee等技术的物理层和MAC层基础。★★ZigBee联盟：制定ZigBee标准，基于IEEE802.15.4，定义了网络层和应用层。★★开放移动联盟（OMA）：制定移动应用和服务标准，包括LWM2M设备管理标准。★★SWG5：ETRI等提出的物联网标准。★★中国通信标准化协会（CCSA）：我国通信行业标准制定组织。★★RFID标准工作组：负责我国RFID标准制定。★★物联网标准联合工作组：统筹我国物联网标准化工作。★★国家物联网基础标准工作组：负责物联网基础共性标准制定。（八）物联网的市场分析及应用前景【识记】物联网市场关键因素：易用性、数据管理、云服务架构、安全、基础设施、服务感知、辅助功能和使用环境、标准的聚合。【领会】★★物联网的驱动力技术：传感器技术的微型化和低成本化、无线通信技术的普及、云计算和大数据技术的成熟、IPv6的推广、人工智能技术的发展。物联网本身的技术特征：全面感知、可靠传输、智能处理。【综合应用】★★物联网的应用前景：工业物联网、智慧城市、智慧农业、智能家居、智能医疗、智能交通、智能物流、环境监测、安全应急等领域，市场规模持续快速增长，与5G、AI、边缘计算融合发展。三、本章重点与难点【本章重点】①物联网特点与相关概念辨析；②物联网标准；③网络架构；④技术体系。【本章难点】物联网形态结构和市场分析及应用前景。第二章自动识别技术一、学习目的与要求掌握自动识别技术的定义，了解分类方法，了解条形码技术基本原理，掌握二维码优点，掌握RFID技术基本原理和系统组成，理解机器视觉系统类型与基本原理，掌握生物识别技术基本概念。二、核心知识点（一）自动识别技术概述【识记】★★自动识别技术的基本概念：自动识别技术是将信息数据自动识读、自动输入计算机的重要方法和手段，是以计算机技术和通信技术为基础的综合性科学技术。【领会】★★自动识别技术的种类：①条码技术（一维码、二维码）；②射频识别技术（RFID）；③生物识别技术（指纹、人脸、声纹、虹膜、静脉）；④磁卡/IC卡识别；⑤光学字符识别（OCR）；⑥机器视觉识别。（二）条形码技术【识记】★★条形码的概念：由一组规则排列的条、空及其对应字符组成的标记，用以表示一定的信息。"条"指对光线反射率较低的部分，"空"指对光线反射率较高的部分。★★条形码的生产方法：印刷法（预印刷在包装上）和打印法（条码打印机现场打印）。★★二维码的概述：二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面（二维方向）分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的条码技术。【领会】★★条形码的构成：静区（空白区）、起始符、数据符、校验符、终止符。★★条形码的分类：一维条码（EAN、UPC、Code39、Code128等）和二维条码（堆叠式如PDF417，矩阵式如QRCode、DataMatrix）。★★条形码的编码方法：宽度调节法（用宽窄不同的条和空表示0和1）和模块组配法（用不同数量的标准模块组成条和空）。★★条形码识读原理与技术：利用光电转换，条码扫描器发出的光线照射条码，反射光被光电接收器接收，条和空反射率不同产生不同电信号，经放大、整形、译码后还原为数据。★★二维码的基本原理：在水平和垂直两个方向的二维空间存储信息，通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读。★★二维码的优点：①信息容量大（可存储数百到数千字符）；②编码范围广（文字、图片、声音、URL等）；③容错能力强（局部损坏仍可识读，QR码纠错级别最高可恢复30%数据）；④译码可靠性高；⑤保密性好；⑥成本低、易制作。【简单应用】★★条形码的应用：商品零售（POS扫描）、物流仓储、图书管理、医疗、邮政、工业生产线、移动支付（QR码支付）、票务、证件管理等。（三）射频识别（RFID）技术【识记】★★RFID的概念：射频识别是一种非接触式的自动识别技术，通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据，无需人工干预，可工作于各种恶劣环境。★★RFID的技术标准：主要有ISO/IEC18000系列标准、EPCGlobal标准、日本UID标准。★★EPC规范：电子产品代码（ElectronicProductCode）是由EPCGlobal组织制定的统一编码规范，为每个物理对象分配唯一标识，由版本号、域名管理者、对象分类、序列号组成。【领会】★★RFID的特点：①非接触式识别，读写距离远；②可识别高速运动物体；③可同时识别多个标签（防碰撞）；④可穿透非金属材料读取；⑤标签可重复写入数据；⑥存储容量大；⑦环境适应性强；⑧安全性较高。★★RFID的主要技术：①按工作频率分——低频（125kHz/134kHz）、高频（13.56MHz）、超高频（860-960MHz）、微波（2.45GHz）；②按供电方式分——无源标签（被动式，从读写器射频能量获取电力）、有源标签（主动式，自带电池）、半有源标签；③按工作方式分——全双工、半双工、时序系统。【简单应用】★★射频识别的系统组成：①电子标签（Tag）——由芯片和天线组成，存储识别信息；②读写器（Reader）——读取或写入标签信息的设备；③天线——在标签和读写器间传递射频信号；④应用系统（中间件和后台数据库）——处理和管理数据。★★射频识别的应用：物流供应链管理、门禁考勤、ETC不停车收费、图书管理、资产管理、动物追踪、零售库存管理、智能制造、防伪溯源等。（四）机器视觉识别技术【识记】★★机器视觉识别概述：用计算机模拟人类视觉功能，从图像中提取信息进行处理和理解，实现检测、识别和测量。【领会】★★机器视觉系统的典型结构：①光源照明系统；②镜头和摄像机（CCD/CMOS图像采集）；③图像采集卡；④图像处理和分析软件；⑤计算机和输出设备。【简单应用】★★机器视觉识别技术的应用：工业产品质量检测、尺寸测量、字符识别（OCR）、人脸识别、车牌识别、机器人导航、医学影像分析、农业分选、安防监控等。（五）生物识别技术【识记】★★生物识别技术概述：通过计算机与光学、声学、生物传感器和生物统计学原理等高科技手段密切结合，利用人体固有的生理特性（指纹、人脸、虹膜、静脉）和行为特征（声纹、签名、步态）来进行个人身份鉴定。★★手掌静脉识别技术：利用近红外线照射手掌，静脉中血红蛋白吸收红外光形成静脉图像，通过比对静脉分布模式进行身份识别，安全性极高。【领会】★★指纹识别技术的基本原理：利用指纹的唯一性和不变性，通过指纹传感器采集指纹图像，提取特征点（端点、分叉点），与数据库中指纹模板比对。传感器类型有光学式、电容式、超声波式。★★声纹识别技术的基本原理：利用每个人说话声音的频谱特征、韵律特征等唯一性，通过提取语音特征参数并与声纹模板比对来识别说话人身份。【简单应用】★★人脸识别技术的应用：手机解锁、支付认证、门禁系统、公安追逃、考勤打卡、机场安检、金融开户等。三、本章重点与难点【本章重点】①射频识别技术；②机器视觉识别技术、生物识别技术的基本原理及分类。【本章难点】识别技术在生活中的应用。第三章传感器设备及智能终端一、学习目的与要求理解传感器特性参数，掌握传感器的工作原理分类和输出信号性质分类方法，掌握典型传感器工作原理，理解智能终端特点，了解智能终端应用。二、核心知识点（一）传感器设备【识记】★★传感器的基本定义：传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置，通常由敏感元件、转换元件和信号调理电路组成。它是物联网感知层的基础。★★传感器的特性和分类：静态特性包括线性度、灵敏度、分辨力、迟滞、重复性、漂移；动态特性包括响应时间、频率响应。分类——按工作原理分：电阻式、电容式、电感式、压电式、光电式、热电式、磁电式等；按输出信号分：模拟传感器和数字传感器；按被测参数分：温度、压力、流量、位移、加速度、气体、湿度传感器等。【领会】★★传感器节点的结构：由传感模块（传感器+ADC）、处理器模块（MCU+存储器）、无线通信模块（射频收发器）和电源模块（电池）四部分组成。★★典型的传感器基本原理：①电阻式传感器——将被测量转换为电阻变化（如应变片、热敏电阻、光敏电阻）；②电容式传感器——将被测量转换为电容变化（如电容式压力、位移传感器）；③电感式传感器——利用电磁感应将位移转换为电感变化；④压电式传感器——利用压电材料受力产生电荷（如加速度计）；⑤热电式传感器——利用热电效应（热电偶）或电阻温度效应（热电阻）测温；⑥光电式传感器——利用光电效应（光敏二极管、光电管）；⑦MEMS传感器——微机电系统，如MEMS加速度计、陀螺仪。【简单应用】传感器产业的发展与现状：传感器向微型化、智能化、低功耗、网络化、多功能方向发展，MEMS传感器和智能传感器成为主流，我国传感器市场规模持续增长但高端产品仍依赖进口。（二）智能终端【识记】★★智能终端的定义：具有感知、计算、通信和交互能力的嵌入式设备，能够采集数据、进行本地处理并通过网络传输，是物联网感知层和边缘计算的重要节点。★★智能传感器与智能终端：智能传感器是带微处理器、具有信息处理和通信能力的传感器；智能终端功能更全面，可集成多种传感器并运行应用程序，如智能手机、智能网关、可穿戴设备、智能音箱等。【领会】★★智能终端的特点：①集成化——集成多种传感器和通信模块；②智能化——具有数据处理和决策能力；③网络化——支持多种无线通信方式；④低功耗——适应电池供电；⑤开放性——支持应用开发和远程升级；⑥人机交互友好。【简单应用】智能终端的发展现状与趋势：从智能手机扩展到智能穿戴、智能家居、智能车载、工业智能终端等，趋势包括AI芯片集成、边缘计算能力增强、5G连接、多模态感知融合。【综合应用】★★智能终端的应用：智能家居控制中心、智慧城市信息亭、工业数据采集终端、可穿戴健康监测设备、智能车载终端、智能电表/水表/气表、农业环境监测终端等。三、本章重点与难点【本章重点】传感器定义、工作原理、特性和分类；智能终端定义、特点。【本章难点】智能终端的应用。第四章无线传感器网络一、学习目的与要求掌握传感器网络体系结构，理解设备技术架构，了解协议规范，理解IEEE802.15.4标准，掌握ZigBee、Z-Wave、蓝牙技术，理解体域网，掌握面向视频通信的WSN关键技术。二、核心知识点（一）无线传感器网络的发展【识记】★★无线传感器网络的定义：由大量部署在监测区域内的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的多跳自组织网络，以协作方式感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。（二）体系结构【识记】★★传感器节点：采集和传输数据的基本单元，由传感模块、处理模块、通信模块和电源模块组成。★★汇聚节点（Sink节点）：连接传感器网络与外部网络（如互联网），实现协议转换，将采集的数据转发给管理节点，通常处理能力和电源能力较强。★★管理节点：用户对传感器网络进行管理和配置的终端。★★拓扑结构：星型、树型（簇状）、网状（Mesh）。★★路由节点技术参考架构：负责数据转发的中间节点。【领会】★★无线传感器网络的基本结构：大量传感器节点随机部署在监测区域，通过自组织方式形成网络，数据经多跳传输到汇聚节点，再通过互联网或卫星到达管理节点。★★无线传感器网络节点类型：传感器节点、汇聚节点、网关节点、管理节点。【简单应用】★★传感器节点技术参考架构：硬件层（传感器、MCU、射频芯片、电源）→抽象层（硬件抽象）→网络层（协议栈）→应用层。★★传感器节点网关技术参考架构：多协议接入（ZigBee、蓝牙、Wi-Fi等）→数据处理和协议转换→互联网/移动通信回传→远程管理。（三）中高速无线网络规范概述【领会】★★IEEE802.11X系列无线局域网标准：即Wi-Fi标准，包括802.11a/b/g/n/ac/ax等，工作在2.4GHz和5GHz频段，传输速率高（Wi-Fi6可达9.6Gbps），但功耗较大。★★IEEE802.11ah低频段低功耗无线局域网技术：工作在Sub-1GHz免许可频段，传输距离远（可达1km），功耗低，支持大量节点连接，适用于物联网场景。无线局域网的构建：由AP（接入点）和STA（站点）组成，通过AP连接有线网络。（四）低速无线网络规范概述【识记】★★IEEE802.15.4：定义低速无线个域网（LR-WPAN）物理层和MAC层标准，是ZigBee、6LoWPAN等技术的基础。特点：低速率（20/40/250kb/s）、低功耗、低成本、短距离。★★ZigBee技术：基于IEEE802.15.4的短距离无线通信技术，定义了网络层和应用层。★★6LoWPAN：IPv6overLow-powerWirelessPersonalAreaNetworks，在IEEE802.15.4上传输IPv6数据包的适配层技术。（五）IEEE802.15.4技术与ZigBee技术【识记】★★IEEE802.15系列标准：包括802.15.1（蓝牙）、802.15.4（LR-WPAN）、802.15.3a（超宽带UWB）等。★★IEEE802.15.4协议栈结构：物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC），数据链路层分为MAC子层和LLC子层，MAC子层以上有SSCS（业务相关汇聚子层）。★★ZigBee技术基本概念：基于IEEE802.15.4的短距离、低功耗、低速率无线组网通信技术，工作在2.4GHz全球免费频段。★★ZigBee协议架构：物理层和MAC层由IEEE802.15.4定义，网络层（NWK）和应用层（APL，包括APS、ZDO、应用对象）由ZigBee联盟定义。【领会】★★IEEE802.15.4物理层协议：定义工作频段（868MHz/915MHz/2.4GHz）、信道分配（27个信道）、调制方式（O-QPSK/BPSK）、数据速率（20/40/250kb/s）。★★IEEE802.15.4的MAC层协议：采用CSMA/CA信道访问机制，支持信标模式和非信标模式，提供关联/去关联、信道接入、帧确认、时隙分配、安全等功能。超帧结构以信标帧为起始。★★ZigBee网络层：负责网络建立、地址分配、路由发现和维护、设备加入和离开网络。★★ZigBee应用层：包括应用支持子层（APS）、ZigBee设备对象（ZDO）和应用对象，提供绑定、设备发现、服务发现等功能。★★ZigBee网络的构成：由协调器（Coordinator，建立网络）、路由器（Router，转发数据）和终端设备（EndDevice，采集数据）组成。【综合应用】★★ZigBee技术的特点：①低功耗（电池可工作数月到数年）；②低成本；③低速率（20-250kb/s）；④短距离（10-100m）；⑤大容量网络（可支持65535个节点）；⑥自组织、自愈合网络；⑦可靠（CSMA/CA、ACK确认）；⑧安全（AES-128加密）。★★ZigBee的拓扑结构：①星型拓扑——终端设备直接与协调器通信；②树型（簇状）拓扑——路由器形成树状路由；③网状（Mesh）拓扑——路由器之间可以多跳通信，路由灵活、可靠性高。（六）Z-Wave技术【领会】★★Z-Wave技术特点：工作在Sub-1GHz频段（868.42MHz/908.42MHz），低功耗、低成本，传输速率9.6/40kb/s，主要面向智能家居和家庭自动化，采用静态路由，网络容量最多232个节点。★★Z-Wave协议体系：物理层、MAC层、传输层、网络层、应用层。★★Z-Wave网络构成：由控制器（主控制器和手持控制器）和从节点组成，支持Mesh组网。（七）6LoWPAN技术【识记】★★6LoWPAN技术的发展：IETF成立6LoWPAN工作组，制定在IEEE802.15.4上承载IPv6的标准，使低功耗无线设备可以直接接入互联网。★★6LoWPAN网络拓扑：星型、树型、Mesh拓扑。★★6LoWPAN路由机制：使用RPL（IPv6低功耗有损网络路由协议）。★★6LoWPAN网络层帧格式：在802.15.4MAC帧和IPv6之间定义适配层，进行报头压缩、分片和重组。★★IPv6邻居发现协议：6LoWPAN对ND协议进行优化以适应低功耗网络。（八）蓝牙及蓝牙4.x技术【识记】★★蓝牙技术背景：1994年爱立信发起，工作在2.4GHzISM频段，IEEE802.15.1标准。★★蓝牙技术的发展：从经典蓝牙（BR/EDR）到蓝牙低功耗（BLE，蓝牙4.0起），蓝牙5.0速率和距离大幅提升。【领会】★★蓝牙技术的工作原理：采用跳频扩频（FHSS）技术，在2.4GHz频段79个信道（BLE为40个信道）上每秒跳频1600次，采用时分双工（TDD）方式通信。★★蓝牙中的关键技术：跳频技术、时分多址、自适应跳频（AFH）、低功耗管理、安全配对。★★蓝牙系统的组成：由射频单元、基带单元、链路管理单元和主机控制接口组成。★★蓝牙的协议层：核心协议（基带、LMP、L2CAP、SDP）、电缆替代协议（RFCOMM）、电话传送控制协议和选用协议。★★蓝牙4.x技术：引入低功耗蓝牙（BLE），功耗极低、延迟小、可使用纽扣电池工作数年；蓝牙4.2增加隐私权限和IPv6连接；BLE使用3个广播信道和37个数据信道。（九）体域网技术【识记】★★体域网技术背景：BAN（BodyAreaNetwork）是附着在人体上或植入体内的传感器节点组成的网络，用于健康监测和医疗服务。【领会】★★体域网的架构：由体内节点（植入式）、体表节点（可穿戴）和网关（手机等）组成，通过ZigBee/BLE等通信，经网关传到医疗中心。无线体域网节点的设计：微型化、低功耗、安全可靠、生物兼容。【简单应用】★★体域网面临的挑战：①能源受限（电池微型化）；②数据安全和隐私保护；③人体对无线信号的衰减影响；④设备微型化和生物兼容性；⑤异构设备互操作；⑥服务质量保障。（十）面向视频通信的无线传感器网络技术【识记】面向视频通信的WSN技术：在传统WSN基础上增加视频采集（摄像头）和处理能力，涉及视频压缩编码、低功耗视频传输、QoS保障、带宽管理等。关键技术的研究：视频压缩（低复杂度编码）、跨层优化、多路径传输、能量有效的路由、视频节点调度。【简单应用】★★面向视频通信的WSN应用：智能监控、环境监测（结合视频）、智能家居安防、工业巡检、远程医疗等。三、本章重点与难点【本章重点】传感器网络体系结构；IEEE802.15.4标准；ZigBee网络构成和协议体系；蓝牙4.x技术；体域网架构。【本章难点】无线体域网节点设计和应用；面向视频通信的WSN技术应用。第五章因特网一、学习目的与要求掌握通信子网和资源子网概念，了解物品万维网和物联网关系，掌握网络协议三要素，掌握TCP/IP协议集组成，掌握W3C标准和万维物联网。二、核心知识点（一）因特网概述【识记】★★因特网发展历史：1969年ARPANET诞生；1983年TCP/IP协议成为标准；1989年万维网（WWW）由蒂姆·伯纳斯-李发明；1990年代商业化；21世纪移动互联网和物联网发展。互联网发展趋势：从固定互联网到移动互联网，再到物联网和万物互联（IoE）。【领会】★★因特网与物联网的关系：因特网是物联网的核心承载网络，物联网在因特网基础上延伸扩展，实现物品的接入和智能管理。物联网的数据通过因特网传输和共享。（二）因特网的组成结构【领会】★★通信子网：负责数据通信的部分，由通信链路（光纤、铜线、无线）和网络互联设备（路由器、交换机）组成，实现数据的传输和转发。★★资源子网：负责数据处理和向用户提供网络服务的部分，由主机、终端、服务器和软件资源组成，实现数据的存储、处理和应用。（三）因特网的协议及体系结构【领会】★★网络协议的3个要素：①语法——数据与控制信息的结构或格式；②语义——需要发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种响应；③同步（时序）——事件实现顺序的详细说明。【简单应用】★★OSI基本参考模型：国际标准化组织提出的七层模型——物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。★★计算机网络的层次模型：OSI七层模型和TCP/IP四层模型（网络接口层、网际层、传输层、应用层）。（四）TCP/IP协议【识记】★★TCP/IP的基本概念：传输控制协议/网际协议，是互联网的基础协议簇，定义了电子设备如何连入互联网以及数据如何在它们之间传输的标准。★★TCP/IP协议集：包括TCP、IP、UDP、ICMP、ARP、HTTP、FTP、SMTP、DNS、DHCP等众多协议。【领会】★★TCP/IP协议的分层结构：四层——网络接口层（对应OSI物理层和数据链路层）、网际层（IP协议）、传输层（TCP/UDP）、应用层（HTTP、FTP、SMTP等）。★★TCP/IP的数据链路层：处理物理链路通信，包括设备驱动和网络接口卡，使用ARP协议将IP地址解析为MAC地址。★★TCP/IP网络层：核心是IP协议（IPv4/IPv6），负责数据包的路由和寻址，还包括ICMP（控制报文）、IGMP（组播）。★★TCP/IP的传输层：提供端到端通信——TCP（面向连接、可靠、三次握手、流量控制和拥塞控制）和UDP（无连接、不可靠、开销小、适合实时应用）。（五）W3C标准和万维物联网【领会】★★W3C标准：万维网联盟制定的Web技术标准，包括HTML、CSS、XML、HTTP、URI等，确保不同浏览器和平台之间的互操作性。★★万维物联网（WoT）：W3C推动的将物联网资源通过Web技术（RESTfulAPI、JSON、HTTP）进行访问和整合的架构，使物理设备可以通过统一的Web接口被发现和操作，降低物联网应用开发门槛。三、本章重点与难点【本章重点】通信子网和资源子网；网络协议三要素。【本章难点】理解TCP/IP各层协议。第六章窄带物联网一、学习目的与要求掌握NB-IoT产生原因，了解标准进程、发展现状与趋势，掌握NB-IoT通信协议特点和两种优化方案，了解网络架构和R14变化，理解应用技术需求，了解技术优势；掌握LoRaWPAN系统组成，理解LoRa技术优势，掌握NB-IoT和LoRa技术特点。二、核心知识点（一）发展概述【领会】★★窄带物联网发展概述：随着物联网应用对低功耗、广覆盖、大连接、低成本的需求，LPWAN（低功耗广域网）技术应运而生，主要包括NB-IoT和LoRa两大技术路线。3GPP在R13中定义了NB-IoT标准。（二）NB-IoT技术【识记】★★NB-IoT技术：窄带物联网（NarrowBandInternetofThings），是3GPP定义的工作在授权频段的LPWAN技术，基于蜂窝网络，带宽仅180kHz，可直接部署于GSM、UMTS或LTE网络。★★通信协议特点：①广覆盖（比GSM增强20dB，覆盖面积扩大100倍）；②大连接（单小区可支持5万连接）；③低功耗（PSM和eDRX模式，电池寿命可达10年）；④低成本（窄带宽、单天线、低复杂度）。★★NB-IoT技术优势：基于授权频谱、安全可靠、运营商网络覆盖、可直接复用现有蜂窝网络基础设施。【综合应用】★★NB-IoT技术的应用：智能抄表（水电气表）、智能停车、智慧农业、环境监测、智能井盖、烟感报警、物流追踪、可穿戴设备、智慧城市等低速率、低频次、广覆盖场景。（三）LoRa技术【领会】★★LoRa技术：由Semtech公司开发的基于扩频技术的超远距离无线传输方案，工作在Sub-1GHz免授权频段，是物理层技术。★★FSK：频移键控，传统的低频段调制方式。★★GFSK：高斯频移键控，在FSK基础上进行高斯滤波。★★LoRaWAN网络架构：由终端节点、网关（基站）、网络服务器和应用服务器四部分组成，采用星型拓扑。★★LoRaWAN协议：MAC层协议，定义了设备接入、数据格式、安全加密等，分为ClassA（双向终端，最省电）、ClassB（定时接收）、ClassC（持续接收）三类设备。★★LoRa技术优势：①传输距离远（城市2-5km，郊区10-15km）；②工作在免授权频段；③低功耗（电池寿命5-10年）；④大容量（单网关支持数万节点）；⑤成本低；⑥部署灵活（自建网络）。【综合应用】★★LoRa应用分析：适用于没有蜂窝网络覆盖或需要自建网络的场景，如智慧农业、油田监测、矿山、工业园区、智能建筑、供应链追踪等。LoRaWAN网关发射功率100mW，城市覆盖约2km，郊区超过10km。三、本章重点与难点【本章重点】NB-IoT和LoRa技术特点。【本章难点】NB-IoT和LoRa技术的应用。第七章移动通信网一、学习目的与要求了解移动通信发展史，理解LTE基本概念和网络体系结构，理解5G基本概念，了解移动互联网基础协议与扩展协议。二、核心知识点（一）移动通信网发展史【识记】★★移动通信网络发展的各个阶段：1G（模拟语音，AMPS/TACS）→2G（数字语音和短信，GSM/CDMA）→3G（移动多媒体，WCDMA/CDMA2000/TD-SCDMA）→4G（全IP高速数据，LTE/LTE-A）→5G（万物互联）。【领会】★★各代移动通信的功能特点：1G模拟通信仅语音；2G数字化支持语音和短信；3G支持移动互联网和多媒体；4G基于全IP提供高速数据（100Mbps+）；5G支持eMBB（增强移动宽带）、uRLLC（超可靠低时延）、mMTC（海量机器类通信）三大场景。（二）4G:LTE通信技术【识记】★★LTE通信技术概述：长期演进（LongTermEvolution），3GPP制定的4G标准，采用OFDM和MIMO技术，下行峰值速率100Mbps，上行50Mbps。【领会】★★LTE通信技术特性：①OFDM/OFDMA正交频分复用；②MIMO多天线技术；③全IP扁平化架构；④灵活带宽（1.4-20MHz）；⑤低时延（控制面<100ms，用户面<10ms）；⑥FDD和TDD双工模式。★★LTE的网络结构：扁平化，由eNodeB（基站）和EPC（演进分组核心网）组成，取消了RNC，eNodeB之间通过X2接口互联，通过S1接口连接EPC。★★LTE的系统架构：EPS（演进分组系统）包括E-UTRAN（接入网）和EPC（核心网，含MME、S-GW、P-GW、HSS等）。【简单应用】★★LTE语音通话的应用：LTE初期采用CSFB（电路域回落）或VoLTE（基于IMS的语音overLTE），VoLTE是端到端IP语音方案，通话质量高、接通快。（三）5G:下一代移动网络【识记】★★5G的基本概念：第五代移动通信技术，峰值速率20Gbps，时延低至1ms，连接密度100万/km²。【领会】★★5G的核心架构：基于SBA（服务化架构），核心网采用云原生设计，包括AMF、SMF、UPF等网元，支持网络切片和边缘计算。★★5G的关键技术：大规模MIMO、毫米波通信、网络切片、边缘计算（MEC）、波束赋形、D2D通信、NFV/SDN。（四）移动互联网【识记】移动互联网概述：将移动通信和互联网结合，通过移动终端接入互联网服务。【领会】★★移动互联网的基础协议：HTTP/HTTPS、TCP/IP、WAP等。★★移动互联网的扩展协议：MQTT（轻量级消息队列遥测传输，适合物联网）、CoAP（受限应用协议）、WebSocket等。三、本章重点与难点【本章重点】4G、5G通信技术基本概念和网络体系结构。【本章难点】移动互联网协议。第八章物联网数据融合与管理一、学习目的与要求理解数据融合定义，理解数据融合体系结构，了解物联网数据融合作用和基本原理，理解传感网数据管理系统结构。二、核心知识点（一）信息融合概述【识记】★★信息融合的定义：对来自多个传感器或多源信息进行多级别、多方面、多层次的处理，从而获得更丰富、更精确、更可靠的有用信息的过程。【领会】信息融合的发展：从军事应用（雷达目标识别）发展到民用领域，包括物联网、机器人、医疗诊断等。【简单应用】★★信息融合的应用：目标识别与跟踪、环境监测、智能交通、医疗诊断、工业过程监控、机器人、图像融合等。（二）信息融合的基本原理【识记】★★信息融合的体系结构：①数据级融合（最低层，直接对原始数据融合，精度高但数据量大）；②特征级融合（中间层，提取特征后融合，实现数据压缩）；③决策级融合（最高层，对各传感器决策结果融合，容错性好）。【领会】★★信息融合技术的理论方法：①估计方法——卡尔曼滤波、加权平均；②分类方法——贝叶斯推理、D-S证据理论、模糊集理论；③推理方法——人工智能、神经网络；④聚类分析。★★典型的信息融合模型：JDL模型（美国国防部联合指挥实验室模型）分为信号级、特征级、决策级；OODA模型（观察-判断-决策-行动循环）。（三）物联网中的数据融合技术【识记】★★物联网数据融合的作用：①节省能量——减少数据传输量；②提高信息精度——多传感器互补；③提高数据收集效率；④增强系统可靠性——冗余容错。【领会】★★传感网数据融合的基本原理：在传感器节点或簇头处对采集的数据进行聚合处理，去除冗余，将融合后的结果发送给汇聚节点。★★基于1级融合的数据融合模型：数据级融合模型，在数据采集后直接进行融合操作。★★多传感器算法：包括加权平均法、卡尔曼滤波、贝叶斯估计、D-S证据理论、模糊逻辑、神经网络等。（四）物联网数据管理技术【识记】★★物联网数据管理系统的特点：①数据量大（海量感知数据）；②数据异构（多种传感器不同格式）；③数据时空相关性强；④数据质量不确定（噪声和误差）；⑤需要实时处理和长期存储；⑥资源受限。★★传感器网络数据管理系统结构：①集中式结构——数据全部传送到中心处理；②分布式结构——各节点协同处理；③层次式结构——簇内融合后逐层上传。三、本章重点与难点【本章重点】数据融合技术理论方法；典型信息融合模型；传感网数据融合基本原理。【本章难点】信息融合的应用。第九章物联网安全技术一、学习目的与要求理解物联网安全特性，了解安全体系结构、安全管理、区块链技术特性，掌握物联网安全关键技术。二、核心知识点（一）物联网的安全概述【识记】★★物联网的安全特征：①感知节点资源受限（计算、存储、能量有限）；②网络结构异构（多种通信技术混合）；③节点数量庞大且分布广泛；④物理环境开放，节点易被物理捕获；⑤数据量大，隐私保护困难。★★物联网安全体系结构：按四层架构分别设计安全机制——感知层安全、网络层安全、管理层安全、应用层安全。【领会】★★物联网面临的安全威胁：①感知层——节点被捕获、伪造、重放攻击、侧信道攻击；②网络层——拒绝服务攻击、中间人攻击、路由攻击、Sybil攻击；③管理层——数据泄露、未授权访问、云安全；④应用层——恶意代码、隐私泄露、服务劫持。（二）物联网的安全关键技术【领会】★★密钥管理机制：包括密钥生成、分发、更新和撤销。WSN中常用预共享密钥、随机密钥预分配、基于公钥的密钥管理等方案。★★数据处理与隐私性：数据加密存储、访问控制、数据匿名化、差分隐私、同态加密等。★★安全路由：采用加密和认证保护路由信息，防止选择性转发、黑洞攻击、Sybil攻击等。★★认证与访问控制：设备身份认证（基于证书、预共享密钥）、用户认证、基于角色的访问控制（RBAC）。★★恶意代码防御：安全启动、代码签名、入侵检测、固件更新。★★入侵检测与容侵容错技术：异常检测、误用检测、拜占庭容错、多路径冗余。★★基于IPv6物联网的安全技术：IPSec、IPv6安全邻居发现、轻量级加密算法。（三）物联网的安全管理【识记】★★物联网安全管理：包括安全策略制定、安全风险评估、安全审计、应急响应、设备全生命周期管理、安全培训等。【领会】引入IPv6后物联网安全管理：地址空间巨大带来扫描困难，但也需要新的地址管理和访问控制机制，利用IPSec提供网络层安全。（四）区块链技术与物联网安全【识记】★★区块链技术特性：①去中心化——无中心节点，点对点网络；②不可篡改——密码学哈希和共识机制保证数据不可更改；③透明可追溯——所有交易公开可查；④匿名性——地址不直接关联身份；⑤智能合约——自动执行的合约代码。【领会】★★基于区块链技术的物联网安全保护：①利用区块链不可篡改性保护物联网数据完整性；②去中心化架构避免单点故障；③智能合约实现自动化访问控制和设备管理；④代币机制激励设备安全行为；⑤分布式账本记录设备身份和交易历史。三、本章重点与难点【本章重点】物联网安全体系结构；区块链技术特性；物联网安全关键技术。【本章难点】利用区块链技术保障物联网安全。第十至十四章物联网综合应用一、学习目的与要求掌握智能电网核心网络、邻居区域网络、家庭网络，理解智能电网参考架构；了解工业物联网挑战和机遇，掌握工业无线技术和以太网技术，了解工业4.0概念；掌握智能交通基本概念，了解车联网概念和技术框架；掌握智能楼宇基本概念，了解智能家居应用案例。二、核心知识点（一）智能电网【识记】★★智能电网的定义：以物理电网为基础，将现代传感测量技术、通信技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网，实现电力流、信息流和业务流的高度一体化。★★智能电网的体系架构：分为家庭局域网（HAN）、邻居区域网（NAN）和核心网络（WAN）三层。【领会】★★智能电表：具有双向计量、远程抄表、分时电价、远程通断电、用电信息显示等功能的数字化电能表，是智能电网的感知终端。★★家庭网络：连接智能电表、智能家电、分布式能源（光伏、储能）、电动汽车充电桩的家庭局域网，常用ZigBee、Wi-Fi、PLC等通信。★★智能电网家庭综合能源管理系统：通过家庭网关和智能终端，实现用电监测、能效分析、需求响应、分布式能源管理和智能家居控制。【综合应用】★★基于智能电网的配电自动化：利用馈线终端（FTU）、配电终端（DTU）和通信网络，实现配电网实时监测、故障自动定位隔离和供电恢复。★★基于物联网的输电线路在线监测系统：在输电线路上部署传感器监测导线温度、弧垂、风偏、覆冰、舞动、杆塔倾斜等，通过无线通信回传数据，实现状态检修。（二）智能工业【识记】★★智能工业的发展历程：从机械化（工业1.0）→电气化（工业2.0）→自动化（工业3.0）→智能化（工业4.0）。★★工业互联网体系架构：由网络（互联体系）、平台（数据核心）、安全（保障体系）三大体系组成。★★工业无线标准情况：主要有WirelessHART、ISA100.11a、WIA-PA三大国际标准，以及5G、Wi-Fi、ZigBee等。【领会】★★工业互联网发展趋势：网络互联从有线向无线延伸、边缘计算与云计算协同、数字孪生、AI赋能、5G+工业互联网。★★工业无线技术：WirelessHART（基于HART协议的无线版本）、ISA100.11a、WIA-PA（中国自主标准），均基于IEEE802.15.4，用于工业过程自动化监测和控制。★★工业以太网技术：EtherCAT、Profinet、EtherNet/IP、ModbusTCP等，将以太网应用于工业控制，实时性和确定性高。【综合应用】★★工业4.0的应用：由德国提出，核心是信息物理系统（CPS），通过物联网、云计算、人工智能实现智能制造，包括智能工厂、智能生产、智能物流。★★工业互联网的应用：设备预测性维护、生产过程优化、质量在线检测、供应链协同、能耗管理、安全生产监控。（三）智能交通【识记】★★智能交通的基本概念：将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效集成于整个交通运输管理体系，建立的大范围、全方位发挥作用的实时、准确、高效的综合运输和管理系统。★★智能交通系统功能与特征：功能——交通信息采集、信号控制、出行诱导、公共交通调度、电子收费、紧急救援；特征——信息化、智能化、集成化、人性化。★★智能交通中的物联网技术：传感器（线圈、雷达、视频）、RFID（ETC）、GPS/北斗定位、无线通信、视频分析。★★车联网的定义：以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，按照约定的通信协议和数据交互标准，在车与车（V2V）、车与路（V2I）、车与人（V2P）、车与网络（V2N）之间进行无线通信和信息交换的大系统网络。★★车联网的发展：从Telematics（远程信息处理）→V2X通信→自动驾驶协同。【领会】★★智能交通系统平台架构：感知层（各类传感器和摄像头）→网络层（光纤、无线、5G）→平台层（数据中心、云计算）→应用层（信号控制、诱导、调度等）。★★车联网的功能与关键技术：功能——交通安全预警、交通效率提升、信息娱乐、自动驾驶支持；关键技术——V2X通信（DSRC/C-V2X）、传感器融合、边缘计算、高精度定位、网络安全。【综合应用】★★车联网的发展展望：5G-V2X支持自动驾驶、智慧公路车路协同、交通大数据治理、MEC边缘云支撑低时延应用。（四）智能建筑【识记】★★智能楼宇：通过建筑物内的设备自动化系统（BAS）、通信自动化系统（CAS）和办公自动化系统（OAS），实现建筑的安全、高效、舒适和节能。★★智能家居：以住宅为平台，利用综合布线、网络通信、安全防范、自动控制等技术，将家居设备集成，构建高效的住宅设施与家庭事务管理系统。【领会】★★智能家居感知层设备：温湿度传感器、人体红外传感器、门窗磁传感器、烟雾报警器、燃气泄漏报警器、智能摄像头、智能门锁等。★★智能家居网络层设备：智能网关/中控、路由器、ZigBee/BLE/Wi-Fi模块。【综合应用】★★智能家居的应用：智能照明（人体感应、远程控制）、智能安防（门锁、摄像头、报警）、智能温控（空调、地暖自动调节）、智能窗帘、智能影音、智能家电控制、能源管理、语音助手控制等。三、本章重点与难点【本章重点】智能电网、智能工业、智能交通和智能家居基本概念和典型应用。【本章难点】物联网应用案例分析。考点补充精讲第1章绪论★国外物联网的发展掌握"国外物联网的发展"需要：一是准确记忆基本概念和定义；二是理解核心内容和主要特征；三是了解其分类或具体表现；四是能够结合实际举例说明；五是注意与相关知识点的区别和联系。★国内物联网的发展掌握"国内物联网的发展"需要：一是准确记忆基本概念和定义；二是理解核心内容和主要特征；三是了解其分类或具体表现；四是能够结合实际举例说明；五是注意与相关知识点的区别和联系。★欧洲、欧盟对物联网的定义关于"欧洲、欧盟对物联网的定义"，首先要准确掌握其定义表述，这是选择题和名词解释题的常考内容。定义中的关键词和限定词必须精确记忆。其次要理解该概念的本质属性和基本特征，能够区分其与相近概念的不同。★物联网特别工作组对物联网的定义。领会关于"物联网特别工作组对物联网的定义。领会"，首先要准确掌握其定义表述，这是选择题和名词解释题的常考内容。定义中的关键词和限定词必须精确记忆。其次要理解该概念的本质属性和基本特征，能够区分其与相近概念的不同。★我国政府工作报告所附的注释中物联网的定义关于"我国政府工作报告所附的注释中物联网的定义"，首先要准确掌握其定义表述，这是选择题和名词解释题的常考内容。定义中的关键词和限定词必须精确记忆。其次要理解该概念的本质属性和基本特征，能够区分其与相近概念的不同。★物联网。领会掌握"物联网。领会"需要：一是准确记忆基本概念和定义；二是理解核心内容和主要特征；三是了解其分类或具体表现；四是能够结合实际举例说明；五是注意与相关知识点的区别和联系。★E社会与U社会掌握"E社会与U社会"需要：一是准确记忆基本概念和定义；二是理解核心内容和主要特征；三是了解其分类或具体表现；四是能够结合实际举例说明；五是注意与相关知识点的区别和联系。★泛在计算"泛在计算"属于应用层次，必须掌握公式中每个符号的含义和取值方法。★泛在网的基本概念关于"泛在网的基本概念"，首先要准确掌握其定义表述，这是选择题和名词解释题的常考内容。定义中的关键词和限定词必须精确记忆。其次要理解该概念的本质属性和基本特征，能够区分其与相近概念的不同。★几种典型网络之间的关