無線傳感器網(wǎng)絡(luò)試題試題

1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)一、填空題（每題4 分，共計60 分）1. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個 基本要素 ：傳感器、感知對象、用戶 (觀察者 )2. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的 基本功能 ：協(xié)作式的感知、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、發(fā)布感知信息3 、3. 無線傳感器 節(jié)點的基本功能 ：采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、控制、通信4. 無線通信 物理層的主要技術(shù) 包括：介質(zhì)選擇、頻段選取、調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)5. 擴(kuò)頻技術(shù) 按照工作方式的不同，可以分為以下四種：直接序列擴(kuò)頻、跳頻、跳時、寬帶線性調(diào)頻擴(kuò)頻6. 定向擴(kuò)散路由機(jī)制 可以分為三個階段：興趣擴(kuò)展階段、梯度建立階段、路徑加強階段7. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點 ：大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、可靠的網(wǎng)絡(luò)、以數(shù)據(jù)

2、為中心的網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)8. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 關(guān)鍵技術(shù) 主要包括： 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂啤?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、 時間同步、 定位技術(shù)、數(shù)據(jù)融合及管理、網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用層技術(shù)9. IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn) 主要包括：物理層。介質(zhì)訪問控制層10. 簡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 后臺管理軟件結(jié)構(gòu)與組成 ：后臺管理軟件通常由數(shù)據(jù)庫、 數(shù)據(jù)處理引擎、圖形用戶界面和后臺組件四個部分組成。11.數(shù)據(jù)融合 的內(nèi)容主要包括：多傳感器的目標(biāo)探測、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、 跟蹤與識別、 情況評估和預(yù)測12.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)可 以選擇的頻段 有： _800MHz_915M_、 2.4GHz 、 _5GHz13. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的 電源節(jié)能方法 ： _休

3、眠（技術(shù)）機(jī)制、 _數(shù)據(jù)融合14.傳感器網(wǎng)絡(luò)的 安全問題 ：(1)機(jī)密性問題。(2) 點到點的消息認(rèn)證問題。(3)完整性鑒別問題。15.802.11 規(guī)定三種幀間間隔：短幀間間隔SIFS ，長度為28 sa)、點協(xié)調(diào)功能幀間間隔PIFS長度是SIFS 加一個時隙 (slot) 長度，即 78sb)分布協(xié)調(diào)功能幀間間隔DIFS， DIFS長度 =PIFS +1個時隙長度， DIFS的長度為 128s16.任意相鄰區(qū)域使用無頻率交叉的頻道是，如： 1、6 、11頻道 。17. 802.11 網(wǎng)絡(luò)的基本元素 SSID 標(biāo)示了一個無線服務(wù) ，這個服務(wù)的內(nèi)容包括了：接入速率、工作信道、認(rèn)證加密方法、網(wǎng)絡(luò)

4、訪問權(quán)限等18.傳感器 是將外界信號轉(zhuǎn)換為電信號的裝置，傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、 轉(zhuǎn)換電路三部分組成19. 傳感器節(jié)點 由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應(yīng)模塊四部分組成20.物聯(lián)網(wǎng) 是在計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID 、無線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個覆蓋萬物的網(wǎng)絡(luò)。 RIFD無線識別、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、能量供給模塊和納米技術(shù)列為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。21. 建設(shè)無線校園網(wǎng)必須的設(shè)備有：二、基本概念解釋（每題5 分，共1.簡述無線網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問控制方法CSMA/CA機(jī)制 :40 分）CSMA/CA的工作原理當(dāng)某個站點（源站點）有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送時，檢測信道。若信道空閑，且在一直空閑，則

5、發(fā)送這個數(shù)據(jù)幀。發(fā)送結(jié)束后，源站點等待接收 ACK 站點接收到正確的數(shù)據(jù)幀，還需要等待 SIFS 時間，然后向源站點發(fā)送若源站點在規(guī)定的時間內(nèi)接收到 ACK 確認(rèn)幀， 則說明沒有發(fā)生沖突，DIFS 時間內(nèi)確認(rèn)幀。如果目的ACK 確認(rèn)幀。這一幀發(fā)送成功。否則執(zhí)行退避算法。2. 802.11 無線 LAN 提供的服務(wù)有哪些？?802.11規(guī)定每個遵從該標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)必須提供9 種服務(wù)， 這些服務(wù)分為兩類，5 種分布式服務(wù)和4 種站服務(wù)。分布式服務(wù)涉及到對單元（ cell ）的成員關(guān)系的管理，并且會與其它單元中的站點進(jìn)行交互。由 AP 提供的 5 種服務(wù)將移動節(jié)點與AP 關(guān)聯(lián)起來，或者將它們與AP

6、 解除關(guān)聯(lián)。? 建立關(guān)聯(lián)： 當(dāng)移動站點進(jìn)入一個新的單元后， 立即通告它的身份與能力。 能力包括支持的數(shù)據(jù)速率、需要 PCF 服務(wù)和功率管理需求等。AP可以接受或拒絕移動站點的加入。如果移動站點被接受，它必須證明它自己的身份。? 解除關(guān)聯(lián)。無論是 AP 還是站點都可以主動解除關(guān)聯(lián)，從而中止它們之間的關(guān)系? 重建關(guān)聯(lián)。站點可以使用該服務(wù)來改變它的首選AP。? 分發(fā)。該服務(wù)決定如何將發(fā)送到AP的幀發(fā)送出去。 如果目的站在同一個AP下，幀可以被直接發(fā)送出去，否則必須通過有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。? 集成。如果一個幀需要通過一個非802.11 網(wǎng)絡(luò)（具有不同的編址方案或幀格式）傳輸，該服務(wù)可將 802.11 格式轉(zhuǎn)

7、換成目的網(wǎng)絡(luò)要求的格式站服務(wù) 4 種站服務(wù)用于管理單元內(nèi)的活動。? 身份認(rèn)證。當(dāng)移動站點與 AP 建立了關(guān)聯(lián)后， AP 會向移動站點發(fā)送一個質(zhì)詢幀，看它是否知道以前分配給它的密鑰；移動站點用自己所知道的密鑰加密質(zhì)詢幀，然后發(fā)回給 AP ，就可以證明它是知道密鑰的；如果 AP 檢驗正確，則該移動站點就會被正式加入到單元中。? 解除認(rèn)證。一個以前經(jīng)過認(rèn)證的站想要離開網(wǎng)絡(luò)時，需要解除認(rèn)證。? 保密。處理加密和解密，加密算法為RC4 。 數(shù)據(jù)傳遞。提供了一種數(shù)據(jù)傳送和接收方法3. 簡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作過程無線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN) 是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，目

8、的是協(xié)作地采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息，并報告給用戶4.為什么無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要時間同步，簡述RBS 、 TPSN 時間同步算法工作原理？在分布式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，每個傳感器節(jié)點都有自己的本地時鐘。不同節(jié)點的晶體振蕩器頻率存在偏差，以及濕度和電磁波的干擾等都會造成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的運行時間偏差，RBS同步協(xié)議 的基本思想是多個節(jié)點接收同一個同步信號，然后多個收到同步信號的節(jié)點之間進(jìn)行同步。這種同步算法消除了同步信號發(fā)送一方的時間不確定性。這種同步協(xié)議的缺點是協(xié)議開銷大TPSN 協(xié)議采用層次型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，首先將所有節(jié)點按照層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行分級，然后每個節(jié)點與上一級的一個節(jié)點進(jìn)行時

9、間同步，最終所有節(jié)點都與根節(jié)點時間同步。5.為什么無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要節(jié)點定位，簡述基于距離的定位算法三邊測量算法、三角測量算法的工作原理？傳感器節(jié)點的自身定位是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)。 許多應(yīng)用都要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點預(yù)先知道自身的位置，并在通信和協(xié)作過程中利用位置信息完成應(yīng)用要求。若沒有位置信息，傳感器節(jié)點所采集的數(shù)據(jù)幾乎是沒有應(yīng)用價值的。所以，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，節(jié)點的定位成為關(guān)鍵的問題?；诰嚯x的定位算法：通過測量節(jié)點與信標(biāo)節(jié)點間的實際距離或方位進(jìn)行定位三邊測量算法：已知 A 、B 、C 三個節(jié)點的坐標(biāo)，以及它們到節(jié)點D 的距離，確定節(jié)點D的坐標(biāo)三角測量算法：已知 A 、B 、 C 三個節(jié)點的

10、坐標(biāo)，節(jié)點D 相對于節(jié)點A 、 B 、 C 的角度，確定節(jié)點D 的坐標(biāo)；6. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包括哪些部分，各部分的功能分別是什么？無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層和能量管理平臺、 移動管理平臺和任務(wù)管理平臺。 這些管理平臺使得傳感器節(jié)點能夠按照能源高效的方式協(xié)同工作，在節(jié)點移動的傳感器網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并支持多任務(wù)和資源共享。7. 簡述基于 ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) ?說明節(jié)點設(shè)備類型的不同與功能？基于 ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的核心部件采用Chipcon公司生產(chǎn)的2.4GHz射頻系統(tǒng)單芯片 CC2430 。該單芯片上整合了 ZigBee

11、 RF 前端、內(nèi)存和微控制器等。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。ZigBee的邏輯設(shè)備按其功能可分為協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。協(xié)調(diào)器 的作用在于啟動網(wǎng)絡(luò)初始化、組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點和存儲各節(jié)點信息。路由器 設(shè)備的作用是管理每對節(jié)點的路由信息。終端設(shè)備 相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的葉節(jié)點，可以是任意類型的物理設(shè)備。8. 簡述無線傳感器應(yīng)用的開發(fā)過程，系統(tǒng)仿真常用哪些軟件平臺？開發(fā)過程依據(jù)軟件工程的思想， 結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的特征，總結(jié)在開發(fā)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程中的經(jīng)驗，整個開發(fā)過程分為分析、設(shè)計、實現(xiàn)和測試四個階段分析階段 :整個開發(fā)過程始于分析階段，這個階段顯示系統(tǒng)應(yīng)該做什么。指出系統(tǒng)要實現(xiàn)的目標(biāo)， 在分析階

12、段， 要分析具體的應(yīng)用背景及用戶或用戶代表對系統(tǒng)的期望，并給出明確的定義，在此基礎(chǔ)上分析員要能夠準(zhǔn)確地定義系統(tǒng)的需求。設(shè)計階段 :依據(jù)系統(tǒng)需求，設(shè)計選用適合目標(biāo)系統(tǒng)的硬件平臺、軟件系統(tǒng)等。使用模塊化原則， 使用結(jié)構(gòu)圖將系統(tǒng)應(yīng)用程序先劃分為較小的部分，以便能夠容易理解和處理。 在模塊劃分的過程中， 要盡量達(dá)到模塊間的松散藕合，以提高可重用性，使維護(hù)修改更容易，實現(xiàn)新的用戶需求。實現(xiàn)階段 :完成系統(tǒng)軟硬件平臺的定制和創(chuàng)建實際的程序。根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計和需求，定制傳感器節(jié)點的功能，并對WSN 操作系統(tǒng) (軟件平臺 )進(jìn)行裁減，剔除開發(fā)目標(biāo)系統(tǒng)所不需要的部分，以節(jié)省有限的空間，提高系統(tǒng)運行效率。測試階

13、段 :將編譯成功的應(yīng)用程序?qū)斯?jié)點進(jìn)行測試。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用的仿真工具 主要有 NS2 、TinyOS、OPNET 、OMNET+ 等等。其中 TinyOS 是專門針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點而研究開發(fā)的。NS2: NS 是一種可擴(kuò)展、 以配置和可編程的時間驅(qū)動的仿真工具,它是由 REAL 仿真器發(fā)展而來 .在 NS 的設(shè)計中 ,使用 C+ 和 OTCL 兩種程序設(shè)計語言, C+ 是一種相對運行速度較快但是轉(zhuǎn)換比較慢的語言，所以C+ 語言被用來實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,編寫 NS底層的仿真引擎; OTCL 是運行速度較慢 ,但可以快速轉(zhuǎn)換的腳本語言,正好和 C+ 互補 ,所以 OTCL語言被用來配置仿真

14、中各種參數(shù),建立仿真的整體結(jié)構(gòu), OTCL 的腳本通過調(diào)用引擎中各類屬性、方法 ,定義網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?, 配置源節(jié)點、目的節(jié)點建立鏈接,產(chǎn)生所有事件的時間表,運行并跟蹤仿真結(jié)果 ,還可以對結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計處理或制圖.NS 可以提供有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)中鏈路層及其上層精確到數(shù)據(jù)包的一系列行為仿真。NS中的許多協(xié)議都和真實代碼十分接近,其真實性和可靠性是非常高的OPNET 主要特點包括以下幾個方面:(1) 采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù), 對象的屬性可以任意配置 ,每一對象屬于相應(yīng)行為和功能的類,可以通過定義新的類來滿足不同的系統(tǒng)要求； (2)OPNET提供了各種通信網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)的處理構(gòu)件和模塊；(3) OPN

15、ET采用圖形化界面建模, 為使用者提供三層(網(wǎng)絡(luò)層、節(jié)點層、進(jìn)程層)建模機(jī)制來描述現(xiàn)實的系統(tǒng)；(4) OPNET在過程層次中使用有限狀態(tài)機(jī)來對其它協(xié)議和過程進(jìn)行建模, 用戶模型及OPNET內(nèi)置模型將會自動生成C 語言實現(xiàn)可執(zhí)行的高效、高離散事件的模擬流程；(5) OPNET 內(nèi)建了很多性能分析器 ,它會自動采集模擬過程的結(jié)果數(shù)據(jù)； (6)OPNET 幾乎預(yù)定義了所有常用的業(yè)務(wù)模型 ,如均勻分布、泊松分布等TinyOS是專門針對傳感器研發(fā)出的操作系統(tǒng)。使用的語言為nesC 語言。TinyOS操作系統(tǒng)中常用的仿真平臺主要是TOSSIM和 Avrora（ 1 ）TOSSIM(TinyOS simul

16、ation)是一個支持基于TinyOS的應(yīng)用在PC 機(jī)上運行的模擬器 .TOSSIM 運行和傳感器硬件相同的代碼 ,仿真編譯器能直接從 TinyOS 應(yīng)用的組件表中編譯生成仿真程序。（ 2 ）Avrora 是一種專門為 Atmel 和 Mica2 節(jié)點上以 AVR 單片機(jī)語言編寫的程序提供仿真分析的工具。9. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議有哪些類型？路由協(xié)議的設(shè)計要求？由協(xié)議主要分為四類 :基于聚簇的路由協(xié)議、以數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議、基于地理位置路由協(xié)議和能量感知路由協(xié)議現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計以節(jié)能、延長網(wǎng)絡(luò)生命周期為主要目的。(1)QoS路由。目前傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究重點主要集中在能

17、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(yīng)用引起的QoS問題。(2) 支持移動性。目前的 WSNs路由協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涓兄芰鸵苿有缘闹С直容^差,如何在控制協(xié)議開銷的前提下, 支持快速拓?fù)涓兄且粋€重要挑戰(zhàn)。(3) 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(luò)攻擊的主要目標(biāo) , 設(shè)計簡單、有效、適用于 WSNs 的安全機(jī)制是今后努力的方向。(4) 有效功耗。 WSNs中數(shù)據(jù)通信最為耗能,今后盡量通過使用數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸中采用過濾機(jī)制來減少通信量, 并通過讓各節(jié)點平均消耗能量來保持通信量的負(fù)載均衡。(5) 容錯性。由于 WS

18、Ns 節(jié)點容易發(fā)生故障 , 應(yīng)盡量利用節(jié)點易獲得的網(wǎng)絡(luò)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(fù), 可采用多路徑傳輸來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?0.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)常用操作系統(tǒng)有哪些？各有哪些特點？WSN 的操作系統(tǒng) (WSNOS) 是 WSN 系統(tǒng)的基本軟件環(huán)境，是許許多多的 WSN 應(yīng)用軟件開發(fā)的基礎(chǔ)。 WSNOS 不是特定的系統(tǒng) / 用戶界面，也不是特定的一系列系統(tǒng)服務(wù)，而是定義了一套通用的界面框架， 允許應(yīng)用程序選擇服務(wù)和實現(xiàn)；它提供框架的模塊化， 以便適應(yīng)硬件的多樣性， 同時允許應(yīng)用程序重用通用的軟件服務(wù)和抽象。同其他操作系統(tǒng)一樣， WSNOS是為了方便開發(fā)應(yīng)用，提供物理設(shè)備的

19、抽象和高協(xié)調(diào)性的通用函數(shù)實現(xiàn)。它的獨特性在于，資源極端受限（處理器速度、存儲器大小、內(nèi)存大小、通訊帶寬、資源數(shù)量以及電源受限），設(shè)備特殊性和缺乏一致的抽象層次。因此，WSNOS的設(shè)計策略必須是一個資源庫，從中抽取一部分組成應(yīng)用。 它致力于提供有限資源的并發(fā)，而不是提供接口或形式。 伯克利開發(fā)的 TinyOS 正是這樣一套 WSNOS 系統(tǒng)?Tiny OS 2.0：美國加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)，事件驅(qū)動， 基于組件， 使用 nesC編寫，nesC: 使用C 作為其基礎(chǔ)語言，支持所有的C語言詞法和語法，增加了組件（ component ）和接口（ interface ）的關(guān)鍵字定義，定義了接口及如何

20、使用接口表達(dá)組件之間關(guān)系的方法，目前只支持組件的靜態(tài)連接，不能實現(xiàn)動態(tài)連接和配置?Mantis OS 0.9.5 (Multimodal Networks of In-situ Sensors)：美國克羅拉多大學(xué)開發(fā)，輕量級的基于搶占的多線程無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，編程語言為 c 語言，整個內(nèi)核占用的 RAM小于 500 個字節(jié)，適合于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中處理復(fù)雜任務(wù)（例如加密解密，數(shù)據(jù)融合，定位，時間同步等）的需求?SOS 1.7 ：美國加州大學(xué)洛杉磯分校開發(fā)，提供了很好的動態(tài)增加和刪除模塊的功能，內(nèi)核和應(yīng)用程序模塊中都使用動態(tài)存儲，實現(xiàn)了優(yōu)先級調(diào)度，使用標(biāo)準(zhǔn)C 語言和編譯器11.WSN 和 A

21、d-hoc網(wǎng)絡(luò)、傳統(tǒng)無線寬帶網(wǎng)絡(luò)相比的差異，以及WSN 的特點。WSN 是 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的一種典型應(yīng)用，但WSN 與傳統(tǒng)的 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)存在以下區(qū)別：1 、 WSN 節(jié)點數(shù)量更為龐大，分布更為密集；2 、 WSN 節(jié)點更容易失效，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁； 3 、 WSN 主要使用廣播通信機(jī)制，而Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)是基于點對點的通信；4 、WSN 節(jié)點的動力能源、運算能力、存儲器大小均受局限；5 、 WSN 不必?fù)碛腥蚪y(tǒng)一標(biāo)識符； 6 、 WSN 以數(shù)據(jù)為中心。正是由于 WSN 與 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)存在以上的顯著區(qū)別，導(dǎo)致Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的許多研究成果不能適用于WSN ，也導(dǎo)致兩者的應(yīng)用存在

22、著顯著差別。由于 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點對等、多跳無中心接入、不依賴網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、抗毀性強等特點，使得它的應(yīng)用領(lǐng)域與普通的通信網(wǎng)絡(luò)有著非常大的區(qū)別。12.傳感器節(jié)點的組成和特點。結(jié)構(gòu)：節(jié)點可以組成三種拓樸結(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh) 和簇狀結(jié)構(gòu) (Clustertree) 。節(jié)點以自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)、每個節(jié)點都可以自主采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過單跳方式或多跳中繼方式送到匯聚節(jié)點(Sink節(jié)點 )。匯聚節(jié)點將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程的控制中心，或通過RS232接口把數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲。特點： (1) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度高，數(shù)量大； (2) 節(jié)點的計算和存儲能力有限；(3) 節(jié)點體積微小，

23、通常攜帶能量十分有限的電池，節(jié)點能量有限；(4) 通信能力有限，傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信帶寬較窄， 節(jié)點間的通信單跳距離通常只有幾十到幾百米，因此在有限的通信能力下如何設(shè)計網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制以滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信是必須考慮的問題；(5) 各傳感器節(jié)點位置隨機(jī)分布，具有自組織特性。13. S-MAC 協(xié)議的實現(xiàn)手段和特點基于競爭的隨機(jī)訪問 MAC 協(xié)議是載波偵聽多路訪問 (CSMA) 接入方式。在無線局域網(wǎng)IEEE 802.11 MAC 協(xié)議的分布式協(xié)調(diào)工作模式中，就采用了帶沖突避免的載波偵聽多路訪問 (CSMA with Collision Avoidance ，CSMA/CA) 協(xié)議，它是基于競爭的無線網(wǎng)

24、絡(luò) MAC 協(xié)議的典型代表。 CSMA/CA 機(jī)制 :在信號傳輸之前，發(fā)射機(jī)先偵聽介質(zhì)中是否有同信道載波，若不存在， 意味著信道空閑，將直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)；若存在載波，則在隨機(jī)退避一段時間后重新檢測信道。 這種介質(zhì)訪問控制層的方案簡化了實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的過程。14. MAC 層中共享介質(zhì)避免沖突的主要方法在 802.11 無線局域網(wǎng)協(xié)議中， 沖突的檢測存在一定的問題， 這個問題稱為 "Near/Far"現(xiàn)象，這是由于要檢測沖突， 設(shè)備必須能夠一邊接受數(shù)據(jù)信號一邊傳送數(shù)據(jù)信號， 而這在無線系統(tǒng)中是無法辦到的。鑒于這個差異，在802.11中對CSMA/CD進(jìn)行了一些調(diào)整，采

25、用了新的協(xié)議CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)或 者DCF(DistributedCoordinationFunction)。突的發(fā)生，也就是說，只有當(dāng)客戶端收到網(wǎng)絡(luò)上返回的CSMA/CAACK利用 ACK 信號來避免沖信號后才確認(rèn)送出的數(shù)據(jù)已經(jīng)正確到達(dá)目的地址。15. 目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的主要傳輸介質(zhì)有哪些？各有何特點？目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的主要傳輸介質(zhì)包括無線電、紅外線和光波等。（ 1 ）無線通信的介質(zhì)包括電磁波和聲波。電磁波是最主要的無線通信介質(zhì)，而聲波一般僅用于水下的無線通信。根據(jù)波長的不同，電磁波分

26、為無線電波、微波、紅外線、毫米波和光波等，其中無線電波在無線網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛。（ 2 ）無線電波是容易產(chǎn)生，可以傳播很遠(yuǎn)，可以穿過建筑物，因而被廣泛地用于室內(nèi)或室外的無線通信。 無線電波是全方向傳播信號的， 它能向任意方向發(fā)送無線信號， 所以發(fā)射方和接收方的裝置在位置上不必要求很精確的對準(zhǔn)。16. 什么是 mesh 網(wǎng)絡(luò)？ mesh 網(wǎng)絡(luò)有何特點？無線 mesh 網(wǎng)絡(luò)，由mesh routers和 mesh clients組成，其中 mesh routers構(gòu)成骨干網(wǎng)絡(luò)，并和有線的internet網(wǎng)相連接，負(fù)責(zé)為mesh clients 提供多跳的無線internet 連接。 無線 Mesh

27、網(wǎng)絡(luò)（也稱為“多跳（multi-hop ）”網(wǎng)絡(luò)，它是一種與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)完全不同的新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。特點： 1. 快速部署和易于安裝。2. 非視距傳輸 (NLOS) 。3. 健壯性。4 結(jié)構(gòu)靈活。5 高帶寬。17. 什么是調(diào)制技術(shù)？為什么 WSN 物理層要進(jìn)行調(diào)制機(jī)制設(shè)計？a)調(diào)制技術(shù)是把基帶信號變換成傳輸信號的技術(shù)。它將模擬信號抽樣量化后，以二進(jìn)制數(shù)字信號“1 ”或“0 ”對光載波進(jìn)行通斷調(diào)制，并進(jìn)行脈沖編碼 （ PCM ）。數(shù)字調(diào)制的優(yōu)點是抗干擾能力強，中繼時噪聲及色散的影響不積累，因此可實現(xiàn)長距離傳輸。它的缺點是需要較寬的頻帶，設(shè)備也復(fù)雜。b) 調(diào)制技術(shù)的最終目的就是使得調(diào)制以后的信號對

28、干擾有較強的抵抗作用，同時對相鄰的信道信號干擾較小，解調(diào)方便且易于集成。18. 調(diào)制方式 BPSK 、 O-QPSK 是什么含義？（ 1 ） BPSK 全稱 ： Binary Phase Shift Keying 。把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)值的轉(zhuǎn)換方式之一。是利用偏離相位的復(fù)數(shù)波浪組合來表現(xiàn)信息鍵控移相方式的一種。 BPSK 使用了基準(zhǔn)的正弦波和相位反轉(zhuǎn)的波浪，使一方為 0 ，另一方為 1 ，從而可以同時傳送接受 2 值 (1 比特 )的信息。由于最單純的鍵控移相方式雖抗噪音較強但傳送效率差，所以常常使用利用 4 個相位的 QPSK 和利用 8 個相位的 8PSK 。（ 2 ） 偏移四相相移鍵控信

29、號簡稱“ O-QPSK ”。全稱為 offset QPSK ，也就是相對移相方式 OQPSK 。它具有一系列獨特的優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方式。在數(shù)字信號的調(diào)制方式中 QPSK 四相移鍵控是最常用的一種衛(wèi)星數(shù)字信號調(diào)制方式 ,它具有較高的頻譜利用率、較強的抗干擾性、在電路上實現(xiàn)也較為簡單。19. 什么是貪婪（貪心）算法？貪心算法（又稱貪婪算法）是指，在對問題求解時，總是做出在當(dāng)前看來是最好的選擇。也就是說， 不從整體最優(yōu)上加以考慮， 他所做出的僅是在某種意義上的局部最優(yōu)解。貪心算法不是對所有問題都能得到整體最優(yōu)解，但對范圍相當(dāng)廣泛的許多問題他能產(chǎn)生整

30、體最優(yōu)解或者是整體最優(yōu)解的近似解。貪婪算法（ Greedy algorithm）是一種對某些求最優(yōu)解問題的更簡單、更迅速的設(shè)計技術(shù)。用貪婪法設(shè)計算法的特點是一步一步地進(jìn)行，常以當(dāng)前情況為基礎(chǔ)根據(jù)某個優(yōu)化測度作最優(yōu)選擇， 而不考慮各種可能的整體情況，它省去了為找最優(yōu)解要窮盡所有可能而必須耗費的大量時間， 它采用自頂向下， 以迭代的方法做出相繼的貪心選擇，每做一次貪心選擇就將所求問題簡化為一個規(guī)模更小的子問題，通過每一步貪心選擇，可得到問題的一個最優(yōu)解， 雖然每一步上都要保證能獲得局部最優(yōu)解，但由此產(chǎn)生的全局解有時不一定是最優(yōu)的，所以貪婪法不要回溯。貪婪算法是一種改進(jìn)了的分級處理方法。其核心是根據(jù)

31、題意選取一種量度標(biāo)準(zhǔn)。然后將這多個輸入排成這種量度標(biāo)準(zhǔn)所要求的順序，按這種順序一次輸入一個量。如果這個輸入和當(dāng)前已構(gòu)成在這種量度意義下的部分最佳解加在一起不能產(chǎn)生一個可行解，則不把此輸入加到這部分解中。 這種能夠得到某種量度意義下最優(yōu)解的分級處理方法稱為貪婪算法。對于一個給定的問題， 往往可能有好幾種量度標(biāo)準(zhǔn)。 初看起來， 這些量度標(biāo)準(zhǔn)似乎都是可取的， 但實際上， 用其中的大多數(shù)量度標(biāo)準(zhǔn)作貪婪處理所得到該量度意義下的最優(yōu)解并不是問題的最優(yōu)解， 而是次優(yōu)解。 因此，選擇能產(chǎn)生問題最優(yōu)解的最優(yōu)量度標(biāo)準(zhǔn)是使用貪婪算法的核心。20. GPSR 協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式有哪些？區(qū)別是什么？傳送模式： 貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模

32、式和周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式。貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式： 若節(jié)點是距離目的節(jié)點最近的一個中轉(zhuǎn)節(jié)點， 則源節(jié)點將分組轉(zhuǎn)發(fā)至節(jié)點 "，如果某個鄰節(jié)點與網(wǎng)關(guān)接點的距離小于自身到網(wǎng)關(guān)的距離，則保持當(dāng)前模式，同時轉(zhuǎn)發(fā)給選定的鄰節(jié)點， 如果滿足不了上述要求， 則將數(shù)據(jù)分組中的模式判斷標(biāo)志位設(shè)置為就改變數(shù)據(jù)模式為周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式： 該模式使用簡單的平坦圖遍歷算法)其執(zhí)行的過程如圖,所示 )實際上， 當(dāng)一個數(shù)據(jù)分組在節(jié)點 (處進(jìn)入周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式時， "#$%$& 會在平坦圖 &/"上逐步靠近目的節(jié)點 % 的面上按照右手法則將該數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到該面的第一條邊上，節(jié)點(同時也確定了用于轉(zhuǎn)

33、發(fā)該數(shù)據(jù)分組的第一個面，這樣的面被節(jié)點 (到節(jié)點 % 的連線 (% 所分割 !當(dāng)一個數(shù)據(jù)分組進(jìn)入到周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式時，"#$%$&會記錄下模式切換點 $) 的位置信息， 并將它保留在數(shù)據(jù)分組中 !保存 $) 位置信息的目的是為了在后面的轉(zhuǎn)發(fā)過程中判斷數(shù)據(jù)分組是否可恢復(fù)為貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式 ! 一旦某一節(jié)點收到了周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式的數(shù)據(jù)分組，"#$%$& 首先會對保存在數(shù)據(jù)分組中的位置信息$) 和該節(jié)點的位置信息進(jìn)行比較，如果該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點到目的節(jié)點 % 的歐氏距離比 $) 到目的節(jié)點 % 的歐氏距離小，則 "#$%$&標(biāo)志該數(shù)據(jù)分組為貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式，重新進(jìn)入模式

34、-的轉(zhuǎn)發(fā)執(zhí)行過程 )在周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式中，如果所要遍歷的面的下一條邊在數(shù)據(jù)分組中已經(jīng)有了記錄，表明此時數(shù)據(jù)分組進(jìn)入到了路由環(huán)路中，丟棄該數(shù)據(jù)分組21. 什么路由空洞？如何產(chǎn)生的？怎樣解決？使用貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策略會出現(xiàn)所謂路由空洞缺欠。如圖 1 所示S 為源節(jié)點D 為目的節(jié)點I、J 是以 T 為圓心T 的感應(yīng)半徑為半徑的圓和以D 為圓心TD為半徑的圓的兩個交點在這里我們稱兩個圓的交點為路由空洞的頂點。按照貪婪算法思想從S選擇離D 最近的鄰居A 為下一跳同理A 選擇T 為下一跳。但是T 的所有鄰居都比自己到D的距離遠(yuǎn)也就是說產(chǎn)生了路由空洞如圖1 中陰影所示。要解決空洞現(xiàn)象，可以使用周邊轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。22. 說明

35、 MECN 、 TBF 、邊界定位三種路由協(xié)議的設(shè)計思想，具體實現(xiàn)過程，特點及適用場合。（ 1 ） MECNMECN 協(xié)議為每個節(jié)點設(shè)置了轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域。 轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域可以表示為一組節(jié)點集， 發(fā)送節(jié)點通過轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)， 與直接將數(shù)據(jù)傳誦到目的節(jié)點相比， 這種方式需要的能量比較少。MECN的主要思想是構(gòu)建子網(wǎng)，要求子網(wǎng)內(nèi)部所含節(jié)點數(shù)目比較少并且任意兩個節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)都消耗更少的能量。這樣，不必考慮網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的節(jié)點。 就可以發(fā)現(xiàn)全局最小能量的路徑。 這對每個考慮到自身轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域的節(jié)點來說，利用本地搜索就可以實現(xiàn)到達(dá)目的節(jié)點的最小能量消耗MECN的運行分 2 個階段完成第一階段： 獲取二維平面的位

36、置信息，并構(gòu)建包含所有發(fā)送節(jié)點外圍的外圍圖。外圍圖的構(gòu)建由節(jié)點內(nèi)部的本地計算來完成。第二階段： 在外圍圖中搜索最優(yōu)路徑，搜索過程采用以能量消耗作為代價度量的分布式BelmanFond最短路徑算法來實現(xiàn)MECN具有自動重配置的特點，因此可以動態(tài)的適應(yīng)節(jié)點的失效和網(wǎng)絡(luò)的分布。但該協(xié)議是在假定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每2 個節(jié)點都可以直接通信，即網(wǎng)絡(luò)是在充分連接的前提下提出的，這在實際環(huán)境中不容易作到。盡管MECN協(xié)議最初是為無線自組網(wǎng)設(shè)計的，但該協(xié)議同樣使用于節(jié)點固定或者較少移動的無線長期網(wǎng)絡(luò)（ 2 ）TBFTBF （ Temporary Block Flow）是指兩個無線資源實體所使用的一個物理連接，以達(dá)到在 PDCH上支持單向傳遞 LLC PDU的目的。TBF 是一