《无线传感器网络复习提纲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无线传感器网络复习提纲（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、无线传感器网络复习提纲配套教材物联网与无线传感器网络电子工业出版社1. 无线传感器网络（ WSN ）概念。答： P2WSN 是一种特殊的无线通信网络， 它是由许多个传感器节点通过无线自组织的方式构成的，应用在一些人们力不能及的领域。2. WSN 与无线自组织网络（ Ad hoc ）的共有特征。答： P3WSN 与 Ad hoc 一样，具有以下特征：（ 1 ）自组织（ 2 ）分布式（ 3 ）节点平等（ 4 ）安全性差3. WSN 特有的特征。答： P4（ 1 ）计算能力不高（ 2 ）能量供应不可替代（ 3 ）节点变化性强（ 4 ）大规模4. WSN 在各领域的应用。答： P5环境的预测和保护；医
2、疗护理；军事领域；智能家居5. 传感器节点通常具备的功能。答： P7动态配置，以支持多种网络功能；节点可以动态配置成网关、普通节点等；远程可编程，以便增加新的功能，如支持新的信号处理算法；定位功能，以便确定自己的绝对或者相对位置，如利用全球定位系统；支持低功耗的网络传输；支持长距离通信，以便数据传输，如网关之间的通信。6. WSN 的层次结构以及各层的功能。答： P8-P10WSN 分为 5 层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层1 ) 物理层：传输介质、传输通路、信道、低功率2 ) 数据链路层：数据流的多路复用、数据帧检测、媒体接入和差错控制， 数据链路层保证了传感器网络内点到点和点
3、到多点的链接。3 ) 网络层：能耗、以数据为中心4 ) 传输层：在多种类型数据传输任务的前提下保障各种数据的端到端的传输质量5 ) 应用层：应用层的传感器管理协议、任务分配和数据广播管理协议，以及传感器查询和数据传播管理协议。7. WSN 的各管理平台。答： P10-P111 ) 能量管理平台2 ) 移动管理平台3 ) 任务管理平台8. WSN 面临的挑战。答： P12-P131 ) 低能耗2 ) 实时性3 ) 低成本4 ) 安全和抗干扰5 ) 协作9. WSN 中 MAC 协议的分类(按不同方式划分)答： P301 ) 按节点接入方式划分： 发送节点发送数据到目的节点， 目的节点接收到数据包
4、的通知方式通常可分为侦听、 唤醒和调度三种MAC 协议。2 ) 按信道占用数划分：单信道、双信道和多信道。3 ) 按分配信道方式划分：竞争性、分配型、混合型和跨层。10. WSN 中 MAC 协议一般都要解决哪些问题。答： P31I ) 网络性能的优化II .WSN 数据链路层有哪些关键问题。答： P321 ） 能量效率问题2 ） 可扩展性3 ） 公平性4 ） 信道共享问题12. CSMA/CA 算法的原理，与 CSMA/CD 算法的区别。答： P104 ：CSMA/CA 载波侦听多路访问/ 冲突避免（ 1 ）首先检测信道是否有使用，如果检测出信道空闲，则等待一段随机时间后，才送出数据。（ 2
5、 ）接收端如果正确收到此帧，则经过一段时间间隔后，向发送端发送确认帧ACK 。（ 3 ）发送端收到 ACK 帧，确定数据正确传输，在经历一段时间间隔后，会出现一段空闲时间。CSMA/CD 载波侦听多路访问 / 冲突检测（ 1 ）传输前监听（ 2 ）如果忙则等待（ 3 ）如果空闲则传输并检测冲突（ 4 ）如果冲突发生，重传前等待（ 5 ）重传或夭折区别：CSMA/CD ：带有冲突检测的载波监听多路访问，可以检测冲突，但无法“避免”CSMA/CA ： 带有冲突避免的载波监听多路访问， 发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量“避免”；1 .两者的传输介质不同 ,CSMA/CD 用于总线式以太
6、网,而CSMA/CA 则用于无线局域网 802.11a/b/g/n 等等；2 . 检测方式不同 ,CSMA/CD 通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化；而 CSMA/CA采用能量检测（ED）、载波检测（CS）和能量载波混合检测 三种检测信道空闲的方式；3 .WLAN 中，对某个节点来说，其刚刚发出的信号强度要远高于来自其他节点的信号强度，也就是说它自己的信号会把其他的信号给覆盖掉；4 . 本节点处有冲突并不意味着在接收节点处就有冲突。综上，在 WLAN 中实现 CSMA/CD 是比较困难的。CSMA/CA 与 CSMA/CD 的区别（ 1 ） 载 波 检
7、测 方 式 ： 因 传 输 介 质 不 同 ， CSMA/CD 与CSMA/CA 的检测方式也不同。 CSMA/CD 通过电缆中电压的变化来检测，当数据发生碰撞时，电缆中的电压就会随着发生变化；而CSMA/CA采用能量检测(ED)、载波检测(CS)和能量载波混合检测三种检测信道空闲的方式。( 2 )信道利用率比较CSMA/CA 协议信道利用率低于CSMA/CD 协议信道利用率。但是由于无线传输的特性，在无线局域网不能采用有线局域网的 CSMA/CD 协议。信道利用率受传输距离和空旷程度的影响，当距离远或者有障碍物影响时会存在隐藏终端问题，降低信道利用率。具体最高的信道利用率与传输速率有关。在I
8、EEE802.11b 无线局域网中，在1Mb/s 速率时最高信道利用率可到 90% ，而在11Mb/s 时最高信道利用率只有65%左右。13. W SN 路由协议的分类。答： P63 ：1 ) 基于数据的路由协议2 ) 基于集群结构的路由协议3 ) 基于地理位置的路由协议14. W SN 网络层的关键问题。答： P62 ：1 ) 节能2 ) 高扩展性3 ) 容错性5 ) 通信量分布不均匀15. LEACH 路由协议的工作原理。答： P68 ：采用随机选择簇首的方式来避免簇首过度消耗能量；通过数据聚合有效地减少网络的通信量。协议随机挑选一些节点作为簇首节点，这些簇首节点负责收集并融合周围节点的数
9、据，然后发送给Sink 节点。1 ) 建立阶段2 ) 就绪阶段16. W SN 中传输层为何不能直接使用传统的 TCP 协议。答： P79 ：1 ) TCP 协议提供的是端到端的可靠传输， 也就是说， 只提供从原节点到目的节点的数据交换，中间节点只能作为转发节点，没有数据处理能力。而 WSN 中存在大量的冗余信息，要求节点能够对接收到的数据包进行简单的处理(如融合、计算)后再转发。 从而提高网络的性能， 这种机制在TCP 协议中会被当作丢包来处理，从而源节点会再次重发该数据包，造成能量浪费和拥塞。2 ) TCP协议采用的三次握手机制，时间太长，过程也相当复杂。对于无线传感器网络来说，保证它的实
10、时性是非常重要的，而且 WSN 中节点的动态性强， TCP 没有相对应的处理机制。3 ) TCP协议的可靠性要求很高，要求所有的数据包都被传送到目的节点，否则就会发生重传，可靠性保证采用的是基于数据包的传输方式；而WSN 中由于节点总舵，数据包中包含了太多的冗余信息，进行简单处理后可能会减少数据包的数量，采用的是基于时间的可靠性，只要求目的节点接收到源节点发送的事件，可以有一定的数据包丢失或者删除。4 ) 在网络中， 反馈是非常重要的。 在 TCP 系诶严重， 采用的 ACK反馈机制，目的节点接收到数据包后，反馈一个ACK 数据包来通知源节点已经成功收到数据包， 在这个过程中需要经历所有的中间
11、节点，时延非常高且能量消耗也特别大；而 WSN 中对时延的要求比较高，能量也非常有限。5 ) 对于拥塞控制的 WSN 协议来说， 有时非拥塞丢包是比较正常的， 但是在 TCP 协议中， 非拥塞的丢包会引起源端进入拥塞控制阶段，从而降低网络的性能。6)在TCP协议中，每个节点都被要求有一个独一无二的IP地址，而在大规模的无线传感器网络中基本上不可能实现的， 也是没有必要的。无线传感器网络节点只需要处理好它与邻居节点之间的通信即可，也省去了要传输长地址的麻烦，节省能量。17. W SN 中传输层的关键问题。答： P82 ：1 ) 拥塞控制2 ) 丢包恢复18. Zigbee 协议的网络层定义了那三
12、种设备。答： P107 ：ZigBee 协调器、 ZigBee 路由器、 ZigBee 终端设备19. Zigbee 协议遵循了IEEE 的那种协议规范，在这个规范的基础上扩充了那几层。答： P107 ：IEEE 802.15.4 ，扩展了网络层和应用层。20. 无线局域网遵循了IEEE 的哪种协议规范，该规范支持哪两种拓扑结构的网络。答： P110 ：IEEE802.11;独立基本服务集（IBSS）网络和扩展服务集（ESS） 网络。21. 蓝 牙协议的优势。答： P114 ：利用蓝牙技术，能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信，也能够成功地简化设备与因特网 Internet 之间的通信，从
13、而数据传输变得更加迅速高效，为无线通信拓宽道路。22. 什 么是时间同步技术。答： P122 ：时间同步，简单来说，就是使网络中所有节点的本地时间保持一致。答： P125 ：1 ) 传输延迟不可预测2 ) 高能效3 ) 可扩展、健壮24. 几 个概念：信标节点、未知节点、邻居节点、跳数、跳距、节点连接度、网络连接度。答： P141:信标节点：已知自身位置信息的节点，可通过GPS 定位设备或手工配置、确定部署等方式预先获取位置信息，为其他节点提供参考坐标。未知节点：信标节点以外的节点统称为未知节点。邻居节点：一个节点通信距离范围内的所有节点的集合。跳数：两个节点之间跳段的总数。跳距：两个节点之间
14、跳段的总距离之和。节点连接度：节点可以预测发现到的邻居节点个数。网络连接度：所有节点的邻居个数取平均值，可反映传感器配置的密集程度。25. WSN 中节点定位的关键问题。答： P143 ：1 ) 定位区域与精确度2 ) 实时性26. 定位技术的分类。答：P144 :基于测距的定位技术：三边定位技术；角度定位基于非测距的定位技术：质心定位算法；APIT定位算法；DV-Hop算法；凸规划定位 算法27. 三边定位技术的原理。答：P144三边测量法如图，已知A、B、C三个节点的坐标分别为 国卜卜侪邛）。测得他们到未知节点D的距离分别为 dd2、d3。假设节点D的坐标为（x,y）。以A、B、C三点为圆
15、心， dd2、d3为半径作圆，三圆的焦点即为节点 D的坐标。那么我们可以列出以下公式：(xXi)2(yyi)2di2222(X X2)(y y2)d222,2(X X3)(y y3)d3将第一个方程和第二个方程同时减去第三个方程，得到结果2222222(x1x3)x 2(y1y3)yx1x3y1y3d1d32222222(x2x3)x 2(y2y3)yx2x3y2y3d2d3将其写成线性方程的形式， AX=B ，其中2(x1 x3)2(y1 y3)2(x2 x3) 2(y2 y3)222222x1x3y1y3d1d3222222 x2x3y2y3d2d3D 的坐标为1222(x1x3)2(y1y3)x1x32
