無線傳感器網(wǎng)絡復習重點

1、1.無線傳感器網(wǎng)絡的基本要素包括： 答：傳感節(jié)點 感知對象 觀察者2.無線傳感網(wǎng)絡的特征是什么？ 答：1）低功耗，微型化，高度集成，低價格的傳感節(jié)點；2）節(jié)點密集布設(shè)；3）協(xié)作式網(wǎng)絡；4）自組織網(wǎng)絡；5）無線網(wǎng)絡3.無線傳感器網(wǎng)絡的主要優(yōu)勢： 答：1）精度高；2）靈活性強；3）可靠性高；4）經(jīng)濟性好4.無線傳感器網(wǎng)絡從原理功能角度分類的技術(shù)包括： 答：傳感器技術(shù)、無線通信與組網(wǎng)技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)聚合/融合技術(shù)、數(shù)據(jù)管理技術(shù)、節(jié)點定位技術(shù)與時間同步技術(shù)。5.無線傳感器網(wǎng)絡從工程實現(xiàn)角度分類的技術(shù)包括： 答：無線傳感器節(jié)點硬件制造技術(shù)，嵌入式軟件開發(fā)技術(shù)，節(jié)點供電技術(shù)和節(jié)點及網(wǎng)絡的能量有效性設(shè)計技術(shù)

2、。6.無線傳感器網(wǎng)絡從網(wǎng)絡運行與應用角度分類的技術(shù)包括哪些？ 答：1）網(wǎng)絡布設(shè)與休眠調(diào)度技術(shù)；2）無線傳感網(wǎng)絡廣域互聯(lián)技術(shù)；3）結(jié)合行業(yè)的無線傳感器網(wǎng)絡應用技術(shù)。*7.無線信號功率耗損包括： 答：路徑耗損，多徑衰落耗損，陰影衰落。*8.無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點能耗包括： 答：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和無線通信模塊的耗損9.無線傳感器固定目標網(wǎng)絡的布設(shè)目標 答：無線傳感器固定目標網(wǎng)絡的布設(shè)又分為確定性布設(shè)和隨機性布設(shè)，在確定性傳感器節(jié)點布設(shè)中，最感興趣的是如何用最少的傳感器節(jié)點完全覆蓋目標區(qū)域，隨機布設(shè)所關(guān)心的是，在單位區(qū)域內(nèi)至少需要多少傳感器節(jié)點才能達到一定的概率覆蓋傳感區(qū)域。10.無線傳感器網(wǎng)絡的

3、覆蓋模型有幾種？各是什么？ 答：無線傳感器網(wǎng)絡的覆蓋模型有4種，布爾覆蓋模型，一般覆蓋模型，協(xié)作覆蓋模型，概率覆蓋模型。11.確定性傳感器節(jié)點布設(shè)的目標是什么？ 答：用最少的傳感器節(jié)點盡量覆蓋監(jiān)控目標區(qū)域。12.隨機傳感器節(jié)點布設(shè)的目標是什么？ 答：研究傳感器節(jié)點密度問題，即決定在單位區(qū)域內(nèi)至少需要布設(shè)多少傳感器節(jié)點，才能達到以一定的概率覆蓋該區(qū)域。13.最小的暴露路徑：對于入侵者而言，目的是為了要選擇一條被發(fā)現(xiàn)概率最小的路徑14.在無線傳感器網(wǎng)絡的MAC層，導致能量消耗的潛在因素有哪些？ 答：沖突，空閑監(jiān)聽，串聽，控制開銷15.無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的無線通信模塊的狀態(tài)分為： 答：發(fā)送狀態(tài)，接收

4、狀態(tài)，空閑監(jiān)聽狀態(tài)，休眠狀態(tài)16.簡述傳感器網(wǎng)絡休眠機制的主要思想 答：休眠機制的主要思想是，當節(jié)點周圍沒有感興趣的事件發(fā)生時，計算與通信單元處于空閑狀態(tài)，把這些組件關(guān)掉或調(diào)到更低能耗的狀態(tài)，即休眠狀態(tài)，避免空閑監(jiān)聽和串聽導致節(jié)點不必要的能量消耗，以達到有效節(jié)能手段。17.無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議的休眠策略中主動喚醒采用什么辦法？如何實現(xiàn)？ 答：在主動喚醒方式中，發(fā)送無線信號是發(fā)送節(jié)點能夠采用的唯一喚醒方式，通常采用套收/發(fā)信機的方式，低功耗的收/發(fā)信機偵聽信道專門等待喚醒信號，這種信號設(shè)計使接收方的信號檢測十分簡單，能耗很低，另一個收/發(fā)信機則用于業(yè)務收/發(fā)比較復雜。18.S-MAC協(xié)議采用

5、什么方法減少能量損耗？ 答：在無線傳感器網(wǎng)的MAC層，導致能量消耗的潛在因素可以歸納為沖突，空閑監(jiān)聽， 串聽和控制開銷。 S-MAC協(xié)議采用物理載波監(jiān)聽和虛擬載波監(jiān)聽兩種方式降低沖突發(fā)生的概率；引入周期激活/休眠機制避免空閑監(jiān)聽；通過網(wǎng)絡分配矢量避免串行現(xiàn)象；將長消息分割為若干段消息并集中突發(fā)傳遞，減少協(xié)議控制消息的開銷。19.Sift協(xié)議是一種基于CSMA隨機競爭方式的MAC協(xié)議，其主要特點在于提出采用固定的競爭時間窗長度，并以指數(shù)增長的概率分布選擇在某一時隙發(fā)送概率的機制，以確保一部分監(jiān)測點能在最短時間內(nèi)成功發(fā)送檢測信息。20.無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議的兩大功能目標是什么？ 答：所謂MAC

6、協(xié)議，就是通過一組規(guī)則和過程來更有效，有序和公平地使用共享介質(zhì)。它實現(xiàn)兩大基本功能：在密集散布的傳感器現(xiàn)場能夠有助于建立起一個基本網(wǎng)絡基礎(chǔ)設(shè)施所需的數(shù)據(jù)通信鏈路；協(xié)調(diào)共享介質(zhì)的訪問。21. 無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議的概念？ 答：路由是指選擇互聯(lián)網(wǎng)絡從源節(jié)點向目的節(jié)點傳輸信息的行為，并且信息至少通過一個中間節(jié)點，它包括兩部分功能：1.尋找源節(jié)點和目的節(jié)點間的優(yōu)化路徑。2：將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。22. 無線傳感器網(wǎng)絡在路由協(xié)議設(shè)計需要考慮的關(guān)鍵問題是什么？ 答：能量有效性；可擴展性；數(shù)據(jù)傳輸可靠性。23. 無線傳感器網(wǎng)絡根據(jù)協(xié)議獲取拓撲信息方式的不同，分為利用地理信息的路由和不依靠地理信

7、息的路由的分類方法。24. 什么是無線傳感器網(wǎng)絡的無結(jié)構(gòu)路由？什么是無線傳感器網(wǎng)絡的樹形（或類似樹形）結(jié)構(gòu)的路由？ 答：簡單的無結(jié)構(gòu)路由是僅僅規(guī)定了一跳范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則，實現(xiàn)相距多跳的節(jié)點之間的通信，樹形（或類似樹形）結(jié)構(gòu)的路由是利用無線傳感器網(wǎng)絡中業(yè)務的方向性特點，通過路由協(xié)議的運行，把網(wǎng)絡中的節(jié)點組織成以sink為根的樹。*25.SPIN協(xié)議的基本思想是什么？請舉例說明SPIN的工作過程。 答：SPIN(Sensor Protocols for Information via Negotiation，信息協(xié)商的傳感器協(xié)議）是無線傳感器網(wǎng)絡中一種基于數(shù)據(jù)中心的路由協(xié)議，其通過節(jié)點之間的協(xié)商以

8、建立傳輸路徑。SPIN協(xié)議的設(shè)計目標是能夠解決Flooding以及Gossiping協(xié)議的內(nèi)爆、重疊以及資源利用不合理現(xiàn)象。例如：第一步：0號節(jié)點向1號節(jié)點發(fā)送傳感數(shù)據(jù)；第二步：當1號節(jié)點接收到數(shù)據(jù)后，向其周邊鄰居節(jié)點廣播ADV數(shù)據(jù)包，通知鄰居節(jié)點自己有傳感數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)發(fā)；第三步：當1號節(jié)點的鄰居節(jié)點接收到ADV數(shù)據(jù)包后，根據(jù)自己的情況，自主選擇接受數(shù)據(jù)DATA與否，節(jié)點3與節(jié)點5選擇接收數(shù)據(jù)DATA,，因此其向1號節(jié)點發(fā)送REQ數(shù)據(jù)包；第四步：當1號節(jié)點接收到節(jié)點3和節(jié)點5發(fā)送的REQ，即立刻將DATA發(fā)送至這兩個節(jié)點。26.定向擴散路由協(xié)議的工作分為幾個階段？ 答：興趣消息擴散，數(shù)據(jù)傳輸梯度

9、建立、路徑加強。*27.簡述DD協(xié)議的工作過程（請參照SPIN協(xié)議敘述）。*28.簡述LEACH協(xié)議的工作過程。 答：LEACH將網(wǎng)絡的工作過程分為輪，每一輪包括建立期和穩(wěn)定期，在建立期執(zhí)行分群協(xié)議，把網(wǎng)絡分成若干個群;穩(wěn)定期分成若干幀，在每一幀，成員節(jié)點向群首發(fā)送數(shù)據(jù)，群首合并后發(fā)送給基站。*31.簡述CNS算法思想。答：首先把采集到的所有源傳感器節(jié)點信息沿最小跳數(shù)路徑傳送至離sink最近的源節(jié)點，在該源節(jié)點完成數(shù)據(jù)聚合后的結(jié)果傳至sink。CNS算法選擇離sink最近的源節(jié)點為數(shù)據(jù)聚合節(jié)點，是種聚合優(yōu)先的數(shù)據(jù)聚合樹構(gòu)造算法，實現(xiàn)時需知道哪個源節(jié)點離sink最近，及其他源節(jié)點到該節(jié)點的路由信

10、息。*32.DAA工件原理。 答：每節(jié)點MAC層可從多個節(jié)點中選下一跳節(jié)點。數(shù)據(jù)發(fā)送時，節(jié)點先發(fā)有數(shù)據(jù)聚合標志的請求發(fā)送（RTS）消息，收到該消息的鄰節(jié)點據(jù)優(yōu)先級不同，以不同時延回復允許發(fā)送（CTS）消息。優(yōu)先級高的節(jié)點以短的時延回復CTS消息，其他節(jié)點如偵聽到該CTS消息，將取消自己CTS消息的發(fā)送。如一個鄰節(jié)點既沒有可以聚合的數(shù)據(jù)，又不比RTS源節(jié)點離sink節(jié)點更近，則不回復CTS消息。數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點選擇CTS消息的發(fā)送節(jié)點為自己的下一跳節(jié)點。33.什么是級聯(lián)超時法？ 答：據(jù)節(jié)點在聚合樹中離sink跳數(shù)確定聚合時機，離sink跳數(shù)少的節(jié)點等待時間長，離sink跳數(shù)多的節(jié)點等待時間短，節(jié)點等

11、待時間形成級聯(lián)效應，保證數(shù)據(jù)準確性及時延小的情況下，可有效節(jié)省能量。34.事件觸發(fā)類數(shù)據(jù)聚合時機的協(xié)議MFS非葉節(jié)點觸發(fā)設(shè)置數(shù)據(jù)聚合定時器的時刻有哪些？ 答：一是節(jié)點探測到該事件；二是從其子節(jié)點第一次接收到STAST消息；三是從鄰節(jié)點收到START消息。35.在無線傳感器網(wǎng)絡中有幾種數(shù)據(jù)回傳的路由策略？各是什么？ 答：有3種。（1）路由主導的壓縮（RDC）：數(shù)據(jù)沿各自至sink節(jié)點的最短路徑傳送，僅在路徑交叉點數(shù)據(jù)壓縮。該方式在源節(jié)點空間相關(guān)性較低時性能好。（2）壓縮主導的路由（CDR）：沿離源節(jié)點較近且每跳都對數(shù)據(jù)最大壓縮方向傳遞數(shù)據(jù)。該方式可能導致路徑較長，源節(jié)點空間相關(guān)性較高時性能好。（

12、3）分布式信源編碼（DSC）：假設(shè)所有節(jié)點完全了解彼此間數(shù)據(jù)相關(guān)性，每源節(jié)點先單獨進行壓縮，完全消除冗余，后沿至sink最短路徑回傳壓縮數(shù)據(jù)。如忽略獲相關(guān)性信息代價，此方式數(shù)據(jù)回傳能耗應是最理想的。36.在無線傳感器網(wǎng)絡與IP網(wǎng)絡互聯(lián)的協(xié)議轉(zhuǎn)換方式中，按照網(wǎng)關(guān)節(jié)點所工作的協(xié)議層次不同，可進一步分為應用層協(xié)議轉(zhuǎn)換和網(wǎng)絡層協(xié)議轉(zhuǎn)換。在應用層協(xié)議轉(zhuǎn)換方式中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點需支持IP協(xié)議并需分配IP地址：在網(wǎng)絡層協(xié)議轉(zhuǎn)換方式中，網(wǎng)關(guān)在網(wǎng)絡層完成內(nèi)，外網(wǎng)間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。37.根據(jù)內(nèi)、外網(wǎng)協(xié)議層次之間的相對關(guān)系，無線傳感器網(wǎng)絡與IP網(wǎng)絡互聯(lián)的方式有幾種，各是什么？ 答：3種。協(xié)議轉(zhuǎn)換方式、協(xié)議承載方式、全IP方式

13、。38.什么是WSNoverIP方式？ 答：外網(wǎng)上需與WSN通信節(jié)點及連接內(nèi)、外網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點稱WSN虛節(jié)點。組成的網(wǎng)絡稱WSN虛網(wǎng)絡，在虛網(wǎng)絡部分，WSN私有協(xié)議的網(wǎng)絡層被作為應用承載在TCP/UDP/IP之上。39.全IPv6方式的優(yōu)勢有哪些？ 答：1、便于實現(xiàn)用戶與WSN節(jié)點之間的端到端通信 2、便于實現(xiàn)網(wǎng)絡接入及信息資源共享 3、便于推動標準化 4、便于縮短協(xié)議棧開發(fā)的時間進程40無線傳感器網(wǎng)絡是如何接入既定IPv6網(wǎng)絡？ 答：1、直接接入混合組網(wǎng)方式（A） 2、網(wǎng)關(guān)接入混合組網(wǎng)方式（B） 3、獨立組網(wǎng)方式（C）41.無線傳感器網(wǎng)絡中影響時間同步的因素有哪些？ 答：單播與多播、對稱鏈路和

14、非對稱鏈路、顯示與隱式同步、時延。42.消息在節(jié)點間傳遞時引入的時延可以分解為哪些？ 答：發(fā)送時延、媒介訪問、傳播時間、傳輸時間、接受時間。43.時間同步包括哪幾種類別？各是什么？ 答：主從模式和點對點模式、時鐘修正和時鐘轉(zhuǎn)換、概率同步和確定性同步、收/發(fā)雙方同步和接收節(jié)點間同步。*44.為什么無線傳感器網(wǎng)絡需要時間同步，簡述RBS、TPSN時間同步算法工作原理？ 答：在分布式的無線傳感器網(wǎng)絡應用中，每個傳感器節(jié)點都有自己的本地時鐘。不同節(jié)點的晶體振蕩器頻率存在偏差，以及濕度和電磁波的干擾等都會造成網(wǎng)絡節(jié)點之間的運行時間偏差，RBS同步協(xié)議的基本思想是多個節(jié)點接收同一個同步信號，然后多個收到同

15、步信號的節(jié)點之間進行同步。這種同步算法消除了同步信號發(fā)送一方的時間不確定性。這種同步協(xié)議的缺點是協(xié)議開銷大。TPSN協(xié)議采用層次型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，首先將所有節(jié)點按照層次結(jié)構(gòu)進行分級，然后每個節(jié)點與上一級的一個節(jié)點進行時間同步，最終所有節(jié)點都與根節(jié)點時間同步。45.參考廣播同步協(xié)議RBS是在什么哪類節(jié)點間完成的？工作過程如何？ 答：在接受節(jié)點間完成同步。設(shè)有下圖所示場景A、B和C處在同個廣播域內(nèi)。B為發(fā)送節(jié)點，廣播參考消息（不含時間戳）被A和C同時接受。兩接收節(jié)點同時記錄收到參考廣播消息的本地時間，通過消息交互交換本地時間戳記錄。這樣A和C可根據(jù)參考消息到達時間計算兩者本地時鐘間偏移量。發(fā)送端的時延不

16、確定性被完全消除，是RBS協(xié)議的優(yōu)點之一。46.傳感器網(wǎng)絡時間同步協(xié)議（TPSN）是在哪類節(jié)點間完成的？簡述算法執(zhí)行過程。 答：在分層發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點間時鐘同步（網(wǎng)絡中節(jié)點的層次如下圖），協(xié)議中指定了若干根節(jié)點，然后將網(wǎng)絡中的節(jié)點分成不同層次，同步時采用兩次消息交換的方法取得發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點之間的時鐘同步。47.無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點定位是什么？ 答：是指在無線傳感器網(wǎng)絡內(nèi)已有一定數(shù)量參考節(jié)點情況下，用某種或幾種定位技術(shù)對定位節(jié)點進行定位估計。當網(wǎng)絡內(nèi)完全沒有參考節(jié)點時，只能得到節(jié)點的相對位置信息。48.簡述RSSI測距原理，和相應的理論依據(jù)。 答：RSSI測距的原理如下：接收機通過測量射頻

17、信號的能量來確定與發(fā)送機的距離，將無線信號的發(fā)射功率和接收功率之間的關(guān)系表述為下式所示，其中PR是無線信號的接收功率，PT是無線信號的發(fā)射功率，r是收發(fā)單元之間的距離，n傳播因子，傳播因子的數(shù)值大小取決于無線信號傳播的環(huán)境。 PR =PT / rn 10nlgr =10lgPT / PR 10lgPR =A-10nlgr PR =A-10nlgr49.簡述質(zhì)心定位算法的步驟，和相應的理論依據(jù)。 答：在質(zhì)心定位算法中，錨節(jié)點周期性的向臨近節(jié)點廣播分組信息，該信息包含了錨節(jié)點的標識和位置。當某個未知節(jié)點接收到來自不同錨點的分組信息數(shù)量超過一個門限之后，就可以計算這些錨點所組成的多邊形的質(zhì)心，作為確

18、定出自身位置的依據(jù)。 假設(shè)多邊形定點位置的坐標向量表示為Pi=(xi . yi)T,則這個多邊形的質(zhì)心坐標為 ，具體的計算公式為：50.描述TDoA測距機制的工作原理。 答：節(jié)點同時發(fā)射兩種不同傳播速度的無線信號，接收節(jié)點根據(jù)兩種信號到達的時間差以及這兩種信號的傳播速度，計算兩個節(jié)點之間的距離。假設(shè)發(fā)射節(jié)點同時發(fā)射無線射頻信號和超聲波信號，接收節(jié)點記錄下這兩種信號的到達時間為T1、T2，無線射頻信號和超聲波信號的傳播速度分別為c1、c2，那么兩點之間的距離為（T2-T1）*S，其中S=c1*c2/（c1-c2）。*52.無線傳感器節(jié)點硬件有什么特點？答：1）傳感器節(jié)點的通信能力有限；2）工作環(huán)境惡劣；3）降低節(jié)點功耗，延長網(wǎng)絡工作壽命；4）計算能力有限；5）