无线传感器总结复习资料

无线传感器总结

1、现代信息科学的六个组成部分

信息的生成、获取、存储、传输、处理及其应用是现代信息科学的六大组成部分

2、WSN的定义

大规模、无线、自组织、多跳、无分区、无基础设施支持的网络，其中的节点是同构的、成本较低、体积较小、大部分节点不移动、被随意撒布在工作区域，要求网络系统有尽可能长的工作时间。

3、WSN和Ad-hoc网络的区别

不同点：（1）网络拓扑结构和工作模式各不相同。

Ad hoc网络: 网络拓扑结构动态变化。

WSN: 网络拓扑结构是静态的。

（2）工作模式不同。

WSN:多对一(Many-to-One)通信，节点之间几乎不会发生消息交换。以数据为中心（Data Centric），与组播正好相反

Ad Hoc网络：网络中任意两节点之间都有通信的可能。

相同点（补充）：

基本不需要人的干预，大部分工作是以自组织的方式完成的，二者统称为自组织网络（Self-Organization Networks）。二者的研究都是追求低功耗的自组织网络设计。

4、无线传感器网络的特点

(1)传感器节点数目大，密度高，采用空间位置寻址

(2)传感器接点的能量、计算能力和存储能力有限（能量、计算存储低、关键在有效简单的路由协议）

(3)无线传感网络的拓扑结构易变化，有自组织能力（与传统的有不同的特点和技术要求：它根据需要可以在工作和休眠之间切换，因此网络的拓扑结构容易发生变化，传统的网络重在QoS和更大的宽带保证，并且是静止的。无线传感器网络需要节省能量，保证连通性和延长运行寿命）

(4)传感器节点具有数据融合能力（与Mesh网络区别，数据小，移动，重能源。与无线Ad-hoc网络比数量多、密度大、易受损、拓扑结构频繁、广播式点对多通信、节点能量、计算能力受限。）

5、网络拓扑结构

(1)组网形态和方式来看，有集中式、分布式和混合式

集中式结构：类似移动通信的蜂窝结构，集中管理；

分布式结构：类似Ad Hoc网络结构，可自组织网络接人连接，分布管理；

混合式结构：包括集中式和分布式结构的组合。无线传感器网络的网状式结构，类似Mesh 网络结构，网状分布连接和管理。

(2)节点功能及结构层次来看，分为平面网络结构、分级网络结构、混合网络结构，以及Mesh网络结构（简单的示意图）

平面网络结构：无线传感器网络中最简单的一种拓扑结构，所有节点为对等结构。这种网络拓扑结构简单，易维护，具有较好的健壮性。

分级网络结构：分为上层和下层两个部分：上层为中心骨干节点，骨干节点之间或一般传感器节点之间采用的是平面网络结构；下层为一般传感器节点。所有骨干节点为对等结构，骨干节点和一般传感器节点有不同的功能特性，每个骨干节点均包含相同的MAC、路由、管理和安全等功能协议；

混合网络结构：混合网络结构是无线传感器网络中平面网络结构和分级网络结构的一种混合拓扑结构。这种结构支持的功能更加强大，但所需硬件成本更高。

Mesh网络结构：从结构来看，Mesh网络是规则分布的网络，不同于完全连接的网络结构。通常只允许和节点最近的邻居通信。网络内部的节点一般都是相同的，因此Mesh网络也称为对等网。

由于通常Mesh网络结构节点之间存在多条路由路径，网络对于单点或单个链路故障具有较强的容错能力和鲁棒性。Mesh网络结构最大优点就是尽管所有节点都是对等的地位，且具有相同的计算和通信传输功能。特点：由无线节点构成网络；节点按照Mesh拓扑结构部署；支持多跳路由；功耗限制和移动性取决于节点类型及应用的特点；存在多种网络接入方式。

6、路由两个基本功能：确定最佳路径和通过网络传输信息

7、无线传感器网络微型节点由数据采集单元、数据处理单元、数据传输单元和电源管理单

元4部分组成

8、WSN路由协议的基本概念

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

9、WSN与IP网络区别

（1）WSN中节点数量多，配置全局ID是不可能的

（2）不要求建立任意两个节点之间的路由路径

（3）应用需求多样化

（4）存在大量的数据冗余

10、WSN路由协议分类（数据，集群，地理信息及QoS）

（1）数据为中心路由协议--SPIN (Flooding)，Directed Diffusion (Gradient)

（2）集群（Cluster）结构的路由协议：单层和多层--LEACH, TEEN，APTEEN，TTDD （3）地理信息路由协议 --LAR，GAF，GPSR， GEAR （4）QOS路由协议 --QOS路由协议

11、内爆和重叠现象的解释（做图）

内爆(Implosion)：节点向邻居节

点转发数据包，不管其是否收到

过相同的（将同一个数据包多次

转发给同一个节点的现象就是内

爆）（左图）

重叠(Overlap)：感知节点感知区

域有重叠，导致数据冗余（右图）

12、SPIN协议的三步握手协议，并解释

（1）节点A有新数据，通过ADV发布新数据信息，

使用元数据

（2）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

（3）A节点向B节点传送源数据

（4）B节点融合新数据，并通过ADV发布新数据

消息DATA

（5）如果节点ADV中描述的数据的副本就忽略该

消息

SPIN协议采用三次握手协议来实现数据的交互，协议运行过程中使用三种报文数据：ADV、REQ和DATA。ADV用于数据的广播，当某个节点有数据可以共享时，可以用ADV数据包通知其邻居节点；REQ用于发送数据，当某一个收到ADV的节点希望收到DATA数据包时，发送REQ数据包；DATA为原始感知数据包，里面装载了原始感知数据。

13、SPIN协议的协商通过元数据来解决

元数据：节点感知数据的抽象描述，一种对源数据的一个映射，比源数据短（数据压缩）（1）元数据描述实数据（2）元数据与时数据一一对应

避免传输冗余数据

14、DD协议的三个阶段----兴趣扩散、梯度建立和路径加强（会画图）

·汇聚节点发送查询消息

·兴趣消息：任务性质、数据采集/发送数率、时间戳等

·中间节点：记录、转发

·梯度：表示了数据的传输方向