传感器网络复习
无线传感器网络题
《无线传感器网络》一、填空题(每题4分，共计40分）1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者)传感器网络的基本功能:协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信2.常见的同步机制:RBS(Reference Broadcast Synchronization)，Ting/Mini-Sync和TPSN（Timing—sync Protocol for Sensor Networks）3.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术4.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩散阶段、梯度建立阶段、数据传播阶段、路径加强阶段5.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络无线传感器网络的关键技术主要包括:网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术6.IEEE 802。
15.4标准主要包括:物理层、介质访问控制层7.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成8.数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测9.无线传感器网络可以选择的频段有：868MHz 、915MHz、2。
4GHz、5GHz10.传感器网络的电源节能方法：休眠(技术)机制、数据融合11.传感器网络的安全问题：（1）机密性问题 (2) 点到点的消息认证问题 (3) 完整性鉴别问题12.基于竞争的MAC协议S-MAC协议 T—MAC协议 Sift协议13.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14.故障修复的方法基于连接的修复基于覆盖的修复15.基于查询的路由定向扩散路由谣传路由二、问答题（每题10分，共计60分）1.简述无线传感器网络系统工作过程，传感器节点的组成和功能.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。
无线传感器网络复习重点
1.无线传感器网络的基本要素包括：答：传感节点感知对象观察者2.无线传感网络的特征是什么？答：1）低功耗，微型化，高度集成，低价格的传感节点；2）节点密集布设；3）协作式网络；4）自组织网络；5）无线网络3.无线传感器网络的主要优势：答：1）精度高；2）灵活性强；3）可靠性高；4）经济性好4.无线传感器网络从原理功能角度分类的技术包括：答：传感器技术、无线通信与组网技术、分布式数据聚合/融合技术、数据管理技术、节点定位技术与时间同步技术。
5.无线传感器网络从工程实现角度分类的技术包括：答：无线传感器节点硬件制造技术，嵌入式软件开发技术，节点供电技术和节点及网络的能量有效性设计技术。
6.无线传感器网络从网络运行与应用角度分类的技术包括哪些？答：1）网络布设与休眠调度技术；2）无线传感网络广域互联技术；3）结合行业的无线传感器网络应用技术。
*7.无线信号功率耗损包括：答：路径耗损，多径衰落耗损，阴影衰落。
*8.无线传感网络节点能耗包括：答：数据采集模块、数据处理模块和无线通信模块的耗损9.无线传感器固定目标网络的布设目标答：无线传感器固定目标网络的布设又分为确定性布设和随机性布设，在确定性传感器节点布设中，最感兴趣的是如何用最少的传感器节点完全覆盖目标区域，随机布设所关心的是，在单位区域内至少需要多少传感器节点才能达到一定的概率覆盖传感区域。
10.无线传感器网络的覆盖模型有几种？各是什么？答：无线传感器网络的覆盖模型有4种，布尔覆盖模型，一般覆盖模型，协作覆盖模型，概率覆盖模型。
11.确定性传感器节点布设的目标是什么？答：用最少的传感器节点尽量覆盖监控目标区域。
12.随机传感器节点布设的目标是什么？答：研究传感器节点密度问题，即决定在单位区域内至少需要布设多少传感器节点，才能达到以一定的概率覆盖该区域。
13.最小的暴露路径：对于入侵者而言，目的是为了要选择一条被发现概率最小的路径14.在无线传感器网络的MAC层，导致能量消耗的潜在因素有哪些？答：冲突，空闲监听，串听，控制开销15.无线传感器网络节点的无线通信模块的状态分为：答：发送状态，接收状态，空闲监听状态，休眠状态16.简述传感器网络休眠机制的主要思想答：休眠机制的主要思想是，当节点周围没有感兴趣的事件发生时，计算与通信单元处于空闲状态，把这些组件关掉或调到更低能耗的状态，即休眠状态，避免空闲监听和串听导致节点不必要的能量消耗，以达到有效节能手段。
传感器与传感网络期末复习题
1.无线传感网拓扑变化的主要原因是节点休眠调度、环境干扰或节点故障引起。
2.分布式MAC协议没有单点失效的问题，具有良好的可扩展性,但为组织节点间交互和协商的开销较大。
3.ZigBee设备的16位网络地址是当设备加入网络后分配的。
它在网络中是唯一的，用来在网络中鉴别设备和发送或接收数据。
4.调频扩频是用伪随机序列控制被数据调制的载波中心频率，使其在一组频率中随机地跳动。
5.传统网路由协议的主要任务是寻找源节点到目的节点间通信延迟小的路径,能量消耗问题不是考虑的重点。
6.ZigBee标准将网络节点按照功能划分为协调器、路由器和终端设备三种类型。
7.典型的短距无线通信技术包括蓝牙、Wi-Fi、IrDA、UWB、ZigBee 等。
8.ZigBee协议的物理层是和Mac层是基于IEEE802.15.4标准的。
9.根据信道分配策略的不同可分为基于竞争的MAC协议、基于调度的MAC协议和混合MAC协议。
10.T-MAC协议采用自适应调整占空比方法，通过动态调整调度周期中活跃时间长度来改变占空比，可以更加有效的降低能量消耗。
11.定向扩散路由机制包括周期性兴趣扩散、梯度建立、数据传播与路径加强等阶段。
12. SPIN协议通过使用协商机制和能量自适应机制,节省了能量，解决了内爆问题。
13.无线传感网定位问题是指网络通过特定方法提供节点的位置信息，其定位方式可分为节点自身定位和目标定位。
14.TPSN协议采用层次型网络结构，节点对之间的时间同步是基于发送者—接收者的同步机制。
15.无损融合和有损融合中，如果所有数据细节信息均被保留，只去除冗余的部分信息,这种数据融合属于无损融合。
16.应用支持子层（APS)应用支持子层在网络层和应用层之间，通过ZDO和应用设备共同使用的一套通用的服务机制提供两层间的接口。
APS包含两个实体: APS 数据实体(APSDET)和APS管理实体(APSME)17.重叠现象不同节点感知范围发生重叠时,重叠区域的事件被相邻的节点探测到后传给它们共同的邻居节点多次。
无线传感器网络-复习
一、填空题：第一章1、电磁波是由同相震荡且相互垂直的（电场和磁场）在空间以波的形式传递能量和动量，其传播方向垂直于（电场和磁场）构成的平面。
2、信道可以从狭义和广义两方面理解，狭义信道即（信号传输的媒质），分为（有线信道）和（无线信道）；广义信道按功能可以分为（模拟信道）和（数字信道）。
3、构成无线传感器网络的关键技术包括（Zigbee技术）、（RFID 技术）、（GPRS技术）、（WIFI技术）等。
4、构成物联网体系结构的三个层次分别是（感知层）、（网络层）和（应用层）。
5、无线传感器网络由（传感器节点）（汇聚节点）（任务管理节点）等几部分构成。
6、无线传感器网络是大量的传感器节点以（自组织）或者（多跳）的方式构成的无线网络。
7、无线传感器网络协议栈主要分为五层：（物理层）（MAC层）（网络层）（传输层）和（应用层）。
第二章：1、模拟调制的调制方式分为（AM）、（FM）、（PM）。
2、数字调制的调制方式分为（ASK）、（FSK）、（PSK）。
3、物理层帧由（同步头）、（帧长度）和（PHY负载）构成。
4、扩频通信方式有（DS）（FH）（TH）和（Chirp）5、（ISM）频段是对所有无线电系统都开放的频段，发射功率要求在1W以下，无需任何许可证。
6、造成多径传播的原因主要有（反射）（散射）（衍射）和（折射）7、扩频通信的理论基础来源于（香农）公式8、光纤通信、卫星通信和（扩展频谱通信）一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
9、无线传感器网络的物理层遵循（IEEE802.15.4）标准。
10、物理层实体主要包括（基带处理电路）、（射频前端电路）和（传输媒质）。
第三章：1、MAC层有四种不同的帧形式：（信标帧）、（数据帧）、（确认帧）、（命令帧）。
2、MAC帧一般格式由（帧头）、（有效载荷）和（帧尾）构成。
3、分配型MAC协议采用（TDMA）（CDMA）（FDMA）和（SDMA）等技术，将一个物理信道分为多个子信道动态或静态的分配给节点，以避免冲突。
无线传感器网络技术-复习精髓
第一部分1.与其他网络如移动通信网、Ad hoc网络、英特网相比，无线传感器网络wsn 中的节点数目更为巨大，密度更高，且节点不一定具有全球唯一的地理标识。
对2.与其他网络相比，无线传感器网络中的节点一般不进行快速移动，但节点可能随时加入或离开，因而网络的拓扑结构变化很快。
对3.无线传感器网络中节点的电池能量，计算能力和存储能力相当有限。
对4.通常信号源的编码信息（即信源）含有直流分量和频率较低的频率分量，称为基带信号。
对5.扩频技术按照工作方式的不同，可分为：直接序列扩频、跳频、跳时和宽带线性调频扩频。
对6.ISM频段的优点在于它是自由频段，无需注册，可选频谱范围大，实现起来灵活方便。
对7.ZigBee网络只有一个网络协调器，但可以有诺干个路由器。
对8.针对无线传感器网络的特点，现有的物理层设计基本上采用结构简单的调制方式，在频段选择上主要集中在433~464MHZ、902~928MHZ和2.4~2.5GHZ的ISM 波段。
对9.MAC协议的目的就是通过一组规则和过程来有效、有序和公平的使用共享介质。
对10.在无线传感器网络中时间同步不但要关注同步精度，还需要关注同步能耗，可拓展性和健壮性需求。
对第二部分1.什么是无线传感器网络，无线传感器网络有何独特优点?定义：传感器网络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，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
2.简述OSI的分层结构并说明各层所实现的功能。
应用层网络操作系统及应用程序表示层最终数据反映形式。
如字符、图形、语音会话层通信进程间安全性操作、名字识别、登录等传输层路径确定、传输质量控制TCP、UDP网络层决定数据传输的物理通道IP数据链路层控制系统与另一端的系统之间的数据流物理层提供电气连接和信号标准物理层：为数据流传输所需的物理连接的建立、维护和释放提供的机械的、电气的、功能和规程性的手段3.无线传感器网络的路由协议的定义为何与传统网络路由不同？无线传感器网络路由的设计目标。
无线传感器网络课后习题复习资料
1-2.什么是无线传感器网络?无线传感器网络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。
目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息,并报告给用户。
1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。
1-5.传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成?这些组成模块的功能分别是什么?(1)传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块电源模块和嵌入式软件系统(2)传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发送和接收。
另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。
1-8.传感器网络的体系结构包括哪些部分?各部分的功能分别是什么?(1)网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。
它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。
(2)网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。
包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。
(3)应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。
包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。
1-9.传感器网络的结构有哪些类型?分别说明各种网络结构的特征及优缺点。
（1）根据结点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。
如果网络的规模较小，一般采用平面结构；如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。
（2）平面结构：特征：平面结构的网络比较简单，所有结点的地位平等，所以又可以称为对等式结构。
优点：源结点和目的结点之间一般存在多条路径，网络负荷由这些路径共同承担。
一般情况下不存在瓶颈，网络比较健壮。
缺点：①影响网络数据的传输速率，甚至造成网络崩溃。
②整个系统宏观上会损耗巨大能量。
无线传感器网络总复习
《无线传感器网络》试题构成说明
一、填空题（每空1分， 15*1，共15分） 二、判断题（ 每题1分，10*1，共10分）
三、名词解释 （ 每题3分，5*3，共15分）
四、简答题（5个题，每题8分，共,40分） 五、综合题 （2个题，共20分）
第一章
无线传感器网络的定义 无线传感器网络中的节点分类 。
TDMA
混合型MAC协议的基本思想
混合型MAC协议包含竞争性和调度性MAC协议的设计要素，既可以表现出混合协议的优势同时又 能够避免缺陷，在时空域改变或者网络条件发生变化时，混合型MAC协议仍然可以变现出以一种 协议为主其他协议为辅的特点，混合型MAC协议有利于网络的优化。例如Z-MAC协议是中 CSMA/TDMA的混合型MAC协议
第四章
洪泛(Flooding)协议的工作机制及优缺点 分层路由协议LEACH协议工作步骤
机会路由相较于传统路由的优点
第五章
无线传感器网络的定位定义 常见的测距方法：TOA，TDOA，RSSI
DV-Hop定位算法工作的阶段（三个阶段）
无线传感器网络中的节点的组成（四个模块）
无线传感器网络的网络通信协议（五层） 无线传感器网络的应用支撑技术（常见三个）
第二章
影响无线传感器网络设计的因素（八个因素） 无线传感器网络的功耗（三个方面） 。
第三章
CSMA/CA工作机制 （RTS/CTS ） S-MAC协议的工作原理
无线传感器网络原理复习-KC
第一章【思考题】1、什么是无线传感器网络无线传感器网络是由传感器节点组成的，通过无线通信方式形成的多跳自组织网络。
2、无线传感器网络与传统的无线网络的区别Ad hoc网络是自组织对等式多跳移动通信网络。
网络中所有节点地位平等，无须设置中心控制节点。
节点不仅具有普通移动终端的功能，且具有报文转发能力。
具有3、P5协议栈模型对传统网络协议栈模型做了哪些改进改进了三个管理平台。
网络管理平台：（1）拓扑控制（2）服务质量管理（满足用户要求性能指标）（3）安全、移动和能量管理（4）网络管理应用支撑平台：（1）时间同步（2）定位（3）应用服务接口（4）网络管理接口4、传感器节点由哪几部分组成？各部分功能？1)传感器模块：信息采集。
=敏感元件+转换元件2)处理模块：信息处理和存储。
3)无线通信模块：信息的传输。
处理网络层、链路层和物理层相关问题。
4)能量供应模块等非必要组成。
5、无线传感器网络有哪些典型应用？（书中&潜在）（1）国防军事1）战场信息获取2）敌方兵力和装备监视3）目标定位4）战场评估5）核攻击和生化攻击检测（2）环境检测1）森林火灾监测2）环境污染监测3）现代化精细农业监测（3）工业及民用1）医疗系统监视=医院内部监视+远程医疗系统2）家庭应用=智能遥控+PC为核心的家庭智能系统+无线玩具遥控装置、入侵监测报警、只能环境监测3）工业控制与监测=无线监控系统+工业安全+移动或旋转设备监测+环境监控系统+仓库管理+博物馆系统、交通管理系统、车辆跟踪与定位系统、楼宇控制系统【其它】1.1 基本概念无线传感器目的：感知、采集、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的信息，发送给用户。
集成学科：计算机、通信、信息感知研究热点：如何节省能量（电池节点、蓄电量、太阳能电池）自组织网络是一种无中心的网络形式，每个结点可以作中继节点为其它节点传递信息。
在多跳网络中，各个节点不需要直接连接，通过中继的方式在两个距离很远而无法直接通信的节点之间传递信息。
无线传感器网络复习知识点
WSN复习知识点填空2分*10名词解释2分*10简答8分*4综合13+15一概述无线传感器网络的标准定义：无线传感器网络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，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
它的英文是Wireless Sensor Network，简称WSN。
1.低成本、低功能和对等通信，是短距离无线通信技术的三个重要特征和优势。
2.目前使用较广泛的近距无线通信技术是蓝牙(Bluetooth)，无线局域网802.11(Wi-Fi)和红外数据传输(IrDA)。
同时更有一些具有发展潜力的近距无线技术标准，他们分别是：ZigBee、超宽频(Ultra Wide Band)、短距通信(NFC)、WiMedia、GPS、DECT、无线1394和专用无线系统等。
3. ZigBee系统采用的是直序扩频技术（DSSS)，使得原来较高的功率、较窄的频率变成较宽的低功率频率，以有效控制噪声，是一种抗干扰能力极强，保密性，可靠性都很高的通信方式。
蓝牙系统采用的是跳频扩频技术（FHSS)，这些系统仅在部分时间才会发生使用频率冲突，其他时间则能在彼此相异无干扰的频道中运作。
ZigBee系统是非跳频系统，所以蓝牙在多次通信中才可能有一次会和ZigBee的通信频率产生重叠，且将会迅速跳至另一个频率。
4. ZigBee技术特点主要包括：①数据传输速率低。
只有10kb/s~250kb/s,专注于低传输应用。
②功耗低。
在低耗电待机模式下，两节普通五号干电池可使用6个月至2年。
这也是ZigBee的支持者所一直引以为豪的独特优势。
③低成本。
因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本。
④网络容量大。
每个ZigBee网络最多可支持255个设备，也就是说每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接。
⑤有效范围小。
有效覆盖范围10~75m之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。
无线传感器网络与RFID技术复习题样本
无线传感器网络与RFID技术复习题一、填空题1.传感器网络三个基本要素: 传感器、感知对象、观测者（顾客）。
2.无线通信物理层重要技术涉及: 介质选取、频段选取、调制技术和扩频技术。
3.无线传感器网络特点: 大规模网络、自组织网络、可靠网络、以数据为中心网络、应用有关网络。
4、无线传感器网络核心技术重要涉及: 网络拓扑控制、网络合同、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等。
5.传感器节点由传感器模块、解决器模块、无线通信模块和能量供应模块四某些构成。
6.无线传感器网络构成模块分为: 通信模块、传感模块、计算模块、存储模块和电源模块。
7、传感器网络支撑技术涉及: 时间同步、定位技术、数据融合、能量管理、安全机制。
8、传感器节点通信模块工作模式有发送、接受和空闲。
9、传感器节点能耗重要集中在通信模块。
10、当前传感器网络应用最广两种通信合同是: zigbee、IEEE802.15.4。
11.ZigBee重要界定了网络、安全和应用框架层, 普通它网络层支持三种拓扑构造: 星型(Star)构造、网状（Mesh）构造、簇树型（Cluster Tree）构造。
12.依照对传感器数据操作级别, 可将数据融合技术分为如下三类: 特性级融合、数据级融合、决策级融合。
13、信道可以从侠义和广义两方面理解, 侠义信道（信号输出媒质）, 分为（有线信道和无线信道）；广义信道（涉及除除传播媒质还涉及关于转换器）广义信道按照功能可以分为（模仿信道）和（数字信道）。
14.无线传感器网络可以选取频段有: 868MHZ、915MHZ、2.4GHZ、5.8GHZ。
15、无线通信物理层重要技术涉及: 介质选取、频段选取、调制技术和扩频技术。
16.IEEE 802.15.4原则重要涉及: 物理层和MAC层原则。
17、传感器网络中惯用测距办法有: 到达时间/到达时间差(ToA/TDoA)、接受信号强度批示(RSSI)、到达角(AoA)。
传感器网络复习
4.无线传感器网络的路由协议有哪些类型路由协议的设计要求由协议主要分为四类；基于聚簇的路由协议、以数据为中心路由协议、基于地理位置路由协议和能量路由协议。
现有的无线传感器网络路由协议设计以节能、延长网路生命周期为主要目的。
1）QOS路由；目前传感器网络路由协议的研究重点主要集中在能量效率上，而在未来的研究中可能还需要解决由视频和成像传感器以及实时应用引起的QOS问题。
2）支持移动性:目前的WSNS路由协议对网络的拓扑感知能力和移动性的支持比较差，如何在控制协议开销的前提下，支持快速拓扑感知是一个重要挑战。
3）安全路由：由于WSNS的固有特性，其路由协议极易受到安全威胁，是网络攻击的主要目标，设计简单、有效、适用于WSNS的安全机制是今后努力的方向。
4）有效功能：WSNS中数据通信最为耗能，今后尽量通过使用数据融合技术、数据传输中采用过滤机制来减少通信量，并通过让各节点平均消耗的能量来保持通信量的负载均衡。
5）容错性；由于WSNS节点容易发生故障，应尽量利用节点易获得的网络信息计算路由，以确保在路由出现故障时能够尽快得到恢复，可采用多路径传输来提高数据传输的可靠性。
5、无线传感器网络的路由协议具有哪些特点1）能量优先，（2）基于局部拓扑信息（3）以数据为中心（4）应用相关6. 什么是数据融合技术，它在传感器网络中的作用是什么数据融合是一种多源信息处理技术，它通过对来自同一目标的多源数据进行优化合成，获得比单一信息源更精确、完整的估计或判决。
在传感器网络中的作用在于；节省整个网络的能量，增强所收集数据的准确性，提高数据收集效率。
第一章：1.无线传感网与自组织网络的主要异同点有哪些答：无线传感网是自组织网路的一种典型应用，虽然具有移动自组织特征，但与传统的移动自组织网络相比，又有不同之处，主要区别有以下几点：1）无线传感网以数据为中心；2）在通信方式方面，无线传感网节点主要使用广播通信，而别自组织网络节点采用点对点通信；3）在网络节点的处理能力方面，自组织网络的处理能力较强，而无线传感网节点的处理能力、计算能力和存储能力都有限；4）在网络节点规模方面，无线传感网包含的节点数量比自组织网络高几个数量级；5）由于无线传感网节点数量的原因，其节点没有统一的标示。
无线传感器网络 复习课
操作过程
发送者 接收者
TPSN时间同步协议（1）
目标：
提供全网范围内时间同步；
根节点
与外界通信获取外界时间的节点称为根节点；
操作过程
层次发现阶段/同步阶段
基于发送者-接收者
TPSN时间同步协议（2）
层次发现阶段
目标是形成一个层次型拓扑结构； 通过洪泛方式在网络中广播“级别发现”分组，分组 包含发送节点的ID和级别号； 根节点发起，级别号为0； 每跳级别号加1； 节点级别号确定以后，忽略其他的分组；
部件故障检测
2）不需要地理位置信息
无线传感器网络中的正常节点都能侦听到邻居发送的消息。节点可以依 据侦听到的邻居数据来判断自己测量值是否正确，判断策略可以分为多数 投票策略、均值策略和中值策略。 多数投票策略是通过与邻居节点测量值进行比校，得到与自己的测量值相 同或差距在允许范围内的邻居测量值个数，如果个数超过邻居数目的一半， 则判定自己的测量值为正确的，否则就是错误的。 均值策略是计算邻居测量值的平均值，然后比较这个均值和自己的测量值， 如果它们差距在允许的范围内，则认为自己的测量值为正确的。 中值策略利用邻居测量值的中值与自己的测量值比较，如果它们差距在允 许的范围内，则认为自己的测量值为正确的。
故障级别 故障表征 故障检测 修复机制
部件
故障节点能够正 常通信，但是测 量数据是错误的 故障节点不能与 其它节点进行通 信
检测出错误的测 量数据
舍弃或校正出错 的测量数据
节点
通过询问或重新 路由等方法检测 故障节点
通过移动冗余节 点弥补形成的连 接和覆盖问题
网络级的故障是指在某个区域内的节点都出现了故障，造成部分 网络停止工作。
无线传感器网络 复习课
无线传感器网络期末复习题
《无线传感器网络原理与应用》复习题一、填空题：1.无线传感器网络的三个基本要素是：、和。
2.无线传感器网络实现了、和的三种功能。
3.无线传感器网络包括四类基本实体对象：目标、观测节点、和。
4.根据无线传感器网络系统架构，无线传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、和。
5.无线传感器节点通常包含四个模块，他们是：数据采集模块、、无线通信模块和。
6.无线传感器网络的协议栈包括物理层、、、传输层和，还包括能量管理、移动管理和任务管理等平台。
7.无线传感器网络的MAC层和物理层协议采用的是国际电气电子工程师协会(IEEE)制定的协议。
8.无线通信物理层的主要技术包括、、调制技术和。
9.在无线通信系统中，有三种影响信号传播的基本机制：、绕射和。
10.无线传感器节点处于、接收状态、侦听状态和时单位时间内消耗的能量是依次减少的。
11.无线传感器网络MAC协议根据信道的分配方式可分为、和混合式三种。
12.根据无线传感器网络不同的应用可以将其路由协议分为五类，你知道的有：、、。
（任意给出3种）。
13. IEEE 802.15.4标准将无线传感器网络的数据链路层分为两个子层，即和。
14. Zigbee的最低两层即物理层和MAC层使用标准，而网络层和应用层由Zigbee联盟制定。
15. Zigbee协议中定义了三种设备，它们是：、和Zigbee终端设备。
16.Zigbee支持三种拓扑结构的网络，它们是：、和。
17.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照网络应用的深度可以划分三种：、和。
18.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照时间同步的参考时间可以划分为和。
19.无线传感器网络的时间同步方法有很多，根据需要时间同步的不同应用需求以及同步对象的范围不同可以划分为和。
20.无线传感器网络定位技术大致可以划分为三类：、和。
21.无线传感器网络典型的非测距定位算法有、APIT算法、以及等。
22.无线传感器网络的数据融合策略可以分为、以及。
无线传感器网络复习题
无线传感器网络复习题1、简要描述WSN的网络结构及传感器节点结构。
2、传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，存在哪些限制？3、传感器网络的主要特点有哪些？请列举四个。
4、传感器网络涉及多学科交叉的研究领域，有非常多的关键技术有待研究。
请列举其中5个关键技术。
5、与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有哪些特点？6、图所示的网络中，大写字母表示节点，如节点A，节点右侧括号内的数字表示节点的可用能量。
图中的双向线表示节点之间的通信链路，链路上的数字表示在该链路发送数据消耗的能量。
源节点是一般功能的传感器节点，完成数据采集下作。
汇聚节点是数据发送的目标节点。
如果采用最小能量消耗路由和最小跳数路由，请给出路径。
7、定向扩散（DD）是WSN中一种基于查询的路由机制，请给出DD的三个阶段，并简要说明。
8、在设计WSN MAC协议时，造成网络能量浪费的主要原因是什么？9、在S-MAC中，相邻节点之间如何维持睡眠/侦听的调度周期的同步？10、在T-MAC中，如何动态调整活动/睡眠时间，减少空闲侦听？11、DMAC在设计中的核心思想是什么？12、WSN拓扑控制的主要研究问题是什么？13、简述LEACH算法的工作过程及其簇头选举方法。
14、在拓扑控制算法TopDisc中，利用颜色来区分节点的状态，从而形成骨干网拓扑结构。
如下图所示的网络，请利用三色算法，标记节点的颜色。
15、IEEE 802.15.4中，根据设备具有的通信功能，可分为哪两类设备？IEEE 802.15.4有哪两种通信模式？16、IEEE 802.15.4在物理层提供几个通信频段？每个频段有几个信道？17、为什么无线传感器网络需要节点定位?简述基于距离的定位算法三边测量算法、三角测量算法的工作原理？18、举例说明一种与距离无关的定位算法。
19、简要描述近似三角形内点测试法（APIT）进行定位的基本思想和具体步骤。
20、在NTP协议中，需要同步的客户端首先发送时间请求消息，然后服务器回应包含时间信息的应答消息。
无线传感器网络复习
第一章 概述1、2、Ad Hoc 网络：无中心，自组织，对等，多跳路由，动态拓扑。
3、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、传感器节点（sensor node ）功能：采集、处理、控制和通信等。
汇聚节点（sink node ）功能：连接传感器网络与Internet 等外部网络，实现两种协议栈之间的通信协议转换，发布管理节点的监测任务，转发收集到的数据。
5、传感器节点组成：传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块。
6、网络通信协议栈：7、传感器网络体系结构：网络通信协议，网络管理平台，应用支撑平台（时间同步、定位、数据融合）。
8、无线传感器网络特点：（1）硬件资源有限（2）电源容量有限（3）无中心（4）自组织（5）多跳路由（6）动态拓扑（7）节点数量众多，分布密集（8）应用相关的网络（9）以数据为中心的网络9、传感器网络的关键技术：1）无线通信技术2）低功耗设计问题3）嵌入式（操作）系统设计4）多跳自组织的网络路由5）传感器网络数据管理系统的理论和技术6）如何保护机密数据和防御网络攻击第二章 WSN 设计影响因素1、影响传感网设计的因素A. 硬件限制B.容错（可靠性）C. 可扩展性D. 生产成本E. 传感网拓扑F. 操作环境（应用）G. 传输媒介H. 能量消耗（生命周期）2、传感器节点硬件：（1）传感单元【无线传感器节点的重要组成部件，包含许多感应单元。
感应单元具有从外界收集信息的能力。
每一感应单元负责收集某种类型的信息。
】（2）处理单元【无线传感器节点的控制器】（3）收发单元【实现两个传感器节点间的通信】（4）能量单元（5）定位系统【提供传感器节点的物理位置。
由一个GPS 模块+软件模块组成】（6）网络层传输层 应用层IEEE802.15.4移动装置 3、容错：1）节点k 的容错（可靠性）R 可被计算为： 即，当节点k 的失败率为λk ，在时间间隔（0，t ）内，由泊松分布而得的节点未失败概率。
无线传感网络复习
概念一、传感器网络基本概念：基本要素、节点结构、节点限制、节点功能1.无线传感器网络的标准定义是：无线传感器网络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，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内的感知对象的检测内容，并报告给用户。
2.无线传感器的三个要素：传感器、感知对象和用户。
3.传感器节点结构：数据采集模块（传感器、A/D转换器）、数据处理和控制模块（微处理器、存储器）、通信模块（无线收发器）和供电模块（电池、DC/DC能量转换器）组成。
4.节点限制：①电源能量有限②通信能力有限③计算和存储能力有限5.节点功能：在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或簇头节点的角色。
采集数据，数据处理，控制、通信二、WSN分类1.按照组网形态和方式分：集中式、分布式和混合式。
2.按节点功能及结构层次分：平面网络结构、分级网络结构、混合网络结构、以及Mesh网络结构。
三、覆盖分类1.节点部署方式分类：①确定性覆盖②随机覆盖2.覆盖目标分类：①面覆盖②点覆盖③栅栏覆盖四、WSN各层名称及其所负责的分工五、WLAN通信标准IEEE802.11 ——2.4GHz定义了介质访问控制（MAC）层和物理层。
最初版本主要应用于办公室局域网和校园网，用户和用户终端的无线接入业务主要限制于数据存取，速率最高达2Mb/sIEEE 802.11a——5GHz的ISM频段上，数据传输速率可达54Mb/s的物理层IEEE 802.11b——2.4GHz的ISM频段上数据传输速率最高可以达到11Mb/s物理层IEEE 802.11g——2.4GHz的ISM频段上，数据速率最大54Mb/s使用OFDM调制技术，可以与相同网络中的IEEE 802.11b设备共同工作六、WSN路由器分类、定向扩散等主要的基本思想，flooding和gossing路由协议的特点（1）//基于聚簇的路由协议、以数据为中心路由协议、基于地理位置路由协议和能量感知路由协议平面路由、层次路由、能量感知路由、基于查询的路由、地理位置路由（2）定向扩散是一种基于查询的路由机制，是专门为无线传感器网络设计的。
2021年无线传感器网络试题库
《无线传感器网络》1.填空题（每题4分, 共计60分）2.传感器网络三个基本要素: 传感器、感知对象、顾客(观测者)3.传感器网络基本功能: 协作式感知、数据采集、数据解决、发布感知信息 3.4.无线传感器节点基本功能: 采集数据、数据解决、控制、通信5.无线通信物理层重要技术涉及: 介质选取、频段选用、调制技术、扩频技术6.扩频技术按照工作方式不同, 可以分为如下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频7.定向扩散路由机制可以分为三个阶段: 兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、途径加强阶段8.无线传感器网络特点: 大规模网络、自组织网络、可靠网络、以数据为中心网络、应用有关网络9.无线传感器网络核心技术重要涉及: 网络拓扑控制、网络合同、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术10.IEEE 802.15.4原则重要涉及: 物理层。
介质访问控制层11.简述无线传感器网络后台管理软件构造与构成: 后台管理软件普通由数据库、数据解决引擎、图形顾客界面和后台组件四个某些构成。
12.数据融合内容重要涉及: 多传感器目的探测、数据关联、跟踪与辨认、状况评估和预测13.无线传感器网络可以选取频段有: _800MHz___915M__、2.4GHz、___5GHz14.传感器网络电源节能办法: _休眠（技术）机制、__数据融合a)传感器网络安全问题: (1) 机密性问题。
(2) 点到点消息认证问题。
(3) 完整性鉴别问题。
b)802.11规定三种帧间间隔 : 短帧间间隔SIFS, 长度为 28 sc)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一种时隙(slot)长度, 即78 s15.分布协调功能帧间间隔DIFS , DIFS长度=PIFS +1个时隙长度, DIFS 长度为 128 s16.任意相邻区域使用无频率交叉频道是, 如: 1.6.11频道。
17.802.11网络基本元素SSID标示了一种无线服务, 这个服务内容涉及了: 接入速率、工作信道、认证加密办法、网络访问权限等18.传感器是将外界信号转换为电信号装置, 传感器普通由敏感元件、转换元件、转换电路三某些构成19.传感器节点由传感器模块、解决器模块、无线通信模块和能量供应模块四某些构成物联网是在计算机互联网基本上, 运用RFID.无线数据通信等技术, 构造一种覆盖万物网络。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
传感器网络复习Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-199984.无线传感器网络的路由协议有哪些类型路由协议的设计要求由协议主要分为四类；基于聚簇的路由协议、以数据为中心路由协议、基于地理位置路由协议和能量路由协议。
现有的无线传感器网络路由协议设计以节能、延长网路生命周期为主要目的。
1）QOS路由；目前传感器网络路由协议的研究重点主要集中在能量效率上，而在未来的研究中可能还需要解决由视频和成像传感器以及实时应用引起的QOS问题。
2）支持移动性:目前的WSNS路由协议对网络的拓扑感知能力和移动性的支持比较差，如何在控制协议开销的前提下，支持快速拓扑感知是一个重要挑战。
3）安全路由：由于WSNS的固有特性，其路由协议极易受到安全威胁，是网络攻击的主要目标，设计简单、有效、适用于WSNS的安全机制是今后努力的方向。
4）有效功能：WSNS中数据通信最为耗能，今后尽量通过使用数据融合技术、数据传输中采用过滤机制来减少通信量，并通过让各节点平均消耗的能量来保持通信量的负载均衡。
5）容错性；由于WSNS节点容易发生故障，应尽量利用节点易获得的网络信息计算路由，以确保在路由出现故障时能够尽快得到恢复，可采用多路径传输来提高数据传输的可靠性。
5、无线传感器网络的路由协议具有哪些特点1）能量优先，（2）基于局部拓扑信息（3）以数据为中心（4）应用相关6. 什么是数据融合技术，它在传感器网络中的作用是什么数据融合是一种多源信息处理技术，它通过对来自同一目标的多源数据进行优化合成，获得比单一信息源更精确、完整的估计或判决。
在传感器网络中的作用在于；节省整个网络的能量，增强所收集数据的准确性，提高数据收集效率。
第一章：1.无线传感网与自组织网络的主要异同点有哪些答：无线传感网是自组织网路的一种典型应用，虽然具有移动自组织特征，但与传统的移动自组织网络相比，又有不同之处，主要区别有以下几点：1）无线传感网以数据为中心；2）在通信方式方面，无线传感网节点主要使用广播通信，而别自组织网络节点采用点对点通信；3）在网络节点的处理能力方面，自组织网络的处理能力较强，而无线传感网节点的处理能力、计算能力和存储能力都有限；4）在网络节点规模方面，无线传感网包含的节点数量比自组织网络高几个数量级；5）由于无线传感网节点数量的原因，其节点没有统一的标示。
2.简述无线传感网发展历史的阶段划分和各阶段的技术特点答：第一阶段：传统的传感器系统，其特征在于；传感器节点只产生探测数据流，没有计算能力，并且相互之间不能通行。
第二阶段；无线传感网节点集成化，其特征在于；主要在军事领域展开，并成为网络中心战体系中的关键技术。
第三阶段；多跳自组网，其特征在于：网络传输自组织、节点设计低功耗。
第二章；1.简述目前无线传感网使用的频段及其传输速率答；基于 ZigBee 的无线网络所使用的工作频段为 868MHz、915MHz 和，最大数据传输速率为 250kbps；2.简述目前主流的近距离无线通信技术及其特点答：1）ZigBee技术，其特点是；近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本；2）红外通信技术，其特点是；点对点无线传输方式，且需要对准方向；传输中间不能有障碍物，几乎无法控制信息传输的进度。
3）蓝牙技术，其特点是：抗信号衰弱能力强；链路稳定，随机噪音影响小；使用 ISM频段，无须申请许可证；可同时支持数据、音频、视频信号；采用FM调制方式，降低设备的复杂性。
4）WiFi技术，其特点是：传输速率高、可靠性高、建网快速便捷、可移动性好、网络结构弹性化、组网灵活、组网价格较低廉。
5）UWB技术，其特点是：短距离、高传输速率、低发射功率。
3.简述目前主流广域网互联无线通信技术及其特点答；1）GPRS和EDGE技术，其特点是；数据服务速率高、能节约网络投资、可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。
2）WiMAX技术，其特点是：QOS保障、传输速率高、业务丰富多样。
3）3G技术，其特点是：更高的数据速率和更加丰富的视频业务。
4）LTE技术，其特点是：更高的通信速率；高频谱效率；QoS保证；降低了无线网络时延；向下兼容；支持—20MHZ间的多种系统带宽。
第三章；MAC协议的工作模式是什么答：分布式协调（DCF）工作模式和点协调(PCF)工作模式。
MAC协议的DCF、PCF的主要内容是什么答：DCF：在DCF工作方式下，节点在侦听到无线信道忙之后，采用CSMA/CA机制和随机退避机制，实现无线信道的共享。
PCF: 在PCF工作方式下，通过访问接入点协调节点的数据收发，通过轮询方式查询当前哪些节点有数据发送的请求，并在必要时给予数据发送权。
3.简述T-MAC协议的工作原理以及关键技术答：工作原理：在T-MAC协议中，数据的发送都是以突发方式进行的。
其中每个节点都周期性地唤醒、进入活跃状态、和邻居进行通信，然后进入睡眠状态，直到下一个周期开始。
同时，新的消息在队列中进行缓存。
节点之间进行单播通信，使用RTS/CTS/DATA/ACK的方法，以确保避免碰撞和可靠传输。
关键技术：周期性侦听的同步；RTS操作和Ta的选择；避免串扰；早睡问题；4.简述sift协议的工作原理和主要优缺点答：工作原理；该协议采用CSMA机制，竞争窗口长度固定，在窗口内每个时隙通过非均匀概率分布来确定是否发送。
Sift协议是基于事件驱动的WSN竞争MAC协议。
优缺点：①网络中的数据传输由事件驱动，存在空间相关的竞争；②不是所有节点都需要报告事件；③节点的密度是时变的。
5.基于竞争的MAC协议的主要特点是什么答：1）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。
2）基于竞争的MAC协议能较好地适应网络拓扑的变化。
3）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。
6.简述DEANA、TRAMA协议的基本思想和工作原理答：DEANA的基本思想：7.简述DMAC协议的基本思想和工作原理答：基本思想：大多数无线传感网应用中，主要的通信流量是由节点采集数据后向一个sink节点汇聚的单向树状模式。
根据汇聚树的特点提出的DMAC协议是基于S-MAC和T-MAC协议的思想，DMAC协议采用预先分配的方法来避免睡眠延迟。
工作原理：DMAC协议引入了一种交错的监听睡眠调度机制，保证数据在多跳路径上的连续传输，也引入了一种更新机制，使占空比能自适应调整。
第四章中规定的MAC帧包括哪些类型答：1）信标帧：负载数据为上层协议提供数据传输接口。
2）数据帧；用来传输上层发到MAC子层的数据，它的负载字段包含了上层需要传送的数据。
3）确认帧；用于数据接收成功后发送以确认。
4）命令帧；用于组建PAN网络，传输同步数据。
2.简述ZigBee与IEEE 标准的联系与区别。
答：联系：IEEE 仅定义了物理层和MAC层的规范。
基于IEEE 标准的ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。
ZigBee协议栈建立在IEEE 的PHY层和MAC子层规范之上。
它实现了网络层和应用层。
区别：标准有IEEE负责制定，而ZigBee协议由ZigBee联盟制定。
3.简述ZigBee协议体系结构答：1）物理层/数据链路层：物理层与物理传输媒介相关，负责物体媒介与数据比特的相互转化，以及数据比特与上层——数据链路层数据帧的相互转化。
数据链路层负责寻址功能，发送数据时决定数据发送的目的地址，接收数据时判定数据的源地址。
2）ZigBee 堆栈层：ZigBee 堆栈层有网络层与安全平台组成，提供应用层与物理层/数据链路层的连接，由与网络拓扑结构、路由、安全相关的几个堆栈层次组成。
3）应用层：应用层包含在网络节点上运行的应用程序，赋予节点自己的功能。
应用层的主要功能是将输入转化为数字数据，或者将数字数据转化为输出。
第五章：1.无线传感网路由协议的分类方法有哪些答；1）按源节点获取路径策略，划分为主动路由协议、按需路由协议和混合路由协议。
2）按通信的逻辑结构，划分为平面路由协议和层次路由协议。
3）按路由的发现过程，划分为基于地理位置和基于查询的路由协议。
2.能量感知路由的基本原理是什么答；能量感知路由协议从数据传输中的能量消耗出发，讨论最优的能量消耗路径。
根据节点的可用能量或传输路径上链路的能量需求，选择数据的转发路径。
3.简述层次路由协议LEACH协议的原理和工作过程答：低功耗自适应聚类分级LEACH协议(LOWEnergyAdaptiveClusteringHierarchy)是无线传感器网络中最早被提出来的分层路由算法。
LEACH可以将网络整体的生存时间延长15％，其基本思想是通过随机循环地选择簇头节点，将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中，从而降低网络能源消耗，提高网络整体生存时间。
在协议中，首先随机选择一个节点作为簇头，簇头开始发送广播消息，然后其他普通子节点根据信号强弱选择要加入的簇群。
簇头按照TDMA的方式分给每个普通子节点一个时隙，并广播消息。
普通子节点在规定的时隙内向簇头发送数据。
第六章：1.无线传感网定位技术的含义是什么答；无线传感网定位技术包括传感器节点的自身定位和对监控目标的定位。
2.简述无线传感网的定位方法和分类答：1）根据是否依靠测量距离，分为基于测距的定位和不需要测距的定位。
（2）根据部署的场合不同，分为室内定位和室外定位。
（3）根据信息收集的方式，网络收集传感器数据用于节点定位被称为被动3.简述以下术语的含义：锚点、测距、连接度、到达时间差、接收信号强度指示、视距。
答：（1）锚点：指预先获得位置坐标的节点，也被称作锚点。
其余节点被称为非锚点。
（2）测距：指两个相互通信的节点通过测量的方式来估计出彼此之间的距离或角度。
（3）连接度：包括节点连接度和网络连接度两种含义。
节点连接度是指节点可探测发现的邻居节点个数。
网络连接度是所有节点的邻居节点数目的平均值，它反映了传感网节点配置的密集程度。
4）到达时间差：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这两种信号的传播速度计算两个节点之间的距离。
（5）接收信号强度指示（Received signal Strength Indicator，RSSI）：节点接收到无线信号的强度大小，被称为接收信号的强度指示。
6）视距：如果传感器的两个节点之间没有障碍物，能够实现直接通信，则称这两个节点间存在视线关系。
第七章：1.无线传感网时间同步的作用是什么答；首先，传感器节点通常需要彼此协作，去完成复杂的监测和感知任务。
其次，传感网的一些节能方案是利用时间同步来实现的。