傳感器網(wǎng)絡復習

1、一.填空題 1、傳憋豊網(wǎng)絡的三個基本要素：傳愚器.懋知對象，況祭春 2、無線通信物理層的主芙技術色拾：介庾的選擇、頻段的造擇、詵勻技術勺擴頻技術， 3、無技傳恿券網(wǎng)絡將0：夬史妥丙2、赳匡氏網(wǎng)菇、匚突的網(wǎng)綻、以敖岑力丘心的叵坊、衛(wèi)月天的網(wǎng)竊 4、無找傳戀需N絡的關氐術主要包括：列絡拓引、怡絡辦汰 時可冋步.定空技性 克毘蟲臺及莒至. 網(wǎng)絡安全、應用層技術鑄. 5、傳啊蓉節(jié)貞蟲傳磁尋啜塊、處理趕模塊、無違適信欖決和狂呈供玄啜決四部分妲成： 6、無聶傳感希網(wǎng)絡的主成模決分為：通信模職、傳恿施決、計倉模決、存錯模決和電滬模塊. 二傳感器網(wǎng)絡的支撐技術包拾：定位技術、時勻司步、扳據(jù)租臺、能気就理、安全

2、機引. 8. 傳感器節(jié)點適信模塊的工作模式有發(fā)送、接收和空閑. 9. 傳感釜節(jié)點的能耗主雯集中左道信螟塊. 10. 圭前傳恿器網(wǎng)結巨用最廣的兩神通肯協(xié)議是：zigbee. IEEES02. L5. 4. 11. ZigBee主要界定了網(wǎng)絡、安全和應月桂架雯，適當它的網(wǎng)絡層支冷三種托撲塗構：星空（Star，結構、；勺 狀（Mesh）至構、簇樹型（Cluster Tree琵構。 12. 艱據(jù)對傳感賽豹據(jù)的操作級刃町將數(shù)毘世臺技丈分為以下三類：培征級起仝紉E級蚩臺.戻秉經(jīng)趕臺。 】3、信誼可次從故義和廣文兩方囪涯憶 悅文的嗚：過（悟號轍出自貳頁），分為（有找咅2印無線信道）；廠 義信逼（包括除除傳林

3、邑括有關的轉鍥器）廠義信道抜照功能瓦以分為（模擬信道）和（數(shù)字停I） 14. 任意相鄰區(qū)城使馬無頻率交天的粳道是.如：h 1】頻道： 15. 無線傳番器網(wǎng)絡可以透擇為頻段有：868UHZ. 915MHZ. 2. 4CH2. 5CHZ 16、無線通借物豐層的主嬰技術包括：介匱的迭車頻段的遶擇.謁引技術和擴頻技術 17、IEEE 802.15新準主要旦括：物理層和MAC 3的標準。 】引藥弓蘭 幻 事萬上=層： 仏1購7年克盛井會布的IEEE8C2.11 準的最初版本文持三種可選的物理曇 謹更4. 無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議有哪些類型？路由協(xié)議的設計要求？ 由協(xié)議主要分為四類；基于聚簇的路由協(xié)議、以

4、數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議、基于地理位置路由協(xié)議和能量路由 協(xié)議?，F(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議設計以節(jié)能、延長網(wǎng)路生命周期為主要目的。 QOS路由；目前傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的研究重點主要集中在能量效率上，而在未來的研究中可能還需要 解決由視頻和成像傳感器以及實時應用引起的QOS問題。 支持移動性：目前的 WSNS路由協(xié)議對網(wǎng)絡的拓撲感知能力和移動性的支持比較差，如何在控制協(xié)議開 銷的前提下，支持快速拓撲感知是一個重要挑戰(zhàn)。 安全路由：由于WSNS的固有特性，其路由協(xié)議極易受到安全威脅，是網(wǎng)絡攻擊的主要目標， 設計簡單、 有效、適用于WSNS的安全機制是今后努力的方向。 有效功能：WSNS中數(shù)據(jù)通信最為耗

5、能，今后盡量通過使用數(shù)據(jù)融合技術、數(shù)據(jù)傳輸中采用過濾機制來 減少通信量，并通過讓各節(jié)點平均消耗的能量來保持通信量的負載均衡。 T77上. 土扭 k 擴拯和 Q嚴恒罷、 | *、初美琨垂宜冃刃城的不環(huán)分類也不冋般可以分為，協(xié)議網(wǎng)關”.應用俺芙和安土網(wǎng)苑 U乳無線傳感器網(wǎng)絡網(wǎng)關屬于 巳江網(wǎng)關的一種可以轉換不同的協(xié)議； 2. 肖什么無線傳耀麗箱齋要吋間同步.簡述BBS、TPSX時間間步算法工作原理? 在丘布式前無遶隹感器網(wǎng)絡宜印凸.縣個借惑器布點密百自已曲本地討4 不同節(jié)點前晶n更償建3更墜申生省 垂以族濕度和電蹙渡的干就尊卻會說咸網(wǎng)絡節(jié)點之司的謔疔時間偏峑 RB5司歩協(xié)故的基本蓉想是多個節(jié)點接收同

6、一個同步信號T然后爭個收剎同歩信號的節(jié)點之同il石同步.富種 叵歩轉法芒點了區(qū)步咎號冥咗一方的此間丁涯定生這科同步悔誼射呆U.是力謖尹笆大 TPSS協(xié)誼甕用矍次型網(wǎng)絡結構，首先將所有節(jié)直按惑次姑構遊行分飯，罐后毎個節(jié)査與上一級的一爭節(jié)直 進疔時間同步-曼婆陽吉韋日都寫帳節(jié)虐時間同步. 5) 容錯性；由于 WSNS節(jié)點容易發(fā)生故障，應盡量利用節(jié)點易獲得的網(wǎng)絡信息計算路由，以確保在路由出 現(xiàn)故障時能夠盡快得到恢復，可采用多路徑傳輸來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?5、無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議具有哪些特點？ 1) 能量優(yōu)先， (2)基于局部拓撲信息( 3)以數(shù)據(jù)為中心( 4)應用相關 6. 什么是數(shù)據(jù)融合技

7、術，它在傳感器網(wǎng)絡中的作用是什么？ 數(shù)據(jù)融合是一種多源信息處理技術，它通過對來自同一目標的多源數(shù)據(jù)進行優(yōu)化合成，獲得比單一信息源 更精確、完整的估計或判決。在傳感器網(wǎng)絡中的作用在于；節(jié)省整個網(wǎng)絡的能量，增強所收集數(shù)據(jù)的準確 性，提高數(shù)據(jù)收集效率。 第一章： 1. 無線傳感網(wǎng)與自組織網(wǎng)絡的主要異同點有哪些？ 答：無線傳感網(wǎng)是自組織網(wǎng)路的一種典型應用，雖然具有移動自組織特征，但與傳統(tǒng)的移動自組織網(wǎng)絡相 比，又有不同之處，主要區(qū)別有以下幾點： 1) 無線傳感網(wǎng)以數(shù)據(jù)為中心； 2) 在通信方式方面，無線傳感網(wǎng)節(jié)點主要使用廣播通信，而別自組織網(wǎng)絡節(jié)點采用點對點通信； 3) 在網(wǎng)絡節(jié)點的處理能力方面，自組

8、織網(wǎng)絡的處理能力較強，而無線傳感網(wǎng)節(jié)點的處理能力、計算能力 和存儲能力都有限； 4) 在網(wǎng)絡節(jié)點規(guī)模方面，無線傳感網(wǎng)包含的節(jié)點數(shù)量比自組織網(wǎng)絡高幾個數(shù)量級； 5) 由于無線傳感網(wǎng)節(jié)點數(shù)量的原因，其節(jié)點沒有統(tǒng)一的標示。 2. 簡述無線傳感網(wǎng)發(fā)展歷史的階段劃分和各階段的技術特點？ 答：第一階段：傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)，其特征在于；傳感器節(jié)點只產(chǎn)生探測數(shù)據(jù)流，沒有計算能力，并且相 互之間不能通行。 第二階段；無線傳感網(wǎng)節(jié)點集成化，其特征在于；主要在軍事領域展開，并成為網(wǎng)絡中心戰(zhàn)體系中的關鍵 技術。 第三階段；多跳自組網(wǎng)，其特征在于：網(wǎng)絡傳輸自組織、節(jié)點設計低功耗。 第二章； 1. 簡述目前無線傳感網(wǎng)使用的

9、頻段及其傳輸速率？ 答；基于ZigBee的無線網(wǎng)絡所使用的工作 頻段為868MHz、915MHz和2.4GHz,最大數(shù)據(jù)傳輸速率為 250kbps； 2. 簡述目前主流的近距離無線通信技術及其特點？ 答：1)ZigBee技術，其特點是；近距離、低復雜度、低功耗、低速率、低成本； 2) 紅外通信技術，其特點是；點對點無線傳輸方式，且需要對準方向；傳輸中間不能有障礙物，幾乎無法 控制信息傳輸?shù)倪M度。 3) 藍牙技術，其特點是：抗信號衰弱能力強；鏈路穩(wěn)定，隨機噪音影響??；使用2.4GHZ ISM頻段，無須 申請許可證；可同時支持數(shù)據(jù)、音頻、視頻信號；采用 FM 調制方式，降低設備的復雜性。 4) W

10、iFi 技術，其特點是：傳輸速率高、可靠性高、建網(wǎng)快速便捷、可移動性好、網(wǎng)絡結構彈性化、組網(wǎng) 靈活、組網(wǎng)價格較低廉。 5) UWB 技術，其特點是：短距離、高傳輸速率、低發(fā)射功率。 3. 簡述目前主流廣域網(wǎng)互聯(lián)無線通信技術及其特點？ 答；1)GPRS和EDGE技術，其特點是；數(shù)據(jù)服務速率高、能節(jié)約網(wǎng)絡投資、可以充分滿足未來無線多媒體 應用的帶寬需求。 2) WiMAX技術，其特點是：QOS保障、傳輸速率高、業(yè)務豐富多樣。 3) 3G 技術，其特點是：更高的數(shù)據(jù)速率和更加豐富的視頻業(yè)務。 4）LTE技術，其特點是：更高的通信速率；高頻譜效率；QoS保證；降低了無線網(wǎng)絡時延；向下兼容；支 持 1.

11、25 20MHZ 間的多種系統(tǒng)帶寬。 第三章； 1EEE 802.11 MAC協(xié)議的工作模式是什么？ 答：分布式協(xié)調（DCF工作模式和點協(xié)調（PCF工作模式。 2EEE 802.11 MAC協(xié)議的DCF、PCF的主要內容是什么？ 答：DCF:在DCF工作方式下，節(jié)點在偵聽到無線信道忙之后，采用CSMA/CA機制和隨機退避機制，實現(xiàn) 無線信道的共享。 PCF:在PCF工作方式下，通過訪問接入點協(xié)調節(jié)點的數(shù)據(jù)收發(fā)，通過輪詢方式查詢當前哪些節(jié)點有 數(shù)據(jù)發(fā)送的請求，并在必要時給予數(shù)據(jù)發(fā)送權。 3. 簡述T-MAC協(xié)議的工作原理以及關鍵技術 答：工作原理：在 T-MAC協(xié)議中，數(shù)據(jù)的發(fā)送都是以突發(fā)方式進

12、行的。其中每個節(jié)點都周期性地喚醒、進 入活躍狀態(tài)、和鄰居進行通信，然后進入睡眠狀態(tài)，直到下一個周期開始。同時，新的消息在隊列中進行 緩存。節(jié)點之間進行單播通信，使用RTS/CTS/DATA/AC的方法，以確保避免碰撞和可靠傳輸。 關鍵技術：周期性偵聽的同步；RTS操作和Ta的選擇；避免串擾；早睡問題； 4. 簡述 sift 協(xié)議的工作原理和主要優(yōu)缺點 答：工作原理；該協(xié)議采用 CSMA機制，競爭窗口長度固定，在窗口內每個時隙通過非均勻概率分布來確 定是否發(fā)送。Sift協(xié)議是基于事件驅動的 WSN競爭MAC協(xié)議。 優(yōu)缺點：網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)傳輸由事件驅動，存在空間相關的競爭； 不是所有節(jié)點都需要報告事

13、件；節(jié)點的密度是時變的。 5. 基于競爭的MAC協(xié)議的主要特點是什么？ 答：1）基于競爭的MAC協(xié)議是根據(jù)需要分配信道，所以這種協(xié)議能較好地滿足節(jié)點數(shù)量和網(wǎng)絡負載的變 化。 2）基于競爭的MAC協(xié)議能較好地適應網(wǎng)絡拓撲的變化。 3）基于競爭的MAC協(xié)議不需要復雜的時間同步或集中控制調度算法。 6. 簡述DEANA TRAMA協(xié)議的基本思想和工作原理 答：DEANA的基本思想： 7. 簡述DMAC協(xié)議的基本思想和工作原理 答：基本思想：大多數(shù)無線傳感網(wǎng)應用中，主要的通信流量是由節(jié)點采集數(shù)據(jù)后向一個sink節(jié)點匯聚的單 向樹狀模式。根據(jù)匯聚樹的特點提出的 DMAC協(xié)議是基于S-MAC和T-MAC協(xié)

14、議的思想，DMAC協(xié)議采用預 先分配的方法來避免睡眠延遲。 工作原理：DMAC協(xié)議引入了一種交錯的監(jiān)聽睡眠調度機制，保證數(shù)據(jù)在多跳路徑上的連續(xù)傳輸，也引入 了一種更新機制，使占空比能自適應調整。 第四章 1EEE 802.15.4中規(guī)定的 MAC幀包括哪些類型？ 答： 1）信標幀：負載數(shù)據(jù)為上層協(xié)議提供數(shù)據(jù)傳輸接口。 2） 數(shù)據(jù)幀；用來傳輸上層發(fā)到MAC子層的數(shù)據(jù)，它的負載字段包含了上層需要傳送的數(shù)據(jù)。 3）確認幀；用于數(shù)據(jù)接收成功后發(fā)送以確認。 4）命令幀；用于組建 PAN網(wǎng)絡，傳輸同步數(shù)據(jù)。 2. 簡述ZigBee與IEEE 802.15.4標準的聯(lián)系與區(qū)別。 答：聯(lián)系：IEEE 802.

15、15.4僅定義了物理層和 MAC層的規(guī)范。基于IEEE 802.15.4標準的ZigBee技術是一種新 興的近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線通信技術。ZigBee協(xié)議棧建立在IEEE 802.15.4 的PHY層和MAC子層規(guī)范之上。它實現(xiàn)了網(wǎng)絡層和應用層。 區(qū)別：IEEE802.15.4標準有IEEE負責制定，而 ZigBee協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟制定。 3簡述ZigBee協(xié)議體系結構 答： 1）物理層 /數(shù)據(jù)鏈路層：物理層與物理傳輸媒介相關，負責物體媒介與數(shù)據(jù)比特的相互轉化，以及數(shù) 據(jù)比特與上層數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)幀的相互轉化。數(shù)據(jù)鏈路層負責尋址功能，發(fā)送數(shù)據(jù)時決定數(shù)據(jù)發(fā)送的

16、目的地址，接收數(shù)據(jù)時判定數(shù)據(jù)的源地址。 2）ZigBee 堆棧層： ZigBee 堆棧層有網(wǎng)絡層與安全平臺組成，提供應用層與 IEEE802.15.4 物理層/數(shù)據(jù) 鏈路層的連接，由與網(wǎng)絡拓撲結構、路由、安全相關的幾個堆棧層次組成。 3）應用層：應用層包含在網(wǎng)絡節(jié)點上運行的應用程序，賦予節(jié)點自己的功能。應用層的主要功能是將輸入 轉化為數(shù)字數(shù)據(jù)，或者將數(shù)字數(shù)據(jù)轉化為輸出。 第五章： 1. 無線傳感網(wǎng)路由協(xié)議的分類方法有哪些？ 答； 1 ）按源節(jié)點獲取路徑策略，劃分為主動路由協(xié)議、按需路由協(xié)議和混合路由協(xié)議。 2）按通信的邏輯結構，劃分為平面路由協(xié)議和層次路由協(xié)議。 3）按路由的發(fā)現(xiàn)過程，劃分為基

17、于地理位置和基于查詢的路由協(xié)議。 2. 能量感知路由的基本原理是什么？ 答；能量感知路由協(xié)議從數(shù)據(jù)傳輸中的能量消耗出發(fā)，討論最優(yōu)的能量消耗路徑。根據(jù)節(jié)點的可用能量或 傳輸路徑上鏈路的能量需求，選擇數(shù)據(jù)的轉發(fā)路徑。 3簡述層次路由協(xié)議LEACH協(xié)議的原理和工作過程 答：低功耗自適應聚類分級 LEACH協(xié)議（LOW Energy Adaptive Clustering Hierarchy是無線傳感器網(wǎng)絡中最早 被提出來的分層路由算法。LEACH可以將網(wǎng)絡整體的生存時間延長15%，其基本思想是通過隨機循環(huán)地選 擇簇頭節(jié)點，將整個網(wǎng)絡的能量負載平均分配到每個傳感器節(jié)點中，從而降低網(wǎng)絡能源消耗，提高網(wǎng)絡

18、整 體生存時間。在協(xié)議中，首先隨機選擇一個節(jié)點作為簇頭，簇頭開始發(fā)送廣播消息，然后其他普通子節(jié)點 根據(jù)信號強弱選擇要加入的簇群。簇頭按照TDMA的方式分給每個普通子節(jié)點一個時隙，并廣播消息。普 通子節(jié)點在規(guī)定的時隙內向簇頭發(fā)送數(shù)據(jù)。 第六章： 1. 無線傳感網(wǎng)定位技術的含義是什么 ? 答；無線傳感網(wǎng)定位技術包括傳感器節(jié)點的自身定位和對監(jiān)控目標的定位。 2. 簡述無線傳感網(wǎng)的定位方法和分類？ 答： 1）根據(jù)是否依靠測量距離，分為基于測距的定位和不需要測距的定位。 （2）根據(jù)部署的場合不同，分為室內定位和室外定位。 （3）根據(jù)信息收集的方式，網(wǎng)絡收集傳感器數(shù)據(jù)用于節(jié)點定位被稱為被動 3. 簡述以下

19、術語的含義：錨點、測距、連接度、到達時間差、接收信號強度指示、視距。 答： （1）錨點：指預先獲得位置坐標的節(jié)點，也被稱作錨點。其余節(jié)點被稱為非錨點。 （2）測距：指兩個相互通信的節(jié)點通過測量的方式來估計出彼此之間的距離或角度。 （3）連接度：包括節(jié)點連接度和網(wǎng)絡連接度兩種含義。 節(jié)點連接度是指節(jié)點可探測發(fā)現(xiàn)的鄰居節(jié)點個數(shù)。 網(wǎng)絡連接度是所有節(jié)點的鄰居節(jié)點數(shù)目的平均值，它反映了傳感網(wǎng)節(jié)點配置的密集程度。 4）到達時間差： 發(fā)射節(jié)點同時發(fā)射兩種不同傳播速度的無線信號， 接收節(jié)點根據(jù)兩種信號到達的時間差以 及這兩種信號的傳播速度計算兩個節(jié)點之間的距離。 （5）接收信號強度指示（ Received

20、signal Strength Indicator， RSS）I ：節(jié)點接收到無線信號的強度大小，被稱 為接收信號的強度指示。 6）視距：如果傳感器的兩個節(jié)點之間沒有障礙物，能夠實現(xiàn)直接通信，則稱這兩個節(jié)點間存在視線關系。 第七章： 1. 無線傳感網(wǎng)時間同步的作用是什么？ 答；首先，傳感器節(jié)點通常需要彼此協(xié)作，去完成復雜的監(jiān)測和感知任務。 其次，傳感網(wǎng)的一些節(jié)能方案是利用時間同步來實現(xiàn)的。 2. 無線傳感網(wǎng)常見的時間同步機制有哪些 ? 答：RBS同步機制；Tiny-sync/Mini-sync同步機制；TPSN時間同步協(xié)議。 3簡述TPSN時間同步協(xié)議的工作原理 答：TPSN協(xié)議采用層次型網(wǎng)絡結構，首先將所有節(jié)點按照層次結構進行分級，然后每個節(jié)點與上一級的一 個節(jié)點進行時間同步，最終所有節(jié)點都與根節(jié)點的時間同步，節(jié)點對之間的時間同步是基于發(fā)送者接 收者的同步機制。 第九章： 1. 什么是數(shù)據(jù)融合技術？簡述無線傳感網(wǎng)中數(shù)據(jù)融合的必要性 答