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 PicoNode

4.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。

3.分类：（1）竞争型MAC：SMAC、TMAC、Sift、WiseMAC（2）非竞争型：DEANA、SMACS、DE-MAC、TRAMA（3）混合型：ZMAC、Funneling-MAC

4.设计目标：提高能量效率、可扩展性、适应性、信道利用率、吞吐量，降低传输迟延，保证公平性

5.SMAC——周期性侦听和休眠机制；消息冲突与串音避免机制；长消息传递机制

第四章路由协议（网络层）

1.特点：节能优先、多对一传输、以数据为中心、应用相关

2.分类（8）：平面、分层（LEACH、PEGASIS、TEEN）、基于能量（最优能量效率的传输路径）、基于多路径、基于移动性、基于位置、基于机会、以数据为中心的路由协议

3.设计目标：能量效率、可扩展性、自适应性、鲁棒性

4．LEACH：（1）创建阶段-分簇：各节点首先在0~1之间产生一个随机数，如果小于门限值（）则成为簇头。P为节点百分比，r为轮数。所有节点都当过为一轮，当过就不能再当了；簇头用CSMA广播，强度，分簇（2）稳态阶段-发送数据：簇内-TDMA，簇头对汇聚节点用CDMA直接传送。特点：均衡负载、数据融合、休眠降耗、减少冲突。

不足：分簇不均、随机变化、直接传送、未考虑位置和剩余能量、带宽资源浪费。

第五章传输协议（传输层）

1.特点：节能优先、多对一传输、以数据为中心、应用相关性

2. TCP不适用于无线传感器网络的原因：（1）TCP遵循的原则是：一切功能实现都由网络的端点负责，中间节点仅负责转发；而无线传感器网络的中间节点可能要根据应用的需求进行相关处理（2）TCP假设网络链路是可靠的，数据丢失由路由器溢出造成或拥塞导致；而无线中的丢包可能由于链路传输差错、碰撞等原因引起，并具有随机性（3）TCP要求每个网络节点具有唯一的网络地址；而无线一般大规模部署，且节点通常执行同一任务，并不需要分配网络地址（4）TCP建立和释放链接采用握手机制，过程复杂，不适合能量有限和要求实时传输的无线（5）TCP要求可靠传输，即保证源节点发出的每个数据包成功传到目的节点；而无线面向应用，只要传输足够的数据即可（6）IP网络中的数据包一般较大，而无线中的一般较小，TCP中的确认反馈和重传会造成较大的开销

3.设计目标：能量效率、传输可靠、可扩展、自适应、服务质量、公平性

4．拥塞控制——A拥塞避免：（1）速率分配：对各节点的发送速率分配和限制（2）传输控制：根据一些网络参数（缓存、拓扑）决定是否转发或确定转发速率；B拥塞消除：（1）拥塞检测：基于缓冲区占有率、信道采样、包间隔、丢包率、负载（流量）强度、数据逼真度的检测；（2）拥塞通知:显示通知（控制包）和隐式通知（数据包捎带）；（3）拥塞缓解：速率控制、流量控制（绕路、重定向）、数据处理（丢弃、压缩、融合）

5.可靠传输——A丢包恢复机制（检测、反馈、重传）：ACK（每接一个反馈一个）、NACK （丢失才反馈）、IACK（监听下一跳的转发确认）；B冗余传输机制：多次发送同一个数据包，可以通过多路径到同一汇聚节点，也可以传输到不同的汇聚节点；C速率控制机制：调节发送速率，避免和缓解拥塞。

6.CODA速率控制：（1）拥塞检测：采样监测信道，运用当前与以往的信道载荷状态信息、当前缓存器缓存信息量来推断每个接收机的精确拥塞检测，一旦检测到拥塞，则节点运用反压机制向上一相邻节点发送信令。（2）开环逐跳反压：在CODA中，一个节点只要检测到拥塞就广播一条反压消息。反压消息按上行方向朝源节点传递。节点接收到反压消息后就可以根据本地拥塞策略降低其发送速率或者丢包。上行节点接收到反压消