黑大學(xué)習(xí)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)課后答案

第一章、概述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括哪三種節(jié)點(diǎn)？無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)通常包括：傳感器節(jié)點(diǎn)(sensornode)匯聚節(jié)點(diǎn)(sink)管理節(jié)點(diǎn)簡(jiǎn)述傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，并指出各個(gè)功能模塊的功能？傳感器模塊：信息采集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換處理器模塊：控制、數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議無(wú)線通信模塊：無(wú)線通信，交換控制信息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)能量供應(yīng)模塊：提供能量無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是什么？大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)自組織網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò)可靠的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)的限制有哪些？電源能量有限通信能力有限計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)基本要素是什么？無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè)基本要素：傳感器，感知對(duì)象，觀察者什么是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)？無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，其目的是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理區(qū)域中感知對(duì)象的信息，并發(fā)布給觀察者。第二章、拓?fù)淇刂凭W(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂婆c優(yōu)化的意義？1）減少節(jié)點(diǎn)間通信干擾，提高網(wǎng)絡(luò)通信效率2）為路由協(xié)議提供基礎(chǔ)3）影響數(shù)據(jù)融合4）彌補(bǔ)節(jié)點(diǎn)失效的影響5）影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括哪兩個(gè)？每種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)所采用的主要拓?fù)淇刂品椒ㄊ鞘裁?？無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)包括平面網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和分層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂蒲芯恐饕梢苑譃閮纱箢?平面型網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)功率控制和層次型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械姆执厮惴?。列舉幾個(gè)典型的節(jié)點(diǎn)功率控制算法典型算法如:本地平均算法LMA本地鄰居平均算法LMN基于鄰近圖模型的DRNG算法、DLSS算法等。列舉幾個(gè)典型的分簇算法。典型算法如:低能量自適應(yīng)分簇機(jī)制LEACH基于地理位置的分簇算法GAF算法TopDisc算法等第三章、通信與組網(wǎng)技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)物理接口的四個(gè)特性是什么？①機(jī)械特性;②電氣特性;③功能特性;④規(guī)程特性。無(wú)線通信物理層的主要技術(shù)包括哪幾個(gè)？無(wú)線通信物理層的主要技術(shù)包括介質(zhì)的選擇、頻段的選擇、調(diào)制技術(shù)和擴(kuò)頻技術(shù)。目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信傳輸介質(zhì)主要有哪幾個(gè)？目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信傳輸介質(zhì)主要是無(wú)線電波、紅外線和光波等。什么是MAC協(xié)議？所謂MAC協(xié)議就是通過(guò)一組規(guī)則和過(guò)程來(lái)有效、有序和公平地使用共享介質(zhì)。5?根據(jù)分配信道的方式不同，傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議可以分為哪幾種類型？分配信道的方式:1.競(jìng)爭(zhēng)型;2.分配型;3.混合型6.IEEE802.11MAC協(xié)議有哪兩種訪問(wèn)控制方式？IEEE802.11MAC協(xié)議分為分布式協(xié)調(diào)功能（DistributedCoordinationFunction,DCF）和點(diǎn)協(xié)調(diào)功能（PointCoordinationFunction，PCF）兩種訪問(wèn)控制方式，其中DCF方式是IEEE802.11協(xié)議的基本訪問(wèn)控制方式。7.什么是S-MAC協(xié)議？S-MAC協(xié)議：SensorMAC這種協(xié)議是在802.11MAC協(xié)議的基礎(chǔ)上，針對(duì)傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)省能量需求而提出的。8?敘述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)S-MAC協(xié)議的適用條件和設(shè)計(jì)目標(biāo)S-MAC協(xié)議的適用條件是：傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸量不大，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和融合以減少數(shù)據(jù)通信量，網(wǎng)絡(luò)能容忍一定程度的通信延遲。設(shè)計(jì)目標(biāo)是：提供良好的擴(kuò)展性，減少節(jié)點(diǎn)能耗。9?敘述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)S-MAC協(xié)議的基本思想?；舅枷耄褐芷谛运吆捅O(jiān)聽(tīng)；協(xié)商一致的睡眠調(diào)度機(jī)制（虛擬簇）自適應(yīng)的偵聽(tīng)機(jī)制，減少信息的傳輸延遲帶內(nèi)信令來(lái)減少重傳和避免監(jiān)聽(tīng)不必要的數(shù)據(jù)消息分割和突發(fā)傳遞機(jī)制來(lái)減少控制信息的開(kāi)銷和消息的傳遞延遲TMAC協(xié)議的早睡問(wèn)題的兩種解決辦法及優(yōu)缺點(diǎn)。1.未來(lái)請(qǐng)求發(fā)送（Futurerequest-to-send,FRTS）:FRTS方法可以提高吞吐率，但DS分組和FRTS分組帶來(lái)了額外的通信開(kāi)銷;2.滿緩沖區(qū)優(yōu)先：減少了早睡問(wèn)題發(fā)生的可能性，并起到一定的網(wǎng)絡(luò)流量的控制作用，帶來(lái)的問(wèn)題是增加了沖突的可能性。什么是路由選擇？并簡(jiǎn)述路由選擇的功能。路由選擇（Routing）是指選擇互連網(wǎng)絡(luò)從源節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)傳輸信息的行為，并且信息至少通過(guò)一個(gè)中間節(jié)點(diǎn)。路由協(xié)議負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)，它包括兩個(gè)功能：①尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)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(zhuǎn)發(fā)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議具有哪些特點(diǎn)？無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議具有以下特點(diǎn)：（1）能量?jī)?yōu)先（2）基于局部拓?fù)湫畔ⅲ?）以數(shù)據(jù)為中心（4）應(yīng)用相關(guān)。在根據(jù)具體應(yīng)用設(shè)計(jì)路由協(xié)議時(shí)，必須滿足哪幾個(gè)要求？在根據(jù)具體應(yīng)用設(shè)計(jì)路由協(xié)議時(shí)，必須滿足如下要求：（1）能量高效（2）可擴(kuò)展性（3）穩(wěn)健性（4）快速收斂性。從各種應(yīng)用的角度出發(fā)，將無(wú)線傳感器路由協(xié)議分為哪四類？（1）能量感知路由協(xié)議（2）基于查詢的路由協(xié)議（3）地理位置路由協(xié)議（4）可靠的路由協(xié)議。定向擴(kuò)散路由機(jī)制是哪種類型的路由機(jī)制？可以分為哪三個(gè)階段？定向擴(kuò)散（DirectedDiffusion，DD）路由協(xié)議是一種基于查詢的路由機(jī)制。定向擴(kuò)散路由機(jī)制可以分為周期性的興趣擴(kuò)散、梯度建立和加強(qiáng)路徑三個(gè)階段。16.名詞對(duì)應(yīng)中文：PSDUMACCSMA/CARTSDCFPCFFRTSTDMAFDMATRAMAPSDU：物理服務(wù)數(shù)據(jù)單元(PHYServiceDataUnite,PSDU)MAC：設(shè)計(jì)介質(zhì)訪問(wèn)控制(MediumAccessControlMAC)協(xié)議CSMA/CA:帶沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(CSMAwithCollisionAvoidanceCSMA/CA)協(xié)議RTS：請(qǐng)求傳送報(bào)文(RTS:RequesttoSend)DCF:分布式協(xié)調(diào)功能(DistributedCoordinationFunction,DCF)PCF：點(diǎn)協(xié)調(diào)功能(PointCoordinationFunction，PCF)FRTS：未來(lái)請(qǐng)求發(fā)送(Futurerequest-to-send,FRTS)TDMA：時(shí)分多址(TimeDivisionMultipleAccess)TDMAFDMA:頻分多址(FrequencyDivisionMultipleAccess)FDMATRAMA:流量自適應(yīng)的介質(zhì)訪問(wèn)協(xié)議(Traffic-AdaptiveMediumAccess)TRAMA第四章、通信標(biāo)準(zhǔn)1.IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的主要特征：在不同的載波頻率下實(shí)現(xiàn)了20kbps、40kbps、250kbps三種不同的傳輸速率；支持星型和點(diǎn)到點(diǎn)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；在網(wǎng)絡(luò)中采取兩種地址方式：16位地址和64位地址。其中16位地址是由協(xié)調(diào)器分配的64位地址是全球唯一的擴(kuò)展地址；采用帶沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)(Carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance,CSMA-CA)的信道訪問(wèn)機(jī)制；支持ACK機(jī)制以保證可靠傳輸；2.IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)物理層數(shù)據(jù)服務(wù)有哪些功能？射頻收發(fā)器的激活與關(guān)閉數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收物理信道的能量檢測(cè)檢測(cè)接收數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示空閑信道評(píng)估：判斷信道是否空閑。3.IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)MAC幀組成幀組成：幀頭、負(fù)載和幀尾三部分組成。4.IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)MAC幀的類型幀的類型：信標(biāo)幀，數(shù)據(jù)幀，確認(rèn)幀，MAC命令幀5.IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的MAC子層可以為輸入輸出的MAC幀提供哪四種安全服務(wù)？MAC子層可以為輸入輸出的MAC幀提供安全服務(wù)。提供的安全服務(wù)主要包括四種：訪問(wèn)控制、數(shù)據(jù)加密、幀完整性檢查和順序更新。在LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中采用IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備可以根據(jù)自身需要選擇哪三種安全模式？在LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備可以根據(jù)自身需要選擇不同的安全模式：無(wú)安全模式，訪問(wèn)控制列表ACL模式和安全模式。名詞對(duì)應(yīng)中文：LR-WPANFFDRFDGTSLR-WPAN：低速無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)FFD：全功能設(shè)備RFD：精簡(jiǎn)功能設(shè)備GTS：支持時(shí)槽保障(guaranteedtimeslotjGTS)第五章、定位技術(shù)根據(jù)定位過(guò)程中是否測(cè)量實(shí)際節(jié)點(diǎn)間的距離，把定位算法分為哪兩類？基于距離的(range-based)定位；距離無(wú)關(guān)的(range-free)定位基于距離的定位機(jī)制基本思想是什么？具體過(guò)程分為哪三個(gè)階段？基本思想(range-based)：通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離或方位進(jìn)行定位。具體過(guò)程通常分為三個(gè)階段：測(cè)距階段：未知節(jié)點(diǎn)首先測(cè)量到鄰居節(jié)點(diǎn)的距離或角度，然后進(jìn)一步計(jì)算到鄰近信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離或方位；定位階段：未知節(jié)點(diǎn)在計(jì)算出到達(dá)三個(gè)或三個(gè)以上信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的距離或角度后，利用三邊測(cè)量法、三角測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；修正階段：對(duì)求得的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行求精，提高定位精度，減少誤差；基于TDOA的定位原理原理：發(fā)射節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)射兩種不同傳播速度的無(wú)線信號(hào)，接收節(jié)點(diǎn)根據(jù)兩種信號(hào)到達(dá)的時(shí)間差以及已知這兩種信號(hào)的傳播速度，計(jì)算兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的距離，再通過(guò)已有基本的定位算法計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的位置?；贏OA的定位基本思想基本思想：接收節(jié)點(diǎn)通過(guò)天線陣列或多個(gè)超聲波接收機(jī)感知發(fā)射節(jié)點(diǎn)信號(hào)的到達(dá)方向，計(jì)算接收節(jié)點(diǎn)和發(fā)射節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)方位或角度，再通過(guò)三角測(cè)量法計(jì)算出節(jié)點(diǎn)的位置。名詞對(duì)應(yīng)中文：TOATDOAAOARSSITOA：到達(dá)時(shí)間TOA(timeofarrival)TDOA:到達(dá)時(shí)間差TDOA(timedifferenceofarrival)AOA：到達(dá)角度AOA(angleofarrival)RSSI：接收信號(hào)強(qiáng)度指示RSSI(receivedsignalstrengthindicator)第六章、時(shí)間同步1.WSN時(shí)間同步算法設(shè)計(jì)要點(diǎn)穩(wěn)定性、收斂性、魯棒性、能量感知、可擴(kuò)展性。2.按照時(shí)間同步期限分類，可將時(shí)間同步分為哪兩種同步？同步期限分類：長(zhǎng)期同步；按需同步按照時(shí)間同步范圍分類，可將時(shí)間同步分為哪兩種同步？同步范圍分類：全網(wǎng)同步；局部同步RBS參考廣播同步機(jī)制的基本原理RBS時(shí)間同步機(jī)制的出發(fā)點(diǎn)就是要縮短報(bào)文傳遞延遲關(guān)鍵路徑的時(shí)間長(zhǎng)度。發(fā)送節(jié)點(diǎn)（Sender）廣播一個(gè)信標(biāo)（beacon）分組，廣播域中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)（Receiverl和Reeeiver2）都能夠接收到這個(gè)分組。每個(gè)接收節(jié)點(diǎn)分別根據(jù)自己的本地時(shí)間記錄接收到beacon分組的時(shí)刻，然后交換它們記錄的beacon分組接收時(shí)間。兩個(gè)接收時(shí)間的差值相當(dāng)于兩個(gè)接收節(jié)點(diǎn)間的時(shí)間差值，其中一個(gè)接收節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)這個(gè)時(shí)間差值更改它的本地時(shí)間，從而達(dá)到兩個(gè)接收節(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步。5?傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議TPSN協(xié)議包括哪兩個(gè)階段？具體闡述兩個(gè)階段具體過(guò)程。第一階段稱為層次發(fā)現(xiàn)階段：在網(wǎng)絡(luò)部署后，根節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播級(jí)別發(fā)現(xiàn)報(bào)文啟動(dòng)層次發(fā)現(xiàn)階段，級(jí)別發(fā)現(xiàn)報(bào)文包含發(fā)送節(jié)點(diǎn)的ID和級(jí)別。根節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)收到該報(bào)文后，將自己的級(jí)別設(shè)置為第1級(jí)，然后廣播新的級(jí)別發(fā)現(xiàn)報(bào)文，依次確立網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的級(jí)別。節(jié)點(diǎn)一旦建立自己的級(jí)別，就忽略任何其他級(jí)別發(fā)現(xiàn)分組，以防止網(wǎng)絡(luò)的洪泛擁塞。第二個(gè)階段稱為同步階段：層次結(jié)構(gòu)建立以后，根節(jié)點(diǎn)通過(guò)廣播時(shí)間同步報(bào)文啟動(dòng)同步階段。第1級(jí)節(jié)點(diǎn)收到該報(bào)文后，各自分別等待一小段隨機(jī)時(shí)間（減輕碰撞），通過(guò)與根節(jié)點(diǎn)的報(bào)文雙向交換來(lái)與之同步。第2級(jí)節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到第1級(jí)節(jié)點(diǎn)的交換消息后，退避和等待一段隨機(jī)時(shí)間，之后通過(guò)與第一級(jí)節(jié)點(diǎn)的報(bào)文雙向交換來(lái)與之同步。退避的目的是保證第一級(jí)節(jié)點(diǎn)首先實(shí)現(xiàn)同步。后級(jí)節(jié)點(diǎn)依次執(zhí)行，最終實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的時(shí)間同步。名詞對(duì)應(yīng)中文：UTCRBSTPSNFTSPUTC：世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間協(xié)調(diào)RBS：參考廣播同步TPSN：傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步協(xié)議（TPSN:Timing-syncprotocolforSensorNetworks）FTSP：洪泛時(shí)間同步協(xié)議第七章、安全設(shè)計(jì)技術(shù)1.WSN通信安全需求WSN通信安全需求:1數(shù)據(jù)機(jī)密性（防竊聽(tīng)）;2.數(shù)據(jù)完整性（防篡改）;3.真實(shí)性（防偽造）;4.數(shù)據(jù)新鮮性（防重放）。

2.網(wǎng)絡(luò)服務(wù)安全需求網(wǎng)絡(luò)服務(wù)安全需求：1.可用性；2.自組織；3.其它服務(wù)組件的安全需求（時(shí)間同步、定位網(wǎng)內(nèi)融合）。3.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中4種通信安全威脅無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中4種通信安全威脅：監(jiān)聽(tīng)、篡改