免费智能真题库 > 历年试卷 > 信息系统项目管理师 > 2011年上半年 信息系统项目管理师 上午试卷 综合知识
  第5题      
  知识点:   关键技术   技术研发   网关   网络层   物联网   物联网关键技术   应用层
  关键词:   感知层   技术架构   网关   网络层   物联网   应用层   网络        章/节:   信息系统及其技术和开发方法       

 
2011年3月全国两会召开期间发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》有如下内容:“推动物联网关键技术研发和重点领域的应用示范”。从技术架构上看,物联网可分为三层:感知层、网络层应用层。其中网络层可包括(5)。
 
 
  A.  各种传感器以及传感器网关,包括二氧化碳浓度传感器、温度传器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等
 
  B.  互联网,有线、无线通信网,各种私有网络,网络管理系统和云计算平台等
 
  C.  用户(包过人、组织和其他系统)的接口
 
  D.  网络应用程序
 
 
 

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小王用智能手环来督促自己每天走路10000步,这是将( )应用到移动互联网中,为用户提供智能化服务。
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下列关于电子标签(RFID)与条形码(barcode)标签的叙述,正确的是(1)。
 
   知识点讲解    
   · 关键技术    · 技术研发    · 网关    · 网络层    · 物联网    · 物联网关键技术    · 应用层
 
       关键技术
        一个完整的嵌入式DBMS由若干子系统组成,包括主DBMS、同步服务器、嵌入式DBMS、连接网络等几个子系统,如下图所示。
        
        嵌入式数据库系统组成
        (1)嵌入式DBMS。嵌入式DBMS是一个功能独立的单用户DBMS。它可以独立于同步服务器和主DBMS运行,对嵌入式系统中的数据进行管理,也可以通过同步服务器连接到主服务器上,对主数据库中的数据进行操作,还可以通过多种方式进行数据同步。
        (2)同步服务器。同步服务器是嵌入式数据库和主数据库之间的连接枢纽,保证嵌入式数据库和主数据库中数据的一致性。
        (3)数据服务器。数据服务器的主数据库及DBMS可以采用Oracle或Sybase等大型通用数据库系统。
        (4)连接网络。主数据库服务器和同步服务器之间一般通过高带宽、低延迟的固定网络进行连接。移动设备和同步服务器之间的连接根据设备具体情况可以是无线局域网、红外连接、通用串行线或公众网等。
               移动DBMS的关键技术
               嵌入式移动数据库在实际应用中必须解决好数据的一致性(复制性)、高效的事务处理和数据的安全性等问题。
               (1)数据的一致性。嵌入式移动数据库的一个显著特点是,移动数据终端之间以及与同步服务器之间的连接是一种弱连接,即低带宽、长延迟、不稳定和经常性断接。为了支持用户在弱环境下对数据库的操作,现在普遍采用乐观复制方法,允许用户对本地缓存上的数据副本进行操作。待网络重新连接后再与数据库服务器或其他移动数据终端交换数据修改信息,并通过冲突检测和协调来恢复数据的一致性。
               (2)高效的事务处理。移动事务处理要解决在移动环境中频繁的、可预见的断接情况下的事务处理。为了保证活动事务的顺利完成,必须设计和实现新的事务管理策略和算法。
               (3)数据的安全性。许多应用领域的嵌入式设备是系统中数据管理或处理的关键设备,因此嵌入式设备上的DBS对存取权限的控制较严格。同时,许多嵌入式设备具有较高的移动性、便携性和非固定的工作环境,也带来潜在的不安全因素。同时某些数据的个人隐私性又很高,因此在防止碰撞、磁场干扰、遗失、盗窃等方面对个人数据的安全性需要提供充分的保证。
               移动DBMS的特性
               移动DBMS的计算环境是传统分布式DBMS的扩展,它可以看做客户端与固定服务器结点动态连接的分布式系统。因此移动计算环境中的DBMS是一种动态分布式DBMS。由于嵌入式移动DBMS在移动计算的环境下应用在EOS之上,所以它有自己的特点和功能需求:
               (1)微核结构。考虑到嵌入式设备的资源有限,嵌入式移动DBMS应采用微型化技术实现,在满足应用的前提下紧缩其系统结构以满足嵌入式应用的需求。
               (2)对标准SQL的支持。嵌入式移动DBMS应能提供了对标准SQL的支持。支持SQL92标准的子集,支持数据查询(连接查询、子查询、排序、分组等)、插入、更新、删除多种标准的SQL语句,充分满足嵌入式应用开发的需求。
               (3)事务管理功能。嵌入式移动DBMS应具有事务处理功能,自动维护事务的完整性、原子性等特性;支持实体完整性和引用完整性。
               (4)完善的数据同步机制。数据同步是嵌入式数据库最重要的特点。通过数据复制,可以将嵌入式数据库或主数据库的变化情况应用到对方,保证数据的一致性。
               (5)支持多种连接协议。嵌入式移动DBMS应支持多种通信连接协议。可以通过串行通信、TCP/IP、红外传输、蓝牙等多种连接方式来实现与嵌入式设备和数据库服务器的连接。
               (6)完备的嵌入式数据库的管理功能。嵌入式移动DBMS应具有自动恢复功能,基本无须人工干预进行嵌入式数据库管理,并能够提供数据的备份和恢复,保证用户数据的安全可靠。
               (7)支持多种EOS。嵌入式移动DBMS应能支持Windows CE、Palm等多种目前流行的EOS,这样才能使嵌入式移动DBMS不受移动终端的限制。
               另外,一种理想的状态是用户只用一台移动终端(如手机)就能对与它相关的所有移动数据库进行数据操作和管理。这就要求前端系统具有通用性,而且要求移动数据库的接口有统一、规范的标准。前端管理系统在进行数据处理时自动生成统一的事务处理命令,提交当前所连接的数据服务器执行。这样就有效地增强了嵌入式移动DBMS的通用性,扩大了嵌入式移动数据库的应用前景。
               在嵌入式移动DBMS中还需要考虑诸多传统计算环境下不需要考虑的问题,例如,对断接操作的支持、对跨区长事务的支持、对位置相关查询的支持、对查询优化的特殊考虑,以及对提高有限资源的利用率和对系统效率的考虑等。为了有效地解决这些问题,诸如复制与缓存技术、移动事务处理、数据广播技术、移动查询处理与查询优化、位置相关的数据处理及查询技术、移动信息发布技术、移动Agent等技术仍在不断地发展和完善,会进一步促进嵌入式移动DBMS的发展。
 
       技术研发
        编制技术研发预算:IT服务供方要根据业务和市场分析,针对快速发现问题、快速解决问题、提高业务效率的新方法等制订研发规划,并配备与规划相适应的研发环境和相适应的研发队伍。系统规划与管理师应估算技术研发的成本情况,编制技术研发预算,为运营阶段的技术研发活动提供资金方面的保障。
 
       网关
        在一个计算机网络中,当连接不同类型而协议差别又较大的网络时,要选用网关(Gateway)设备。网关的功能体现在OSI模型的最高层,它将协议进行转换,将数据重新分组,以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。由于协议转换是一件复杂的事,一般来说,网关只进行一对一转换,或是少数几种特定应用协议的转换,网关很难实现通用的协议转换。用于网关转换的应用协议有电子邮件、文件传输和远程登录等。
        网关和多协议路由器组合在一起可以连接多种不同的系统。和网桥一样,网关可以是本地的,也可以是远程的。常见的网关有电子邮件网关、IBM主机网关、因特网网关和局域网网关等。
        冲突域是连接在同一导线上的所有工作站的集合。这个域代表了冲突在其中发生并传播的区域,这个区域可以被认为是共享段。在OSI模型中,冲突域被看作第一层的概念,连接同一冲突域的设备有集线器(Hub)、中继器(Repeater)或者其他进行简单复制信号的设备。也就是说,用Hub或者Repeater连接的所有节点可以被认为是在同一个冲突域内,它不会划分冲突域。而第二层设备(如网桥、交换机)和第三层设备(如路由器)都可以划分冲突域。
        广播域是接收同样广播消息的节点集合。由于广播域被认为是OSI中的第二层概念,所以像集线器、交换机等第一层、第二层设备连接的节点被认为都是在同一个广播域。而路由器、第三层交换机则可以划分广播域。
 
       网络层
        数据链路层只提供了简单的数据流传送服务,而在Internet中网络与网络之间的数据传输主要依赖于网络层中的IP协议。网络层的功能主要体现在IP和ICMP协议上。
        .IP协议——网间协议:IP构成网络层的一个主要部分。IP负责Internet上网络与网络之间的通信,即将数据报由一个网络传输到另一个网络。IP协议规定了Internet上的计算机之间通信所必须遵循的规则。此外,它还定义了Internet上IP地址的格式,并通过路由选择,将数据报由一台计算机传递到另一台计算机。但IP只负责传送数据报,而不考虑传输的可靠性、数据报的流量控制等安全因素。
        .ICMP协议——Internet控制报文协议:ICMP是IP的延伸和IP不可分割的组成部分。它使用IP数据报传输设施来发送报文,并且有下列传输控制、出错报告和其他的检查功能。
        .数据流控制。当数据报流量太大而无法处理时,目的主机或中间路由器就会通知数据源站暂停发送报文。
        .检测目的地是否可以抵达。当目的地不可抵达时,就由目的地的网络、主机或者端口,把“目的地不可抵达的报文”发送给数据报源站。
        .重选路由。当路由器或网关发现有更合适的路由时,就把“ICMP重选路由报文”发给主机,以此通知主机使用另一个路由或网关。
        .检查远程主机。网上主机可以了解某个远程系统的IP协议是否正在工作。其办法是向远程系统发送一个“ICMP回送报文”。当该系统收到报文后,就使用相同的分组报文应答源主机。
 
       物联网
               物联网概念及关键技术
               (1)物联网概念。物联网(IoT: Internet of Things)即“物物相联之网”,指通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把物与物、人与物进行智能化连接,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种新兴网络。从计算机的协同处理来划分,可分为独立计算、互联网和物联网时代,如下图所示。
               
               物联网时代的划分图
               物联网不是一种物理上独立存在的完整网络,而是架构在现有互联网或下一代公网或专网基础上的联网应用和通信能力,是具有整合感知识别、传输互联和计算处理等能力的智能型应用。
               物联网概念的3个方面:
               .物:客观世界的物品,主要包括人、商品、地理环境等。
               .联:通过互联网、通信网、电视网以及传感网等实现网络互联。
               .网:首先,应和通信介质无关,有线无线都可。其次,应和通信拓扑结构无关,总线、星型均可。最后,只要能达到数据传输的目的即可。
               (2)物联网架构。物联网从架构上面可以分为感知层、网络层和应用层,如下图所示。
               
               物联网架构
               感知层:负责信息采集和物物之间的信息传输,信息采集的技术包括传感器、条码和二维码、RFID射频技术、音视频等多媒体信息,信息传输包括远近距离数据传输技术、自组织组网技术、协同信息处理技术、信息采集中间件技术等传感器网络。是实现物联网全面感知的核心能力,是物联网中包括关键技术、标准化方面、产业化方面亟待突破的部分,关键在于具备更精确、更全面的感知能力,并解决低功耗、小型化和低成本的问题。
               网络层:是利用无线和有线网络对采集的数据进行编码、认证和传输,广泛覆盖的移动通信网络是实现物联网的基础设施,是物联网三层中标准化程度最高、产业化能力最强、最成熟的部分,关键在于为物联网应用特征进行优化和改进,形成协同感知的网络。
               应用层:提供丰富的基于物联网的应用,是物联网发展的根本目标,将物联网技术与行业信息化需求相结合,实现广泛智能化应用的解决方案集,关键在于行业融合、信息资源的开发利用、低成本高质量的解决方案、信息安全的保障以及有效的商业模式的开发。
               各个层次所用的公共技术包括编码技术、标识技术、解析技术、安全技术和中间件技术。
               (3)物联网关键技术。感知层作为物联网架构的基础层面,主要是达到信息采集并将采集到的数据上传的目的,感知层主要包括:自动识别技术产品和传感器(条码、RFID、传感器等),无线传输技术(WLAN、Bluetooth、ZigBee、UWB),自组织组网技术和中间件技术,如下图所示。
               
               物联网关键技术设备
               物联网应用
               物联网的产业链(如下图所示)包括传感器和芯片、设备、网络运营及服务、软件与应用开发和系统集成。作为物联网“金字塔”的塔座,传感器将是整个链条需求总量最大和最基础的环节。将整体产业链按价值分类,硬件厂商的价值较小,占产业价值大头的公司通常都集多种角色为一体,以系统集成商的角色出现。
               
               物联网产业链
               (1)智能微尘:智能微尘(smart dust)(2001,美国国防部计划)是指具有电脑功能的一种超微型传感器,它可以探测周围诸多环境参数,能够收集大量数据,进行适当计算处理,然后利用双向无线通信装置将这些信息在相距1000英尺的微尘器件间往来传送。智能微尘的应用范围很广,除了主要应用于军事领域外,还可用于健康监控、环境监控、医疗等许多方面。
               (2)智能电网:物联网技术在传感技术、电网通信整合、安全技术和先进控制方法等关键技术领域助力美国新一代智能电网的建设,使配电系统进入计算机智能化控制的时代,以美国的可再生能源为基础,实现美国发电、输电、配电和用电体系的优化管理。
               (3)智慧物流:大型零售企业沃尔玛,拥有全美最大的送货车队,车辆全部安装了综合了GPS卫星定位、移动通信网络等功能的车载终端,调度中心可实时掌握车辆及货物的情况高效利用物流资源设施,使沃尔玛的配送成本仅占销售额的2%,远低于同行高达10%甚至20%的物流成本。提高物流效率,实现物流的全供应链流程管理支持。
               (4)智能家居:提供基于网络的通信,进行家居和建筑的自动化控制和外部共享信息,应用包括家庭安防类、信息服务类和家电设备管理等应用。
               (5)智能交通:瑞典在解决交通拥挤问题时,通过使用RFID技术、激光扫描、自动拍照和自由车流路边系统,自动检测标识车辆,向工作进出市中心的车辆收取费用。提供汽车信息服务,支持交通管理,车辆控制和安全系统,公共交通管理,商用车运营管理,交通应急管理以及出行和交通需求管理等领域。
               (6)智慧农业:荷兰阿姆斯特丹对城市建筑有另一个层面的应用,即利用城市内废弃建筑的多层结构提高种植面积,并利用物联网的感知与智能技术就地改造建筑内的LED照明设备与供水排水管道,形成自动根据天气条件补充光照与水分的城市农业。整合新型传感器技术,全流程的牧业管理和支持精细农业,应用涉及食品安全溯源,环境检测等应用。
               (7)环境保护:环境监测、河流区域监控、森林防火、动物监测等应用。
               (8)医疗健康:基于RFID技术的医疗健康服务管理,应用涉及医疗健康服务管理,药品和医疗器械管理以及生物制品管理等应用。
               (9)城市管理:应用物联网支撑城市综合管理,实现智慧城市。
               (10)金融服务保险业:依靠物联网支撑金融和保险行业体系,实现便捷和健壮的服务,应用涉及安全监控,手机钱包等。
               (11)公共安全:主要应用于机场防入侵,安全防范,城市轨道防控,城市公共安全等方面。
 
       物联网关键技术
        物联网涉及的技术非常多,其中常见且比较重要的包括:传感器技术、RFID、二维码等。
               传感器技术
               大家都知道,到目前为止绝大部分计算机处理的都是数字信号。自从有计算机以来就需要传感器把模拟信号转换成数字信号计算机才能处理。传感器技术成为物联网关键技术,主要是因为物联网中经常要用到大量的传感器,如温度传感器、温度传感器、光敏传感器等。
               RFID
               射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)又称电子标签,是一种通信技术,可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据,而无须识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。该技术是物联网的一项核心技术,很多物联网应用都离不开它。
               二维码
               二维码是一种使用特定几何图形按一定规律在平面(二维方向)上分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的技术,如下图所示。在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念,使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息,通过图像输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理。
               
               二维码示意图
               嵌入式系统技术
               嵌入式系统技术是一种综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。经过几十年的演变,以嵌入式系统为特征的智能终端产品随处可见;小到人们身边的MP3,大到航天航空的卫星系统。嵌入式系统正在改变着人们的生活,推动着工业生产以及国防工业的发展。如果把物联网用人体做一个简单比喻,传感器相当于人的眼睛、鼻子、皮肤等感官,网络就是神经系统用来传递信息,嵌入式系统则是人的大脑,在接收到信息后要进行分类处理。这个比喻很形象地描述了传感器、嵌入式系统在物联网中的位置与作用。
 
       应用层
        TCP/IP的应用层大致对应于OSI模型的应用层和表示层,应用程序通过本层协议利用网络。这些协议主要有FTP、TFTP、HTTP、SMTP、DHCP、NFS、Telnet、DNS和SNMP等。
        文件传输协议(File Transport Protocol,FTP)是网络上两台计算机传送文件的协议,是通过Internet把文件从客户端复制到服务器上的一种途径。
        简单文件传输协议(Trivial File Transfer Protocol,TFTP)是用来在客户端与服务器之间进行简单文件传输的协议,提供不复杂、开销不大的文件传输服务。TFTP协议设计的时候是进行小文件传输的,因此它不具备通常的FTP的许多功能,它只能从文件服务器上获得或写入文件,不能列出目录,也不进行认证。它传输8位数据。
        超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol,HTTP)是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。它可以使浏览器更加高效,使网络传输减少。它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档,还确定传输文档中的哪一部分,以及哪部分内容首先显示等。
        简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol,SMTP)是一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议。SMTP是建模在FTP文件传输服务上的一种邮件服务,主要用于传输系统之间的邮件信息并提供与来信有关的通知。
        动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)分为两个部分,一个是服务器端,另一个是客户端。所有的IP网络设定数据都由DHCP服务器集中管理,并负责处理客户端的DHCP要求;而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。DHCP透过“租约”的概念,有效且动态地分配客户端的TCP/IP设定。DHCP分配的IP地址可以分为三种方式,分别是固定分配、动态分配和自动分配。
        网络文件系统(Net File System,NFS)是FreeBSD支持的文件系统中的一种,允许一个系统在网络上与他人共享目录和文件。通过使用NFS,用户和程序可以像访问本地文件一样访问远端系统上的文件。
        远程登录协议(Telnet)是登录和仿真程序,它的基本功能是允许用户登录进入远程主机系统。以前,Telnet是一个将所有用户输入送到远方主机进行处理的简单的终端程序。它的一些较新的版本在本地执行更多的处理,于是可以提供更好的响应,并且减少了通过链路发送到远程主机的信息数量。
        域名系统(Domain Name System,DNS)用于命名组织到域层次结构中的计算机和网络服务。在Internet上域名与IP地址之间是一一对应的,域名虽然便于人们记忆,但机器之间只能互相认识IP地址,它们之间的转换工作称为域名解析,域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成,DNS就是进行域名解析的服务器。DNS通过对用户友好的名称查找计算机和服务。当用户在应用程序中输入DNS名称时,DNS服务可以将此名称解析为与之相关的其他信息,如IP地址。
        简单网络管理协议(Simple Network Management Protocol,SNMP)是为了解决Internet上的路由器管理问题而提出的,它可以在IP、IPX、AppleTalk、OSI及其他用到的传输协议上被使用。SNMP事实上指一系列网络管理规范的集合,包括协议本身、数据结构的定义和一些相关概念。目前SNMP已成为网络管理领域中事实上的工业标准,并被广泛支持和应用,大多数网络管理系统和平台都是基于SNMP的。
   题号导航      2011年上半年 信息系统项目管理师 上午试卷 综合知识   本试卷我的完整做题情况  
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第5题    在手机中做本题