无线传感器网络作业

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无线传感器网络实验报告

一、实验背景随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）作为一种重要的信息获取和传输手段，在军事、环境监测、智能交通、智能家居等领域得到了广泛应用。

为了深入了解无线传感器网络的工作原理和关键技术，我们进行了本次实验。

二、实验目的1. 熟悉无线传感器网络的基本概念和组成；2. 掌握无线传感器网络的通信协议和拓扑结构；3. 熟悉无线传感器网络的编程与调试方法；4. 通过实验，提高动手能力和实践能力。

三、实验内容1. 无线传感器网络概述无线传感器网络由传感器节点、汇聚节点和终端节点组成。

传感器节点负责感知环境信息，汇聚节点负责收集和转发数据，终端节点负责处理和显示数据。

传感器节点通常由微控制器、传感器、无线通信模块和电源模块组成。

2. 无线传感器网络通信协议无线传感器网络的通信协议主要包括物理层、数据链路层和网络层。

物理层负责无线信号的传输，数据链路层负责数据的可靠传输，网络层负责数据路由和传输。

3. 无线传感器网络拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构主要有星形、树形、网状和混合形等。

星形拓扑结构简单，但易受中心节点故障影响；树形拓扑结构具有较高的路由效率，但节点间距离较长；网状拓扑结构具有较高的可靠性和路由效率，但节点间距离较远。

4. 无线传感器网络编程与调试本实验采用ZigBee模块作为无线通信模块，利用IAR Embedded WorkBench开发环境进行编程。

实验内容如下：（1）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（2）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（3）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示。

5. 实验步骤（1）搭建实验平台，包括传感器节点、汇聚节点和终端节点；（2）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（3）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（4）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示；（5）调试程序，确保各节点间通信正常；（6）观察实验结果，分析实验现象。

无线传感器网络作业

关于无线传感器网络仿真器的调查和比较提要：在无线传感器网络研究和应用程序测试方面，仿真工具发挥着越来越大的作用。

在仿真时人们最担心的便是仿真结果能不能准确反映真实情况。

为了能够作出最佳选择，了解这些仿真器的优缺点是很重要的一项工作。

以下便是我们经过比较得出的几种流行仿真器的优缺点，希望能对大家的研究有所帮助。

关键词：无线传感器网络、模拟仿真器、比较、绩效评估1.简介：传感器网络是由很多小型传感和计算设备组成的。

我们称这些设备为微尘。

这些微尘的通信、计算能力和所具有的能量是十分有限的。

由于外界环境不断变化，为保持较高效率，网络需要用使用分布式算法，而每个微尘则需要较高的灵敏度。

相对于普通网络，传感器网络面临着更多的问题。

所以，在为其开发相关协议时，还必须考虑到能量、硬件设施、可靠性节点密度等问题。

图一是一个简单的无线传感器网络示意图。

我们可以看到，一个完整的传感器网络由若干个基站、传感器节点和终端用户组成。

传感器节点用来检测温度、压力等物理量，其输出量以无线方式传送给基站以备收集和分析。

终端用户通过远距离应用或控制台终端也可以沿网络处理这些数据。

但考虑到这些研发过程的成本，时间等因素，开发者会着重考虑信息的可靠性和反射性能，因为这对系统的实现至关重要。

营造网络测试所需环境是一项费时费力的工作。

仿真测试可以帮助判断一种方案在财力和时间上的投资是不是值得的。

因为仿真器在测试方面有着低成本、易实现、测量范围广等优点，所以它已成为传感器网络协议研发和测试的重要工具。

由于目前的仿真器没有一个是十全十美的，为了有效开发各种基于仿真的协议，了解各种仿真器的优缺点，扬长避短至关重要。

为帮助相关人员进行研发，我们在这里从易用程度、关键特性、局限性、环境适应度等方面对当下热门仿真器做了详细比较，希望对传感器网络的研发有所帮助。

2.仿真器设计：如果考虑到环境部署的特殊性，无线传感器网络设计就是一个针对性很强的工作，这就意味着以往那些关于无线传播的固有模型和数据没有太大借鉴意义，我们必须对各种数据重新测量，这就需要高度拟合的测试环境或者是仿真器件。

18春北理工《无线传感器网络》在线作业

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 北理工《无线传感器网络》在线作业一、单选题：1.（单选题）与WLAN相比，无线广域网WWAN的主要优势在于（）。

(满分A支持快速移动性B传输速率更高C支持L2漫游D支持更多无线终端类型正确:A2.（单选题）节点的生命周期主要由（）决定。

(满分A能量消耗B环境因素C访问频率D传输速率正确:A3.（单选题）（）是传感器节点其设计的主要考虑目标之一。

(满分A节能B廉价C集成D安全正确:A4.（单选题）传感器一般由（）、转换原件和基本转换电路组成。

(满分A敏感原件B红外原件C单片机DARM模块正确:5.（单选题）传感器节点通信模块的工作模式有（）、接收和空闲。

(满分A发送B启动C认证D互联正确:6.（单选题）一个基本服务集BSS中可以有（）个接入点AP。

(满分:)A0或1B1C2D任意多个正确:7.（单选题）网络连接度是所有节点的邻居数目的（），它反映了传感器配置的密集程度。

(满分:)A平均值B最大值C最小值------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ D极小值正确:8.（单选题）蓝牙耳机是（）的一个典型应用。

(满分:)AWPANBWLANCWWANDMANET正确:9.（单选题）将“信息社会技术”作为优先发展领域之一。

其中多处涉及对WSN的研究，启动了EYES等研究计划的组织是（）。

(满分:)A日本总务省B韩国信息通信部C美国国防部D欧盟正确:10.（单选题）无线传感网络集成开发平台MeshIDE是面向（）中间件所开发的辅助中间件平台软件。

无线传感网技术与应用-平时作业2

1.121.221.32无线传感网技术与应用-平时作业21.单选题全球通用的ISM频段是（）您答对了896MHz 915MHz 2.4GHz 135kHz 答案解析：ISM频段在各国的规定并不统一。

如在美国有三个频段902～928 MHz，2400～2483.5 MHz和5725～5850 MHz，而在欧洲的ISM频段则有部分用于GSM 通信。

2.4 GHz频段（2400 MHz～2483.5 MHz）是全球共同的ISM频段。

（）是连通独立集的代表性算法，采用最大独立集构造连通支配集您答对了EECDS算法CDS-Rule-K算法ASCENT算法SPAN算法答案解析：EECDS（Energy Efficient Connected Dominating Set）是连通独立集的代表性算法，采用最大独立集构造连通支配集。

该算法分为两个阶段：第一阶段创建一个MIS;第二阶段选择连接节点使这独立集连通。

（）是实现传感器网络各种功能的基础和保障您答对了配置管理1.421.52故障管理安全管理性能管理答案解析：故障管理是实现传感器网络各种功能的基础和保障。

故障在传感器网络中十分常见，能量缺乏、连接中断、环境变化、QoS变化、数据处理、物理设备故障、初始配置错误、完整性违例、操作异常、无线干扰、时间异常等导致的故障随时都可能发生。

传感器网络必须有足够的容错能力和鲁棒性，经得起单个节点或网络部分节点发生突发事件的考验。

故障管理涉及故障检测、故障隔离和故障修复。

当传感器网络出现故障的时候，网络管理系统必须能够迅速定位故障发生的位置，分析故障产生的原因，并且尽快采取应对措施。

另外，故障与网络的安全紧密相关，一旦网络受到外来威胁，网络正常行为受到干扰，故障的产生通常比较频繁。

因此故障管理需要结合安全检测，协同处理。

瑞典皇家科学院2003年发布了世界上最小的嵌入式操作系统（）您答对了Windows Contiki Android TinyOS答案解析：瑞典皇家科学院2003年发布了世界上最小的嵌入式操作系统Contiki。

无线传感器网络课后习题答案

1-2、什么就是无线传感器网络?无线传感器网络就是大量的静止或移动的传感器以自组织与多跳的方式构成的无线网络。

目的就是协作地探测、处理与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就是什么?(1)传感模块(传感器、数模转换)、计算模块、通信模块、存储模块电源模块与嵌入式软件系统(2)传感模块负责探测目标的物理特征与现象,计算模块负责处理数据与系统管理,存储模块负责存放程序与数据,通信模块负责网络管理信息与探测数据两种信息的发送与接收。

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?各部分的功能分别就是什么?(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、传输层与应用层组成。

(2)网络管理平台:主要就是对传感器结点自身的管理与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与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,通过应用服务接口与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与分级结构。

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:源结点与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。

无线传感器网络作业

无线传感器作业1.1：传感器网络节点使用的限制因素有哪些？1.电源能量有限传感器节点体积微小通常只携带能量十分有限的电池。

2.通信能力有限3.计算和存储能力有限，传感器节点是一种微型嵌入式设备，要求他价格低功耗小，这些限制必然导致其携带的处理器能力比较弱，存储器容量比较小。

1.2：网络传感器有哪些特点？1.自组织性2.数据为中心3.应用相关性4.动态性5.网络规模6.可靠性2.1：按照节点功能和结构层次划分，将传感器网络的结构有哪几种？各有什么特点？答：1.平面网络结构拓扑结构简单，易维护具有较好的健壮性事实上就是一种，a d h o c网络结构的形成。

由于没有中心管理节点，故采用自组织协同算法组成网络，其组网算法比较复杂。

2.分级网络结构：网络拓扑结构扩展性好，便于集中管理，可以降低系统的建设成本，提高网络覆盖率和可靠性。

3.混合网络结构：同级网络结构相比较，支持功能更强大，但所需要的硬件成本更高。

4.m e s h网络结构：由无线节点构成网络，按mes h拓扑结构部署，网内有个节点至少可以和一个其他节点通信支持多跳路由，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。

2.2：传感器半径r，被监测区域面积为A，要求达到概率为p的覆盖率，确定传感器数目。

3.1：WSN数据链路层中的媒体访问控制和误差控制的基本思想是什么？媒体访问控制：①对于感知区域内密集布置节点的多跳无线通信，需要建立数据通信链路以获得基本的网络基础设施。

②为了使无线传感器节点公平有效的共享通信资源，需要对共享媒体的访问进行管理。

误差控制：一般基于ARQ的误差控制，主要采用重新传送发费和管理发费。

具有低复杂的编码与解码方式的简单误差控制码可能是无线传感器网络中误差控制的最佳解决方案。

3.2:传输层中的Event-to-sink传输和Sink-to-Sensors传说的基本思想是什么？Event-to-sink由于无线传感网络中存在大量的数据流，Sink节点需要获得一定精度，Event-to-sink的可靠度是必要的，包括了事件特征到Sink’节点的可靠通信，而不是针对区域内各节点生成的单个传感报告/数据包进行基于数据包的可靠传递。

无线传感器网络作业

无线传感器网络作业-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII无线传感器作业1.1：传感器网络节点使用的限制因素有哪些？1.电源能量有限传感器节点体积微小通常只携带能量十分有限的电池。

1.2：网络传感器有哪些特点？1.自组织性2.数据为中心3.应用相关性4.动态性5.网络规模6.可靠性2.1：按照节点功能和结构层次划分，将传感器网络的结构有哪几种各有什么特点答：1.平面网络结构拓扑结构简单，易维护具有较好的健壮性事实上就是一种，a d h o c网络结构的形成。

由于没有中心管理节点，故采用自组织协同算法组成网络，其组网算法比较复杂。

2.分级网络结构：网络拓扑结构扩展性好，便于集中管理，可以降低系统的建设成本，提高网络覆盖率和可靠性。

3.混合网络结构：同级网络结构相比较，支持功能更强大，但所需要的硬件成本更高。

2.2：传感器半径r，被监测区域面积为A，要求达到概率为p的覆盖率，确定传感器数目。

②为了使无线传感器节点公平有效的共享通信资源，需要对共享媒体的访问进行管理。

误差控制：一般基于ARQ的误差控制，主要采用重新传送发费和管理发费。

具有低复杂的编码与解码方式的简单误差控制码可能是无线传感器网络中误差控制的最佳解决方案。

无线传感器网络MAC协议综述1

无限传感网络作业21.认识典型的无线传感器网络MAC协议的工作流程IEEE802.11 采用带冲突避免的载波侦听多路访问CSMA／CA协议，他可以作为基于竞争MAC协议的代表。

但是该协议要求射频部分一直处于侦听状态，消耗r大量的能量，不适合无线传感器网络。

S-MAC 美国加州大学信息科学院的wei Ye和Estrin等人在802．1lMAC协议的基础上，提出了S-AC(SensorMAC协议)该协议主要针对无线传感器网络的节省能量要求。

S-AC协议通常假设传感器网络的数据传输量少，节点协作完成共同任务，网络内部能够进行数据处理和融合减少数据通信量，网络能够容忍一定程度通信延迟。

S-MAC协议就是为减少空闲侦听、冲突避免和减少控制开销而设计的，采用了工作／休眠策略，将时间分为帧，每一帧分为工作阶段和休眠阶段。

其主要采用以下儿种措施：（1）周期性侦听／睡眠：每个节点独立地调度他的工作状态，周期性地转入睡眠状态，睡眠期间关掉无线电收发部分，在苏醒后侦听信道状态，判断是否需要发送或接收数据。

（2）流量自适应侦听机制：通信节点的邻居节点在通信结束后不立即进入睡眠状态而是侦听信道一段时间，无须等待下一次调度，减少了多跳方式引起的传输延迟。

（3）串音避免：每个节点在传输数据时，都要经历RTS／CTS／DATA／ACK的通信过程。

每个分组都有一个域值(NAV)表示剩余通信过程需要持续的时间长度。

若邻居节点处于侦听周期时，记录这个时间长度值，同时进入睡眠状态。

NAV变为0时，节点就被唤醒。

（4）消息传递：S-MAC协议利用RTS／CTS机制，一次预约发送整个长消息的时间，并把一个长消息分成许多短消息。

T-MAC(timeout MAC)协议是在S-MAC协议的基础上提出的。

T-MAC协议在保持周期长度不变的基础上，根据通信流量动态地调整活动时间，用突发方式发送信息，减少侦听时间。

T-MAC协议的优点是减少了空闲侦听功耗，适用于可变负载的场景，但是他根据当前网络通信情况，提前结束活动周期来减少空闲侦听，会带来早睡问题。

[答案][北京理工大学]2021春《无线传感器网络》在线作业

1.无线传感网络集成开发平台MeshIDE是面向()中间件所开发的辅助中间件平台软件。

A.ImpalaB.DswareC.DFuseD.DisWare答案：D2.在设计点对点(AdHoc)模式的小型无线局域时，应选用的无线局域网设备是()A.无线网卡B.无线接入点C.无线网桥D.无线路由器答案：A3.()技术是一种面向自动化和无线控制的低速率、低功耗、低价格的无线网络方案。

A.WANB.AdhocC.ZiggbeeD.TinyOS答案：C4.一个基本服务集BSS中可以有()个接入点AP。

A.0或1B.1C.2D.任意多个答案：B5.传感器节点通信模块的工作模式有()、接收和空闲。

A.发送B.启动C.认证D.互联答案：A6.无线局域网采用直序扩频接入技术，使用户可以在()GHz的ISM频段上进行无线Internet连接。

A.2.0B.2.4C.2.5D.5.0答案：B7.无线传感器网络路由设计通过()提高生命周期。

A.降低节点能源消耗B.缩小节点的体积C.减小节点的数量D.拓补结构答案：A8.传感器节点的能耗主要集中在()模块。

A.连接B.电池C.通信D.传感答案：C9.与无线传感器网络的兴起无关的技术是()A.虚拟运营技术B.无线通信C.片上系统(SOC)D.低功耗嵌入式技术答案：A10.与传统网络相比，WSN路由协议设计原则之一是()A.能量优先B.安全优先C.收敛速度优先D.可靠性优先答案：A11.设计WSN中的MAC协议的主要目标，包括()A.节省能量B.可扩展性C.网络安全D.网络效率答案：ABD12.无线传感器网络的基本要素包括()A.传感器B.感知对象C.无线APD.观察者答案：ABD13.无线传感器网络的产业化障碍包括()A.大规模组网问题B.大规模组网问题实用化低功耗技术C.微型化加剧信号串扰D.可靠性提高资源需求答案：ABCD14.下面哪些属于传感器网络的支撑技术()A.定位技术B.节能管理C.时间同步D.数据融合答案：ACD15.无线传感器网络的组成模块分为()A.通信模块B.传感模块C.计算模块D.存储模块和电源模块答案：ABCD16.以下关于无线城域网WMAN的描述中正确的是()A.数据帧B.控制帧C.管理帧D.监视帧答案：ACD17.以下关于卫星网络的描述中，正确的是()A.通信距离远B.通信频带宽C.传输延迟小D.通信线路可靠答案：ABD18.下面哪些属于限制传感器网络的条件?()A.电源能量有限B.通信能力受限C.环境受限D.计算和存储能力受限答案：ABD19.下面哪些属于无线传感器网络的路由协议具有的特点?()A.能量优先B.基于局部拓扑信息C.以数据为中心D.预算相关答案：ABC20.以下关于物联网的描述中，正确的是()A.物联网以互联网为基础，无线网络为补充B.与WSN相比，物联网更强调对被感知物的管理C.物联网的核心网络结构为自组织网络D.物联网的两大特征为泛在化和智能化答案：ABD21.无线传感器网络路由设计的首要任务是：移动模式下高服务质量的提供。

《无线传感器网络》实验指导书

《无线传感器网络》实验指导书机械与电气工程学院郑晖编广州大学 2011年目录1实验一、处理器基础实验 (4)1.1 实验目的 (4)1.2 参考资料 (4)1.3 实验内容及步骤 (4)1.3.1开发环境搭建 (4)1.3.2了解开发环境的使用 (4)1.3.3基本I/O读写 (6)1.3.4简单A/D转换 (7)1.3.5基本定时 (8)1.3.6PWM输出 (8)2实验二、点到点无线通信实验 (9)2.1 实验目的 (9)2.2 参考资料 (9)2.3 实验内容及步骤 (9)2.3.1发送模块代码分析 (9)2.3.2接收模块代码分析 (9)2.3.3运行示例项目 (9)2.3.4应用设计 (10)3实验三、无线传感器组网实验 (11)3.1 实验目的 (11)3.2 参考资料 (11)3.3 实验内容及步骤 (11)3.3.1协调器模块代码分析 (11)3.3.2路由器模块代码分析 (12)3.3.3终端模块代码分析 (12)3.3.4运行示例项目 (14)3.3.5修改示例项目 (14)4大作业 (15)4.1 目的 (15)4.2 任务 (15)4.2.1题目1：LED跑马灯控制 (15)4.2.2题目2：超声波测距 (15)4.2.3题目3：语音通信 (15)4.2.4题目4：其它经老师同意的题目 (15)实验课时安排建议实验名称课时实验一处理器基础实验 2实验二点到点无线通信实验 24实验三无线传感器组网实验1 实验一、处理器基础实验实验目的1.11. 掌握开发环境的搭建方法；2. 掌握基本调试步骤及方法；3. 掌握基本I/O、定时器、A/D的编程方法；1.2 参考资料1. IAR安装步骤说明：“C51RF-CC2530系统使用说明书\ IAR安装与使用.pdf”；2. 无线龙CC2530模块说明书：“C51RF-CC2530-PK使用说明书\C51RF-CC2530-PK使用说明书V1.01.pdf”；3. IAR开发环境使用方法：“C51RF-CC2530系统使用说明书\ IAR IDE用户手册.pdf”；4. CC2530芯片说明书：“C51RF-CC2530数据手册\CC253x.pdf”；5. 本实验指导书所附例程；“C51RF-CC2530-PK使用说明书\CC25306. 无线龙CC2530模块基础实验说明：基础实验V1.00.pdf”；7. 无线龙CC2530模块基础实验例程：“C51RF-CC2530演示程序\CC2530单片机基础实验”；1.3 实验内容及步骤1.3.1 开发环境搭建按照参考资料[1]、[2]的指导，安装IAR软件，安装仿真器驱动程序。

无线传感网技术与应用-平时作业5

1.121.221.32无线传感网技术与应用-平时作业51.单选题（）工作组制定受限应用层协议CoAP，其中采用了REST风格您答对了6LoWPANRPLCoAPWindows答案解析：IETF于2010年3月成立CoRE（Constrained RESTful Environment）工作组制定受限应用层协议CoAP（Constrained Application Protocol），其中采用了REST风格。

CoAP是一种基于UDP的应用层客户机/服务器访问协议，专门为传感器节点这样的资源受限设备优化设计。

（）是一个跨层信息共享体系结构，支持跨层交互、服务、信息传递和事件通知您答对了X-LisaLuXLPSNA答案解析：X-Lisa是一个跨层信息共享体系结构，支持跨层交互、服务、信息传递和事件通知。

X-Lisa体系结构保留了分层结构，也支持层间融合，其模块化的结构能够非常灵活地进行协议的维护更新。

微处理器和各种传感器的通信一般是通过（）总线1.421.52您答对了I2CSATASPIUART答案解析：微处理器和各种传感器的通信一般是通过I2C总线。

I2C接口便于连接不同类型的传感模块，也易于实现传感模块的即插即用和扩展。

PC总线是一种由Philips 公司开发的由数据线SDA和时钟线SCL构成的两线式串行总线，可实现多方通信。

（）主要对传感器节点未来的工作状态进行预测您答对了超时策略预测策略随机优化策略匹配策略答案解析：预测策略主要对传感器节点未来的工作状态（如空闲时间、活动时间等）进行预测，并根据预测结果进行相应的工作模式转换。

预测策略分为预测关闭策略和预测唤醒策略：预测关闭根据预测结果关闭系统部件，预测唤醒则根据预测的空闲时间提前唤醒部件。

（）只用体积极小的内核来实现操作系统的昀小功能集您答对了单内核结构微内核结构分层结构混合型结构1.621.721.82答案解析：微内核结构只用体积极小的内核来实现操作系统的昀小功能集，如进程管理、处理器调度、中断和异常处理等。

无线传感器网络实验报告

无线传感器网络实验报告无线传感器网络实验报告引言：无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，简称WSN）是一种由大量分布式无线传感器节点组成的网络系统。

这些节点能够感知环境中的各种物理量，并将所感知到的信息通过无线通信传输给基站或其他节点。

WSN广泛应用于农业、环境监测、智能交通等领域。

本实验旨在通过搭建一个简单的无线传感器网络系统，了解其工作原理和性能特点。

一、实验背景无线传感器网络是现代信息技术的重要组成部分，其应用领域广泛且前景十分广阔。

通过实验，我们可以深入了解WSN的工作原理和应用场景，为今后的研究和开发提供基础。

二、实验目的1. 掌握无线传感器网络的基本概念和原理；2. 理解无线传感器网络的组网方式和通信协议；3. 了解无线传感器网络的性能特点和应用领域。

三、实验设备1. 无线传感器节点：本实验使用了10个无线传感器节点，每个节点都具备感知和通信功能；2. 基站：作为无线传感器网络的中心节点，负责接收并处理来自传感器节点的数据；3. 电脑：用于控制和监控整个无线传感器网络系统。

四、实验步骤1. 搭建无线传感器网络：将10个传感器节点分别放置在不同的位置，并保证它们之间的通信范围有重叠部分；2. 配置传感器节点参数：通过电脑连接到基站，对每个传感器节点进行参数配置，包括通信频率、传输功率等；3. 数据采集与传输：传感器节点开始感知环境中的物理量，并将采集到的数据通过无线通信传输给基站；4. 数据处理与展示：基站接收到传感器节点的数据后，进行数据处理和分析，并将结果展示在电脑上。

五、实验结果与分析通过实验，我们成功搭建了一个简单的无线传感器网络系统，并进行了数据采集和传输。

我们发现，传感器节点能够准确地感知环境中的物理量，并将数据可靠地传输给基站。

基站对接收到的数据进行了处理和分析，展示了环境中物理量的变化趋势。

六、实验总结通过本次实验，我们深入了解了无线传感器网络的工作原理和性能特点。

无线传感器网络课后习题-答案

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。

无线传感网络大作业

研究生研究型课程考试答卷课程名称：无线传感器网络技术考试形式：□专题研究报告□论文√大作业□综合考试学生姓名：学号：评阅人：时间：1.分析WSN和Ad hoc网络特征的相同之处和不同点。

答：相同点：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，二者都是自组织网络，网络自动配置，动态拓扑结构，需要考虑网络的安全性。

二者的研究都是追求低功耗的自组织网络设计。

不同点：Ad hoc网络可以用于没有无线基础设施存在或出于费用和安全方面的考虑不方便设置无线基础设施的场合，而传感器很多时候被布置在近地环境中，地波吸收现象不能被忽视，并且高密度布置的传感器网络中的多用户接口也造成了很高的误比特率。

作为移动通信的两种基本组网模式之一，Ad hoc 网络中的传输模型是典型的多对多式，而传感器网中的传输模型更偏向于分层次模型（多对一传输）。

一般来说，无线传感器网络的节点比典型的移动终端或手持设备有更多的资源受限要求，但对于计算的要求则是可有可无的，当需要执行计算任务时，如果通信成本比计算成本低，计算任务就被送到中心节点去执行。

Ad hoc网络拓扑结构动态变化，而WSN网络拓扑结构是静态的。

2.WSN和传统无线宽带网络在设计中，各自的首要设计目标是什么？答：WSN的首要设计目标是能源的高效利用。

通常传感器节点都由能量有限的电池提供能量,且在实际应用中由于传感器节点数量多,分布广,部署环境复杂,因而在大多数部署环境中通过更换电池或充电的方式来补充能量是不可行的。

能量有限是WSN发展的一个瓶颈。

因此,如何合理有效地使用现有能量最大化WSN的生命周期便成了首要的设计目标。

其中生命周期是指从网络开始正常运行到第一个节点由于能量耗尽所经历的时间。

无线宽带网络的首要设计目标传统宽带无线网络的首要设计目标是提供高服务质量和高效带宽利用，其次才考虑节约能源。

3.无线传感器网络的特点？答：无线传感器网络有以下一些特点：（1）计算和存储能力有限。

无线传感网络作业

无线传感器网络作业2014年第一学期第一章1.2 什么是无线传感器网络？答：传感器网络的标准定义是这样的：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。

它的英文是Wireless Sensor Network, 简称WSN。

1.5 传感器网络的终端探测节点由哪些部分组成？这些组成模块的功能分别是什么？答：由传感模块、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统组成。

这里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，存贮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，电源模块负责节点供电，节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？答：无线传感器网络体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层和能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。

这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。

第二章2.2 传感器由哪些部分组成？各部分的功能是什么？答：传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。

敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。

转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。

基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。

另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。

2.7 传感器的一般特性包括哪些指标？答：传感器的一般特性包括：灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨率（力）、迟滞。

2.8 什么是传感器的灵敏度？答：传感器的灵敏度指传感器达到稳定工作状态时，输出变化量与引起变化的输入变化量之比，即 K=输出变化量/输入变化量=△Y/△X=dy/dx2.9 什么是传感器的线性度？答：线性度是指传感器的实际输入-输出曲线（校准曲线）与拟合直线之间的吻合（偏离）程度。

无线传感作业题

数据管理技术以及通信标准作业题：1、无线传感器网络与分布式数据库相比较，其特殊性体现在哪些方面？答：○1无线传感器网络处理的是无限、连续、实时、流式的数据。

○2传感器节点上的存储、计算和能量资源非常有限，只有节省有限能量资源才能延长节点的使用期。

○3数据传输路径上的中间传感器节点具有对本身采集的数据和其他节点转发来的数据进行融合、缓存、转发的能力，可以减少冗余数据在传输中耗费的网络资源。

○4相邻节点采集的数据通常具有相似性，是从不同监测点得到的同一事件的相关数据，所以数据存在冗余性。

○5网络中的数据源是大规模分布的传感器节点，节点采用与IP地址类似的全局编址或者局部标识，且标识一般与节点物理位置无关。

2、无线传感器网络数据管理的关键技术主要包括哪三个方面？答：无线传感器网络数据存储结构、数据查询处理技术、数据压缩和融合技术3、现有的无线传感器网络数据存储结构主要有哪四个类型？各自基本思想是什么？答：网外集中式存储方案、网内分层存储方案、网内本地存储方案、以数据为中心的存储方案①网外集中式存储方案:感知数据从数据普通节点通过无线多跳传送到网关节点，再通过网关传送到网外的基站节点，由基站保存到感知数据库中。

②网内分层存储方案:这种网络中有两类传感器节点，一类是大量的普通节点，另一类是少量的有充足资源的簇头节点,用于管理簇内的节点和数据。

簇头之间可以对等通信，网关节点是簇头节点的根节点，其他簇头都作为它的子节点处理。

③网内本地存储方案:数据源节点将其获取的感知数据就地存储。

④以数据为中心的存储方案:以数据中心，将网络中的数据按内容命名，并路由到与名称相关的位置。

4、数据查询可以根据查询要求的时间特性分成哪三种类型？对无线传感器网络而言，用户最经常使用的查询是哪种？答：①历史查询；②快照查询；③连续查询。

连续查询是用户最经常使用的查询。

5、无线传感器网络查询系统是由哪两部分构成的？答：全局查询处理器和局部查询处理器6、已有的无线传感器网络查询处理方案有哪三种？答：①采用广播发布查询的方法；②采用特定路由方式；③采用定向扩散技术。

无线传感器网络实验报告

无线传感器网络实验报告集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）无线传感器网络实验报告专业计算机科学与技术班级 13级计科1班学号姓名目录实验一 CC2530 I/O基础实验实验二 CC2530按键中断实验三 CC2530定时器的使用实验四串行通信接口发送与接收实验五 Zigbee点到点无线通信实验六 Zigbee串口实验实验七无线温度检测实验实验八 Zigbee组网实验实验一 CC2530 I/O基础实验一、实验目的1.掌握IAR编译软件界面的功能；2.掌握配置通用IO寄存器的方法；3.掌握如何编写代码及程序下载。

二、实验内容1.使用CC2530的IO来控制LED灯循环闪烁；2.判断按键是否被按下，如果按下，改变LED灯的状态，原先亮的灯灭，原先灭的亮，如此循环下去。

三、相关知识点cc2530有21个可编程的I/O引脚，P0、P1口是完全的8位口，P2口只有5个可使用的位。

通过软件设定一组SFR寄存器的位和字节，可使这些引脚作为通常的I/O口或作为连接ADC、计时器或USART部件的外围设备I/O口使用。

2.I/O口特性：(1)可设置为通常的I/O口，也可设置为外围I/O口使用；(2)在输入时有上拉和下拉能力；(3)全部21个数字I/O口引脚都具有影响外部的中断事件也能被用来唤醒休眠模式。

3.I/O端口的寄存器如下：P0：端口0 P1：端口1 P2：端口2 PERCFG:外设控制寄存器 APCFG:模拟外设I/O配置P0SEL:端口0功能选择寄存器 P1SEL:端口1功能选择寄存器P2SEL:端口2功能选择寄存器 P0DIR:端口0方向寄存器P1DIR:端口1方向寄存器 P2DIR:端口2方向寄存器P0INP:端口0输入模式寄存器 P1INP:端口1输入模式寄存器P2INP:端口2输入模式寄存器 P0IFG:端口0中断状态标志寄存器P1IFG:端口1中断状态标志寄存器P2IFG:端口2中断状态标志寄存器 PICTL:中断边缘寄存器P0IEN:端口0中断掩码寄存器 P1IEN:端口1中断掩码寄存器P2IEN:端口2中断掩码寄存器 PMUX:掉信号Mux寄存器OBSSEL0：观察输出控制寄存器0 OBSSEL1：观察输出控制寄存器1 OBSSEL2：观察输出控制寄存器2 OBSSEL3：观察输出控制寄存器3 OBSSEL4：观察输出控制寄存器4 OBSSEL5：观察输出控制寄存器5四、实验步骤1.启动IAR；2.新建一个IAR工作区，或者打开一个IAR工作区；3.连接CC Debugger调试器和ZigBee模块、连接CC Debugger到计算机，安装驱动；4.设置项目参数；5.编写、编译、下载程序。

无线传感器网络--大作业

基于无线传感网络的煤矿瓦斯检测系统近年来瓦斯爆炸的安全事故频频发生，严重威胁了生产的安全，给国家和人民造成重大的损失。

其中一个很重要的原因就是瓦斯生产的安全，给国家和人民造成了重大损失。

其中，一个很重要的原因就是瓦斯监控设备不能很好地发挥作用。

传统的瓦斯监控设备，监控范围有限，并且基本采用有线模式传输信号，在矿井中使用十分不便。

而无线传感器网络存在监测区域内大量的廉价微型传感器节点，通过无线通信方式组成的一个多跳的自组织网络，其目的是采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并通过无线模块发送给观察者。

是集数据的采集、融合、分析、传输于一体，具有展开快速、可靠稳定、可维护性好等特点，特别适用于环境恶劣、不方便人工监控和通过有线网络监控的场所。

如果将其应用于煤矿中，配上上层监控软件，可以很好地实现对煤矿内重点区域瓦斯浓度的实时监控、显示和预警，对煤矿的安全生产起着非常重要的作用。

下面就提出一种基于无线传感网络的煤矿瓦斯预警系统的设计方法。

1、系统构架设计矿井瓦斯监测系统由监测传感器、井下分站、信息传输系统和地面中心等部分组成。

井下分站和地面中心站的连接部分即是信息传输系统。

信息传输系统按结构可以分为放射状、环状和树状三种。

在同等的监控容量的情况下，减少系统的分支，井下各分站就近接入由井上中心站下来的系统电缆。

在无线通信设计中井下现有光纤通信系统相当于树的主干，井下各分站由无线通信系统中的主节点代替，各个主节点接入多个无线传感器子节点，每个主节点与其接入的子节点构成一组。

井巷瓦斯监测无线通信系统是结合井下现有光纤通信系统和无线瓦斯传感器网络提出的一种瓦斯监测系统。

利用每一个传感器均具有的检测功能，同时又具有信号的接收、处理、判断、控制检测系统开关、发送以及根据信号对检测系统开关进行控制的特点。

2、传感器节点设计传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块及电源模块4部分组成,如图2所示。

传感器模块负责监测区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,接收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;电源模块为传感器、处理器及无线模块提供运行所需的能量,并对其进行管理,以达到最大的使用效率。