《物聯(lián)網(wǎng)工程概論》習(xí)題及思考題答案39

《物聯(lián)網(wǎng)工程概論》習(xí)題及思考題答案39

第1章答案...................................................................1

第2章答案...................................................................2

第3章答案...................................................................4

第4章答案...................................................................9

第5章答案..................................................................20

第6章答案..................................................................23

第7章答案..................................................................27

第8章答案..................................................................29

第9章答案..................................................................33

第1章答案

1-1簡述物聯(lián)網(wǎng)的定義，分析物聯(lián)網(wǎng)的“物''的條件。

答：物聯(lián)網(wǎng)是通過射頻識別(RFID)、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息

傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把各類物體與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換與通信，以實現(xiàn)對物

體的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控與管理的一種網(wǎng)絡(luò)。特別注意，物聯(lián)網(wǎng)中的“物”，不是

普通意義的萬事萬物，這里的“物''要滿足下列條件：1、要有相應(yīng)信息的接收器；2、要有

數(shù)據(jù)傳輸通路；3、要有一定的存儲功能；4、要有處理運算單元(CPU)；5、要有操作系統(tǒng);

6、要有專門的應(yīng)用程序；7、要有數(shù)據(jù)發(fā)送器；8、遵循物聯(lián)網(wǎng)的通信協(xié)議；9、在世界網(wǎng)絡(luò)

中有可被識別的唯一編號。

1-2簡述物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)具備的三個特征。

答：一是全面感知，即利用射頻識別技術(shù)(RFID)、傳感器、二維碼等隨時隨地獲取物體

的信息；二是可靠傳遞，通過各類電信網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的融合，將物體的信息實時準(zhǔn)確地傳遞

出去；三是智能處理，利用云計算，模糊識別等各類智能計算技術(shù)，對海量的數(shù)據(jù)與信息進(jìn)

行分析與處理，對物體實施智能化的操縱。

1-3簡述15年周期定律與摩爾定律。

答：15年周期定律：計算模式每隔15年發(fā)生一次變革。摩爾定律：集成電路上可容納

的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。

1-4名詞解釋：RFID、EPC、ZigBee?

答：RFID即射頻識別，俗稱電子標(biāo)簽，一種自動識別技術(shù)，能夠快速讀寫、長期跟蹤

管理，通過無線射頻方式進(jìn)行非接觸雙向數(shù)據(jù)通信對目標(biāo)加以識別。

EPC(ElectronicProductCode),即產(chǎn)品電子代碼，為每一件單品建立全球的、開放的

標(biāo)識標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)全球范圍內(nèi)對單件產(chǎn)品的跟蹤與追溯。

ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)。

要緊用于距離短、功耗低且傳輸速率不高的各類電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸與典型的有周期

性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)與低反應(yīng)時間數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用。

1-5簡要概述物聯(lián)網(wǎng)的框架結(jié)構(gòu)。

答：物聯(lián)網(wǎng)能夠簡要分為核心層、接入層，軟件核心層要緊是應(yīng)用服務(wù)層，硬件接入層

包含網(wǎng)絡(luò)傳輸層與感知操縱層。感知操縱層通常包含RFID感應(yīng)器、傳感器網(wǎng)關(guān)、接入網(wǎng)關(guān)、

RFID標(biāo)簽、傳感器節(jié)點、智能終端等，網(wǎng)絡(luò)傳輸層包含無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動通信網(wǎng)絡(luò)、

互聯(lián)網(wǎng)、信息中心、網(wǎng)管中心等；軟件應(yīng)用服務(wù)層是為了管理、保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)與為完成用戶的

某種特定任務(wù)而編寫的各類程序的總與。

1-6分析物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用難點.

答：關(guān)鍵技術(shù)為RFID、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、人工智能技術(shù)。應(yīng)用難點在于其技術(shù)

標(biāo)準(zhǔn)問題、數(shù)據(jù)安全問題、IP地址問題、終端問題。

1-7舉例說明物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用領(lǐng)域及前景。

答：物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域很廣，幾乎能夠包含各行各業(yè)。目前在環(huán)境保護(hù)、社區(qū)服務(wù)、商務(wù)

金融等方面，比如“移動支付”、“移動購物”、“手機錢包”、"手機銀行”、“電子機票''等，前

景廣闊可觀，應(yīng)用潛力巨大，不管是服務(wù)經(jīng)濟市場，還是國家戰(zhàn)略需要，物聯(lián)網(wǎng)都能占據(jù)重

要地位。

第2章答案

2-1什么是EPC?

答：電子產(chǎn)品編碼(ElectronicProductCode)

2-2請簡要地敘述EPC系統(tǒng)的構(gòu)成，與各個部分的英文簡寫。

答：EPC載體、讀寫器、EPC產(chǎn)品管理中間件、網(wǎng)絡(luò)、ONS、PML服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫等。

其中ONS(ObjectNamingServicer,對象名稱解服務(wù)器)，它用來把EPC轉(zhuǎn)化成IP地址,

用來定位相應(yīng)的計算機與完成相應(yīng)的信息交互服務(wù)o

PML（PhysicalMarkupLanguage,實體標(biāo)識語言）服務(wù)器中，存儲用PML描述的實物信

息，如實物名稱、種類、性質(zhì)、生產(chǎn)日期、生產(chǎn)廠家信息、實物存放位置、實物的使用說明

等。

2-3EPC編碼有幾種技術(shù)要求？每種要求具體是如何要求的？

答：EPC數(shù)字信息代表了該產(chǎn)品的生產(chǎn)地區(qū)、生產(chǎn)商、生產(chǎn)日期、產(chǎn)品屬性等數(shù)據(jù)信

息。

目前的EPC系統(tǒng)中應(yīng)用的編碼類型要緊有三種：64位、96位與256位，EPC由版本號、

產(chǎn)品域名管理、產(chǎn)品分類部分與序列號四個字段構(gòu)成，版本號字段代表了產(chǎn)品所使用的EPC

的版本號，這一字段提供了能夠編碼的長度。

產(chǎn)品域名管理字段標(biāo)識了該產(chǎn)品生產(chǎn)廠商的具體信息，如廠商名字，負(fù)責(zé)人與產(chǎn)地。

產(chǎn)品的分類字段部分能夠使商品的銷售商能夠方便地對產(chǎn)品進(jìn)行分類。序列號用于對具

體單個產(chǎn)品進(jìn)行編碼。關(guān)于具體的編碼標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在已經(jīng)推出有：EPC-96I型，EPC-64I型、

II型、m型，EPC-256I型、II型、HI型等編碼方案。

2-4條形碼分為幾種？請簡要說明每種條形碼的特點。

答：條形碼能夠有一維的，還有二維條形碼，黑條與空白的排列就代表了商品的產(chǎn)品屬

性等特征信息，因而在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，因其各自特點差異，其用途也各不相同，日

常我們多見到的是一維條碼。

在EPC條形碼的編碼方式中在水平與垂直方向的二維空間存儲信息的條碼，稱之二維

條碼（2-dimensionalbarcode）,可直接顯示英文、中文、數(shù)字、符號、圖形；存儲數(shù)據(jù)量大,

可存放1k字符，可用掃描儀直接讀取內(nèi)容，無需另接數(shù)據(jù)庫；保密性高（可加密）；安全級

別最高時，損污50%仍可讀取完整信息。

2-5RFID系統(tǒng)基本構(gòu)成部分有什么？

答：RFID系統(tǒng)要緊由應(yīng)答器、閱讀器與高層構(gòu)成。其中應(yīng)答器是集成電路芯片形式，

而集成芯片又根據(jù)它的封裝不一致表現(xiàn)的形式也不太一樣。閱讀器用于產(chǎn)生射頻載波完成與

應(yīng)答器之間的信息交互的功能。高層功能是信息的管理與決策系統(tǒng)。

2-6電子標(biāo)簽分為哪幾種？簡述每種標(biāo)簽的工作原理。

答：應(yīng)答器的基本是由天線、編/解碼器、電源、解調(diào)器、存儲器，操縱器與負(fù)載電路

構(gòu)成。從應(yīng)答器傳送信息到閱讀器，狀態(tài)數(shù)據(jù)在CPU的操縱下，從存儲器中取出通過編碼

器與負(fù)載調(diào)制單元發(fā)送到閱讀器

2-7RFID產(chǎn)品的基本衡量參數(shù)有什么？

答：RFID產(chǎn)品的基本衡量參數(shù)有工作頻率、讀取距離、讀寫速度、方向性、使用通信

接口協(xié)議。

2-8簡述天線的工作原理。

答：天線是一種以電磁波形式把前端射頻信號功率接收或者輻射出去的裝置，是電路與

空間的界面器件，用來實現(xiàn)導(dǎo)行波與自由空間波能量的轉(zhuǎn)化，在電磁能量的轉(zhuǎn)換過程中，完

成信息的交互。

2-9關(guān)于拋物面天線，己知它的拋物面直徑。為2m,中心工作波長為2cm,根據(jù)統(tǒng)計出來

的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，請計算其增益近似為多少。

答：關(guān)于拋物面天線，可用下式近似計算其增益：G(dBi)=101g{4.5x(D/AO)2)

式中，。為拋物面直徑；入0為中心工作波長；4.5是統(tǒng)計出來的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。

現(xiàn)在D=2m,中心工作波長M)=0.02m,代入公式得G=95.42dBi。

2-10請說出RFID天線要緊分為哪幾種？每種的特點如何？

答：RFID天線要緊分為近場天線、遠(yuǎn)場天線、偶極子天線、微帶貼片天線與電感耦合

射頻天線等。近場天線系統(tǒng)工作在天線的近場，標(biāo)簽所需的能量都是通過電感耦合方式由讀

寫器的耦合線圈輻射近場獲得，工作方式為電感耦合。關(guān)于超高頻與微波頻段，讀寫器天線

要為標(biāo)簽提供能量或者喚醒有源標(biāo)簽，工作距離較遠(yuǎn)，通常位于讀寫器天線的遠(yuǎn)場。偶極子

天線也稱之對稱振子天線，由兩段同樣粗細(xì)與等長的直導(dǎo)線排成一條直線構(gòu)成。信號從中間

的兩個端點饋入，在偶極子的兩臂上將產(chǎn)生一定的電流分布，這種電流分布就會在天線周圍

空間激發(fā)起電磁場。微帶貼片天線通常是由金屬貼片貼在接地平面上的一片薄層，微帶貼片

天線質(zhì)量輕、體積小、剖面薄，饋線與匹配網(wǎng)絡(luò)能夠與天線同時制作，與通信系統(tǒng)的印制電

路集成在一起，貼片又可使用光刻工藝制造，成本低、易于大量生產(chǎn)。

2-11試說明HRRFD-NF09的近場天線的性能參數(shù)如何？

答：HRRFD-NF09的近場天線的天線的物理長度為150mm。工作的頻率范圍為865~

954GHz,使用了N/SMA接口形式，天線的極化方式為線極化。

第3章答案

3-1傳感器的定義是什么沱們是如何分類的？

答：傳感器是一種能把特定的被測信號，按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號輸出的器件或

者裝置，以滿足信息的傳輸、處理、記錄、顯示與操縱等要求。

根據(jù)不一致的分類方式，有不一致的分類。

3-2試分析傳感器在各領(lǐng)域里的應(yīng)用。

答：略。

3-3傳感器的動態(tài)特性、基本概念及要緊性能指標(biāo)的含意是什么？

答：傳感器的動態(tài)特性，是指其輸出對隨時間變化的輸入量的響應(yīng)特性。

3-4傳感器的要緊特性有什么？

答：要緊分為靜態(tài)特性與動態(tài)特性。

衡量靜態(tài)特性的重要指標(biāo)是線性度、靈敏度、遲滯與重復(fù)性等。

3-5傳感器的誤差大小與其精度、準(zhǔn)確度之間的關(guān)系是什么？

答：略。

3-6什么叫傳感器？由哪幾部分構(gòu)成？它們的作用與相互關(guān)系如何？

答：傳感器由兩個基本元件構(gòu)成：敏感元件與轉(zhuǎn)換元件。具體由下圖所示:

3-7有兩個傳感器測量系統(tǒng)，其動態(tài)特性能夠分別用下面兩個微分方程描述，試求這兩個

系統(tǒng)的時間常數(shù)r與靜態(tài)靈敏度K。

3O^-+3y=1.5xlO-5T

I)dt

式中，y為輸出電壓，V；T為輸入溫度，。C。

1.4^+4.2y=9.6x

2)dt

式中，y為輸出電壓，gV；x為輸入壓力，Pa。

5

答：10s,0.5*10-V/℃；0.33s,2.29pV/Pao

3-8用一只時間常數(shù)-0.318s的一階傳感器去測量周期分別為1s、2s與3s的正弦信號，問

幅值相對誤差是多少？

答：-55.2%,-29.3%,-16.8%。

3-9查閱資料，查找半導(dǎo)體氣敏傳感器有哪幾種類型？

答：略。

3-10什么叫絕對濕度與相對濕度？

答：相對濕度，指空氣中水汽壓與飽與水汽壓的百分比。

絕對濕度指的是大氣中水汽的密度，即單位大氣中所含水汽的質(zhì)量。

3-11試述濕敏電容式與濕敏電阻式濕度傳感器的工作原理。

答：略。

3-12超聲波傳感器的基本原理是什么？超聲波探頭有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？

答：超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波振動頻率高于可聽聲

波。由換能晶片在電壓的激勵下，發(fā)生振動能產(chǎn)生超聲波。超聲波對液體、固體的穿透能力

強，在不透明的固體中它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或者分界面，會發(fā)生顯著反

射，形成反射成回波碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。

超聲波探頭要緊由壓電晶片構(gòu)成，既能夠發(fā)射超聲波也能夠接收超聲波。小功率超聲探

頭多用來探測。它有許多不一致的結(jié)構(gòu)，可分直探頭、斜探頭、表面波探頭、蘭姆波探頭、

雙探頭等。

3-13什么是智能傳感器？智能傳感器有什么實現(xiàn)方式？

答：智能傳感器(IntelligentSensor)是具有信息處理功能的傳感器。

智能傳感器要緊由傳感器、微處理器(或者微計算機)及有關(guān)電路構(gòu)成，包含傳

感器、信號調(diào)理電路、微處理器、輸出接口等。

3-14溫度傳感器是怎么分類的？

答：水分子具有較大的電偶極矩。在氫原子鄰近有極大的正電場，因而它具有很大的電

子親與力，使得水分子易于吸附在固體表面并滲透到固體內(nèi)部。利用水分子這一特性制成的

濕度傳感器稱之水分子親與力型傳感器。而把與水分子親與力無關(guān)的濕度傳感器，稱之非水

分子親與力型傳感器。

3-15試述濕度傳感器的應(yīng)用。

答：略。

3-16什么是氣體的濕度？什么叫露點？

答：大氣的干濕程度通常用絕對濕度與相對濕度來表示。

露點：降低溫度可使未飽與水汽變成飽與水汽。

3-17電容式濕度傳感器的工作原理是什么？有什么特點？使用時應(yīng)注意什么問題？

答：電容式濕度傳感器的敏感元件為濕敏電容，要緊材料通常為高分子聚合物、金屬氧

化物。這些材料對水分子有較強的吸附能力，吸附水分的多少隨環(huán)境濕度而變化。由于水分

子有較大的電偶極矩，吸水后材料的電容率發(fā)生變化。電容器的電容值也就發(fā)生變化。同樣,

把電容值的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，就能夠?qū)穸冗M(jìn)行監(jiān)測。

3-18超聲波的基本特性？

答：它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小的特點，特別是方向性好、能夠成為射線而定

向傳播等。

3/9簡述半導(dǎo)體氣敏元件制成的表面操縱型電阻式傳感器的基本結(jié)構(gòu)及工作原理。

答：略。

3-20從超聲波的行進(jìn)方向來看可分為哪兩種基本類型？

3-21氣敏傳感器的特性？

答：氣敏傳感器的特性要緊有靈敏度；響應(yīng)時間；選擇性；穩(wěn)固性；溫度特性；濕度特

性：電源電壓特性。

3-22查找文獻(xiàn)最近有什么新型的氣敏傳感器。

答：略。

323什么是超聲波？

答：低于16Hz的機械波稱之次聲波高于2X10&HZ的機械波.稱之超聲波。

3-24簡述超聲波測厚度、液位與流量的原理。

答：略。

3-25MEMS的英文名是什么？

答：Micro-Electro-MechanicalSystems

3-26MEMS的定義是什么？

答：完整的MEMS是由微傳感器、微執(zhí)行器、信號處理與操縱電路、通信接口與電源

等部件構(gòu)成的一體化的微型器件系統(tǒng)。

3-27MEMS的優(yōu)點與特點是什么？

答：MEMS器件與系統(tǒng)具有體積小、重量輕、功耗低、成本低、可靠性高、性能優(yōu)異、

功能強大、能夠批量生產(chǎn)等傳統(tǒng)機械無法比擬的優(yōu)點。

3-28傳感器接口特點是什么？傳感器的輸出信號有什么特點？

答：傳感器輸出信號的處理要緊由傳感器的接口電路完成。因此傳感器接口電路應(yīng)具有

一定的信號預(yù)處理能力。經(jīng)預(yù)處理后的信號應(yīng)成為可供測量、操縱使用及便于向微型計算機

輸入的信號形式。

通常來說傳感器輸出信號具有如下特點：

⑴輸出信號比較微弱有的傳感器輸出電壓僅有0.1W。這就要求接口電路務(wù)必有一定的

放大能力。

⑵輸出阻抗比較高這樣會使傳感器信號輸入到測量電路時產(chǎn)生較大的信號衰減。

⑶輸出信號動態(tài)范圍很寬。輸出信號隨著輸入物理量的變化而變化，但它們之間的關(guān)系

不一定是線性比例關(guān)系。

3-29傳感器與微型計算機接口的通常結(jié)構(gòu)是什么？輸入通道與輸出通道的特點是什么？

答：傳感器與微型計算機接口的通常結(jié)構(gòu)：

放轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)驅(qū)

被傳微隔

、____二、__---卜動

測---感大換換

機離器

量器器器器

輸入通道的特點:

⑴輸入通道的結(jié)構(gòu)類型取決于傳感器送來的信號大小與類型。由于被測量與信號轉(zhuǎn)換

的差異，輸入通道會有不一致的類型。

⑵輸入通道的要緊技術(shù)指標(biāo)是信號轉(zhuǎn)換精度與實時性，后者為實時檢測與操縱系統(tǒng)的

特殊要求。對輸入通道技術(shù)指標(biāo)的要求是選擇通道中有關(guān)器件的根據(jù)。

⑶輸入通道是一個模擬、數(shù)字信號混合的電路，其功耗小，通常沒有功率驅(qū)動要求。

(4)被測信號所在的現(xiàn)場可能存在各類電磁干擾。這些于擾會與被測信號一起從輸入通

道進(jìn)入微機，影響測量與操縱精度，甚至使微機無法正常工作，因此在輸入通道中必采取措

施。

輸出通道的特點：

(1)通道的結(jié)構(gòu)取決于系統(tǒng)要求，其中的信號有數(shù)字量與模擬量兩大類，要用到的轉(zhuǎn)換

器件是D-A轉(zhuǎn)換器。

⑵微機輸出信號的電平與功率都很小，而被控裝置所要求的信號電平與功率往較比較

大，因此在輸出通道中要有功率放大，即輸出驅(qū)動環(huán)節(jié)。

⑶輸出通道連接被控裝置的執(zhí)行機構(gòu)，各類電磁干擾會經(jīng)通道進(jìn)入被控裝置，因此必

須在輸出通道中采取抗干擾措施。

3-30電橋電路的要緊作用是什么？能夠分為哪幾種？

答：電橋電路是傳感器檢測電路中經(jīng)常使用的電路，要緊用來把傳感器的電阻、電容、

電感變化轉(zhuǎn)換為電壓或者電流。分為直流電橋、交流電橋與放大電路

3-31繪出基本放大電路的電路圖。

答：略。

3-32放大電路有哪3種形式?輸出信號的表達(dá)形式分別是什么？

答：

(1)反向放大：

TT——尺尸口

outg-fin

尺1

(2)同向放大：

4"〃=1+?Uj“

⑶差動放大：

rj

ou,R

第4章答案

4-1傳感器節(jié)點在實現(xiàn)各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與應(yīng)用系統(tǒng)時，存在什么現(xiàn)實約束？

答：傳感器節(jié)點在實現(xiàn)各類網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與應(yīng)用系統(tǒng)時，存在下列一些現(xiàn)實約束。

1.電源能量有限

傳感器節(jié)點體枳微小，通常攜帶能量十分有限的電池。由于傳感器節(jié)點個數(shù)多、成本要

求低廉、分布區(qū)域廣，而且部署區(qū)域環(huán)境復(fù)雜，有些區(qū)域甚至人員不能到達(dá)，因此傳感器節(jié)

點通過更換電池的方式來補充能源是不現(xiàn)實的。如何高效使用能量來最大化網(wǎng)絡(luò)生命周期是

傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的首要挑戰(zhàn)。如何讓網(wǎng)絡(luò)通信更有效率，減少不必要的轉(zhuǎn)發(fā)與接收，不需要

通信時盡快進(jìn)入睡眠狀態(tài)，是傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計需要重點考慮的問題。

2.通信能力有限

無線通信的能量消耗與通信距離的關(guān)系為：

E=kd"

其中，參數(shù)〃滿足關(guān)系2<〃<4。〃的取值與很多因素有關(guān)，比如傳感器節(jié)點部署貼近地

面時，障礙物多干擾大，n的取值就大；天線質(zhì)量對信號發(fā)射質(zhì)量的影響也很大?？紤]諸多

因素，通常取〃為3,即通信能耗與距離的三次方成正比。隨著通信距離的增加，能耗將急

劇增加。因此，在滿足通信連通度的前提下應(yīng)盡量減少單跳通信距離。由于節(jié)點能量的變化,

受高山、建筑物、障礙物等地勢地貌與風(fēng)雨雷電等自然環(huán)境的影響，無線通信性能可能經(jīng)常

變化，頻繁出現(xiàn)通信中斷。在這樣的通信環(huán)境與節(jié)點有限通信能力的情況下，如何設(shè)計網(wǎng)絡(luò)

通信機制以滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信需求是傳感器網(wǎng)絡(luò)面臨的挑戰(zhàn)之一。

3.計算與存儲能力有限

傳感器節(jié)點是一種微型嵌入式設(shè)備，要求它價格低功耗小，這些限制必定導(dǎo)致其攜帶的

處理器能力比較弱，存儲器容量比較小。為了完成各類任務(wù)，傳感器節(jié)點需要完成監(jiān)測數(shù)據(jù)

的采集與轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的管理與處理、應(yīng)答匯聚節(jié)點的任務(wù)請求與節(jié)點操縱等多種工作。如何

利用有限的計算與存儲資源完成諸多協(xié)同任務(wù)成為傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的挑戰(zhàn)。

4-2舉例說明無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域。

答：傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用前景非常廣闊，能夠廣泛應(yīng)用于軍事、環(huán)境監(jiān)測與預(yù)報、健康護(hù)

理、智能家居、建筑物狀態(tài)監(jiān)控、復(fù)雜機械監(jiān)控、城市交通、空間探索、大型車間與倉庫管

理，與機場、大型工業(yè)園區(qū)的安全監(jiān)測等領(lǐng)域。隨著傳感器網(wǎng)絡(luò)的深入研究與廣泛應(yīng)用，傳

感器網(wǎng)絡(luò)將逐步深入到人類生活的各個領(lǐng)域。

1.軍事應(yīng)用

傳感器網(wǎng)絡(luò)具有可快速部署、可自組織、隱蔽性強與高容錯性的特點，因此非常適合在

軍事上應(yīng)用。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)對敵軍兵力與裝備的監(jiān)控、戰(zhàn)場的實時監(jiān)視、目標(biāo)的

定位、戰(zhàn)場評估、核攻擊與生物化學(xué)攻擊的監(jiān)測與搜索等功能。通過飛機或者炮彈直接將傳

感器節(jié)點播撒到敵方陣地內(nèi)部，或者者在公共隔離帶部署傳感器網(wǎng)絡(luò)，就能夠非常隱蔽而且

近距離準(zhǔn)確地收集戰(zhàn)場信息，迅速獲取有利于作戰(zhàn)的信息。傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量的隨機分布

的節(jié)點構(gòu)成的，即使一部分傳感器節(jié)點被敵方破壞,剩下的節(jié)點依然能夠自組織地形成網(wǎng)絡(luò)。

傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠通過分析采集到的數(shù)據(jù)，得到十分準(zhǔn)確的目標(biāo)定位，從而為火控與制導(dǎo)系統(tǒng)

提供精確的制導(dǎo)。利用生物與化學(xué)傳感器，能夠準(zhǔn)確地探測到生化武器的成分，及時提供情

報信息，有利于正確防范與實施有效的反擊。

2.環(huán)境觀測與預(yù)報系統(tǒng)

隨著人們關(guān)于環(huán)境的日益關(guān)注，環(huán)境科學(xué)所涉及的范圍越來越廣泛。傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境

研究方面可用于監(jiān)視農(nóng)作物灌溉情況、土壤空氣情況、牲畜與家禽的環(huán)境狀況與大面積的地

表監(jiān)測等，可用于行星探測、氣象與地理研究、洪水監(jiān)測等，還能夠通過跟蹤鳥類、小型動

物與昆蟲進(jìn)行種群復(fù)雜度的研究等。類似地,傳感器網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)對森林環(huán)境監(jiān)測與火災(zāi)報告,

傳感器節(jié)點被隨機密布在森林之中，平常狀態(tài)下定期報告森林環(huán)境數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時.，這

些傳感器節(jié)點通過協(xié)同合作會在很短的時間內(nèi)將火源的具體地點、火勢的大小等信息傳送給

有關(guān)部門。

3.醫(yī)療護(hù)理

傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療系統(tǒng)與健康護(hù)理方面的應(yīng)用包含監(jiān)測人體的各類生理數(shù)據(jù)，跟蹤與監(jiān)

控醫(yī)院內(nèi)醫(yī)生與患者的行動，醫(yī)院的藥物管理等。假如在住院病人身上安裝特殊用途的傳感

器節(jié)點，如心率與血壓監(jiān)測設(shè)備，醫(yī)生利用傳感器網(wǎng)絡(luò)就能夠隨時熟悉被監(jiān)護(hù)病人的病情，

發(fā)現(xiàn)特殊能夠迅速搶救。將傳感器節(jié)點按藥品種類分別放置，計算機系統(tǒng)即可幫助辨認(rèn)所開

的藥品，從而減少病人用錯藥的可能性。還能夠利用傳感器網(wǎng)絡(luò)長時間地收集人體的生理數(shù)

據(jù)，這些數(shù)據(jù)對熟悉人體活動機理與研制新藥品都是非常有用的。

4.智能家居

傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠應(yīng)用在家居中。在家電與家具中嵌入傳感器節(jié)點，通過無線網(wǎng)絡(luò)與

Internet連接在一起，將會為人們提供更加舒適、方便與更具人性化的智能家居環(huán)境。利用

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，可完成對家電的遠(yuǎn)程遙控，比如能夠在回家之前半小時打開空調(diào)，這樣回家

的時候就能夠直接享受適合的室溫，也能夠遙控電飯鍋、微波爐、電冰箱、電話機、電視機、

錄像機、電腦等家電，按照自己的意愿完成相應(yīng)的煮飯、燒菜、查收電話留言、選擇錄制電

視與電臺節(jié)目與下載網(wǎng)上資料到電腦中等工作，也能夠通過圖像傳感設(shè)備隨時監(jiān)控家庭安全

情況。利用傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠建立智能幼兒園，監(jiān)測孩童的早期教育環(huán)境，跟蹤孩童的活動軌

跡，能夠讓父母與老師全面地研究學(xué)生的學(xué)習(xí)過程。

5.建筑物狀態(tài)監(jiān)控

建筑物狀態(tài)監(jiān)控(StructureHealthMonitoring,SHM)是利用傳感器網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)控建筑物

的安全狀態(tài)。由于建筑物不斷修補，可能會存在一些安全隱患。盡管地殼偶爾的小振動可能

不可能帶來看得見的損壞，但是也許會在支柱上產(chǎn)生潛在的裂縫，這個裂縫可能會在下一次

地震中導(dǎo)致建筑物倒塌。用傳統(tǒng)方法檢查，往往要將大樓關(guān)閉數(shù)月。

使用傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠讓大樓、橋梁與其他建筑物能夠自身感受并意識到它們本身的狀

況，使得安裝了傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能建筑自動告訴管理部門它們的狀態(tài)信息，同時能夠自動按

照優(yōu)先級來進(jìn)行一系列自我修復(fù)工作。未來的各類摩天大樓可能就會裝備這種類似紅綠燈的

裝置，從而建筑物可自動告訴人們當(dāng)前是否安全、穩(wěn)固程度如何等信息。

6.其他方面的應(yīng)用

復(fù)雜機械的保護(hù)經(jīng)歷了“無保護(hù)”、"定時保護(hù)''與"基于情況的保護(hù)''三個階段。使用“基

于情況的保護(hù)”方式能夠優(yōu)化機械的使用，保持過程更加有效，同時保證制造成本仍然低廉。

其保護(hù)開銷分為幾個部分：設(shè)備開銷、安裝開銷與人工收集分析機械狀態(tài)數(shù)據(jù)的開銷。使用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠降低這些開銷，特別是能夠去掉人工開銷。特別是目前數(shù)據(jù)處理硬件技

術(shù)的飛速進(jìn)展與無線收發(fā)硬件的進(jìn)展，新的技術(shù)已經(jīng)成熟，能夠使用無線技術(shù)避免昂貴的線

纜連接，使用專家系統(tǒng)自動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與分析。傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠應(yīng)用于空間探索。借助

于航天器在外星體撒播一些傳感器節(jié)點，能夠?qū)π乔虮砻孢M(jìn)行長時間的監(jiān)測。這種方式成本

很低，節(jié)點體積小，相互之間能夠通信，也能夠與地面站進(jìn)行通信。

4-3傳感器節(jié)點由哪幾部分構(gòu)成？

答：傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊與能量供應(yīng)模塊四部分構(gòu)成。

傳感器模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換;處理器模塊負(fù)責(zé)操縱整個傳感器節(jié)點的

操作，存儲與處理本身采集的數(shù)據(jù)與其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)；無線通信模塊負(fù)責(zé)與其他傳感器

節(jié)點進(jìn)行無線通信，交換操縱消息與收發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量供應(yīng)模塊為傳感器節(jié)點提供運行所

需的能量，通常使用微型電池。

4-4簡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各層協(xié)議與平臺的功能。

答：協(xié)議棧包含物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層與應(yīng)用層，與互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議棧的五

層協(xié)議相對應(yīng)。另外，協(xié)議棧還包含能量管理平臺、移動管理平臺與任務(wù)管理平臺。這些管

理平臺使得傳感器節(jié)點能夠按照能源高效的方式協(xié)同工作，在節(jié)點移動的傳感器網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)

數(shù)據(jù)，并支持多任務(wù)與資源共享。各層協(xié)議與平臺的功能如下：

?物理層提供簡單但健壯的信號調(diào)制與無線收發(fā)技術(shù)；

?數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)成幀、幀檢測、媒體訪問與差錯操縱；

?網(wǎng)絡(luò)層要緊負(fù)責(zé)路由生成與路由選擇；

?傳輸層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流的傳輸操縱，是保證通信服務(wù)質(zhì)量的重要部分；

?應(yīng)用層包含一系列基于監(jiān)測任務(wù)的應(yīng)用層軟件：

?能量管理平臺管理傳感器節(jié)點如何使用能源，在各個協(xié)議層都需要考慮節(jié)約能量；

?移動管理平臺檢測并注冊傳感器節(jié)點的移動，保護(hù)到匯聚節(jié)點的路由，使得傳感器

節(jié)點能夠動態(tài)跟蹤其鄰居的位置；

?任務(wù)管理平臺在一個給定的區(qū)域內(nèi)平衡與調(diào)度監(jiān)測任務(wù)。

4-5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有何顯著特點？

答：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有下列的特點:

1.大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)

為了獲取精確信息，在監(jiān)測區(qū)域通常部署大量傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點數(shù)量可能達(dá)到成

千上萬，甚至更多。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性包含兩方面的含義：一方面是傳感器節(jié)點分布在

很大的地理區(qū)域內(nèi)，如在原始大森林使用傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行森林防火與環(huán)境監(jiān)測，需要部署大

量的傳感器節(jié)點；另一方面，傳感器節(jié)點部署很密集，在一個面積不是很大的空間內(nèi)，密集

部署了大量的傳感器節(jié)點。傳感器網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模性具有如下優(yōu)點：通過不一致空間視角獲得

的信息具有更大的信噪比；通過分布式處理大量的采集信息能夠提高監(jiān)測的精確度，降低對

單個傳感器節(jié)點的精度要求；大量冗余節(jié)點的存在，使得系統(tǒng)具有很強的容錯性能；大量節(jié)

點能夠增大覆蓋的監(jiān)測區(qū)域，減少洞穴或者者盲區(qū)。

2.自組織網(wǎng)絡(luò)

在傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，通常情況下傳感器節(jié)點被放置在沒有基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地方。傳感器節(jié)

點的位置不能預(yù)先精確設(shè)定，節(jié)點之間的相互鄰居關(guān)系預(yù)先也不明白，如通過飛機播撒大量

傳感器節(jié)點到面積廣闊的原始森林中，或者隨意放置到人不可到達(dá)或者危險的區(qū)域。這樣就

要求傳感器節(jié)點具有自組織的能力，能夠自動進(jìn)行配置與管理，通過拓?fù)洳倏v機制與網(wǎng)絡(luò)協(xié)

議自動形成轉(zhuǎn)發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的多跳無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

3.多跳路由

4.動態(tài)性網(wǎng)絡(luò)

傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可能由于下列因素而改變:①環(huán)境因素或者電能耗盡造成的傳感

器節(jié)點出現(xiàn)故障或者失效;②環(huán)境條件變化可能造成無線通信鏈路帶寬變化,甚至?xí)r斷時通;

③傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳感器、感知對象與觀察者這三要素都可能具有移動性；④新節(jié)點的加入。

這就要求傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要能夠習(xí)慣這種變化，具有動態(tài)的系統(tǒng)可重構(gòu)性。

4.可靠的網(wǎng)絡(luò)

傳感器網(wǎng)絡(luò)特別適合部署在惡劣環(huán)境或者人類不宜到達(dá)的區(qū)域，傳感器節(jié)點可能工作在

露天環(huán)境中，遭受太陽的暴曬或者風(fēng)吹雨淋，甚至遭到無關(guān)人員或者動物的破壞。傳感器節(jié)

點往往使用隨機部署，如通過飛機撒播或者發(fā)射炮彈到指定區(qū)域進(jìn)行部署。這些都要求傳感

器節(jié)點非常牢固，不易損壞，習(xí)慣各類惡劣環(huán)境條件。

由于監(jiān)測區(qū)域環(huán)境的限制與傳感器節(jié)點數(shù)目巨大，不可能人工"照顧”每個傳感器節(jié)點，

網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)十分困難甚至不可保護(hù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信保密性與安全性也十分重要，要防止

監(jiān)測數(shù)據(jù)被盜取與獲取偽造的監(jiān)測信息。因此，傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟硬件務(wù)必具有魯棒性與容錯

性。

5.以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)

傳感器網(wǎng)絡(luò)是任務(wù)型的網(wǎng)絡(luò)，脫離傳感器網(wǎng)絡(luò)談?wù)搨鞲衅鞴?jié)點沒有任何意義。傳感器網(wǎng)

絡(luò)中的節(jié)點使用節(jié)點編號標(biāo)識，節(jié)點編號是否需要全網(wǎng)唯一取決于網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的設(shè)計。由

于傳感器節(jié)點隨機部署，構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)與節(jié)點編號之間的關(guān)系是完全動態(tài)的，表現(xiàn)為節(jié)

點編號與節(jié)點位置沒有必定聯(lián)系。用戶使用傳感器網(wǎng)絡(luò)查詢事件時，直接將所關(guān)心的事件通

告給網(wǎng)絡(luò)，而不是通告給某個確定編號的節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)在獲得指定事件的信息后匯報給用戶。

這種以數(shù)據(jù)本身作為查詢或者傳輸線索的思想更接近于自然語言交流的習(xí)慣。因此通常說傳

感器網(wǎng)絡(luò)是一個以數(shù)據(jù)為中心的網(wǎng)絡(luò)。

6.應(yīng)用有關(guān)的網(wǎng)絡(luò)

傳感器網(wǎng)絡(luò)用來感知客觀物理世界，獲取物理世界的信息量?？陀^世界的物理量多種多

樣，不可窮盡。不一致的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用關(guān)心不一致的物理量，因此對傳感器的應(yīng)用系統(tǒng)也

有多種多樣的要求。不一致的應(yīng)用背景對傳感器網(wǎng)絡(luò)的要求不一致，其硬件平臺、軟件系統(tǒng)

與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議必定會有很大差別。因此傳感器網(wǎng)絡(luò)不能像Internet一樣，有統(tǒng)一的通信協(xié)議平

臺。關(guān)于不一致的傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用盡管存在一些共性問題，但在開發(fā)傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，更

關(guān)心傳感器網(wǎng)絡(luò)的差異。只有讓系統(tǒng)更貼近應(yīng)用，才能做出最高效的目標(biāo)系統(tǒng)。針對每一個

具體應(yīng)用來研究傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這是傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計不一致于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的顯著特征。

4-6基于距離的定位的方法分為：基于TOA的定位、基于TDOA的定位、基于AOA的定

位與基于RSSI的定位等，比較這四種方法的優(yōu)缺點。

答：基于TOA的定位精度高，但要求節(jié)點間保持精確的時間同步，因此對傳感器節(jié)點

的硬件與功耗提出了較高的要求。TDOA技術(shù)對硬件的要求高，成本與能耗使得該種技術(shù)對

低能耗的傳感器網(wǎng)絡(luò)提出了挑戰(zhàn)。但是TDOA技術(shù)測距誤差小，有較高的精度。AOA定位

不僅能確定節(jié)點的坐標(biāo)，還能提供節(jié)點的方位信息。但AOA測距技術(shù)易受外界環(huán)境影響，

且AOA需要額外硬件，在硬件尺寸與功耗上不適用于大規(guī)模的傳感器網(wǎng)絡(luò)。在實驗環(huán)境中

RSSI表現(xiàn)出良好的特性，但是在現(xiàn)實環(huán)境中，溫度、障礙物、傳播模式等條件往往都是變

化的，使得該技術(shù)在實際應(yīng)用中仍然存在困難。

4-7無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為什么要使用時間同步機制，時間同步機制的要緊性能參數(shù)包含什么？

答：在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，單個節(jié)點的能力非常有限，整個系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能需

要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有節(jié)點互相配合共同完成。時間同步在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中起著非常重要的作用。

在分布式系統(tǒng)中，不一致的節(jié)點都有自己的本地時鐘。由于不一致節(jié)點的晶體振蕩器頻率存

在偏差，與溫度變化與電磁波干擾等，即使在某個時刻所有節(jié)點都達(dá)到時間同步，它們的時

間也會逐步出現(xiàn)偏差，而分布式系統(tǒng)的協(xié)同工作需要節(jié)點間的時間同步，因如今間同步機制

是分布式系統(tǒng)基礎(chǔ)框架的一個關(guān)鍵機制。

傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的多樣性導(dǎo)致了對時間同步機制需求的多樣性，不可能用一種時間同步

機制滿足所有的應(yīng)用要求。傳感器網(wǎng)絡(luò)的時間同步機制的要緊性能參數(shù)如下：

(1)最大誤差：一組傳感器節(jié)點之間的最大時間差量，或者相對外部標(biāo)準(zhǔn)時間的最大

差量。通常情況下，最大誤差隨著需要同步的傳感器網(wǎng)絡(luò)范圍的增大而增加。

(2)同步期限：節(jié)點間需要一直保持時間同步的時間長度，傳感器網(wǎng)絡(luò)需要在各類時

間長度內(nèi)保持時間同步，從瞬間同步到伴隨網(wǎng)絡(luò)存在的永久同步。

(3)同步范圍：需要節(jié)點間時間同步的區(qū)域范圍，這個范圍能夠是地理范圍，如以米

度量的距離；也能夠是邏輯距離，如網(wǎng)絡(luò)的跳數(shù).

(4)可用性：指在范圍內(nèi)的覆蓋完整性，有些時間同步機制能夠同步區(qū)域內(nèi)的每個節(jié)

點，基于網(wǎng)絡(luò)的機制通常能夠同步每個節(jié)點，而有些機制對硬件要求高，僅能同步部分節(jié)點，

如GPS系統(tǒng)。

(5)效率：達(dá)到同步精度所經(jīng)歷的時間與消耗的能量。需要交換的同步消息越多，經(jīng)

歷的時間越長，消耗的網(wǎng)絡(luò)能量就越大，同步的效率相對就越低。

(6)代價與體積：時間同步可能需要特定硬件，在傳感器網(wǎng)絡(luò)中需要考慮部件的價格

與體積，這對傳感器網(wǎng)絡(luò)非常重要。

4-8無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全研究要解決什么問題？

答：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的安全與通常網(wǎng)絡(luò)安全的出發(fā)點是相同的，都要解決如下問題：

(1)機密性問題。所有敏感數(shù)據(jù)在存儲與傳輸?shù)倪^程中都要保證其機密性，讓任何人

在截獲物理通信信號的時候不能直接獲得消息內(nèi)容。

(2)點到點的消息認(rèn)證問題。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在接收到另外一個節(jié)點發(fā)送過來的消息時，能

夠確認(rèn)這個數(shù)據(jù)包確實是從該節(jié)點發(fā)送出來的，而不是別人冒充的。

(3)完整性鑒別問題。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在接收到一個數(shù)據(jù)包的時候，能夠確認(rèn)這個數(shù)據(jù)包與

發(fā)出來的時候一模一樣，沒有被中間節(jié)點篡改或者者在傳輸中通信出錯。

(4)新鮮性問題。數(shù)據(jù)本身具有的時候效性，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點能夠推斷最新接收到的數(shù)據(jù)包

是發(fā)送者最新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包。造成新鮮性問題通常有兩種原因：一是由網(wǎng)絡(luò)多路徑延時的非

確定性導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的接收錯序而引起，二是由惡意節(jié)點的重放(replay)攻擊而引起。

(5)認(rèn)證組播/廣播問題。認(rèn)證組播/廣播解決的是單一節(jié)點向一組節(jié)點/所有節(jié)點發(fā)送

統(tǒng)一通告的認(rèn)證安全問題。認(rèn)證廣播的發(fā)送者是一個，而接收者是很多個，因此認(rèn)證方法與

點到點通信認(rèn)證方式完全不一致。在SPINS安全框架中將全面分析廣播認(rèn)證問題。

(6)安全管理問題。安全管理包含安全引導(dǎo)與安全保護(hù)兩個部分。安全引導(dǎo)是指一個

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從分散的、獨立的、沒有安全通道保護(hù)的個體集合，按照預(yù)定的協(xié)議機制，逐步形

成統(tǒng)一完整的、具有安全信道保護(hù)的、連通的安全網(wǎng)絡(luò)的過程。

4-9與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議具有什么特點？

答：與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議相比，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議具有下列特點：

(1)能量優(yōu)先。傳統(tǒng)路由協(xié)議在選擇最優(yōu)路徑時，很少考慮節(jié)點的能量消耗問題。而

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的能量有限，延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存期成為傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計的

重要目標(biāo)，因此需要考慮節(jié)點的能量消耗與網(wǎng)絡(luò)能量均衡使用的問題。

(2)基于局部拓?fù)湫畔?。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為了節(jié)約通信能量，通常使用多跳的通信模

式，而節(jié)點有限的存儲資源與計算資源，使得節(jié)點不能存儲大量的路由信息，不能進(jìn)行太復(fù)

雜的路由計算。在節(jié)點只能獲取局部拓?fù)湫畔⑴c資源有限的情況下，如何實現(xiàn)簡單高效的路

由機制是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個基本問題。

(3)以數(shù)據(jù)為中心。傳統(tǒng)的路由協(xié)議通常以地址作為節(jié)點的標(biāo)識與路由的根據(jù)，而無

線傳感器網(wǎng)絡(luò)中大量節(jié)點隨機部署，所關(guān)注的是監(jiān)測區(qū)域的感知數(shù)據(jù)，而不是具體哪個節(jié)點

獲取的信息，不取決于全網(wǎng)唯一的標(biāo)識。傳感器網(wǎng)絡(luò)通常包含多個傳感器節(jié)點到少數(shù)匯聚節(jié)

點的數(shù)據(jù)流，按照對感知數(shù)據(jù)的需求、數(shù)據(jù)通信模式與流向等，以數(shù)據(jù)為中心形成消息的轉(zhuǎn)

發(fā)路徑。

(4)應(yīng)用有關(guān)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用環(huán)境千差萬別，數(shù)據(jù)通信模式不一致，沒有一個路

由機制適合所有的應(yīng)用，這是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用有關(guān)性的一個表達(dá)。設(shè)計者需要針對每一個具

體應(yīng)用的需求，設(shè)計與之習(xí)慣的特定路由機制。

4-10四種類型的路由協(xié)議分別是什么？

答：從具體應(yīng)用的角度出發(fā)，根據(jù)不一致應(yīng)用對傳感器網(wǎng)絡(luò)各類特性的敏感度不一致，

將路由協(xié)議分為四種類型。四種類型的路由協(xié)議分別是：

(1)能量感知路由協(xié)議。高效利用網(wǎng)絡(luò)能量是傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的一個顯著特征，

早期提出的一些傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議往往僅考慮了能量因素。為了強調(diào)高效利用能量的重要

性，在此將它們劃分為能量感知路由協(xié)議。能量感知路由協(xié)議從數(shù)據(jù)傳輸中的能量消耗出發(fā),

討論最優(yōu)能量消耗路徑與最長網(wǎng)絡(luò)生存期等問題。

(2)基于查詢的路由協(xié)議。在諸如環(huán)境檢測、戰(zhàn)場評估等應(yīng)用中，需要不斷查詢傳感

器節(jié)點采集的數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點(查詢節(jié)點)發(fā)出任務(wù)查詢命令，傳感器節(jié)點向查詢節(jié)點報告

采集的數(shù)據(jù)。在這類應(yīng)用中，通信流量要緊是查詢節(jié)點與傳感器節(jié)點之間的命令與數(shù)據(jù)傳輸,

同時傳感器節(jié)點的采樣信息在傳輸路徑上通常要進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，通過減少通信流量來節(jié)約能

量。

(3)地理位置路由協(xié)議。在諸如目標(biāo)跟蹤類應(yīng)用中，往往需要喚醒距離跟蹤目標(biāo)最近

的傳感器節(jié)點，以得到關(guān)于目標(biāo)的更精確位置等有關(guān)信息。在這類應(yīng)用中，通常需要明白目

的節(jié)點的精確或者者大致地理位置。把節(jié)點的位置信息作為路由選擇的根據(jù)，不僅能夠完成

節(jié)點路由功能，還能夠降低系統(tǒng)專門保護(hù)路由協(xié)議的能耗。

(4)可靠的路由協(xié)議?無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的某些應(yīng)用對通信的服務(wù)質(zhì)量有較高要求，如

可靠性與實時性等。而在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，鏈路的穩(wěn)固性難以保證，通信信道質(zhì)量比較低，

拓?fù)渥兓容^頻繁，要實現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量保證，需要設(shè)計相應(yīng)的可靠的路由協(xié)議。

4-11在設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議時，需要著重考慮哪幾個方面？

答：在設(shè)計無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議時，需要著重考慮下列幾個方面：

(1)節(jié)約能量。傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通常是以干電池、紐扣電池等提供能量，而且電池

能量通常難以進(jìn)行補充，為了長時間保證傳感器網(wǎng)絡(luò)的有效工作，MAC協(xié)議在滿足應(yīng)用要

求的前提下，應(yīng)盡量節(jié)約使用節(jié)點的能量。

(2)可擴展性。由于傳感器節(jié)點數(shù)目、節(jié)點分布密度等在傳感器網(wǎng)絡(luò)生存過程中不斷

變化，節(jié)點位置也可能移動，還有新節(jié)點加入網(wǎng)絡(luò)的問題，因此無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

具有動態(tài)性。MAC協(xié)議也應(yīng)具有可擴展性，以習(xí)慣這種動態(tài)變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

(3)網(wǎng)絡(luò)效率。網(wǎng)絡(luò)效率包含網(wǎng)絡(luò)的公平性、實時性、網(wǎng)絡(luò)吞吐量與帶寬利用率等。

4-12在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中可能造成網(wǎng)絡(luò)能量浪費的要緊原因包含哪幾方面？

答：可能造成網(wǎng)絡(luò)能量浪費的要緊原因包含如下幾方面：

(1)假如MAC協(xié)議使用競爭方式使用共享的無線信道，節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)的過程中，

可能會引起多個節(jié)點之間發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰撞。這就需要重傳發(fā)送的數(shù)據(jù)，從而消耗節(jié)點更

多的能量。

(2)節(jié)點接收并處理不必要的數(shù)據(jù)。這種串音(overhearing)現(xiàn)象造成節(jié)點的無線接

收模塊與處理器模塊消耗更多的能量。

(3)節(jié)點在不需要發(fā)送數(shù)據(jù)時一直保持對無線信道的空閑偵聽(idlelistening),以便

接收可能傳輸給自己的數(shù)據(jù)。這種過度的空閑偵聽或者者沒必要的空閑偵聽同樣會造成節(jié)點

能量的浪費。

(4)在操縱節(jié)點之間的信道分配時，假如操縱消息過多，也會消耗較多的網(wǎng)絡(luò)能量。

4-13按照使用固定分配信道方式還是隨機訪問信道方式可將傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議分為哪

三類？

答：按照下列條件分類MAC協(xié)議：第一，使用分布式操縱還是集中操縱；第二，使用

單一共享信道還是多個信道；第三，使用固定分配信道方式還是隨機訪問信道方式。按照第

三種分類方法，將傳感器網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議分為三類：

(1)使用無線信道的時分復(fù)用方式，給每個傳感器節(jié)點分配固定的無線信道使用時段,

從而避免節(jié)點之間的相互干擾；

(2)使用無線信道的隨機競爭方式，節(jié)點在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時隨機使用無線信道，重點

考慮盡量減少節(jié)點間的干擾；

(3)其他MAC協(xié)議，如通過使用頻分復(fù)用或者者碼分復(fù)用等方式，實現(xiàn)節(jié)點間無沖

突的無線信道的分配。

4-14在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，為什么要對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)操縱與優(yōu)化。

答：在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)操縱與優(yōu)化有著十分重要的意義，要緊表現(xiàn)在下

列幾個方面：

(1)影響整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間。傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點通常使用電池供電，節(jié)約能量是網(wǎng)

絡(luò)設(shè)計要緊考慮的問題之一。拓?fù)洳倏v的一個重要目標(biāo)就是在保證網(wǎng)絡(luò)連通性與覆蓋度的情

況下，盡量合理高效地使用網(wǎng)絡(luò)能量，延長整個網(wǎng)絡(luò)的生存時間。

(2)減小節(jié)點間通信干擾，提高網(wǎng)絡(luò)通信效率。傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點通常密集部署，假

如每個節(jié)點都以大功率進(jìn)行通信，會加劇節(jié)點之間的干擾，降低通信效率，并造成節(jié)點能量

的浪費。另一方面，假如選擇太小的發(fā)射功率，會影響網(wǎng)絡(luò)的連通性。因此，拓?fù)洳倏v中的

功率操縱技術(shù)是解決這個矛盾的重要途徑之一。

(3)為路由協(xié)議提供基礎(chǔ)。在傳感器網(wǎng)絡(luò)中，只有活動的節(jié)點才能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，

而拓?fù)洳倏v能夠確定由什么節(jié)點作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，同時確定節(jié)點之間的鄰居關(guān)系。

(4)影響數(shù)據(jù)融合。傳感器網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)融合指傳感器節(jié)點將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送給骨干

節(jié)點，骨干節(jié)點進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，并把融合結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)收集節(jié)點。而骨干節(jié)點的選擇是拓

撲操縱的一項重要內(nèi)容。

(5)彌補節(jié)點失效的影響。傳感器節(jié)點可能部署在惡劣環(huán)境中，在軍事應(yīng)用中甚至部

署在敵方區(qū)域中，因此很容易受到破壞而失效。這就要求網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有魯棒性以習(xí)慣這

種情況。

4-15傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳倏v要緊研究的問題是什么？

答：傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳倏v要緊研究的問題是：在滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋度與連通度的前提下，通

過功率操縱與骨干網(wǎng)節(jié)點選擇，剔除節(jié)點之間不必要的通信鏈路，形成一個數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具體地講，傳感器網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)洳倏v按照研究方向能夠分為兩類：節(jié)點功率操縱

與層次型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組織。功率操縱機制調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中每個節(jié)點的發(fā)射功率，在滿足網(wǎng)絡(luò)連通度

的前提下，均衡節(jié)點的單跳可達(dá)鄰居數(shù)目。層次型拓?fù)洳倏v利用分簇機制，讓一些節(jié)點作為

簇頭節(jié)點，由簇頭節(jié)點形成一個處理并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的骨干網(wǎng)，其他非骨干網(wǎng)節(jié)點能夠暫時關(guān)閉

通信模塊，進(jìn)入休眠狀態(tài)以節(jié)約能量。

4-16LR-WPAN具有什么特點？

答：低速WPAN(LR-WPAN)是按照IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，為近距離聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的。IEEE

802.15.4標(biāo)準(zhǔn)包含工業(yè)監(jiān)控與組網(wǎng)、辦公與家庭自動化與操縱、庫存管理、人機接口裝置與

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等。網(wǎng)絡(luò)具有如下特點：

?實現(xiàn)250kbit/s,40kbit/s,20kbit/s三種傳輸速率。

?支持星形或者者點對點兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

?具有16位短地址或者者64位擴展地址。

?支持沖突避免載波多路偵聽技術(shù)(carriersensemultipleaccesswithcollision

avoidance,CSMA-CA)。

?用于可靠傳輸?shù)娜珣?yīng)答協(xié)議。

?低功耗。

?能量檢測(EnergyDetection,ED)。

?鏈路質(zhì)量指示(LinkQualityIndication,LQI)o

,在2450MHz頻帶內(nèi)定義了16個通道；在915MHz頻帶內(nèi)定義了10個通道；在

868MHz頻帶內(nèi)定義了1個通道。

4-17簡述IEEE802.15.4定義的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中具有的兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

答：IEEE定義了兩種不一致類型的設(shè)備：一種是完整功能設(shè)備(Full-FunctionalDevice,

FFD),另一種是簡化功能設(shè)備(Reduced-FunctionalDevice,RFD)。

全功能設(shè)備（FFD）具有下列幾個特點：能夠在任何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中工作；能夠成為網(wǎng)絡(luò)中

的主協(xié)調(diào)器；能夠成為一個協(xié)調(diào)器；能夠同任何其他設(shè)備進(jìn)行通信。

簡化功能設(shè)備（RFD）具有下列幾個特點：被限制在星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲校翰荒軌虺蔀榫W(wǎng)絡(luò)

協(xié)調(diào)器；只能夠同網(wǎng)絡(luò)中的協(xié)調(diào)器進(jìn)行通信；實現(xiàn)起來非常簡單。由于RFD非常簡單，就

像一個電燈開關(guān)或者者一個紅外線傳感器，它們不需要發(fā)送大量的數(shù)據(jù)，同時一次只能同一

個FFD關(guān)聯(lián)，因此，RFD能夠使用很少的資源與存儲空間。

4-18簡述ZigBee協(xié)議與IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)系與區(qū)別。

答：IEEE802.15.4僅定義了物理層與MAC層的規(guī)范。基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的ZigBee

技術(shù)是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線通信技術(shù)。ZigBee

協(xié)議棧建立在IEEE802.15.4的PHY層與MAC子層規(guī)范之上。它實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層。

IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)有IEEE負(fù)責(zé)制定，而ZigBee協(xié)議由ZigBee聯(lián)盟制定。

4-19數(shù)據(jù)融合具有什么顯著特點。

答：數(shù)據(jù)融合具有如下4個顯著特點：

1）信息的冗余性：同一個信號可能被不一致傳感器捕獲，去除不必要的重復(fù)信息；

2）信息的互補性：一種傳感器捕獲一種特征，多種特征的結(jié)合將獲得更全面信息；

3）信息處理的及時性：多傳感器的并行采集與處理；

4）信息處理的低成本性：為獲得準(zhǔn)確信息，可用多種廉價的傳感器協(xié)作來代替單個功

能強大但高價的傳感器.

4-20根據(jù)多傳感器數(shù)據(jù)融合模型定義方法與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身特點，數(shù)據(jù)融合可劃分為

什么不一致的型式？

答：根據(jù)多傳感器數(shù)據(jù)融合模型定義方法與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)自身特點，數(shù)據(jù)融合可根據(jù)

節(jié)點處理層次、融合前后的數(shù)據(jù)信息量、信息抽象層次的不一致而劃分為不一致的型式。

根據(jù)節(jié)點處理的層次，可分為集中式融合與分布式融合。

根據(jù)融合前后數(shù)據(jù)信息量的變化，可分為無損融合與有損融合。

根據(jù)信息抽象層次，可分為數(shù)據(jù)級融合、特征級融合、決策級融合。

第5章答案

5-1請簡述M2M技術(shù)的定義。

答：隨著各類信息通信手段（如Internet,遙感勘測、遠(yuǎn)程信息處理、遠(yuǎn)程操縱等）的

進(jìn)展，加之地球上各類設(shè)備的不斷增加，人們開始越來越多的關(guān)注于如何對設(shè)備與資產(chǎn)進(jìn)行

有效監(jiān)視與操縱，甚至如何用設(shè)備操縱設(shè)備——“M2M”理念由此起源。

M2M（Machine/Man-to-Machine/Man）是一種以機器智能交互為核心的、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用與服

務(wù)。簡單地說，M2M是指機器之間的互聯(lián)互通。廣義上來說，M2M可代表機器對機器、

人對機器、機器對人、移動網(wǎng)絡(luò)對機器之間的連接與通信，它涵蓋了所有實現(xiàn)在人、機器、

系統(tǒng)之間建立通信連接的技術(shù)與手段。

5-2為什么電聯(lián)組織ITU要大力推廣M2M技術(shù)，認(rèn)為M2M技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)？

答：各類技術(shù)的進(jìn)展使得網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用變得無所不能，未來網(wǎng)絡(luò)將會是通信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、

物聯(lián)網(wǎng)的融合。物聯(lián)網(wǎng)是一個具有創(chuàng)新的潛力無限的領(lǐng)域，被看作是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移

動通信網(wǎng)之后的又一次信息產(chǎn)業(yè)浪潮，已被世界各國當(dāng)作應(yīng)對經(jīng)濟危機、振興經(jīng)濟的重點技

術(shù)之一。

5-3M2M的業(yè)務(wù)模型是什么？

答：M2M的業(yè)務(wù)模型由三部分構(gòu)成：行業(yè)終端、移動通信網(wǎng)絡(luò)、M2M應(yīng)用平臺。各部

分的功能如下：

?行業(yè)終端

1.符合有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具備入網(wǎng)證、合格證等有關(guān)檢測合格證書

2.符合行業(yè)生產(chǎn)、管理需求、集成數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)傳輸功能的設(shè)備

?移動通信網(wǎng)絡(luò)

1.能安全、高效承載數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的中國移動通信網(wǎng)絡(luò)

2.TD-SCDMA,具有高寬帶、高速率及抗干擾等技術(shù)優(yōu)勢的第三代移動通信網(wǎng)絡(luò)

?M2M應(yīng)用平臺

1.實現(xiàn)各行業(yè)移動信息化需求的業(yè)務(wù)平臺集合

2.具有良好的可擴展性，易于新業(yè)務(wù)平臺的接入

5-4M2M的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系是什么？

答：盡管各大標(biāo)準(zhǔn)化組織及運營商積極制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，但是現(xiàn)在并沒有啟動統(tǒng)一的標(biāo)

準(zhǔn)。M2M的系統(tǒng)架構(gòu)可參考圖5-2所示。

5-5M2M架構(gòu)包含哪五個重要技術(shù)部分？

答：機器（具備信息感知、信息加工能力的設(shè)備）、M2M終端（進(jìn)行信息的提取，傳送

到通信網(wǎng)絡(luò)）、通信網(wǎng)絡(luò)（信息傳送的通道）、中間件（在通信網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用間起橋接作用）、應(yīng)

用（對獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行加工分析）。

5-6簡述M2M兩種應(yīng)用模式的異同。

答：M2M應(yīng)用分為管理流-業(yè)務(wù)流并行模式與管理流-業(yè)務(wù)流分離模式（P2P模式）。管

理流指承載M2M終端管理有關(guān)信息的數(shù)據(jù)流，業(yè)務(wù)流是指承教M2M應(yīng)用有關(guān)的數(shù)據(jù)流。

關(guān)于終端管理流，兩種模式都由終端發(fā)送給M2M平臺，或者再由M2M平臺轉(zhuǎn)發(fā)給應(yīng)用。

關(guān)于業(yè)務(wù)流，在管理流-業(yè)務(wù)流并行模式下，業(yè)務(wù)流通過終端傳遞到M2M平臺，再由M2M

平臺轉(zhuǎn)發(fā)給M2M應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺或者者對端的M2M終端；在管理流-業(yè)務(wù)流分離模式下，

業(yè)務(wù)流直接從終端送到M2M應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺或者者對端的M2M終端，不通過M2M平臺轉(zhuǎn)

發(fā)。

5-7簡述WMMP的作用。

答：WMMP規(guī)定了在M2M業(yè)務(wù)系統(tǒng)中所涉及的M2M終端鏟平運行WMMP的基本要

求，供中國移動集團(tuán)公司內(nèi)部與合作廠商共同使用，是M2M業(yè)務(wù)開展、終端設(shè)備開發(fā)方面

的技術(shù)根據(jù)，適用于GSM/GPRS網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

使用WMMP便于管理終端，提高通信的安全性，提高M(jìn)2M終端的兼容性。

5-8給出搭建一個M2M應(yīng)用系統(tǒng)的步驟。

答：（1）使用P2P模式

選擇需要的終端與M2M模塊，通過移動運營商接入通信網(wǎng)絡(luò)，與自己架設(shè)的M2M網(wǎng)

關(guān)交互信息（管理信息與業(yè)務(wù)信息），同時制定應(yīng)用完成期望的功能。

（2）使用M2M平臺的方案

選擇需要的終端M2M模塊，接入運營商的M2M平臺，管理流與業(yè)務(wù)流的格式需要符

合M2M平臺的標(biāo)準(zhǔn)（如WMMP）,M2M應(yīng)用業(yè)務(wù)平臺通過M2M平臺管理M2M終端并獲

取業(yè)務(wù)信息。

5-9M2M模塊與手機通信模塊有什么區(qū)別？

答：廣義的M2M模塊是使用4r指令或者M(jìn)2M協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的設(shè)備。而現(xiàn)有的

M2M模塊很大一部分與先有的手機通信模塊無太大區(qū)別，甚至就是普通的手機模塊，有一

部分對M2M應(yīng)用進(jìn)行了相應(yīng)的改進(jìn)，比如縮小體積，取消不需要的功能（如語音通話），

能夠習(xí)慣較為嚴(yán)苛的工作環(huán)境，內(nèi)置M2M協(xié)議等。使用AT指令的GPRS模塊與內(nèi)置M2M

協(xié)議的模塊都是M2M模塊。但是，目前較為成熟應(yīng)用的是使用AT指令的GPRS模塊。內(nèi)

置M2M協(xié)議的模塊將會得到越來越多的應(yīng)用。

5-10M2M終端通過M2M模塊接入互聯(lián)網(wǎng)有哪幾種方法，有何優(yōu)缺點？

答：第一種方法：按照AT指令的規(guī)定，使用相應(yīng)的AT指令接入網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送接收信息。

優(yōu)點：對終端的要求比較低，只要能夠進(jìn)行串口變成的終端均可使用這種方法。缺點:

功能單一，需要某些復(fù)雜功能時編程難度大。

第二種方法：關(guān)于安裝有PPP協(xié)議的終端，能夠用PPP協(xié)議與模塊連接實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的

透明鏈接，如今模塊相當(dāng)于DTU（DataTransferunit）數(shù)據(jù)傳輸單元，這時在終端上即可進(jìn)行

相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)編程。

優(yōu)點：使用方便，關(guān)于現(xiàn)有的一些通信程序能夠方便的移植，能夠?qū)崿F(xiàn)較為復(fù)雜的功能。

缺點：對終端的要求較高，通常都需要終端上運行操作系統(tǒng)。

5-11請寫出常用的AT指令集。

答：M2M模塊常用的AT指令:

功能AT指令全面

撥號命令A(yù)TD后面緊跟撥打電話號碼

掛機命令A(yù)TH掛機

短消息格式AT+GMGF選擇短消息模式（TEXT或者PDU）

讀取短消息AT+CMGR讀取短消息

新消息提示AT+CNMI選擇新消息到來時的提示方式

發(fā)送短消息AT+CMGS發(fā)送短消息

TCP/UDP連接初始化ATAIPINIT初始化TCP/UDP連接

建立TCP/UDP連接ATAIPOPEN與設(shè)定的IP建立TCP/UDP連接

服務(wù)器偵聽命令A(yù)TAIPLISTEN打開服務(wù)器偵聽功能

TCP/UDP數(shù)據(jù)發(fā)送ATNPSEND選定鏈路發(fā)送數(shù)據(jù)

TCP/UDP接收數(shù)據(jù)緩存查詢ATAIPGETDATA查詢某鏈路是否有數(shù)據(jù)到達(dá)

TCP/UDP數(shù)據(jù)到達(dá)指示ATA1PDATA當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)時可主動上報

關(guān)閉TCP/UDP連接ATAIPCLOSE