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1、实用标准文档无线传感器网络一、填空题（每题4 分，共计 60 分）1. 传感器网络的三个 基本要素 ：传感器、感知对象、用户 ( 观察者 )2. 传感器网络的 基本功能 ：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息3 、3. 无线传感器 节点的基本功能 ：采集数据、数据处理、控制、通信4. 无线通信 物理层的主要技术 包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术5. 扩频技术 按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频6. 定向扩散路由机制 可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段7. 无线传感器网络特点 ：大规模网络、自组织网络、可
2、靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络8. 无线传感器网络的 关键技术 主要包括： 网络拓扑控制、 网络协议、 时间同步、 定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术9. IEEE 802.15.4 标准 主要包括：物理层。介质访问控制层10. 简述无线传感器网络 后台管理软件结构与组成 ：后台管理软件通常由数据库、 数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。11.数据融合 的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测12. 无线传感器网络可 以选择的频段 有： _800MHz_915M_、2.4GHz、_5GHz13. 传感器网络的 电源节能方法
3、 ： _休眠（技术）机制、 _数据融合14.传感器网络的 安全问题 ： (1)机密性问题。 (2)点到点的消息认证问题。(3)完整性鉴别问题。15.802.11 规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28sa) 、点协调功能帧间间隔PIFS 长度是SIFS加一个时隙(slot) 长度，即 78sb) 分布协调功能帧间间隔 DIFS ，DIFS 长度 =PIFS +1 个时隙长度， DIFS 的长度为 128 s16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如： 1、 6、11 频道。17. 802.11 网络的基本元素 SSID 标示了一个无线服务 ，这个服务的内容包括了： 接入速率、工作
4、信道、认证加密方法、网络访问权限等18.传感器 是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换元件、 转换电路三部分组成19. 传感器节点 由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成20.物联网 是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖万物的网络。 RIFD 无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。21. 建设无线校园网必须的设备有：二、基本概念解释（每题5 分，共 40 分）1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理CSMA/CA 机制 :当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。
5、若信道空闲，且在DIFS 时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS 时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。否则精彩文案实用标准文档执行退避算法。2. 802.11 无线 LAN提供的服务有哪些？?802.11 规定每个遵从该标准的无线局域网必须提供9 种服务，这些服务分为两类，5 种分布式服务和4 种站服务。分布式服务涉及到对单元（ cell ）的成员关系的管理，并且会与其它单元中的站点进行交互。由 AP提供的 5 种服务将移动节点与A
6、P关联起来，或者将它们与AP解除关联。? 建立关联： 当移动站点进入一个新的单元后， 立即通告它的身份与能力。 能力包括支持的数据速率、需要 PCF服务和功率管理需求等。 AP 可以接受或拒绝移动站点的加入。如果移动站点被接受，它必须证明它自己的身份。? 解除关联。无论是 AP 还是站点都可以主动解除关联，从而中止它们之间的关系? 重建关联。站点可以使用该服务来改变它的首选AP 。? 分发。该服务决定如何将发送到AP的帧发送出去。如果目的站在同一个AP 下，帧可以被直接发送出去，否则必须通过有线网络转发。? 集成。如果一个帧需要通过一个非 802.11 网络（具有不同的编址方案或帧格式）传输，
7、该服务可将 802.11 格式转换成目的网络要求的格式站服务 4 种站服务用于管理单元内的活动。? 身份认证。当移动站点与 AP建立了关联后， AP 会向移动站点发送一个质询帧，看它是否知道以前分配给它的密钥；移动站点用自己所知道的密钥加密质询帧，然后发回给AP ，就可以证明它是知道密钥的；如果AP 检验正确，则该移动站点就会被正式加入到单元中。? 解除认证。一个以前经过认证的站想要离开网络时，需要解除认证。? 保密。处理加密和解密，加密算法为RC4。 数据传递。提供了一种数据传送和接收方法3. 简述无线传感器网络系统工作过程无线传感器网络 (WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的
8、方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户4. 为什么无线传感器网络需要时间同步，简述RBS、 TPSN时间同步算法工作原理？在分布式的无线传感器网络应用中， 每个传感器节点都有自己的本地时钟。 不同节点的晶体振荡器频率存在偏差， 以及湿度和电磁波的干扰等都会造成网络节点之间的运行时间偏差，RBS同步协议 的基本思想是多个节点接收同一个同步信号，然后多个收到同步信号的节点之间进行同步。 这种同步算法消除了同步信号发送一方的时间不确定性。 这种同步协议的缺点是协议开销大TPSN 协议 采用层次型网络结构，首先将所有节点按照层次结构进行分级，然后
9、每个节点与上一级的一个节点进行时间同步，最终所有节点都与根节点时间同步。5. 为什么无线传感器网络需要节点定位，简述基于距离的定位算法三边测量算法、三角测量算法的工作原理？传感器节点的自身定位是传感器网络应用的基础。许多应用都要求网络节点预先知道自身的位置，并在通信和协作过程中利用位置信息完成应用要求。若没有位置信息，传感精彩文案实用标准文档器节点所采集的数据几乎是没有应用价值的。所以，在无线传感器网络的应用中，节点的定位成为关键的问题。基于距离的定位算法：通过测量节点与信标节点间的实际距离或方位进行定位三边测量算法：已知 A、 B、C 三个节点的坐标，以及它们到节点D 的距离，确定节点D 的
10、坐标三角测量算法：已知 A、B、C 三个节点的坐标，节点D相对于节点A、B、C 的角度，确定节点 D 的坐标；6. 无线传感器网络体系结构包括哪些部分，各部分的功能分别是什么？无线传感器网络体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层和能量管理平台、 移动管理平台和任务管理平台。 这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。7. 简述基于 ZigBee 无线传感器网络架构 ?说明节点设备类型的不同与功能？基于 ZigBee 无线传感器网络节点的核心部件采用Chipcon 公司生产的2.4GHz 射频系统单芯片 C
11、C2430。该单芯片上整合了 ZigBee RF 前端、内存和微控制器等。其结构框图如图所示。ZigBee 的逻辑设备按其功能可分为协调器、路由器和终端设备。协调器 的作用在于启动网络初始化、组织网络节点和存储各节点信息。路由器 设备的作用是管理每对节点的路由信息。终端设备 相当于网络中的叶节点，可以是任意类型的物理设备。8. 简述无线传感器应用的开发过程，系统仿真常用哪些软件平台？开发过程依据软件工程的思想， 结合无线传感器网络及嵌入式系统开发的特征，总结在开发无线传感器网络应用过程中的经验，整个开发过程分为分析、设计、实现和测试四个阶段分析阶段 : 整个开发过程始于分析阶段，这个阶段显示系
12、统应该做什么。指出系统要实现的目标， 在分析阶段， 要分析具体的应用背景及用户或用户代表对系统的期望，并给出明确的定义，在此基础上分析员要能够准确地定义系统的需求。设计阶段 : 依据系统需求，设计选用适合目标系统的硬件平台、软件系统等。使用模块化原则， 使用结构图将系统应用程序先划分为较小的部分，以便能够容易理解和处理。在模块精彩文案实用标准文档划分的过程中， 要尽量达到模块间的松散藕合，以提高可重用性，使维护修改更容易， 实现新的用户需求。实现阶段 : 完成系统软硬件平台的定制和创建实际的程序。根据目标系统的设计和需求，定制传感器节点的功能， 并对 WSN操作系统 ( 软件平台 ) 进行裁减
13、， 剔除开发目标系统所不需要的部分，以节省有限的空间，提高系统运行效率。测试阶段 : 将编译成功的应用程序导人节点进行测试。目前无线传感器网络使用的仿真工具 主要有NS2、 TinyOS、 OPNET、 OMNET+等等。其中TinyOS 是专门针对无线传感器网络的特点而研究开发的。NS2:NS是一种可扩展、以配置和可编程的时间驱动的仿真工具, 它是由 REAL仿真器发展而来 . 在 NS的设计中 , 使用 C+和 OTCL两种程序设计语言 ,C+是一种相对运行速度较快但是转换比较慢的语言，所以C+语言被用来实现网络协议, 编写 NS 底层的仿真引擎; OTCL是运行速度较慢 , 但可以快速转换的脚本语言, 正好和 C+互补 , 所以 OTCL语言被用来配置仿真中各种参数 , 建立仿真的整体结构 ,OTCL的脚本通过调用引擎中各类属性、方法 , 定义网络的拓扑 , 配置源节点、 目的节点建立链接, 产生所有事件的时间表, 运行并跟踪仿真结果 , 还可以对结果进行相应的统计处理或制图.NS 可以提供有线网络、无线网络中链路层及其上层精确到数据包的一系列行为仿真。NS中的许多协议都和真实代码十分接近, 其真实性和可靠性是非常高的OPNET主要特点包括以下几个方面: (1) 采用面向对象的技术, 对象的属性可以任意配置
