2022年传感网课程复习资料

《2022年传感网课程复习资料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年传感网课程复习资料（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思传感网课程复习资料20XX 年1、传感网的概念：就是由部署在监测区域内，由大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器网络的三个要素：传感器、感知对象和观察者2、传感网的研究与发展：答：传感器网络的研究起步于20 实际 90 年代末期。从21 世纪开始，传感器网络引起了学术界、军界和工业界的极大关注，美国和欧洲相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划。 1、在军事领域：美国国防部和各军事部门焦躁开始启动传感器网络的研究。2、在民用领域：美

2、国交通部1995 年提出了“国家智能交通系统项目规划”，预计到 2025 年全面投入使用。 3、学术界：美国自然科学基金委员会20XX 年制定了无线传感器网络研究计划。4、我国 20XX 年起有更多的院校和科研机构加入到领域的研究工作中去。3、传感网的关键技术与特点：答： WSN 的关键技术：网络拓扑控制、网络协议、网络安全、时间同步、定位技术、数据融合、数据管理、无线通信技术、嵌入式操作系统、应用层技术。特点：大规模网络、自组织网络、动态性网络、可靠性网络、应用性相关的网络、以数据为中心的网络。4、传感网的主要应用领域答：军事应用，环境观测和预报系统，医疗护理，智能家居，建筑物状态监控，其他

3、方面的应用（如空间探索，智能尘埃等）。1、物理层特点：功耗分布答：传感器节点的限制：电源能量有限，通信能力有限，计算和存储能力有限。频率分配： 由于在 6GHz 以下频段的波形可以进行很好的整形处理，能较容易地滤除不期望的干扰信号，所以当前大多数射频系统都是采用这个范围的频段。物理层设计考虑： （1）低功耗问题。 （2）低发射功率和小传播范围。（3）低占空系数问题。大多数硬件应用在大部分时间内不工作或工作于低功耗的待机状态。（4） 相对较低的数据率。一般来说每秒几十或几百kb。 （5）较低的实现复杂度和较低的成本。（6）较小的移动程度。（7）对于全部节点来说，一个较小的形状系数。2、WSN 面

4、临的挑战：答： （1）低能耗：电池供电，不能及时补充能量，如何最大化工作周期；（2）实时性：及时反映监控区域事件的变化，如交通事故报告；（ 3）低成本：节点数量大，无法回收，易于隐藏等要求节点体积小，低成本；（4）安全和抗干扰：要求节点具有很好的抗干扰性能在各种复杂环境工作，节点数据不易被截获；（5）协作：要求节点协作通信工作完成一项任务，网络协作和数据协作都是关键技术。3、物理层的通信信道：答：（1）自由空间信道； （2） 多径信道；（3）加性噪声信道； （4）实际物理信道。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 10 页读书

5、之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思4、物理层的调制解调技术: 答： (1）模拟调制：基于正弦波的调制技术无外乎对其参数幅度A(t) 、频率f(t), 相位 (t)的调整。分别对应的调制方式为幅度调制（AM ） 、频率调制 (FM) 、相位调制 (PM)； （2）数字调制： 数字调制技术是把基带信号以一定方式调制到载波上进行传输。从对载波参数的改变方式上可把调制方式分成三种类型：ASK 、FSK 和 PSK； （3） UWB 通信技术超宽带 （Ultra Wide Band）无线通信技术是近年来备受青睐的短距离无线通信技术之一，由于其具有高传输速率、非常高的时间和空间分辨率、低功耗、保密性好、低

6、成本及易于集成等特点，被认为是未来短距离高数据通信最具潜力的技术；（4）扩频通信： 按照扩展频谱的方式不同，现有的扩频通信系统可以分为：直接序列扩频 (Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式； 跳变频率 (Frequency Hopping) 工作方式；跳变时间(Time Hopping) 工作方式；宽带线性调频(Chirp Modulation) 工作方式；混合方式。5、物理层的主要短距离通信技术及特点。答：技术：（1)802.11:在 2.4GHz 频段使用正交频分复用（OFDM ）调制技术，使数据传输速率提高到20Mbit/s 以上； 能够与 IEEE8

7、02.11的 Wi-Fi 系统互联互通， 可共存于同一AP 的网络里，从而保障了后向兼容性。（2）802.15.4/ZigBee：低成本，低功耗，低速率。（3）超宽带：系统结构的实现比较简单；高速的数据传输；功耗低；安全性高；多径分辨能力强；定位精确；工程简单造价便宜。（4）WIFI ：速度快，可靠性高，在开放性区域，通讯距离可达 305 米，在封闭性区域， 通讯距离为76 米到 122 米，方便与现有的有线以太网络整合，组网的成本更低。 （5）蓝牙：全球范围适用，同时可传输语音和数据，可以建立临时性的对等连接， 具有很好的抗干扰能力，蓝牙模块体积很小、便于集成， 低功耗， 开放的接口标准，成

8、本低。1、MAC 概述答：介质访问控制（medium access control，MAC ）协议决定无线信道的使用方式，在传感器节点之间分配有限的无线通信资源，用来构建传感器网络系统的底层基础结构。2、传感网的MAC 面临的问题：主要功耗分布。答：空闲监听： 因为节点不知道邻居节点的数据何时到来，所以必须始终保持自己的射频部分处于接收模式，形成空闲监听，造成了不必要的能量损耗；冲突（碰撞）：如果两个节点同时发送， 并相互产生干扰，则它们的传输都将失败，发送包被丢弃。此时用于发送这些数据包所消耗的能量就浪费掉；控制开销： 为了保证可靠传输，协议将使用一些控制分组，如RTS/CTS，虽然没有数据

9、在其中，但是我们必须消耗一定的能量来发送它们；串扰（串音）：出于无线信道为共享介质，因此，节点也可以接收到不是到达自己的数据包，然后再将其丢弃，此时，也会造成能量的耗费。3、典型的MAC 协议：竞争型，分配型，混合型。答：基于竞争的MAC 协议的类型：（ 1） 802.11MAC 协议：有分布式协调DCF 和点协调PCF两种访问控制方式；在DCF 工作方式下，节点在侦听到无线信道忙之后，采用CSMA/CD机制和随机退避时间，实现无线信道的共享。另外， 所有定向通信都采用立即的主动确认机制：如果没有收到ACK 帧，则发送方会重传数据；在 PCF 工作方式是基于优先级的无竞争访问，是一种可选的控制

10、方式；（2）SMAC协议：采用周期性睡眠和监听方法、减少空闲监听带来的能量损耗。当节点正在发送数据时，根据数据帧特殊字段让每个与此次通信无关的邻居节点进入睡眠状态，减少串扰带来的能量损耗。采用消息传递机制（分片传输机制） ，减少控制数据带来的能量损耗；（3）TMAC 协议提出了一种自适应调整占空比的方法： 通过动态调整调度周期中的活跃时间长度来改变占空比解决早睡问题的两种方法预请求发送机制；满缓冲区优先机制； （4） Sift 协议是基于事件驱动的MAC 协议，其特点：网络中的数据传输由事件驱动，存在空间相关的竞争。不是所有节点都需要报告事件。精选学习资料 - - - - - - - - -

11、名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 10 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思节点的密度是时变的。基于竞争的MAC 协议有如下优点：由于基于竞争的MAC 协议是根据需要分配信道，所以这种协议能较好地满足节点数量和网络负载的变化；基于竞争的MAC 协议能较好地适应网络拓扑的变化；基于竞争的MAC 协议不需要复杂的时间同步或集中控制调度算法。基于调度 (分配 )的 MAC 协议 （通常以TDMA 协议为主 ,也可采用 FDMA 或 CDMA 的信道访问方式） 采用某种调度算法将时槽/频率 /正交码映射为节点,这种映射导致一个调度决定一个节点只能使用其特定的时槽/频率 /正交

12、码 (1 个或多个 )无冲突访问信道.因此 ,调度协议也可称作无冲突MAC 协议或无竞争MAC 协议。混合 MAC 协议： ZMAC: 采用 CSMA 机制作为基本方法，在竞争加剧时使用TDMA 机制来解决信道冲突问题4、熟悉 CSMA ，SMAC,TMAC,SIFT,DMAC协议原理。答： CSMA/CD是一种分布式介质访问控制协议，网中的各个站（节点）都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这时发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。 每个站必须有能力随时

13、检测冲突是否发生，一旦发生冲突， 则应停止发送， 以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随机延时一段时间后，再重新争用介质，重发送帧。DMAC协议 就是针对数据采集树结构提出的，目标是减少网络的能量消耗和减少数据的传输延迟。1、采用交错调度机制。2、接收时间和发送时间相等，均为发送一个数据分组的时间。3、每个节点的调度具有不同的偏移，下层节点的发送时间对应上层节点的接收时间。这样，数据就能够连续的从数据源节点传送到汇聚节点，减少在网络中的传输延迟。1、ZigBee 概述答： IEEE 802.15.4 标准， 针对低速无线个人区域网络（LR-W PAN ）制定标准。该标准把低能量消耗、 低

14、速率传输、 低成本作为重点目标，旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间低速互连提供统一标准。ZigBee 标准 以 IEEE802.15.4 标准定义的物理层及MAC 层为基础，并对其进行扩展，对网络层协议和API 进行了标准化，定义了一个灵活、安全的网络层，多种拓扑结构，在动态的射频环境中提供高可靠性的无线传输。2、IEEE802.15.4 与 ZigBee 协议：目标，设备类型，网络结构。答： IEEE802.15.4 目标同上， ZigBee 目标：是能够建立基于互操作平台和配置文件的可伸缩、低成本嵌入式基础架构。设备类型： ZigBee 设备 包括全功能设备和精简功能设备，其中全功能设备

15、包括：网络协调器， FFD 设备之间以及FFD 设备与RFD 设备之间都可以通信。RFD 设备之间不能直接通信，只能与FFD 设备通信，或者通过一个FFD 设备向外转发数据。与RFD 相关联的FFD设备称为该RFD 的协调器。网络结构：网络协调器星型网络网络协调器点对点网络全功能设备精简功能设备通信信道精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 10 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思3、CC2420 与 CC2430 的区别答： CC2420 和 CC2430 都是 TI 的第一代ZIGBEE 芯片， CC2420 只是一个

16、收发器，不带处理功能，而CC2430 集成了 CC2420 的无线功能和一个增强的8051 处理器。它们的第二代替代芯片分别是CC2520 和 CC2530。CC2430 和 CC2420 射频参数相同， CC2430 具有 51 单片机核；发射功率0dbm； 接收灵敏度小于-110dbm 左右；工作频点：2.4GHz； 支持 zigbee2003，2006 协议。4、ZigBee 物理层规范。PHY (MHz) 频段（MHz ）序列扩频参数数据参数片（ chip）速率（ kchip/s）调制方式比特速率（kbps）符号速率（ksymbol/s ）符号（symbol）868/915 86886

17、8.6 300 BPSK 20 20 二进制902928 600 BPSK 40 40 二进制2450 24002483.5 2000 O-QPSK 250 62.5 十六进制1、概述 ：路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，它主要包括两个方面的功能：寻找源节点和目的节点间的优化路径，将数据分组沿着优化路径正确转发。2、 平面结构路由协议（以数据为中心） 平面结构是指网络中各节点在路由功能上地位相同，没有引入分层管理机制。（补充：优点：网络中没有特殊节点，网络流量均匀地分散在网络中，路由算法易于实现。缺点：可扩张性小，在一定程度上限制了网络的规模。典型路由： Flooding,

18、Gossiping,SPIN,DD ，Rumor）（1）洪泛算法Flooding 协议：由槽节点发起数据广播，然后任意一个收到广播的节点都无条件将该数据副本广播出去，每一节点都重复这样的过程直到数据遍历全网或者达到规定的最大跳数。优点：不用维护网络拓扑结构和路由计算，实现简单。缺点：内爆，重叠，资源盲点。（2）Gossiping 协议（ Flooding 协议的改进） ：当节点收到数据包时，只将数据包随机转发给与其相邻的节点的某一个节点或几个，而不是所有节点。优点： 就降低了数据转发重叠的可能性，避免了信息内爆现象的产生缺点：点到点的时延较大（3）SPIN （是对Flooding 协议的改进）

19、 ：考虑到WSN 的数据冗余，临近节点所感知的数据具有相似性，通过节点间协商方式减少数据传输量，只广播其他节点没有的数据。SPIN利用三步握手机制（解决内爆） ，利用数据融合（DC） ，部分解决了重叠问题。优点：1、解决了内爆问题和部分解决了重叠问题；2、不需要进行路由维护；3、对网络拓扑变化不敏感，可用于移动WSN；缺点： 1、本质上SPIN 还是向全网扩散新消息，开销比较大。2、当多个节点向同一个节点同时发送REQ 时，需要退避算法。（4）DD （定向扩散，基于查询方式）：Sink 节点周期性地广播一种称为“兴趣”的分组，告诉其他节点， 我要收集什么兴趣。兴趣在扩散的过程中也反向建立了路由

20、路径，与“兴趣”匹配节点通过路径传送数据到Sink 节点。三个阶段：1、兴趣扩散（采用泛洪） ；2、梯度建立（反向建立） ； 3、强化路径（Sink 节点会收到多条路径，选最优路径，进行加强，以后的数据按照加强路径传送）。优点： 1、数据中心路由， 定义不同任务类型/目标区域消息； 2、路径加强机制可显著提高数据传输的速率；3、周期性路由：能量的均衡消耗；缺点：1、周期性的洪泛机制-能量和时间开销都比较大；2、Sink 周期性广播，不适用于大规模网络；3、节点需要维护一个兴趣消息列表，代价较大。（4）rumor（谣传协议，基于事件+查询） ：谣传路由机制引入了查询消息的单播随机转发，克服了使用

21、洪泛方式建立转发路径带来的开销过大问题。基本思想： 事件区域中的传感器节精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 10 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思点产生代理（agent ） 消息，代理消息沿随机路径向外扩散传播。同时汇聚节点发送的查询消息也沿随机路径在网络中传播。当代理消息和查询消息的传输路径交叉在一起时，就会形成一条汇聚节点到事件区域的完整路径。3、分层结构路由协议：采用簇的概念对传感器节点进行层次划分。若干个相邻节点构成一个簇， 每一个簇有一个簇首。簇与簇之间可以通过网关通信。网关可以是簇首也可以是其它簇成员。网

22、关之间的连接构成上层骨干网，所有簇间通信都通过骨干网转发（补充：优点：扩展性好，适宜大规模网络。缺点：成簇过程会产生一定的能源消耗。）LEACH （ Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy）低功耗自适应聚类算法，是最早的一种分层路由算法，主要考虑簇内节点能耗，簇头作为一定区域所有节点的代理，负责和Sink 的通信。非簇头节点可以使用小功率和簇头节点通信；簇头节点可以对所辖区域节点数据进行融合， 减少网络中传输的数据；簇头选举算法的设计成为本协议的重要问题，要求保证公平性。和网络生存周期最大。4、基于位置信息的路由协议：地理位置信息作为其它路由算法的辅助

23、，直接用于路由的计算。GPSR（Greedy Perimeter Stateless Routing ） ：它使用贪婪算法来建立路由，网络节点都知道自身地理位置并被统一编址，各节点利用贪婪算法尽量沿直线转发数据。优点：1、采用局部最优的贪婪算法，不需要维护网络拓扑，路由开销小；2、可适用于静态和移动的WSN网络；缺点： 1、需要地理位置信息的支持；2、需要维护邻居节点位置信息。GEAR （Geographic and Energy Aware Routing ） ：假设已知事件区域的位置信息，每个节点知道自己的位置信息和剩余能量信息，并通过一个简单的Hello 消息交换机制知道所有邻居节点的位

24、置信息和剩余能量信息。节点间的无线路由链路是对称的。分两个阶段：1、查询消息到达目的区域的路径；2、查询消息在目标区域的传播。选路依据：1、节点到查询区域通信能量能耗；2、节点本身的剩余能量；3、最小代价节点为转发节点。优点：1、利用了位置信息，避免了查询消息的Flooding ；2、考虑了消耗的能量和节点剩余能量，均衡消息；3、路径选择可达到局部最优；4、迭代地理转发对洪泛机制的补充；缺点：1、可能出现路由空洞（局部信息）- 两跳信息； 2、不适合在移动WSN 使用。1、定位技术基本概念：在传感器网络节点定位技术中，根据节点是否已知自身的位置，把传感器节点分为信标节点和未知节点。信标节点在网

25、络节点中所占的比例很小，可以通过携带的 GPS 定位设备等手段获得自身的精确位置。信标节点是未知节点定位的参考点。除了信标节点外， 其他传感器节点就是未知节点，它们通过信标节点的位置信息来确定自身位置。2、定位算法：基于距离的和基于非距离的算法基于距离的定位：精度相对较高，硬件要求也较高，易受环境因素影响，能量消耗相对较多基于 TOA 的定位：已知信号的传播速度，根据信号的传播时间来计算节点间的距离，然后利用已有的算法计算出节点的位置。基于 TDOA 的定位：发射节点同时发射两种不同传播速度的无线信号，接收节点根据两种信号到达的时间差以及已知这两种信号的传播速度，计算两个节点之间的距离，然后利

26、用已有的算法计算出节点的位置。基于 AOA 的定位：接收节点通过天线阵列或多个超声波接收机感知发射节点的到达方向，计算接收节点和发射节点之间的相对方位或角度，在通过三角测量法计算出节点位置。基于 RSSI 的定位：已知发射节点的发射信号强度，接收节点根据收到的信号的强度，计算出信号的传播损耗，利用理论和经验模型将传输损耗转化为距离，然后利用已有的算法计算出节点的位置。注：以上几种方法仅仅是测距方法，不是定位方法，都得和前面的测量法（如三边测量法）组合使用。距离无关的定位算法：受环境因素影响小，硬件要求低，成本低质心算法： 多边形顶点坐标的平均值就是质心节点的坐标。完全基于网络连通性，无需信精选

27、学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 10 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思标节点和未知节点之间的协调，比较简单， 容易实现。DV-Hop ：距离向量 -跳段类似于传统网络中的距离向量路由机制。计算未知节点与每个信标节点的最小跳数；计算未知节点与信标节点的实际跳段距离；利用三边测量法或极大似然估计法计算自身位置。Amorphous定位算法： 将节点的通信半径作为平均每跳段距离，定位误差大。 计算未知节点与每个信标节点的最小跳数；假设网络中节点的通信半径相同，平均每跳距离为节点的通信半径，未知节点计算到每个信标节点的跳段距离

28、；利用三边测量法或极大似然估计法计算自身位置。APIT 算法：首先确定多个包含未知节点的三角形区域，这些三角形区域的交集是一个多边形，它确定了更小的包含未知节点的区域；然后计算这个多边形区域的质心，并将质心作为未知节点的位置。3、典型定位案例（补充： 1、计算节点位置的基本方法：传感器节点定位过程中，未知节点在获得对临近接信标节点的距离， 或获得邻近的信标节点与未知节点之间的相对角度后，通过下列方法计算自己的位置：多边测量法（三边测量法）、三角测量法、极大似然估计法。2、定位算法分类：1）基于距离的定位算法和距离无关的定位算法2）递增式 .的定位算法和并发式的定位算法3）基于信标节点的定位算法

29、和无信标节点的定位算法。）第七章数据融合技术（数据融合 是将多份数据或信息进行处理，组合出更有效，更符合用户需求的数据的过程。）1、数据融合的作用答：在传感器网络中，数据融合起着十分重要的作用：1）节省整个网络的能量；2）增强所收集数据的准确性3）提高搜集数据的效率。2、数据融合的分类1）根据融合前后数据的信息含量划分：无损失融合，将多个数据分组打包成一个数据分组，而不改变各个分组所携带的数据内容的方法；有损失融合， 省略一些细节信息或降低数据的质量，从而减少需要存储或传输的数据量，以达到节省存储资源或能量资源的目的。2）根据数据融合与应用层数据语义之间的关系划分：依赖于应用的数据融合（ADD

30、A ） ，对应用层数据进行数据处理，可以根据应用需求获得最大限度的数据压缩，可能导致结果数据中损失的信息过多。独立于应用的数据融合（AIDA ） ，保持了网络协议层的独立性，不对应用层数据进行处理，不会导致信息丢失，但数据融合效率没有ADDA高。结合以上两种技术的数据融合，结合以上两种的优点。3）根据融合操作的级别划分：数据级融合，最底层的融合，操作对象是传感器通过采集得到的数据，面向数据的融合。特征级融合，通过一些特征提取手段将数据表示为一系列的特征向量，以反映事物的属性，面向监测对象特征的融合。决策级融合，最高级的融合，依据特征级融合提取的数据特征，对监测对象进行判别，分类，并通过简单的逻

31、辑运算，执行满足应用需要的决策，面向应用的融合。（补充： 网络层中的数据融合1，地址为中心的路由（AC 路由）：每个源节点沿着到汇聚节点的最短路径转发数据，是不考虑数据融合的路由。2，数据为中心的路由（DC 路由）：数据在转发途中，中间节点根据数据的内容，对来自多个数据源的数据进行融合操作。）1、仿真要求：无线传感器网络仿真是一种使用软件模拟实际网络设备和网络链路的统计模型，并模拟网络流量的传输、记录网络运行过程中的各种参数，对不同类型的数据进行统计分析， 得出网络性能的评估结果，以便对网络进行设计或优化的仿真技术。目前现有的模拟仿真技术在实现WSN 的仿真上存在不少问题。2、主要仿真软件：

32、（1）基于通用网络的仿真平台：NS2，OPNET ，还有其他通用网络环境下的仿真环境， 如 GloMoSim 、 SsensorSim、 EmStar等；（2） 基于 TinyOS 的仿真平台： TOSSIM ，OMNET+ ，PowerTOSSIM 。ATOS 平台应用开发过程：1、创建应用程序：用户进入Cygwin 环境后，执行命令cd apps精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 10 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思后，将切换目录到apps 下，在此目录下可以建立自己的项目目录，建立目录可以执行命令mkdir

33、name, 其中 name是项目目录的名称； 或者用户也可以通过资源管理器建立目录，apps在Windows环 境 下 的 目 录 为 $ATOS_PATHcygwinoptatosapps， $ATOS_PATH 为AtosDevKit的安装目录。在建立好目录以后编写应用程序。2、进行编译：在Cygwin 环境下，进入项目目录，在项目目录下，执行命令make antc3。Make 是编译指令， antc 代表编译的平台。 3、烧录程序： 进入 Cygwin 环境，在 MyApp 目录下， 执行命令： make antc3 install便可以对程序进行编译并将编译后的程序烧录进芯片。（注：若

34、程序已成功编译，仅进行下载，则可使用命令：make antc3 reinstall）静态路由实验：1、路由控制端：执行cd/opt/atos/Atosenet/ANTProfileRoute/Server 执行make antc3 install GRP=01 NID=F0 ；2、节点端：执行cd/opt/atos/Atosenet/ANTProfileRoute/Node；执行make antc ASO=LIGHT TYPE=3 install GRP=01 NID=02 ； 3、基站端：执行cd/opt/atos/Atosenet/ANTProfileRoute/BaseStation ；

35、执行make antc3 install GRP=01 NID=011. 无线传感器网络是由大量的具有感知能力的传感器节点，通过自组织方式构成的无线网络。2. DD 路由协议的英文全称是Directed Diffusion。3. DMAC 协议的核心思想是采用交错调度机制，是一种基于TDMA 信道接入方式，节点将周期划分为发送时期、 接收时期、 睡眠时期三部分，可以很好地解决SMAC /TMAC协议在数据转发中的走走停停问题，降低了数据传输时延。4. TinyOS是专门针对WSN 设计的采用nesC语言编写的嵌入式（或linux ） 操作系统。5ZigBee 是一种低复杂度以及近距离、低功耗、

36、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32 KB ，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。6 IEEE802.15.4对物理层和数据链路层的MAC 层进行了定义。 每个 MAC 子层的帧是由帧头、上层数据和帧尾 （帧校验）三部分组成。 其中 MAC 子层设备地址有两种格式： 16 位的短地址和 64 位的扩展地址。7. IEEE802.15.4标准定义了四种类型的帧，分别是信标帧、数据帧，确认帧、命令帧。8. Zigbee网络中的设备分为协调器、路由器和终端设备三种类型。9. 无线传感器网络是由大量的具有感知能力的传感器节点， 通过 自组织方式构成的无线网络。10. SPI

37、N 的英文全称是Sensor Protocol for Information via Negotiation。11. 根据信息的含量，WSN 数据融合可以分为有损融合和无损融合两种方式。12.DMAC协议的核心思想是采用交错调度机制，是一种基于TDMA 的信道接入方式，节点将周期划分为发送时期、接收时期、睡眠时期三部分，可以很好地解决SMAC /TMAC协议在数据转发中的走走停停问题，降低了数据传输时延。13. nesC 语言的基本单元是组件，组件分为模块和配件两种。14IEEE802.15.4 标准针对低速率无线个域网络制定的标准，其目标是提供近距离、低成本以及低数据速率无线设备之间的互联

38、。15 Chipcon 公司推出的无线收发芯片CC2420和 CC2430的主要区别是CC2430集成了 8051内核。16IEEE802.15.4对物理层和数据链路层的MAC 层进行了定义。 其中 MAC子层设备地址有两种格式：即64 位全局唯一的地址，设备将在它的生命周期中一直拥有它和 16 位的短地址，它在网络中是唯一的，用来在网络中鉴别设备和发送数据。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 10 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思17. Zigbee网络中的设备分为协调器、路由器和终端设备三种类型。18. 无线传感

39、器节点是由传感器模块、处理模块、无线通信模块以及能源模块四部分组成。1有关无线传感器网络的正确描述是（基于数据为中心的网络）2除了（协议设计的计算复杂度）以外，在信道接入时，能量消耗的主要原因是3Chipcon 公司的无线收发芯片CC2420 采取的物理层通信频率是2.4GHz 的 ISM 频段， 其传输数据率是（250kbps）4nesC 语言中的makefile 文件的主要功能是（编译并连接组件和配件） 。5TinyOS 操作系统中，完成编译和下载程序的命令是（make antc3 install ） 。6 Zigbee 标准定义的物理层信道数为（27）7ZigBee 采取的 MAC 协议

40、是（ CSMA/CA ）8在无线传感器网络中，基于flooding 的路由协议的主要优点是（路由传输时延小）9.有关 无线传感器网络数据融合的主要作用的表述，正确的是（进行网内信息处理，减少冗余数据传输，从而降低能量消耗）10. 有关 WSN 网络数据融合网关的作用是（完成不同网络协议的转换）11 Zigbee 标准定义的物理层信道频率为（2.4GHz）12在无线传感器网络MAC协议设计时，能量作为第一因素，除了( 计算复杂度）以外，其它都是设计中应该考虑的因素. 13 TinyOS 是专门针对传感器网络设计的操作系统，有关它的描述，以下哪项不正确（基于 windows 平台的操作系统）14

41、nesC语言中的makefile 文件的主要功能是（编译并连接组件和配件） 。15 TinyOS 操作系统中，完成编译和下载程序的命令是（make antc3 install） 。16有关无线传感器网络的描述正确的是（基于数据为中心的网络）17 IEEE802.15.4 标准采取的MAC 协议是（ CSMA/CA ）18在无线传感器网络中，基于flooding 的路由协议的主要缺点是（数据内爆和重叠）19.有关 无线传感器网络数据融合的主要作用的表述，哪项不准确（保证端到端数据传输的可靠性）20. 有关 WSN 网络融合网关的作用是（完成协议的转换）1、基于 TDMA 方式的 MAC 协议的优

42、势是节点间不会发生碰撞，而降低了碰撞重传的能耗，其能量消耗主要发生在分簇算法的首领选择过程中。（）2、Gossiping协议和 flooding协议相比， Gossiping协议在路由过程中，仅仅转发一个节点或几个节点，从而提高了整个网络的生命周期。 ( ) 3、IEEE802.15.4 标准定义了路由层以下各层。（）4、Sched.McuSleep - Sleep 的意义是Sched调用 Sleep 的 McuSleep （）5、ZigBee 是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32 KB ，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。（ ）1

43、、FFD 和 RFD 答： FFD 是全功能设备（full-function device，）， RFD 是精简功能设备（reduced-function device ，）。 FFD 设备之间以及FFD 设备与 RFD 设备之间都可以通信。RFD 设备之间不能直接通信，只能与 FFD 设备通信，或者通过一个FFD 设备向外转发数据。与 RFD 相关联的FFD 设备称为该RFD 的协调器 （coordinator）。RFD 设备主要用于简单的控制应用，如灯的开关、被动式红外线传感器等。2、RSSI 答：全称是Received Signal Strength Indication，表示接收的信号

44、强度指示。无线发送层的可选部分，用来判定链接质量，以及是否增大广播发送强度。可以通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算，如无线传感的精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 10 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思ZigBee 网络 CC2431芯片的定位引擎就采用的这种技术、算法。3、网络协调器答：Coordinator 协调器负责启动整个网络。它也是网络的第一个设备。协调器选择一个信道和一个网络ID( 也称之为PAN ID ，即 Personal Area Network ID) ，随

45、后启动整个网络。ZigBee 协调器也可以用来协助建立网络中安全层和应用层的绑定(bindings) 。4、LEACH 答：LEACH 是 Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy的缩写。是最早的一种分层路由算法，主要考虑簇内节点能耗，簇头作为一定区域所有节点的代理，负责和Sink 的通信。非簇头节点可以使用小功率和簇头节点通信；簇头节点可以对所辖区域节点数据进行融合， 减少网络中传输的数据；簇头选举算法的设计成为本协议的重要问题，要求保证公平性。和网络生存周期最大。四、画出WSN 网络节点结构图，说明各子模块的功能和作用答：节点结构图如图，其中包括三大

46、部分：感知模块，数据处理模块，无线通信模块；感知模块完成环境数据的采集，包括传感器和AD转换器；数据处理完成节点的各种控制和数据的融合处理等，有微处理器和存储器组成；通信模块实现节点间的无线通信功能。由网络层、 MAC 层和无线收发组成。电源供给模块传感器A/D转换器存储器无线发送/ 接收器电源产生器感知模块数据处理模块无线通信模块MAC网络层微处理器五、画出WSN 网络结构图，说明各子系统的功能实体的主要作用答：体系结构图如图，其中包括三大部分：传感网络部分，汇集结点，管理节点；传感网主要完成环境信息的检测和控制，汇集结点完成传感网的数据和管理中心的互联，主要完成数据融合，协议转换等，管理节

47、点实现传感网的管理和控制命令操作。ABCDE汇聚节点传感器节点监测区域卫星互联网用户管理节点六、 （15 分）简述基于WSN 的近距离无线通信技术，比较各自的优缺点1、近距离的无线通信技术有红外、激光、超声波等外， 还有常用的无线通信技术： 802.11b 、802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、UWB 、RFID等； 2、利用激光作为传输媒体，功耗比用电磁波低，更安全。缺点是：只能直线传输；易受大气状况影响；传输具有方向性。这些缺点决定这不是一种理想的传输介质。3、红外线的传输也具有方向性，距离短，不需要天线。4、UWB 具有发射信号功率谱密度低、系统复杂度低、对信道衰落不敏

48、感、安全性好、数据传输率高、能提供数cm的定位精度等优点；缺点是传输距离只有10 m 左右，隔墙穿透力不好。5、802.11b 因为功耗高而应用不多。6、Bluetooth 工作在 2.4 GHz 频段，传输速率可达10 Mbps；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 10 页读书之法 ,在循序而渐进 ,熟读而精思缺点是传输距离只有10 m 左右，完整协议栈有250 KB ，不适合使用低端处理器，多用于家庭个人无线局域网，在无线传感器网络中也有所应用。7、802.15.4(ZigBee)是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速

49、率、低成本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32 KB，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。以上特点决定 ZigBee技术非常适合应用在无线传感器网络中。七、简述WSN 与 ad hoc 网络的异同点答： （1）相同点都是通过自组织的方式进行通信；（ 2）不同点： （a）节点规模： 移动自组网：节点数量通常在几十或上百；传感器网络： 节点数目往往高出好几个数量级。（b）节点密度：移动自组网：小；传感器网络：大（冗余部署的结果）。 （c）拓扑变化的原因：移动自组网：节点运动；传感器网络：节点休眠调度、环境干扰或节点故障引起。（d）节点处理能力：移动自组网：较强；传感器网络：十分有限八、比

50、较SMAC 协议和 TMAC 协议的异同点答：都是基于竞争的MAC 协议。 TMAC 协议是在 SAMC 协议之后， 通过优化而来， TAMC协议是一种自适应调整占空比的方法：通过动态调整调度周期中的活跃时间长度来改变占空比，从而改善了SMAC 协议的固定时隙方式，但是也带来了早睡问题。九、简述DD路由协议的工作过程DD路由协议分为三个阶段：兴趣扩散（采用泛洪）；梯度建立 （反向建立） ；强化路径 （Sink节点会收到多条路径，选最优路径，进行加强，以后的数据按照加强路径传送）（a）兴趣扩散（ b）梯度建立（c）路径加强Sink 节点兴趣源节点事件Sink 节点梯度源节点事件Sink 节点源节

51、点事件1.兴趣扩散阶段：Sink 节点查询兴趣消息：兴趣消息采用泛洪的方法传播到网络；有和兴趣匹配数据的节点发送数据；兴趣扩散阶段建立节点到Sink 的路径。2.数据传播阶段：当传感器节点采集到与兴趣匹配的数据时，把数据发送到梯度上的邻居节点，并按照梯度上的数据传输速率设定传感器模块采集数据的速率。3.路径加强阶段：定向扩散路由机制通过正向加强机制来建立优化路径，并根据网络拓扑的变化修改数据转发的梯度关系。兴趣扩散阶段是为了建立源节点到汇聚节点的数据传输路径，数据源节点以较低的速率采集和发送数据，称这个阶段建立的梯度为探测梯度（probegradient） 。汇聚节点在收到从源节点发来的数据后，启动建立到源节点的加强路径，后续数据将沿着加强路径以较高的数据速率进行传输。加强后的梯度称为数据梯度（datagradient） 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 10 页