無線傳感網(wǎng)絡作業(yè)

實用標準文案無線傳感器網(wǎng)絡作業(yè)2014年第一學期第一章什么是無線傳感器網(wǎng)絡？答：傳感器網(wǎng)絡的標準定義是這樣的：傳感器網(wǎng)絡是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網(wǎng)絡，其目的是協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡覆蓋地理區(qū)域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息，并報告給用戶。它的英文是WirelessSensorNetwork,簡稱WSNo傳感器網(wǎng)絡的終端探測節(jié)點由哪些部分組成？這些組成模塊的功能分別是什么？答：由傳感模塊、計算模塊、通信模塊、存儲模塊、電源模塊和嵌入式軟件系統(tǒng)組成。這里傳感模塊負責探測目標的物理特征和現(xiàn)象，計算模塊負責處理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理，存貯模塊負責存放程序和數(shù)據(jù)，通信模塊負責網(wǎng)絡管理信息和探測數(shù)據(jù)兩種信息的發(fā)送和接收。另外，電源模塊負責節(jié)點供電，節(jié)點由嵌入式軟件系統(tǒng)支撐，運行網(wǎng)絡的五層協(xié)議。傳感器網(wǎng)絡的體系結構包括哪些部分？各部分的功能分別是什么？答：無線傳感器網(wǎng)絡體系結構包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層和能量管理平臺、移動管理平臺和任務管理平臺。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)絡中轉發(fā)數(shù)據(jù)，并支持多任務和資源共享。傳感器由哪些部分組成？各部分的功能是什么？答：傳感器一般由敏感元件、轉換元件和基本轉換電路組成。敏感元件是傳感器中能感受或響應被測量的部分。轉換元件是將敏感元件感受或響應的被測量轉換成適于傳輸或測量的信號（一般指電信號）部分?；巨D換電路可以對獲得的微弱電信號進行放大、運算調(diào)制等。另外，基本轉換電路工作時必須有輔助電源。傳感器的一般特性包括哪些指標？答：傳感器的一般特性包括：靈敏度、響應特性、線性范圍、穩(wěn)定性、重復性、漂移、精度、分辨率（力）、遲滯。什么是傳感器的靈敏度?精彩文檔實用標準文案答：傳感器的靈敏度指傳感器達到穩(wěn)定工作狀態(tài)時，輸出變化量與引起變化的輸入變化量之比，即K=輸出變化量/輸入變化量=^Y/4X=dy/dx什么是傳感器的線性度？答：線性度是指傳感器的實際輸入-輸出曲線（校準曲線）與擬合直線之間的吻合（偏離）程度。選定擬合直線的過程，就是傳感器的線性化過程。實際曲線與它的兩個端尖連線（稱為理論直線）之間的偏差稱為傳感器的非線性誤差。取其中最大值與輸出滿度值之比作為評價線性度（或非線性誤差）的指標。e=ALmax義100%ly式中eL為線性度（非線性誤差），△Lmax為校灌曲線與擬合直線間的最大差值，yfs為滿量程輸出值。 S第二早目前無線傳感器網(wǎng)絡的通信傳輸介質(zhì)有哪些類型？它們各有什么特點？答：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)絡中使用最廣泛。無線電波是容易產(chǎn)生，可以傳播很遠，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。無線電波易受發(fā)動機和其它電子設備的干擾。當前傳感器網(wǎng)絡的無線通信主要選擇哪些頻段？答:針對無線傳感器網(wǎng)絡的特點，現(xiàn)有的物理層設計基本采用結構簡單的調(diào)制方式，在頻段選擇上主要集中在433?464MHz、902?928MHz和2.4?2.5GHz的ISM波段。設計基于競爭的MAC協(xié)議的基本思想是什么？答：基于競爭的MAC協(xié)議采用按需使用信道的方式，它的基本思想是當節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過競爭方式使用無線信道，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就按照某種策略重發(fā)數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。敘述無線傳感器網(wǎng)絡S-MAC協(xié)議的主要特點和實現(xiàn)機制。答：主要特點：a.適用該協(xié)議的傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸量不大b.適用該協(xié)議的網(wǎng)絡內(nèi)部能夠進行數(shù)據(jù)的處理和融合以減少數(shù)據(jù)通信量c.適用該協(xié)議的網(wǎng)絡能容忍一定程度的通信延遲d.提供的良好的擴展性，減少節(jié)點能耗。實現(xiàn)機制：周期性偵聽/睡眠的低占空比工作方式，控制節(jié)點盡可能處于睡眠狀態(tài)精彩文檔實用標準文案來降低節(jié)點能量的消耗；鄰居結點通過協(xié)商的一致性睡眠調(diào)度機制形成虛擬簇，減少借點的空閑偵聽時間；通過流量自適應的偵聽機制，減少消息在網(wǎng)絡中的傳輸延遲；采用帶內(nèi)信令來減少重傳和避免偵聽不必要的數(shù)據(jù);通過消息分割和突發(fā)傳遞機制來減少控制消息的開銷和消息的傳遞延遲。第四章簡述路由選擇的主要功能。答：路由選擇（routing）是指選擇互連網(wǎng)絡從源節(jié)點向目的節(jié)點傳輸信息的行為，并且信息至少通過一個中間節(jié)點。路由協(xié)議負責將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點通過網(wǎng)絡轉發(fā)到目的節(jié)點，它包括兩個功能：①尋找源節(jié)點和目的節(jié)點間的優(yōu)化路徑；②將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉發(fā)。無限傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議具有哪些特點？答：（1）能量優(yōu)先（2）基于局部拓撲信息（3）以數(shù)據(jù)為中心（4）應用相關常見的傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議有哪些類型？并說明各種類型路由協(xié)議的主要特點。答：（1）能量感知路由協(xié)議：高效利用網(wǎng)絡能量是傳感器網(wǎng)絡路由協(xié)議的一個顯著特征。為了強調(diào)高效利用能量的重要性，這里將它們劃分為能量感知路由協(xié)議。能量感知的路由協(xié)議從數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯某霭l(fā)，討論最少能量消耗和最長網(wǎng)絡生存期等問題。（2）基于查詢的路由協(xié)議：在諸如環(huán)境檢測、戰(zhàn)場評估等應用中，需要不斷查詢傳感器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)。在匯聚節(jié)點（查詢節(jié)點）發(fā)出任務查詢命令，傳感器網(wǎng)絡的終端探測節(jié)點向監(jiān)控中心報告采集的數(shù)據(jù)。在這類監(jiān)控和檢測的應用問題中，通信流量主要是查詢節(jié)點和傳感器探測節(jié)點之間的命令和數(shù)據(jù)傳輸，同時傳感器探測節(jié)點的采集信息通常要進行數(shù)據(jù)融合，通過減少通信流量來節(jié)省能量，即數(shù)據(jù)融合技術與路由協(xié)議的設計相結合。（3）地理位置路由協(xié)議：在諸如目標踉蹤的應用問題中，往往需要喚醒距離被踉蹤目標最近的傳感器節(jié)點，以便得到關于目標的更精確位置等相關信息。在這類與坐標位置有關的應用問題中，通常需要知道目的節(jié)點的精確或者大致地理位置。把節(jié)點的位置信息作為路由選擇的依據(jù)，不僅能夠完成節(jié)點的路由選擇功能，還可以降低系統(tǒng)專門維護路由協(xié)議的能耗。（4）可靠的路由協(xié)議：傳感器網(wǎng)絡的某些應用對通信的服務質(zhì)量有較高要求，可能在可靠性和實時性等方面有特別要求。例如，采用視頻傳感器進行戰(zhàn)場環(huán)境監(jiān)測時，希望傳輸?shù)囊曨l圖像能夠盡可能的流暢些。但傳感器網(wǎng)絡的無線鏈路穩(wěn)定性一般難以保證，通信信道質(zhì)量比較低，網(wǎng)絡拓撲變化頻繁，要滿足用戶的某些方面的服務質(zhì)量指標，需要考慮可靠的路由協(xié)議設計技術。精彩文檔實用標準文案第五章傳感器網(wǎng)絡實現(xiàn)時間同步的作用是什么？答：無線傳感器網(wǎng)絡時間同步機制的意義和作用主要體現(xiàn)在如下兩方面：首先，傳感器節(jié)點通常需要彼此協(xié)作，去完成復雜的監(jiān)測和感知任務。數(shù)據(jù)融合是協(xié)作操作的典型例子，不同的節(jié)點采集的數(shù)據(jù)最終融合形成了一個有意義的結果。其次，傳感器網(wǎng)絡的一些節(jié)能方案是利用時間同步來實現(xiàn)的。傳感器網(wǎng)絡常見的時間同步機制有哪些？答： 目前已有幾種成熟的傳感器網(wǎng)絡時間同步協(xié)議，其中RBS、TINY/MINI-SYNC和TPSN被認為是三種最基本的傳感器網(wǎng)絡時間同步機制。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。Tiny/Mini-Sync是兩種簡單的輕量級時間同步機制。TPSN時間同步協(xié)議采用層次結構，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡節(jié)點的時間同步。簡述TPSN時間同步協(xié)議的設計過程。答：TPSN協(xié)議包括兩個階段：第一個階段生成層次結構，每個節(jié)點賦予一個級別，根節(jié)點賦予最高級別第0級，第i級的節(jié)點至少能夠與一個第（i—1）級的節(jié)點通信；第二個階段實現(xiàn)所有樹節(jié)點的時間同步，第1級節(jié)點同步到根節(jié)點，第i級的節(jié)點同步到第（i—1）級的一個節(jié)點，最終所有節(jié)點都同步到根節(jié)點，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的時間同步。如何對傳感器網(wǎng)絡的定位方法進行分類？答：根據(jù)不同的依據(jù)，無線傳感器網(wǎng)絡的定位方法可以進行如下分類：（1）根據(jù)是否依靠測量距離，分為基于測距的定位和不需要測距的定位；⑵根據(jù)部署的場合不同，分為室內(nèi)定位和室外定位；⑶根據(jù)信息收集的方式，網(wǎng)絡收集傳感器數(shù)據(jù)稱為被動定位，節(jié)點主動發(fā)出信息，用于定位稱為主動定位。、簡述ToA測距的原理。答：ToA機制是已知信號的傳播速度，根據(jù)信號的傳播時間來計算節(jié)點間的距離。精彩文檔

實用標準文案實用標準文案第八章6.3簡述傳感器網(wǎng)絡常用的幾種無線通信技術及其特點。答：傳感器網(wǎng)絡應用的無線通信技術通常包括IEEE802.11b、IEEE802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、UWB、RFID和IrDA等，還有很多芯片雙方通信的協(xié)議由用戶自己定義，這些芯片一般工作在ISM免費頻段。在無限傳感器網(wǎng)絡中應用最多的是ZigBee和普通射頻芯片。ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術，完整的協(xié)議棧只有32KB，可以嵌入到各種微型設備，同時提供地理定位功能。6.6ZigBee的物理設備有哪些類型？他們分別具有什么特點？答：ZigBee的物理設備分為功能簡化型設備(ReducedFunctionDevice,RFD)和功能完備型設備(FullFunctionDevice,FFD)，其中至少有一個FFD充當網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器的角色。RFDFFD僅用于星形網(wǎng)絡適用于任意網(wǎng)絡不能充當網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器可充當網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器只于網(wǎng)絡協(xié)調(diào)器通信可與所有設備通信只具備微型RAM和ROM設備功能完備電池供電可接有線電源精彩文檔實用標準文案ZigBee的設備類型功能簡化型設備是網(wǎng)絡中簡單的發(fā)送接收結點，具有微型的區(qū)八乂和ROM,簡化了堆?？臻g，相應存儲空間也被減少，成本得以降低。它一般有電池供電，只與功能完備型設備連接通信。它能搜索出可達的網(wǎng)絡設備，根據(jù)功能完備型設備的請求傳送數(shù)據(jù)、確定自身是否需要發(fā)送以及向功能完備型設備請求數(shù)據(jù)。功能簡化型設備在其余時間內(nèi)休眠以減少電能消耗。功能完備型設備是一種功