传感器练习题

第一章

1. WSN历史大体分为三个阶段，每个阶段的特点是什么

第一阶段：传统的传感器系统。特征在于传感器节点只产生探测数据流，没有计算机能力，且相互之间不能通信。

第二阶段：传感器网络节点集成化。这阶段的技术特点是采用了现在微型化的传感器节点，这些节点可以同时具备感知能力，计算能力和通信能力。

第三阶段：多跳自组网。这阶段特点是网络传输自组织，节点设计低功耗。

2. 无线网络的分类是什么

无线网络分为有基础设施网和无基础设施网，有基础设施网包括WIFI和WIMAX,无基础设施网包括移动Ad hoc网络和无线传感器网络。

3. 什么是WSN

无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。4．WSN的网络体系结构是什么样的

传感器网络通常包括：传感器节点、汇聚节点和管理节点。

5. 传感器结点的结构由哪几部分组成，各部分的功能是什么

传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。

传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据转换。

处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据。

无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据。

能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池。

6. WSN改进型的协议栈体系结构是什么样的

定位和时间同步子层在协议栈中的位置比较特殊。它们既要依赖于数据传输通道进行协作定位和时间同步协商，同时又要为网络协议各层提供信息支持，如基于时分复用的MAC协议，基于地理位置的路由协议等都需要定位和同步信息。

能量管理在每个协议层中都要增加能量控制代码，并提供给操作系统进行能量分配决策；

QOS管理在各协议层设计队列管理、优先级控制或者带宽预留机制，并对特定应用的数据给予特别处理；

拓扑控制利用物理层、链路层或路由层完成拓扑生成，反过来又为它们提供基础信息支持，优化MAC协议和路由协议的协议过程，提高协议效率，减少网络能量消耗；

网络管理则要求协议各层嵌入各种信息接口，并定时收集协议运行状态和流量信息，协调控制网络中各个协议组件的运行。

7. WSN 与AD HOC网络有什么相同点与不同点

8.传感器结点受到哪三方面因素的限制

电源能量限制、通信能力受限、计算和存储能力受限。

9. 传感器网络的组网特点有哪些

无线传感器网络主要特点包括自组织性、以数据为中心、应用相关性、动态性、网络规模大和需要高的可靠性等。

第二章练习1

1. WSN路由协议的定义是什么

WSN路由协议是一套将数据从源节点传输到目的节点的机制。

2. WSN路由协议的设计目标有哪几点

满足应用需求

低网络开销

资源利用的整体有效性

网络高吞吐率

3. 什么是数据中心网络、地址中心网络

4. WSN的网络体系结构是什么样的

路由协议的要求是什么

1)能量高效（协议简单&节省能量&均衡消耗）

2)可扩展性（网络范围&节点密度）

3)鲁棒性（节点变化&拓扑变化）

4）快速收敛性

6. WSN路由协议的关键技术有哪些

考虑网络和节点能量优化（硬件限制）

具有高可扩展性（网络规模&自组织）

适应强网络拓扑变化（节点移动&无线信道）

传感器网络路由中使用数据融合技术（数据为中心）

传感器网络中流量分布不对称（数据收集网络&多源

单Sink)

7.WSN路由协议的四种分类是什么，每一类有哪些典型的路由协议

以数据为中心路由协议、集群结构路由协议、地理信息路由协议、QOS 路由协议。

以数据为中心路由协议:SPIN协议、DD协议。

集群结构路由协议：LEACH协议、TEEN协议。

8. SPIN协议是基于什么协议的改进，要改进的协议有什么缺点，SPIN协议如何改进

SPIN协议是对Flooding协议的改进。

Flooding协议的缺点：

内爆：节点向邻居节点转发数据包，不管其是否收到

过相同的

重叠：感知节点感知区域有重叠，导致数据冗余

通过和邻居节点的协商来减少Flooding带来的内爆和

重叠的影响

9. SPIN协议中的元数据是什么

元数据：一种对源数据的映射，比源数据短

10. SPIN协议的三部握手协议过程是怎样的

节点A有新数据，通过ADV发布新数据信息，使用元数据

B节点收到ADV后，发现自己没有该数据，通过REQ向A请求新数据

A节点向B节点传送源数据

B节点融合新数据，并通过ADV发布新数据消息

如果节点有 ADV中描述的数据的副本就忽略该消息

11. SPIN协议的优缺点

优点：

部分解决了内爆和重叠问题

不需要进行路由维护

对网络拓扑变化不敏感，可用于移动WSN

缺点：本质上SPIN还是向全网扩散新消息，开销比较大12. SPIN协议的兴趣catch中的条目有哪些内容

1)时间戳：指示接收到相关兴趣消息的最近时间

2)若干梯度域：

a)每个梯度和其邻居节点相关联

b)每个梯度中含有一个指定的数据传输率

3)持续时间：该兴趣消息的有效期

13. DD协议通过SINK节点发送什么来启动路由建立过程

查询消息

14. DD协议中的梯度域主要包括什么内容

每个梯度和其邻居节点相关联，每个梯度中含有一个指定的数据传输率

15. DD路由机制可分为哪个阶段，每个阶段的具体内容是什么

16. DD路由协议的优缺点

优点

数据中心路由，定义不同任务类型/目标区域

消息；

路径加强机制可显著提高数据传输的速率；

周期性路由：能量的均衡消耗；

缺点

周期性的洪泛机制---能量和时间开销都比较

大；

节点需要维护一个兴趣消息列表，代价较大；第二章练习2

1. LEACH算法的主要内容是什么

1)簇头节点作为一定区域所有节点的代理，负责和Sink

的通信；

2)非簇头节点可以使用小功率和簇头节点通信；

3)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；

4)簇头选举算法的设计，要求保证公平性

2. LEACH算法如何进行簇头的选择

对于传感器节点n选择[0，1]之间的一个随机数，如果选定的值小于某一个阈值，那么这个节点成为簇头节点，阈值计算如下：

k为一个网络中的簇头节点数的百分比，1/k代表传感器节点有机会再次参与簇头选择所需经历的轮数，r为当前轮数，G为前1/k轮中从未成为簇头的节点集合。

3. 采用LEACH算法的网络按照周期工作，每个周期分为两个阶段，这两个阶段的主要内容是什么

簇头建立阶段：

节点运行算法，确定本次自己是否成为簇头；