2015年无线传感器模拟试题__答案

中南大学考试试卷

2014--2015 学年下学期（1）时间100分钟

无线传感器网络课程48 学时3 学分考试形式：闭卷专业年级：物联网12级总分100分，占总评成绩70 %

试题共8页，答案直接写在答题纸上，记得填姓名哦

姓名：

一、选择题。（选出一个正确答案，并将其代号写在相应题中的括号内。每小题2分，共14分）

1、Confirm的意思是（ D）

A请求原语 B指示原语 C响应原语 D确认原语

2、ZigBee适应的应用场合___________。（D）

A.个人健康监护

B.玩具和游戏

C.家庭自动化

D.上述全部

3、Zigbee不支持的网络拓扑结构式：（）C

A．星型 B．树型 C．环型 D．网状

4、下面哪一项不是WSN的强项。（） C

A．自组织 B. 分布式 C. 安全性 D.节点平等

5、对于WSN来说，下面哪种说法不对。（） C

A. 节点能力不高

B. 能量供应不好

C. 节点变化性不强

D.网络规模很大

6、产生载波频率在WSN中，是属于哪一层的事务。（） A

A．物理层 B. 数据链路层 C. 网络层 D.以上都不是

7、S-MAC协议是属于（） A

A．基于竞争的MAC协议 B．基于分配的MAC协议

C．混合型MAC协议 D. 跨层MAC协议

二、填空题。（每空1分，共30 分）

1.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、路径加强阶段

2.无线传感器网络的收发模块的4个状态按能耗递减分别为发送；接收；空闲；睡眠。

3.WSN一般使用ISM频段，ISM是指无须注册的公用频段，ISM频段主要用于工业、科学和

医疗。ISM就是这三个词汇的缩写。

4.TRAMA协议由近邻协议（NP）、分配交换协议（SEP）和自适应选举算法（AEA）

三个部分组成。

5.无线传感器网络器网络的特征包括自组织，分布式，节点平等，可靠性要求高，节点资源有限，

网络规模大，时效性等。

6.ISM频段是指无须注册的公用频段、具有大范围的可选频段、没有特定的标准，可以灵活使用，

ZSTACK将ISM频段划分为16 个信道。

7.ZStack中如果节点正在休眠，则广播信息将会被保持在它的父节点，直到该休眠设备获得该信息或

该信息时间溢出。

8.Z-Stack中OSAL的任务通过函数指针来调用，参数有任务标识符（taskID ）和对应的事件

（event）9.ZStack支持三种网络拓扑，即星形网络，树形网络，网状网络。

10.对于差分脉冲位置调制机制，它采用两个32-chip PN码，I、Q通道各一个，通过周期性移动PN

11.

12.无线传感器网络中，信道共享容易造成两个问题数据冲突和串扰。

13.S-MAC把时间分割成许多时隙，在每个时隙中又划分为侦听和睡眠两个状态。

14.ZigBee中，端点（EndPoint）定义了一个设备内的一个通信实体，一个特定的应用通过它来执行。ZDO

的端点号是0。

15.基于竞争的MAC协议--T-MAC协议中，采用满缓冲区优先和未来请求发送两种方法解决早睡问

题。

16.相对于传统网络，WSN具有以下特征：1）大规模分布式应用2）以数据为中心3）基于局部拓扑

信息4）基于应用5）数据的融合

17.

18.

19.

20.

21.

22.

三、简答题（40分。尽可能简单）

1、什么是Ad Hoc网络？

Ad hoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络，又称为多跳网（Multi-hop Network）、无基础设施网（Infrastructureless Network）或自组织网（Self-or-ganizing Network）。整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种网络中，由于终端无线覆盖取值范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其它节点进行分组转发。每一个节点同时是一个路由器，它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。

2、逻辑链路与物理链路有何区别？

物理链路就是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。逻辑链路就是数据链路，是物理链路加上必要的通信规程。数据链路则是另一个概念。这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的规程来控制这些数据的传输。

3、分析UWB技术的优势。

系统结构实现简单；高速的数据传输；功耗低；安全性高；多径分辨能力强；定位精确；工程简单造价便宜

4、介绍LEACH协议的主要阶段。

主要包括建立阶段和数据传输阶段。在建立阶段：节点运行算法，确定本次自己是否成为簇头；簇头节点广播自己成为簇头的事实；其他非簇头节点按照信号强弱选择应该加入的簇头，并通知该簇头节

- 1 -

点；簇头节点按照TDMA的调度，给依附于他的节点分配时间片；在数据传输阶段：非簇首节点负责采

集数据，如果需要发送数据，就用最小的能耗发送给它的簇首节点；非簇首节点节点在分配给他的时间

片上发送数据，在不属于自己时隙的期间可以进入睡眠状态以节省能耗，而簇首节点则必须始终处于接

收状态；所有非簇首节点的TDMA时隙都轮过后，簇首节点对接收到的数据进行融合压缩，然后直接发

送给Sink节点。

5、分析GPSR协议的优缺点。

优点：采用局部最优的贪婪算法，不需要维护网络拓扑，路由开销小；可适用于静态和移动的WSN

网络；缺点：需要地理位置信息的支持；需要维护邻居节点位置信息。

6、说明zigbee网络建立的主要过程。

首先未加入网络的协调器节点建立ZigBee网络；处于激活状态的设备可以直接加入网络，也可以通

过关联操作加入到网络中，设备寻找父设备，经过父设备的同意加入网络；设备加入到网络之后，网络

就会为其分配网络地址；设备节点的离开有两种不同的情况：第一种是子设备向父设备请求离开网络，

第二种是父设备要求子设备离开网络。每个网络中的节点维护一个邻居列表，其中包含传输范围内所有

节点的信息。

7、分析T-MAC协议的未来发送机制的过程和优缺点。

未来请求发送：采用提前通知需要接收数据的节点的方法来实现早睡的避免：当中继节点C接收到

CTS后，除了触发自己保持监听状态之外，还发送一个FRTS分组给下一节点D，FRTS分组中含有下一

节点D需要等待的时间，在此空闲状态中，下一节点必须要保持侦听状态。在中继节点C发送FRTS时

看哪个节点会干扰源节点A发送的数据，因此源节点A需要延迟原数据的发送响应的时间，但是又必须

保持对信道的占用，因此源节点A在这段时间内发送一个与FRTS一样长度的分组，该分组不包含任何

有用的数据，然后才接着发送有用数据信息。从而数据传到中继节点C之后中间节点D还是处于唤醒状

态，保证数据的实时传输。

由于采用了未来请求发送机制，协议需要增加一个FRTS分组传输的时间，该方法提高了系统吞吐量

和实时性，但是多了一些控制消息，相应地要消耗能量。

8、ZStack的协议栈结构为APP，HAL，MAC，MT，NWK，OSAL，Profile，Security，Services，Tools，

ZDO，ZMac，ZMain和Output。，简述期中HAL，MT，Profile这三层的功能。

HAL（Hardware (H/W) Abstraction Layer ）：硬件层目录，包含有与硬件相关的配置和驱动及操作函

数。

MT（Monitor Test）：实现通过串口可控各层，与各层进行直接交互。

Profile：AF （Application work ）层目录，包含AF 层处理函数文件。

9、举一个您认为是WSN应用的最好的例子，简要介绍一下如何实现的。

四、程序题

1、 #define led1 P1_0

#define led2 P1_2 //这两条语句的含义是定义P1_0 为led1 P1_2为 led2 void led_init(void)

{

P1SEL = 0x00; //P1为普通 I/O 口

P1DIR |= 0x05; //P1.0 P1.2 输出

led1 = 0;

led2 = 0;

}

void io_init(void)

{

P0IEN |= 0X02; // 设置为中断方式

PICTL &=~ 0X02; // 下降沿触发

IEN1 |= 0X20; // 允许P0口中断;

P0IFG = 0x00; // 初始化中断标志位

EA = 1; //这一条语句的含义开总中断

};

#pragma vector = P0INT_VECTOR

__interrupt void P0_ISR(void) //这表示是什么程序 P0中断服务程序

{

P0IFG = 0 ;

led1 = ~led1; //这一条语句的含义是 led1取反，让led1闪烁 P0IF = 0;

}

2、

float getTemperature(void) // ADC 获得到实际温度值程序

{

unsigned int value;

ADCCON3 = (0x3E); //选择1.25V为参考电压；14位分辨率；对片内温度传感器采样ADCCON1 |= 0x30; //选择ADC的启动模式为手动

ADCCON1 |= 0x40; //启动AD转化

while(!(ADCCON1 & 0x80)); // 等待ADC转化结束

value = ADCL >> 2; // 低字节的高6位，高字节的低两位构成温度值

value |= (ADCH << 6); // 取得最终转化结果，存入value中

return value*0.06229-311.43; //根据公式计算出温度值

}

3、下面程序是人体感应传感器中的两个子程序，请加相应注释。

void led_init(void) //LED灯初始化

{

P1SEL = 0x00; // P1为普通I/O 口

P1DIR |= 0x05; // P1.0 P1.1 输出

led1 = 0;

led2 = 1;

}

void io_init(void)

{

P0SEL &= ~0x80; // 设置P0.7为普通io口

P0DIR &= ~0x80; // 设置P0.7为输入

- 2 -