2015年無線傳感器模擬試題--答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 中南大學(xué)考試試卷2014-2015 學(xué)年 下 學(xué)期 （1） 時間100分鐘 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 課程 48 學(xué)時 3 學(xué)分 考試形式： 閉 卷 專業(yè)年級： 物聯(lián)網(wǎng)12級 總分100分，占總評成績 70 %試題共8頁，答案直接寫在答題紙上，記得填姓名哦 姓名： 一、 選擇題。（選出一個正確答案，并將其代號寫在相應(yīng)題中的括號內(nèi)。每小題2分，共14分）1、Confirm的意思是 （ D）A請求原語 B指示原語 C響應(yīng)原語 D確認原語2、ZigBee適應(yīng)的應(yīng)用場合_。 （D）A.個人健康監(jiān)護 B.玩具和游戲 C.家庭自動化 D.上述全部3、Zigbee不支持的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)式：（

2、）CA星型 B樹型 C環(huán)型 D網(wǎng)狀4、下面哪一項不是WSN的強項。（ ） C A 自組織 B. 分布式 C. 安全性 D.節(jié)點平等5、對于WSN來說，下面哪種說法不對。 （ ） C A. 節(jié)點能力不高 B. 能量供應(yīng)不好 C. 節(jié)點變化性不強 D.網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大6、產(chǎn)生載波頻率在WSN中，是屬于哪一層的事務(wù)。（ ） A A 物理層 B. 數(shù)據(jù)鏈路層 C. 網(wǎng)絡(luò)層 D.以上都不是7、S-MAC協(xié)議是屬于（ ） AA 基于競爭的MAC協(xié)議 B基于分配的MAC協(xié)議C混合型MAC協(xié)議 D. 跨層MAC協(xié)議二、填空題。（每空1分，共 30 分）1. 定向擴散路由機制可以分為三個階段：興趣擴展階段、梯度建立

3、階段、路徑加強階段2. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)模塊的4個狀態(tài)按能耗遞減分別為 發(fā)送 ； 接收 ； 空閑 ； 睡眠 。3. WSN一般使用ISM頻段，ISM是指無須注冊的公用頻段，ISM頻段主要用于 工業(yè) 、 科學(xué) 和醫(yī)療。ISM就是這三個詞匯的縮寫。4. TRAMA協(xié)議由 近鄰協(xié)議（NP）、分配交換協(xié)議（SEP）和自適應(yīng)選舉算法（AEA）三個部分組成。5. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)器網(wǎng)絡(luò)的特征包括 自組織 ，分布式，節(jié)點平等，可靠性要求高，節(jié)點資源有限，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大，時效性等。6. ISM頻段是指無須注冊的公用頻段、具有大范圍的可選頻段、沒有特定的標(biāo)準(zhǔn)，可以靈活使用，ZSTACK將ISM頻段劃分為 16 個

4、信道。7. ZStack中如果節(jié)點正在休眠，則廣播信息將會被保持在它的父節(jié)點，直到該休眠設(shè)備獲得該信息 或 該信息時間溢出。8. Z-Stack中OSAL的任務(wù)通過函數(shù)指針來調(diào)用，參數(shù)有 任務(wù)標(biāo)識符（taskID ） 和 對應(yīng)的事件（event）9. ZStack支持三種網(wǎng)絡(luò)拓撲，即星形網(wǎng)絡(luò) ， 樹形網(wǎng)絡(luò) ，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。10. 對于差分脈沖位置調(diào)制機制，它采用兩個32-chip PN碼，I、Q通道各一個，通過周期性移動PN碼（共16個移位值），將信息以差分方式放置在每個通道的符號內(nèi)。11. 地波是指 沿地球表面附近的空間傳播 的波。12. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，信道共享容易造成兩個問題 數(shù)據(jù)沖突 和

5、 串?dāng)_ 。 13. S-MAC把時間分割成許多時隙，在每個時隙中又劃分為 偵聽 和 睡眠 兩個狀態(tài)。14. ZigBee中，端點（EndPoint）定義了一個設(shè)備內(nèi)的一個通信實體，一個特定的應(yīng)用通過它來執(zhí)行。 ZDO 的端點號是 0。15. 基于競爭的MAC協(xié)議-T-MAC協(xié)議中，采用 滿緩沖區(qū)優(yōu)先 和 未來請求發(fā)送 兩種方法解決早睡問題。16. 相對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，WSN具有以下特征：1）大規(guī)模分布式應(yīng)用 2）以數(shù)據(jù)為中心 3）基于局部拓撲信息 4）基于應(yīng)用 5）數(shù)據(jù)的融合17. SPIN協(xié)議通過節(jié)點之間的協(xié)商，解決Flooding協(xié)議和Gossiping協(xié)議的內(nèi)爆和重疊問題。內(nèi)爆是指節(jié)點在同一

6、時刻收到多份相同的數(shù)據(jù)；重疊是指節(jié)點多次收到同一地區(qū)關(guān)于同一事件的數(shù)據(jù)。18. 相對于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，WSN 在安全性方面有所不同：1因為是無線，所以說不夠安全。這是難免的；因為是平等的，不可能有中心節(jié)點來分配公鑰密碼機制來統(tǒng)一調(diào)配；因為每個節(jié)點能力有限，（計算能力，存儲能力，能量等），不可能有復(fù)雜的加解密。19. 為了實現(xiàn)傳輸層對上層透明，可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，傳輸層主要研究鏈路的 流量控制 和擁塞避免 ，保證數(shù)據(jù)能夠有效無差錯地傳輸?shù)侥康墓?jié)點。20. PFSQ為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，采用了三種機制來確保數(shù)據(jù)的可靠傳輸：緩存機制；NACK確認機制；逐跳錯誤恢復(fù)機制。21. WSN中，靠近sink節(jié)點的

7、地方，數(shù)據(jù)流很大。首先要發(fā)現(xiàn)擁塞，一般有兩種方法： 1 根據(jù) 隊列緩沖的利用率 2 根據(jù) 信道的空閑狀況。22. 在ZigBee協(xié)議棧中，綁定是基于 設(shè)備應(yīng)用層端點 的綁定，而且綁定只能在 互為“補充的” 設(shè)備間被創(chuàng)建。三、簡答題（40分。盡可能簡單）1、什么是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)？Ad hoc網(wǎng)是一種多跳的、無中心的、自組織無線網(wǎng)絡(luò)，又稱為多跳網(wǎng)（Multi-hop Network）、無基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)（Infrastructureless Network）或自組織網(wǎng)（Self-or-ganizing Network）。整個網(wǎng)絡(luò)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，每個節(jié)點都是移動的，并且都能以任意方式動態(tài)地保持與其它

8、節(jié)點的聯(lián)系。在這種網(wǎng)絡(luò)中，由于終端無線覆蓋取值范圍的有限性，兩個無法直接進行通信的用戶終端可以借助其它節(jié)點進行分組轉(zhuǎn)發(fā)。每一個節(jié)點同時是一個路由器，它們能完成發(fā)現(xiàn)以及維持到其它節(jié)點路由的功能。2、邏輯鏈路與物理鏈路有何區(qū)別？ 物理鏈路就是一條無源的點到點的物理線路段，中間沒有任何其他的交換結(jié)點。 邏輯鏈路就是數(shù)據(jù)鏈路，是物理鏈路加上必要的通信規(guī)程。數(shù)據(jù)鏈路則是另一個概念。這是因為當(dāng)需要在一條線路上傳送數(shù)據(jù)時，除了必須有一條物理線路外，還必須有一些必要的規(guī)程來控制這些數(shù)據(jù)的傳輸。3、分析UWB技術(shù)的優(yōu)勢。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)簡單；高速的數(shù)據(jù)傳輸；功耗低；安全性高；多徑分辨能力強；定位精確；工程簡單造價便

9、宜4、介紹LEACH協(xié)議的主要階段。主要包括建立階段和數(shù)據(jù)傳輸階段。在建立階段：節(jié)點運行算法，確定本次自己是否成為簇頭；簇頭節(jié)點廣播自己成為簇頭的事實；其他非簇頭節(jié)點按照信號強弱選擇應(yīng)該加入的簇頭，并通知該簇頭節(jié)點；簇頭節(jié)點按照TDMA的調(diào)度，給依附于他的節(jié)點分配時間片；在數(shù)據(jù)傳輸階段：非簇首節(jié)點負責(zé)采集數(shù)據(jù)，如果需要發(fā)送數(shù)據(jù)，就用最小的能耗發(fā)送給它的簇首節(jié)點；非簇首節(jié)點節(jié)點在分配給他的時間片上發(fā)送數(shù)據(jù)，在不屬于自己時隙的期間可以進入睡眠狀態(tài)以節(jié)省能耗，而簇首節(jié)點則必須始終處于接收狀態(tài)；所有非簇首節(jié)點的TDMA時隙都輪過后，簇首節(jié)點對接收到的數(shù)據(jù)進行融合壓縮，然后直接發(fā)送給Sink節(jié)點。5、分

10、析GPSR協(xié)議的優(yōu)缺點。優(yōu)點：采用局部最優(yōu)的貪婪算法，不需要維護網(wǎng)絡(luò)拓撲，路由開銷?。豢蛇m用于靜態(tài)和移動的WSN網(wǎng)絡(luò)；缺點：需要地理位置信息的支持；需要維護鄰居節(jié)點位置信息。6、說明zigbee網(wǎng)絡(luò)建立的主要過程。首先未加入網(wǎng)絡(luò)的協(xié)調(diào)器節(jié)點建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)；處于激活狀態(tài)的設(shè)備可以直接加入網(wǎng)絡(luò)，也可以通過關(guān)聯(lián)操作加入到網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)備尋找父設(shè)備，經(jīng)過父設(shè)備的同意加入網(wǎng)絡(luò)；設(shè)備加入到網(wǎng)絡(luò)之后，網(wǎng)絡(luò)就會為其分配網(wǎng)絡(luò)地址；設(shè)備節(jié)點的離開有兩種不同的情況：第一種是子設(shè)備向父設(shè)備請求離開網(wǎng)絡(luò)，第二種是父設(shè)備要求子設(shè)備離開網(wǎng)絡(luò)。每個網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點維護一個鄰居列表，其中包含傳輸范圍內(nèi)所有節(jié)點的信息。7、分析T-

11、MAC協(xié)議的未來發(fā)送機制的過程和優(yōu)缺點。未來請求發(fā)送：采用提前通知需要接收數(shù)據(jù)的節(jié)點的方法來實現(xiàn)早睡的避免：當(dāng)中繼節(jié)點C接收到CTS后，除了觸發(fā)自己保持監(jiān)聽狀態(tài)之外，還發(fā)送一個FRTS分組給下一節(jié)點D，F(xiàn)RTS分組中含有下一節(jié)點D需要等待的時間，在此空閑狀態(tài)中，下一節(jié)點必須要保持偵聽狀態(tài)。在中繼節(jié)點C發(fā)送FRTS時看哪個節(jié)點會干擾源節(jié)點A發(fā)送的數(shù)據(jù)，因此源節(jié)點A需要延遲原數(shù)據(jù)的發(fā)送響應(yīng)的時間，但是又必須保持對信道的占用，因此源節(jié)點A在這段時間內(nèi)發(fā)送一個與FRTS一樣長度的分組，該分組不包含任何有用的數(shù)據(jù)，然后才接著發(fā)送有用數(shù)據(jù)信息。從而數(shù)據(jù)傳到中繼節(jié)點C之后中間節(jié)點D還是處于喚醒狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)

12、的實時傳輸。由于采用了未來請求發(fā)送機制，協(xié)議需要增加一個FRTS分組傳輸?shù)臅r間，該方法提高了系統(tǒng)吞吐量和實時性，但是多了一些控制消息，相應(yīng)地要消耗能量。8、ZStack的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)為APP，HAL，MAC，MT，NWK，OSAL，Profile，Security，Services，Tools，ZDO，ZMac，ZMain和Output。，簡述期中HAL，MT， Profile這三層的功能。HAL（Hardware (H/W) Abstraction Layer ）：硬件層目錄，包含有與硬件相關(guān)的配置和驅(qū)動及操作函數(shù)。MT（Monitor Test）：實現(xiàn)通過串口可控各層，與各層進行直接交互。P

13、rofile：AF （Application work ）層目錄，包含AF 層處理函數(shù)文件。9、舉一個您認為是WSN應(yīng)用的最好的例子，簡要介紹一下如何實現(xiàn)的。四、程序題1、 #define led1 P1_0 #define led2 P1_2 /這兩條語句的含義是 定義P1_0 為led1 P1_2為 led2 void led_init(void) P1SEL = 0x00; /P1為普通 I/O 口 P1DIR |= 0x05; /P1.0 P1.2 輸出 led1 = 0; led2 = 0;void io_init(void) P0IEN |= 0X02; / 設(shè)置為中斷方式 PIC

14、TL &= 0X02; / 下降沿觸發(fā) IEN1 |= 0X20; / 允許P0口中斷; P0IFG = 0x00; / 初始化中斷標(biāo)志位 EA = 1; /這一條語句的含義 開總中斷 ;#pragma vector = P0INT_VECTOR_interrupt void P0_ISR(void) /這表示是什么程序 P0中斷服務(wù)程序 P0IFG = 0 ; led1 = led1; /這一條語句的含義是 led1取反，讓led1閃爍 P0IF = 0; 2、float getTemperature(void) / ADC 獲得到實際溫度值程序 unsigned int value

15、; ADCCON3 = (0x3E); /選擇1.25V為參考電壓；14位分辨率；對片內(nèi)溫度傳感器采樣 ADCCON1 |= 0x30; /選擇ADC的啟動模式為手動 ADCCON1 |= 0x40; /啟動AD轉(zhuǎn)化 while(!(ADCCON1 & 0x80); / 等待ADC轉(zhuǎn)化結(jié)束 value = ADCL >> 2; / 低字節(jié)的高6位，高字節(jié)的低兩位構(gòu)成溫度值 value |= (ADCH << 6); / 取得最終轉(zhuǎn)化結(jié)果，存入value中 return value*0.06229-311.43; /根據(jù)公式計算出溫度值3、下面程序是人體感應(yīng)傳感器

16、中的兩個子程序，請加相應(yīng)注釋。void led_init(void) /LED燈初始化 P1SEL = 0x00; / P1為普通 I/O 口 P1DIR |= 0x05; / P1.0 P1.1 輸出 led1 = 0; led2 = 1;void io_init(void) P0SEL &= 0x80; / 設(shè)置P0.7為普通io口 P0DIR &= 0x80; / 設(shè)置P0.7為輸入 4、#define RELAY1 P0_3#define RELAY2 P0_5#define key1 P0_1#define key2 P0_4void main(void) /繼電器板

17、實驗 char save_key1 = 1; char save_key2 = 1; EA=0; xtal_init(); io_init(); while(1) if (key1=0 && save_key1 = 1) RELAY1 = 1; / 什么情況下執(zhí)行到此 按鍵按下并且與上一次檢測時發(fā)生了變化 if (key2=0 && save_key2 = 1) RELAY2 = 1; / = 這個運算符怎么理解 與前一次繼電器的狀態(tài)相比，改變繼電器狀態(tài) save_key1 = key1; save_key2 = key2; Delay(10); 5、進行點對點

18、通信實驗void main(void) halMcuInit(); hal_led_init();hal_uart_init(); basicRfConfig.panId = PAN_ID; 網(wǎng)絡(luò)ID號 basicRfConfig.channel = RF_CHANNEL; basicRfConfig.ackRequest = TRUE;#if NODE_TYPE / NODE_TYPE是干什么用的 區(qū)分發(fā)送節(jié)點還是接收節(jié)點，分別編譯不同程序 basicRfConfig.myAddr = SEND_ADDR;#else basicRfConfig.myAddr = RECV_ADDR; #endif#if NODE_TYPE rfSendData();#else rfRecvData(); #endif6、綁定實驗中，我們做的是未知擴展地址的綁定實驗，它要經(jīng)過基本的三個步驟。它們分別是:第一步： 目標(biāo)設(shè)備允許綁定 ； 第二部： 源設(shè)備發(fā)起綁