第7章 无线传感器网络
无线传感器网络技术内容
第一章物联网：通过射频识别、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
无线传感器网络综合了计算技术、通信技术及传感器技术，其任务是利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测。
无线传感器网络通常包括传感器节点、汇聚节点和任务管理节点。
典型的无线传感器网络结构包括哪几部分？一般情况下由以下四个基本单元组成：数据采集单元、控制单元、无线通信单元以及能量供应单元。
无线传感器网络基本节点拓扑结构可分为基于簇的分层结构和基于平面的拓扑结构两种选择题：无线传感器网络可实现数据的采集量化，处理融合和传输应用，具有无线自组织网络的移动性、电源能力局限性，规模大、自组织性、动态性、可靠性、以数据为中心等等。
第2章无线传感器网络物理层的传输介质主要包括电磁波和声波。
无线电波、红外线、光波等负责使在两个网络主机之间透明传输二进制比特流数据成为可能，为在物理介质上传输比特流建立规则，以及在传输介质上收发数据时定义需要何种传送技术。
无线传感器网络物理层接口标准对物理接口具有的机械特性、电气特性、功能特性、规程特性进行了描述。
作为一种无线网络，无线传感器网络物理层协议涉及传输介质以及频段的选择、调制、扩频技术方式等，同时实现低能耗也是无线传感器网络物理层的一个主要研究目标。
IEEE 802.15.4 该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为关键目标，旨在个人或者家庭范围内不同设备之间建立统一的低速互连标准。
有16个信道工作于2.4GHz ISM频段，2.4GHz频段提供的数据传输速率为250kb/s，对于高数据吞吐量、低延时或低作业周期的场合更加适用有1个信道工作于868MHz频段以及10个信道工作于915MHz频段。
第7章——计算机网络基础与Internet应用
教案
教学活动及主要语言师生互动
活动设计
实验十一
一、实验项目（名称）：Internet的概念及应用基础
二、实验目的：
1、掌握Internet的基本操用和应用方式；
2、掌握Windows系统下面常见的Internet配置和基本应用
三、实验内容：
在Windows下查看IP地址、用户管理以及使用网络命令
四、实验步骤与结果：
1、Windows的上网设置
①查看本地连接属性：网上邻居->右键属性->本地链接属性
师生互动
教学活动及主要语言
活动设计
②查看“Internet协议(TCP/IP)”属性。
2、 Windows的用户管理
查看控制面版－＞管理工具－＞计算机管理
教学活动及主要语言师生互动
活动设计
3、使用常用网络命令
①Ping：Ping命令可以测试计算机名和计算机的IP地址，验证与
远程计算机的连接。
②Ipconfig：Ipconfig 显示所有当前的 TCP/IP 网络配置值、刷
新动态主机配置协议(DHCP)和域名系统(DNS) 设置。
。
无线传感器网络知识点归纳
一、无线传感器网络的概述1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网络的体系构造示意图，组成局部〔P1-2〕定义：无线传感器网络〔wireless sensor network, WSN〕是由部署在监测区域内大量的本钱很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观看者或者用户另一种定义：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、处理和传输网络掩盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户三要素：传感器，感知对象和观看者任务：利用传感器节点来监测节点四周的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置承受多跳路由的方式将数据发送给会聚节点，再通过会聚节点将数据传送到用户端，从而到达对目标区域的监测体系构造示意图：组成局部：传感器节点、会聚节点、网关节点和基站2、无线传感器网络的特点〔P2-4〕（1）大规模性且具有自适应性（2）无中心和自组织（3）网络动态性强（4）以数据为中心的网络（5）应用相关性3、无线传感器网络节点的硬件组成构造〔P4-6〕无线传感器节点的硬件局部一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供给模块4 局部组成。
4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow 公司的Mica 系列节点〔Mica2、Telosb〕的硬件组成〔P6〕5、无线传感器网络的协议栈体系构造〔P7〕1.各层协议的功能应用层：主要任务是猎取数据并进展初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件传输层：负责数据流的传输掌握网络层：主要负责路由生成与路由选择数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和过失掌握物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能2.治理平台的功能（1）能量治理平台治理传感器节点如何使用能源。
无线传感网知识点
第一章无线传感网概述1.无线传感器网络的概念：无线传感器网路是一种由多个无线传感器节点和几个汇聚节点构成的网络，能够实时的检测、感知和采集节点部署区域的环境或感兴趣的的感知对象的各种信息，并对这些信息进行处理后一无线的方式发送出去。
2.WSN的特点及优势1）WSN与Ad hoc共有的特征：自组织；分布式；节点平等；安全性差2）WSN特有的特征：计算能力不高；能量供应不可代替；节点变化性强；大规模网络3.无线传感器网络架构：1）协议：物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层物理层：负责载波频率产生、信号的调制解调等工作，提供简单但健壮的信号调制和无线收发技术。
数据链路层：（1）媒体访问控制。
（2）差错控制。
网络层：负责路由发现和维护，是无线传感器网络的重要因素。
传输层：负责将传感器网络的数据提供给外部网络，也就是负责网络中节点间和节点与外部网络之间的通信。
应用层：主要由一系列应用软件构成，主要负责监测任务。
这一层主要解决三个问题：传感器管理协议、任务分配和数据广播管理协议，以及传感器查询和数据传播管理协议。
2）管理平台：（1）能量管理平台（2）移动管理平台（3）任务管理平台（1）管理传感器节点如何使用资源，在各个协议层都需要考虑节省能量。
（2）检测传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪其邻居的位置。
（3）在一个给定的区域内平衡和调度检测任务。
4.无线传感器网络所面临的挑战：低能耗，实时性，低成本，安全和抗干扰，协作第二章无线传感网物理层设计1.WSN物理层频率的选择：一般选用工业，科学和医疗频段。
ISM（医疗）频段的主要优点是无需注册的公用频段、具有大范围可选频段、没有特定标准、灵活使用。
欧洲使用433MHZ，美国使用915MHZ频段2.WSN结构采用的是无线射频通信第三章数据链路层1.MAC协议分类：1）按节点的接入方式：侦听（间断侦听：DEANAdeng），唤醒（低功耗前导载波侦听MAC协议），调度（主要使用在广播中）2）按信道占用数划分：单信道（主要采用），双信道，多信道3）信道分配方式：竞争型（S-MAC，T-MAC,Sift），分配型（SMACS，TRAMA），混合型（ZMAC），跨层型2.分配型MAC协议采用TDMA,CDMA,SDMA,FDMA等技术3.数据链路层的关键问题：能量效率问题，可扩展性，公平性，信道共享，网络性能的优化4.记忆竞争的S-MAC协议，具有以下特点：（1）周期性的侦听和睡眠（2）使用虚拟载波侦听和物理载波侦听进行冲突避免（3）自适应侦听（4）将长消息分成子段进行消息传递5.基于竞争的T-MAC协议：为了改进S-MAC协议不能根据网络负载调整自己的调度周期的缺点，T-MAC协议根据一种自适应占空比的原理，通过动态地调整侦听与睡眠时间的比值，从而实现节省能耗的目的。
第七章 MAC协议
7.2.2 S-MAC
（3）产生调度周期之后，收到邻居的不同的调度 信息，首先判断是否有邻居节点和自己同步，没 有就放弃自己的调度周期，转而采用邻居节点的 调度周期。
如果节点没有收到与自己调度相同的邻居节点的 通告，在调度表中添加该邻居节点的调度信息， 依照自己和邻居节点的调度周期工作。
7.2.2 S-MAC
2）基于分配的信道访问控制
基于分配的信道访问控制将共享的信道 资源按照某种策略无冲突的分配给网络 中的各个节点，当节点需要发送数据时， 在自身分配的信道资源内完成数据传输。 节点之间互不干扰，因此没有冲突。
2）基于分配的信道访问控制
固定信道分配将共享的无线信道以频分多址 FDMA、时分多址TDMA、码分多址CDMA等 方优式点：划无分冲为突若干个逻辑子信道。
7.2.2 S-MAC
S-MAC基本思想：通过周期性侦听/睡眠的低占 空比方式，控制节点尽可能处于睡眠状态来减 少空闲侦听时间，降低能量消耗。此外为了避 免网络中的冲突和隐藏终端问题，采用物理和 虚拟载波侦听机制，以及RTS/CST通告机制。
7.2.2 S-MAC
1）周期性侦听和睡眠
侦听
和CSMA。 缺点： 如何解决竞争访问的冲突问题
ALOHA
随机方式占用信道 解决冲突的方式—ACK确认 优点：实现简单 缺点：大量数据发送时，冲突率很高
CSMA
载波侦听方式占用信道 先听后发 CA 有效降低网络中的冲突概率
基于竞争的信道访问控制
无线系统中，碰撞发生在接收端，因此，
与传统无线网络相比，传感器网络在节点 规模、网络结构、通信带宽、电源能量、 应用场景等方面都有显著的区别。
7.1.2 传感器网络MAC协议的特点
无线传感网络第七章
洪泛路由算法是一个简单有效的路由算法，其基本思想 是每个节点都是用广播转发收到的数据分组，若收到重 复分组则进行丢弃处理。洪泛协议会导致数据分组以源 节点为中心进行扩散，为了不造成大面积的扩散占用过 多的网络资源以及使扩散收敛，需要设定合适的TTL值 （IP包被路由器丢弃之前允许通过的最大网段数量）， 保证数据分组只经过有限跳路由； 此外为了进行重复分组检测，每个节点需要维护一个数 据分组序号SEQ和一张路由表，源节点每发送一个数据 分组则将SEQ增1，并将该SEQ添加到数据分组的IP头部 ，其余节点收到数据分组后会将该SEQ记录到路由表并 根据该SEQ进行重复分组检测。
LEACH局限性
1 由于LEACH假定所有节点能够与汇聚节点直接通信， 并且每个节点都具备支持不同MAC协议的计算能力，因 此该协议不适合在大规模的无线传感器网络中应用。 2 协议没有说明簇头节点的数目怎么分布才能及于整个 网络。因此，很可能出现被选的簇头节点集中在网络某 一区域的现象，这样就会使得一些节点的周围没有任何 簇头节点。 3 由于LEACH假定在最初的簇头选择回合中，所有的节 点都携带相同的能量，并且每个成为簇头的节点都消耗 大致相同的能量。因此，协议不适合节点能量不均衡的 网络。
存时间。
7.3 层次路由协议
LEACH在运行过程中不断的循环执行簇的重构过程，每个簇重构过程可以 用回合的概念来描述。每个回合可以分成两个阶段：簇的建立阶段和传输数 据的稳定阶段。为了节省资源开销，稳定阶段的持续时间要大于建立阶段的持 续时间。簇的建立过程可分成4个阶段：簇头节点的选择、簇头节点的广播、 簇头节点的建立和调度机制的生成。 簇头节点的选择依据网络中所需要的簇头节点总数和迄今为止每个节点已 成为簇头节点的次数来决定。具体的选择办法是：每个传感器节点随机选择01之间的一个值。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。 选定簇头节点后，通过广播告知整个网络。网络中的其他节点根据接收信 息的信号强度决定从属的簇，并通知相应的簇头节点，完成簇的建立。最后， 簇头节点采用TDMA方式为簇中每个节点分配向其传递数据的时间点。 稳定阶段中，传感器节点将采集的数据传送到簇头节点。簇头节点对簇中 所有节点所采集的数据进行信息融合后再传送给汇聚节点，这是一种较少通信 业务量的合理工作模型。稳定阶段持续一段时间后，网络重新进入簇的建立阶 段，进行下一回合的簇重构，不断循环，每个簇采用不同的CDMA代码进行通信 来减少其他簇内节点的干扰。
无线传感器
第一章习题1、什么是无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)？大量的静止或移动的传感器节点，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地域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
2、传感器网络节点使用的限制因素有哪些？①电池能量有限：需要电池提供能量的模块：传感器模块、处理器模块、通信模块。
②通信能力有限：E = k × dn (K—系数、 d—距离、 n—3，4）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，价格低、功耗小。
因此，限制处理器计算能力弱，存储能量小。
3、分析传感器网络节点消耗电源能量的特征。
无线通信模块在发送状态的能量消耗最大，在空闲和接收状态的能量消耗接近，略少于发送状态的能量消耗，在睡眠状态的能量消耗最少。
4、无线网络分类。
5、工业现场总线的含义及其类型。
含义：应用在生产现场和微机化测量控制设备之间，实现双向串行多节点数字通信的系统。
总线类型：CAN 、Lonworks、Profibus、 HART、FF等。
6、传感器节点组成。
传感器模块：信息采集、数据转换处理器模块：控制、数据处理无线通讯模块：无线通信，交换控制信息和收发采集数据电源模块：提供能量第二章习题1、无线传感器网络的拓扑结构有哪几种？按照节点功能及结构层次，无线传感器网络拓扑结构分为：①平面网络结构②分层网络结构③混合网络结构④Mesh网络结构2、Mesh结构的无线传感器网络的特点是什么？有哪些具体应用？特点：节点分布规则；节点功能相同；节点之间都存在多跳路径。
应用：人员和车辆安全监控系统。
第三章习题1、目前无线传感器网络的通信传输介质有哪些类型？无线通信介质：无线电波、微波、红外线等。
2、无线网络通信系统为什么要进行调制和解调？调制有哪些方法？原因：由于基带信号频率低，信号发射天线尺寸会很大；方法：频分复用。
模拟调制: AM、 FM、 PM。
管理信息系统习题集_第7章_中文
《管理信息系统》第13版(Laudon/Laudon)第7章通讯、互联网和无线技术单项选择题1)电话网络和计算机网络有着根本上的区别参考答案: TRUE难度系数: 32)维基百科允许用户对原始的材料进行添加或修改参考答案: TRUE难度系数: 13）一个NOS必须存在于一个专用的服务器计算机上才能管理网络参考答案: FALSE难度系数: 24）集线器是一种连接网络各个部分的网络设备，并且可以用来过滤网络上发往特定地址的数据参考答案: FALSE难度系数: 25）在客户端/服务器网络中，网络服务器向每一个连接的客户端提供一个地址以便于该主机可以被网络中的其他主机找到参考答案: TRUE难度系数: 26）一个计算机网络至少包含三台计算机参考答案: FALSE难度系数: 27）中心大型机计算模式已经很大程度的替代了客户端/服务器计算模式难度系数: 28）电路交换相比于分组交换使得网络通信能力的使用效率更高参考答案: FALSE难度系数: 19）两台计算机可以使用TCP/IP协议进行通信，尽管它们的硬件和软件平台并不相同参考答案: TRUE难度系数: 110）超过80%的美国网络用户通过移动设备上网参考答案: FALSE难度系数: 311）同轴电缆和用于有线电视的电缆很相似，也是由很厚的绝缘铜线组成参考答案: TRUE难度系数: 212）光纤电缆比有线媒体更昂贵，安装难度更大参考答案: TRUE难度系数: 213）每秒可以传送到任何通信媒介的周期数是以千字节单位来测量的参考答案: FALSE难度系数: 214）域名系统（DNS）将IP地址转换成域名参考答案: TRUE难度系数: 215）VoIP技术利用分组交换技术将视频信息转换成数据的形式难度系数: 116）Web 3 0是为了减少在搜索和获取Web信息的过程中的人力损耗而对现有网络添加了一层语义的工作参考答案: TRUE难度系数: 217）在当今的大公司中，你会看到很多小的局域网之间以及企业网络相互连接的结构参考答案: TRUE难度系数: 118）TCP/IP是在20世纪60年代高校的研究者用来锁定因特网上的其他计算机发展起来的参考答案: FALSE难度系数: 219）移动设备搜索占到整个网络搜索的20%参考答案: TRUE难度系数: 120）RFID技术正在逐渐被一些像WSNs等低成本的技术所取代参考答案: FALSE难度系数: 221）可以作为计算机之间的连接点并且能够过滤和传输数据到特定的地址的设备是A）集线器B）交换机C）路由器D）网卡参考答案: B难度系数: 122）因特网是基于哪三项关键技术?A）TCP/IP、HTML和HTTPB）TCP/IP、HTTP和分组交换技术C）客户机/服务器计算、分组交换技术和连接网络和电脑的通信标准的发展D）客户机/服务器计算、分组交换技术和HTTP参考答案: C难度系数: 223）将数据信息进行分段包装，通过不同的通信路径将数据包传送，然后在接受地重新进行组装的方法是A）多路技术B）分组交换技术C）分组路由D）异步传输模式参考答案: B难度系数: 124）电话系统是________网络的一种A）点对点B）无线C）分组交换D）电路交换参考答案: D难度系数: 125）哪一个不是分组交换的特征?A）数据包传输独立B）数据包通过不同路径传输C）分组交换需要点对点电路D）数据包中包含校验传输错误的数据参考答案: C难度系数: 226）在TCP/IP中，IP负责A）数据传输过程中的拆包和重组B）在两台电脑之间建立网络连接C）通过网络传输数据包D）测试传输的数据包参考答案: A难度系数: 327）在电信网络结构中，协议是A）局域网中控制声音和数据分组的设备B）控制网络中的通信的一系列规则和程序的标准C）提供给微型电脑用户的一种通信服务D）在一个通信网络中的主要的计算机参考答案: B难度系数: 228）TCP/IP参考模型的四层是什么?A）物理层、应用层、传输层和网络接口层B）物理层、应用层、网络层和网络接口层C）应用层、传输层、网络层和网络接口层D）应用层、硬件层、网络层和网络接口层参考答案: C难度系数: 329）哪种信号类型由一个连续的波形表示?A）激光信号B）光纤信号C）数字信号D）模拟信号参考答案: D难度系数: 230）为了使用类似电话系统发送数字信号、必须也使用A）调制解调器B）路由器C）数字用户线路D）双绞线参考答案: A难度系数: 131）哪种类型的网络是用来连接半英里或500米以内的数字设备的?A）Wi-FiB）LANC）WAND）MAN参考答案: B难度系数: 232）哪种网络类型对所有处理器都一样、并且允许外围设备不通过单独的服务器进行分享?A）点对点网络B）无线网络C）局域网D）Windows域网络参考答案: A难度系数: 233）哪种类型的网络适合一个包含三个员工和一个经理在同一办公空间的企业、他们的主要需求是文件分享?A）城域网B）基于域名的局域网C）点对点网络D）广域网参考答案: C难度系数: 234）无线传感网络是用来A）将多个无线计算设备连接起来B）监测物理环境C）增加Wi-Fi网络的覆盖范围D）跟踪供应链中的货物移动参考答案: B难度系数: 235）下列哪一项不是RFID的组成部分A）条形码B）天线C）无线电广播发射设备D）标签参考答案: A难度系数: 236）哪种数字蜂窝标准是在全球除了美国以外广泛应用的?A) GSMB) CDMAC) WLAND) LTD参考答案: A难度系数: 337）可以覆盖到一个城市、有时也可以覆盖到它的主要城郊的网络是A）CANB）MANC）LAND）WAN参考答案: B难度系数: 138）覆盖整个地理区域的网络最可能是A）局域网B）内部网C）点对点网络D）广域网参考答案: D难度系数: 139）日常生活中的东西都可以连接、控制和监测的未来网络概念是A）物联网B）语义网C）第二代因特网D）3D网络参考答案: A难度系数: 240）带宽是A）可以通过媒介进行广播的频率数值B）可以通过媒介发送的每秒的周期数值C）在一个单独的频道上可以使用的最高频率和最低频率的差D）通过媒介每秒可以发送的字节数参考答案: C难度系数: 241）可以被任何通信媒介传输的数字信息的总量是通过测量的A）字节每秒B）赫兹C）波特D）吉拍参考答案: A难度系数: 242）数字用户线路A）通过现有的电话线进行声音、数据和视频的传输B）通过同轴电缆获得网络使用C）是从长途电话公司租用的超高速的数据线D）拥有高达24个64Kbps的通道参考答案: A难度系数: 243）T1线A）通过现有的电话线进行声音、数据和视频的传输B）通过同轴电缆获得网络使用C）是从长途电话公司租用的超高速的数据线D）拥有高达24个64Kbps的通道参考答案: C难度系数: 244）因特网是基于哪一个协议?A）传输控制协议/网际协议B）文件传输协议C）分组交换D）超文本传输协议参考答案: A难度系数: 145）哪一种服务可以将IP地址转换成更容易识别的数字字母的名字? A）HTMLB）DNSC）IPD）HTTP参考答案: B难度系数: 246）根域名的子域名是A）顶级域名B）二级域名C）主机名D）扩展域名参考答案: A难度系数: 247）在域名http://books azimuth-interactive com中，哪一部分是二级域名? A）booksB）azimuth-interactiveC）comD）没有、此域名不存在二级域名参考答案: B难度系数: 248）哪个组织定义了因特网的总体架构?A）没有（没有组织拥有互联网）B）W3CC）ICANND）IAB参考答案: D难度系数: 349）IPv6逐渐被发展起来是为了A）更新数据包传输协议以获得更高的带宽B）创造更多的IP地址C）允许不同层次的服务D）支持第二代因特网参考答案: B难度系数: 250）下列哪一种服务可以在一台电脑登陆在另一台电脑工作? A）文件传输协议B）万维网C）新闻组D）远程登陆参考答案: D难度系数: 351）即时通讯是一种服务A）聊天B）移动电话C）电子邮件D）无线参考答案: A难度系数: 152）下列关于RFID的叙述不正确的是?A）RFID只能通过短距离传输B）RFID通过天线传输数据C）植入RFID的微芯片可以存储数据D）RFID需要可视接触才可以被读取参考答案: D难度系数: 253）将进行语音通信、数据通信、即时通讯、电子邮件以及电子会议的不同信道集成到一种体验上A）无线网络B）企业内部网C）虚拟专用网D）统一通信参考答案: D难度系数: 154）虚拟专用网是A）是一种在公共网络中配置的一种加密网络B）比专用网更昂贵C）使用远程登陆提供安全加密的通信D）是一种进行语音通信的基于网络的服务参考答案: A难度系数: 255）网页浏览软件使用哪种协议在网络上获取网页？A）URLB）HTTPC）DNSD）HTML参考答案: B难度系数: 256）协议前缀、域名、目录路径、文件名共同组成了A）统一资源定位符B）IP地址C）三级域名D）根域名参考答案: A难度系数: 257）当今应用最普遍的占据了59%的市场份额的Web服务器是A）微软IISB）韦伯C）阿帕奇HTTP服务器D）网景服务器参考答案: C难度系数: 258）哪一种技术使人们可以将内容从网站上抽取出来然后自动地传送到自己的电脑上A）文件传输协议B）简易信息聚合C）超文本传输协议D）蓝牙参考答案: B难度系数: 259）利用一系列的技术帮助网站在主要的搜索引擎取得更高的排名的过程叫A）虚拟专用网B）互联网架构委员会C）搜索引擎营销D）搜索引擎优化参考答案: D难度系数: 160）下列关于搜索引擎的叙述不正确的是?A）它们是无可争议的“杀手级软件”B）它们解决了用户如何即时地寻找网上的信息的问题C）搜索引擎营销把搜索过程的价值转化成金钱D）数以百计的搜索引擎争夺用户焦点、没有具有主导地位的搜索引擎出现参考答案: D难度系数: 161）下列哪一种是可以观看视频的第一代蜂窝系统？A）2GB）2.5GC）3GD）4G参考答案: D难度系数: 262）4G网络作为网络而被知晓A) GSMB) CDMAC) LTDD) T-Mobile参考答案: C难度系数: 263）最适合创建个人局域网的无线网络是A）I-modeB）IEEE 802.11bC）Wi-FiD）Bluetooth参考答案: D难度系数: 264）蓝牙可以通过低功率的无线通信技术连接10米以内的个设备A）4B）6C）8D）10参考答案: C难度系数: 365）哪一个过程是用来保护虚拟专用网中传输的数据的?A）隧道技术B）点对点通信协议C）网络电话D）分组交换参考答案: A难度系数: 366）在公共场所中、放置在天花板、墙壁或其他重要位置的一个或多个连接点以提供最大的无线网络覆盖的是A）触点B）无线热点C）热点D）无线集线器参考答案: B难度系数: 267）802.11协议集是用于A）无线局域网B）无线传感器网络C）无线D）全球微波互联接入参考答案: C难度系数: 268）全球微波互联接入可以传输的最大距离大约是A）30米B）500米C）30英里D）5英里参考答案: C难度系数: 369）被动式RFID标签A）有自己的能源来源B）可以覆盖几尺左右C）可以重写和修改数据D）应用于自动计费系统参考答案: B难度系数: 270）在读过本章的案例的基础上，企业对于RFID最大的用处是什么？A）事务日志记录B）管理供应链C）降低网络成本D）使得客户机通信参考答案: B难度系数: 2填空题71）________将搜索引擎存储的数据货币化参考答案: 搜索引擎市场难度系数: 272）是用于在不同网络中按路线传输数据包并确保数据发送到正确的地址的设备。
传感器第7章 传感器的数据处理
7.1.7 nesC应用程序的分析
Blink.nc文件
该文件为整个程序的顶层配置文件，关键字为configuration，通过“->”连接各个 对应的接口。
configuration Blink{ } implementation{
7.1.4 模块
简单指令或事件A，由带有存储类型指令或事件的C函数定义的语法实现（注意允许在 函数名中直接定义的扩展）。另外语法关键字必须被包含如果它被包含在A的声明中。
SendMsg类型的提供 接口Send的模块：
Command result_t Send.send(unit16_t address, unit8_t length, TOS_MsgPtr msg){
图7-1 TinyOS程序结构框图
基于以上分析，一个节点上应用程序的框图。操作系统只是在后台提供队列服务。
图7-2 应用程序结构框图
7.1.7 nesC应用程序的分析
每个nesC应用程序都是由一个或多个组件通过接口链接起来，并通过ncc/gcc 编译生成一个完整的可执行程序。
以TinyOS软件中的Blink应用程序为例，具体介绍nesC应用程序结构。Blink程 序是一个简单的nesC应用程序。它的主要功能是每隔1 s的时间间隔亮一次，关闭 系统时红灯亮。
每个nesC应用程序都由一个顶级配置所描述，其内容就是将该应用程序所 用到的所有组件连接起来，形成一个有机整体。一个组件是一个*.nc文件。
每个应用程序(app)都有一个称为Main的组件（类似于C的main函数），它调 用其他的组件以实现程序的功能。由一个或多个组件构成或连接而成。
无线传感器网络期末复习考点总结
第一章概述1.无线传感器的概念：一种由大量的微型传感器节点组成的面向任务的无线自组织网络系统。
2.与传统的无线自组织网络（特征）类似：自组织性、分布式控制、拓扑动态性；区别：网络规模大、节点能力受限、节点可靠性差、以数据为中心、多对一传输模式、冗余度高、面向任务。
3.开发用的硬件平台——嵌入式个人计算机：PDA；专用传感器节点：Berkeley Motes （广泛）、UCLA Medusa、MIT uAMP；片上系统节点：Smart Dust、BWRC PicoNode4.软件平台：TinyOS（最早）、nesC、TinyGALS、Mote等5.设计目标：体积小、成本低、功耗低、自组织、可扩展、自适应、可靠、安全、（带宽）资源利用率高、服务质量高。
第二章体系结构1.节点组成（4）：感知、处理、通信、电池模块2.汇聚节点的作用：（1）向传感器节点发送查询消息或命令（2）作为联接外部网络的网关3.多跳网络分为——平面结构：所有传感器节点地位相同、互为中继；分层结构：按簇组织，簇成员将数据发给簇头，簇头发给汇聚节点；好处：（1）降低通信能耗（2）平衡节点间的负载，并提高可拓展性（3）在簇头进行数据融合，减少数据发送量，提高能亮效率4.协议栈——应用层：负责提供各种无线传感器网络应用，包括查询发送、节点定位、时间同步、网络安全；传输层：负责节点间端到端的可靠、透明传输，包括拥塞控制和差错控制；网络层：为传感器节点向汇聚节点发数据提供路由；数据链路层：数据量的复用、数据帧的创建与检测、媒体接入、差错校验，提供点到点或多点的可靠传输，其中主要的是媒体访问控制（MAC）和差错控制（前向纠错FEC、自动重传请求ARQ）；物理层：将数据链路层形成的数据流转换成适合在传输媒体上传送的信号，并进行收发。
5.设计准则：可扩展、可互通、抗毁、可靠、安全、能量高效性。
第三章 MAC协议（数据链路层）1.作用：决定局部范围内无线信道的使用方式，用来在传感器节点之间分配信道频谱资源，建立数据传输所需的基础通信链路2.特点：尽量节省节点能量、可扩展性、公平性（均衡节点能量消耗）、传输效率高。
第7章-路由协议
7.4.2能量路由
在如图7-6所示的网络中，源节点是一般功能的传感器节点，完成数据采 集工作。 汇聚节点是数据发送的目标节点。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上发送数据消耗的能量。在图 中，从源节点到汇聚节点的可能路径有4条。
源 Sink
源
(c) 正增强路径 表示数据传输
C1 C0 C2 C4 C3 BS(基站) C0 C1 C2 C3 C4
图 7-5 PEGASIS 数据传输链的形成
7.3.3 TEEN
阈值敏感的高效传感器网络TEEN协议(Threshold Sensitive Energy Efficient Sensor Network)，是一个基于簇群的路由协议，也是由LEACH发展 而来，在这个协议中定义了硬门限和软门限两个概念。 这个算法适用于实时性要求较高的应用场合，用户可以及时获取感兴趣的 信息。由于感应数据所耗能量比传输数据所耗能量要少得多，虽然节点一直处 于感应状态，但是由于减少了很多不必要的数据传输，因此相对来说还是节能 的。该协议也有一些不足之处： ①门限值达不到，节点就永远不会和簇头节点通信，用户就无法从网络得 到任何数据，即使节点已经死亡，用户也不知情； ②TDMA机制的运用保证了群中不会出现数据冲撞的情况，但是如果一个节 点没有数据要发送的话，属于它的时隙就浪费掉了，而其他节点却还在等待自 己的时隙，这样会向系统中引入过多的时延，不适于实时性要求太高的场合； ③没有相应的机制去区分那些没有感应到足够大变化的节点和处于关闭状 态的节点。群头节点的接收机要时刻处于激活状态，以便接收任何时候由成员 节点传来的数据，在某种程度上增加了簇头节点的负担。
无线传感器网络(山东联盟)智慧树知到答案章节测试2023年山东农业工程学院
第一章测试1.传感器的线性度是线性的。
（）A:错B:对答案:A2.温度会影响传感器的灵敏度。
（）A:对B:错答案:A3.无线通信模块存在发送、接收、空闲三种状态（）A:对B:错答案:B4.无线传感器网络的发展趋势呈现出以低功耗、异构互联、泛在协同为基本特征的全新形态。
随着时间的推移，它可在更多更新的领域得到应用。
A:错B:对答案:B5.压电式传感器主要用于测量（）A:压力B:电流C:电感D:电压答案:A第二章测试1.一个典型的无线传感器网络系统中负责数据采集的部件是（）A:传感器节点B:计算机C:网关D:路由节点答案:A2.存储速度较快，但断电后会丢失数据的存储器类型是（）A:PROMB:Flash MemoryC:EPROMD:RAM答案:D3.不属于无线低速网络的通信标准为（）A:Wi-FiB:IrLANC:BluetoothD:ZigBee答案:A4.在无线射频电路设计中，主要考虑天线设计、阻抗匹配、电磁兼容等因素。
（）A:对B:错答案:A5.IAR嵌入式集成开发环境内嵌编辑器、编译器、汇编器、调试器、连接器等工具，可完成程序编辑、编译、连接、调试等功能。
A:错B:对答案:B6.无线传感器网络系统中的网关就是路由节点。
A:错B:对答案:A7.IAR开发环境可适用于cc2530芯片应用开发。
A:错B:对答案:B2530芯片在家庭、楼宇数字化、照明系统、工业控制和监控、消费型电子产品、智能医疗设备等领域有广泛应用。
（）A:对B:错答案:A第三章测试1.无线传感器网络中结构简单、易维护的拓扑结构是（）A:Mesh网络结构B:分级网络结构C:平面网络结构D:混合网络结构答案:C2.分级网络结构中骨干节点的功能不包括（）。
A:数据处理B:数据汇聚C:节点路由D:节点管理答案:A3.LEACH算法的优点不包括（）A:路由算法简单B:网络可扩展性强C:降低数据冗余量D:减少节点平均负载能量消耗答案:B4.无线传感器网络拓扑控制的意义包括（）A:减少节点通信负载B:节点冗余C:数据融合策略D:延长网络寿命答案:ABCD5.Mesh网络中簇首节点一旦失效，其它节点可以立即补充并发挥作用。
物联网技术与应用第七章
相较于传统网络，物联网的感知节点大都部署在无人监控的环境，具有能力脆弱、资源受限等特点，并且 由于物联网是在现有的网络基础上扩展了感知网络和应用平台，传统网络安全措施不足以提供可靠的安全保障， 从而使得物联网的安全问题具有特殊性。
7.1 物联网安全概述
1 从物联网的构成要素分析
物联网的构成要素包括传感器、传输系统（泛在网）及处理系统，因此 物联网的安全形态表现在这3个要素上。就物理安全而言，主要表现在传感器 的安全方面，包括对传感器的干扰、屏蔽、信号截获等。就运行安全而言， 则存在于各个要素中，即涉及传感器、传输系统及处理系统的正常运行，这 方面与传统的信息安全基本相同。数据安全也是存在于各个要素中，要求在 传感器、传输系统、处理系统中的信息不会出现被窃取、被篡改、被伪造、 被抵赖等。传感器与无线传感器网络所面临的问题比传统的信息安全更为复 杂，因为传感器与无线传感器网络可能会因为能量受限的问题而不能运行过 于复杂的保护体系。
7.1 物联网安全概述
由于物联网的应用领域非常广泛，而这些应用在应用层 又没有统一的安全平台和标准，因此，各物联网企业在应用 层方面的研究也各有特点。应用层是物联网三层结构中的最 顶层，主要对感知层所采集数据进行计算、处理和知识挖掘， 从而实现对物理世界进行实时控制、精确管理和科学决策。 物联网的处理应用层主要是云计算平台及其服务，包括大数 据处理。因此物联网处理应用层的安全就是处理平台本身的 安全和其所提供的服务的安全。在这方面，几乎每个物联网 处理平台都有自己的特色。
7.1 物联网安全概述
7
物联网的安全需求
物联网系统的安全和一般IT系统的安全基本一样，主要有8个尺度：
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无线传感器网络概述
无线传感器网络的背景
☆通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的飞 速发展和日渐成熟 ☆各种具备感知、计算和通信能力的微型传感器 的出现 ☆由许多微型传感器共同构成的无线传感器网络 备受关注 ☆WSN可使人们在任何时间、任何地点和任何环 境条件下获得大量详实可靠的物理世界的真实信 息。
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WSN面临的技术挑战
☆通信能力有限 ☆电源能量有限 ☆传感器计算能力有限 ☆传感器数量大、分布范围广 ☆网络动态性 ☆大规模的分布式触发器 ☆感知数据流巨大（实时性决定） ☆以数据为中心
卫星 互联网 移动通信网络 汇聚节点
E D C B A
管理节点 终端用户 监测区域 传感器节点
WSN的宏观系统架构
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单信道
多信道
TDMA MIMO技术 STE,EDD… 避免竞争冲突 同步要求严格
STEM, CMAC… 带宽利用率高，硬件 设施复杂，信道切换 带来延迟
CSMA/CA 和 CDMA 相 结 合 ， SMACS/EAR, CAME, CUMPE… 信道利用率低， CDMA 设 备复杂，以延时为代价减 小能耗
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应用程序
内存
传感器
AC/DC转换器
传感模块
处理器 计算与存储模块
网 络 层
M A C 通信模块
物 理 层
电源
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无线传感器网络的节点体系结构
☆分层网络通信协议 由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用 层组成 ☆网络管理平台 能量管理、拓扑控制、网络管理、QoS支持与安 全机制 ☆应用支撑平台 应用层软件，通过应用服务和网络管理接口提供 支持 WSN节点体系结构见教材图7.6
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WSN技术与信息系统的对应关系
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WSN宏观系统框架
无线传感器网络包含传感器节点(Sensor Node)、 汇聚节点(Sink Node)和管理节点(Manager Node)
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基站
节点
各节点平等，健壮性好， 某一个节点出现问题不影 响网络状况。
WSN的平面结构示意图
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基站
节点
簇头
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无线传感器网络的协议研究
介质访问控制
基于竞争Βιβλιοθήκη 无竞争混合协议S-MAC,T-MAC, Siff… 周期性侦听/休眠 缓冲溢出带来抖动 时延为代价减小能耗
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典型的无线传感器节点
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无线传感器网络的节点组成
传感器节点包含传感模块、计算模块、通信模块、 存储模块、电源模块和嵌入式软件组成 ☆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 ☆通信模块负责发送和接收网络管理和探测数据 ☆电源模块负责节点供电 ☆嵌入式软件系统运行网络的五层协议
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无线传感器网络的通信协议
无线传感器网络的协议栈
任 务 管 理 平 台
应用层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
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WSN与传统网络区别特性
无线传感器网络的特性 ☆WSN是集成了监测、控制以及无线通信的网络
系统，节点数目庞大、分布密集。
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无线传感器网络的研究热点 ☆安全
使用无线信道传输信息，使WSN存在窃听、人 为干扰、恶意路由、消息篡改等安全威胁。由于 节点能量和处理存储能力有限，使得一些用于有 线网络和普通威远县网络中的算法无法执行。所 以WSN中的安全问题也是一个研究热点。
簇头节点出现问题，将破 坏网络的情况。
WSN分级结构示意图
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无线传感器网络的网络结构
☆WSN的节点往往被任意部署，主要通过飞行器 播撒、人工埋置和火箭弹射等方式完成 ☆WSN的结构可分为平面结构和分级结构 ☆WSN中小规模网络采用平面结构，较大网络应 采用分级结构
WSN终端节点的组成
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传感模块 传感器 数模转换
计算模块
通信模块
电源模块
存储模块
嵌入式软件
WSN的节点功能模块组成
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☆传感器节点通过自组织方式构成网络 ☆传感器节点初步处理所感知到的信息后，以多 跳中继的方式将其传送给汇聚节点，再通过卫星 网、因特网或移动通信网等途径，传送到最终用 户所在的管理节点 ☆终端用户即可通过管理节点对所需信息进行相 应处理和操作 ☆每个传感器节点都有信息采集和路由双重功能
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3
☆WSN综合了传感器、嵌入式计算、分布式信息 处理、无线通信等技术，能协作地实时监测、感 知、采集网络区域内的各种环境或被监测对象的 信息，并处理信息，进一步获取更详尽准确的数 据，传送给需要这些数据信息的用户。
无线传感器网络的MAC技术
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传输层协议
☆WSN传输协议的研究侧重于拥塞控制和QoS ☆前者包括流量控制、多路分流、数据聚合和虚 拟网关等 ☆后者包括数据重传、冗余发送等 ☆流量控制中，ERST、PORT和IFRC等协议侧重 报告速率调节，Fusion、CCF等协议侧重转发速 率调节，Buffer-based、PCCP、CODA等协议侧 重于综合速率调节 各种路由协议性能比较见教材表7.2
能 量 管 理 平 台
移 动 管 理 平 台
WSN协议栈
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☆物理层，负责数据调制、发送与接收 ☆数据链路层，负责数据帧封装、帧检测、介质 访问和差错控制等 ☆网络层，负责数据的路由转发、节点间通信、 支持多传感器协作完成大型感知任务 ☆传输层，负责维护数据流，保证通信质量 ☆应用层，提供各种实际应用，解决各种安全问 题
☆无线传感器节点的处理能力、存储能力、通信
能力和电池能量等都十分有限。
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WSN的特点 ☆网络规模大 ☆低速率 ☆低功耗 ☆低成本 ☆短距离 ☆高可靠 ☆动态性
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无线传感器网络的研究热点 ☆能量
传感器节点由于电池供电，能量有限，节点生 存期受到较大限制。如果节点因能量耗尽而终止 工作，会改变网络拓扑，可能造成通信阻碍，如 何降低功耗、提高能量效率，是WSN应用中的 一个重要问题。（无线充电方式，太阳能等可以 在无线传感网络中应用）