無線傳感器網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)提綱(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上無線傳感器網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)提綱配套教材物聯(lián)網(wǎng)與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)電子工業(yè)出版社1. 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）概念。答：P2WSN是一種特殊的無線通信網(wǎng)絡(luò)，它是由許多個傳感器節(jié)點通過無線自組織的方式構(gòu)成的，應(yīng)用在一些人們力不能及的領(lǐng)域。2. WSN與無線自組織網(wǎng)絡(luò)（Ad hoc）的共有特征。答：P3WSN與Ad hoc一樣，具有以下特征：（1） 自組織（2） 分布式（3） 節(jié)點平等（4） 安全性差3. WSN特有的特征。答：P4（1） 計算能力不高（2） 能量供應(yīng)不可替代（3） 節(jié)點變化性強（4） 大規(guī)模4. WSN在各領(lǐng)域的應(yīng)用。答：P5環(huán)境的預(yù)測和保護；醫(yī)療護理；軍事領(lǐng)域；智能

2、家居5. 傳感器節(jié)點通常具備的功能。答：P7l 動態(tài)配置，以支持多種網(wǎng)絡(luò)功能；l 節(jié)點可以動態(tài)配置成網(wǎng)關(guān)、普通節(jié)點等；l 遠程可編程，以便增加新的功能，如支持新的信號處理算法；l 定位功能，以便確定自己的絕對或者相對位置，如利用全球定位系統(tǒng)；l 支持低功耗的網(wǎng)絡(luò)傳輸；l 支持長距離通信，以便數(shù)據(jù)傳輸，如網(wǎng)關(guān)之間的通信。6. WSN的層次結(jié)構(gòu)以及各層的功能。答：P8-P10WSN分為5層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、應(yīng)用層1） 物理層：傳輸介質(zhì)、傳輸通路、信道、低功率2） 數(shù)據(jù)鏈路層：數(shù)據(jù)流的多路復(fù)用、數(shù)據(jù)幀檢測、媒體接入和差錯控制，數(shù)據(jù)鏈路層保證了傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)點到點和點到多點的鏈接。3

3、） 網(wǎng)絡(luò)層：能耗、以數(shù)據(jù)為中心4） 傳輸層：在多種類型數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)的前提下保障各種數(shù)據(jù)的端到端的傳輸質(zhì)量5） 應(yīng)用層：應(yīng)用層的傳感器管理協(xié)議、任務(wù)分配和數(shù)據(jù)廣播管理協(xié)議，以及傳感器查詢和數(shù)據(jù)傳播管理協(xié)議。7. WSN的各管理平臺。答：P10-P111） 能量管理平臺2） 移動管理平臺3） 任務(wù)管理平臺8. WSN面臨的挑戰(zhàn)。答：P12-P131） 低能耗2） 實時性3） 低成本4） 安全和抗干擾5） 協(xié)作9. WSN中MAC協(xié)議的分類（按不同方式劃分）答：P301） 按節(jié)點接入方式劃分：發(fā)送節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)到目的節(jié)點，目的節(jié)點接收到數(shù)據(jù)包的通知方式通?？煞譃閭陕?、喚醒和調(diào)度三種MAC協(xié)議。2） 按

4、信道占用數(shù)劃分：單信道、雙信道和多信道。3） 按分配信道方式劃分：競爭性、分配型、混合型和跨層。10. WSN中MAC協(xié)議一般都要解決哪些問題。答：P311） 網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)化2） 跨層優(yōu)化11. WSN數(shù)據(jù)鏈路層有哪些關(guān)鍵問題。答：P321） 能量效率問題2） 可擴展性3） 公平性4） 信道共享問題12. CSMA/CA算法的原理，與CSMA/CD算法的區(qū)別。答：P104：CSMA/CA載波偵聽多路訪問/沖突避免（1）首先檢測信道是否有使用，如果檢測出信道空閑，則等待一段隨機時間后，才送出數(shù)據(jù)。（2）接收端如果正確收到此幀，則經(jīng)過一段時間間隔后，向發(fā)送端發(fā)送確認(rèn)幀ACK。（3）發(fā)送端收到ACK

5、幀，確定數(shù)據(jù)正確傳輸，在經(jīng)歷一段時間間隔后，會出現(xiàn)一段空閑時間。CSMA/CD載波偵聽多路訪問/沖突檢測（1）傳輸前監(jiān)聽（2）如果忙則等待（3）如果空閑則傳輸并檢測沖突（4）如果沖突發(fā)生，重傳前等待（5）重傳或夭折區(qū)別：CSMA/CD：帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問，可以檢測沖突，但無法“避免”CSMA/CA：帶有沖突避免的載波監(jiān)聽多路訪問，發(fā)送包的同時不能檢測到信道上有無沖突，只能盡量“避免”；1.兩者的傳輸介質(zhì)不同,CSMA/CD用于總線式以太網(wǎng),而CSMA/CA則用于無線局域網(wǎng)802.11a/b/g/n等等；2.檢測方式不同,CSMA/CD通過電纜中電壓的變化來檢測，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞時，電

6、纜中的電壓就會隨著發(fā)生變化；而CSMA/CA采用能量檢測(ED)、載波檢測(CS)和能量載波混合檢測三種檢測信道空閑的方式；3.WLAN中，對某個節(jié)點來說，其剛剛發(fā)出的信號強度要遠高于來自其他節(jié)點的信號強度，也就是說它自己的信號會把其他的信號給覆蓋掉；4.本節(jié)點處有沖突并不意味著在接收節(jié)點處就有沖突。綜上，在WLAN中實現(xiàn)CSMA/CD是比較困難的。CSMA/CA與CSMA/CD的區(qū)別（1）載波檢測方式：因傳輸介質(zhì)不同，CSMA/CD與CSMA/CA的檢測方式也不同。CSMA/CD通過電纜中電壓的變化來檢測，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞時，電纜中的電壓就會隨著發(fā)生變化；而CSMA/CA采用能量檢測（ED）、

7、載波檢測（CS）和能量載波混合檢測三種檢測信道空閑的方式。（2）信道利用率比較CSMA/CA協(xié)議信道利用率低于CSMA/CD協(xié)議信道利用率。但是由于無線傳輸?shù)奶匦?，在無線局域網(wǎng)不能采用有線局域網(wǎng)的CSMA/CD協(xié)議。信道利用率受傳輸距離和空曠程度的影響，當(dāng)距離遠或者有障礙物影響時會存在隱藏終端問題，降低信道利用率。具體最高的信道利用率與傳輸速率有關(guān)。在IEEE802.11b無線局域網(wǎng)中，在1Mb/s速率時最高信道利用率可到90%，而在11Mb/s時最高信道利用率只有65%左右。13. WSN路由協(xié)議的分類。答：P63：1） 基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議2） 基于集群結(jié)構(gòu)的路由協(xié)議3） 基于地理位置的路由

8、協(xié)議14. WSN網(wǎng)絡(luò)層的關(guān)鍵問題。答：P62：1） 節(jié)能2） 高擴展性3） 容錯性4） 數(shù)據(jù)融合技術(shù)5） 通信量分布不均勻15. LEACH路由協(xié)議的工作原理。答：P68：采用隨機選擇簇首的方式來避免簇首過度消耗能量；通過數(shù)據(jù)聚合有效地減少網(wǎng)絡(luò)的通信量。協(xié)議隨機挑選一些節(jié)點作為簇首節(jié)點，這些簇首節(jié)點負(fù)責(zé)收集并融合周圍節(jié)點的數(shù)據(jù)，然后發(fā)送給Sink節(jié)點。1） 建立階段2） 就緒階段16. WSN中傳輸層為何不能直接使用傳統(tǒng)的TCP協(xié)議。答：P79：1） TCP協(xié)議提供的是端到端的可靠傳輸，也就是說，只提供從原節(jié)點到目的節(jié)點的數(shù)據(jù)交換，中間節(jié)點只能作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點，沒有數(shù)據(jù)處理能力。而WSN中存在大

9、量的冗余信息，要求節(jié)點能夠?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)包進行簡單的處理（如融合、計算）后再轉(zhuǎn)發(fā)。從而提高網(wǎng)絡(luò)的性能，這種機制在TCP協(xié)議中會被當(dāng)作丟包來處理，從而源節(jié)點會再次重發(fā)該數(shù)據(jù)包，造成能量浪費和擁塞。2） TCP協(xié)議采用的三次握手機制，時間太長，過程也相當(dāng)復(fù)雜。對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來說，保證它的實時性是非常重要的，而且WSN中節(jié)點的動態(tài)性強，TCP沒有相對應(yīng)的處理機制。3） TCP協(xié)議的可靠性要求很高，要求所有的數(shù)據(jù)包都被傳送到目的節(jié)點，否則就會發(fā)生重傳，可靠性保證采用的是基于數(shù)據(jù)包的傳輸方式；而WSN中由于節(jié)點總舵，數(shù)據(jù)包中包含了太多的冗余信息，進行簡單處理后可能會減少數(shù)據(jù)包的數(shù)量，采用的是基于時間

10、的可靠性，只要求目的節(jié)點接收到源節(jié)點發(fā)送的事件，可以有一定的數(shù)據(jù)包丟失或者刪除。4） 在網(wǎng)絡(luò)中，反饋是非常重要的。在TCP系誒嚴(yán)重，采用的ACK反饋機制，目的節(jié)點接收到數(shù)據(jù)包后，反饋一個ACK數(shù)據(jù)包來通知源節(jié)點已經(jīng)成功收到數(shù)據(jù)包，在這個過程中需要經(jīng)歷所有的中間節(jié)點，時延非常高且能量消耗也特別大；而WSN中對時延的要求比較高，能量也非常有限。5） 對于擁塞控制的WSN協(xié)議來說，有時非擁塞丟包是比較正常的，但是在TCP協(xié)議中，非擁塞的丟包會引起源端進入擁塞控制階段，從而降低網(wǎng)絡(luò)的性能。6） 在TCP協(xié)議中，每個節(jié)點都被要求有一個獨一無二的IP地址，而在大規(guī)模的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中基本上不可能實現(xiàn)的，也

11、是沒有必要的。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點只需要處理好它與鄰居節(jié)點之間的通信即可，也省去了要傳輸長地址的麻煩，節(jié)省能量。17. WSN中傳輸層的關(guān)鍵問題。答：P82：1） 擁塞控制2） 丟包恢復(fù)3） 優(yōu)先級策略18. Zigbee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層定義了那三種設(shè)備。答：P107：ZigBee協(xié)調(diào)器、ZigBee路由器、ZigBee終端設(shè)備19. Zigbee協(xié)議遵循了IEEE的那種協(xié)議規(guī)范，在這個規(guī)范的基礎(chǔ)上擴充了那幾層。答：P107：IEEE 802.15.4，擴展了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。20. 無線局域網(wǎng)遵循了IEEE的哪種協(xié)議規(guī)范，該規(guī)范支持哪兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。答：P110：IEEE802.11；獨立基本服

12、務(wù)集（IBSS）網(wǎng)絡(luò)和擴展服務(wù)集（ESS）網(wǎng)絡(luò)。21. 藍牙協(xié)議的優(yōu)勢。答：P114：利用藍牙技術(shù)，能夠有效地簡化移動通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無線通信拓寬道路。22. 什么是時間同步技術(shù)。答：P122：時間同步，簡單來說，就是使網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的本地時間保持一致。23. 時間同步技術(shù)的關(guān)鍵問題。答：P125：1） 傳輸延遲不可預(yù)測2） 高能效3） 可擴展、健壯24. 幾個概念：信標(biāo)節(jié)點、未知節(jié)點、鄰居節(jié)點、跳數(shù)、跳距、節(jié)點連接度、網(wǎng)絡(luò)連接度。答：P141:l 信標(biāo)節(jié)點：已知自身位置信息的節(jié)點，可通過GPS定位

13、設(shè)備或手工配置、確定部署等方式預(yù)先獲取位置信息，為其他節(jié)點提供參考坐標(biāo)。l 未知節(jié)點：信標(biāo)節(jié)點以外的節(jié)點統(tǒng)稱為未知節(jié)點。l 鄰居節(jié)點：一個節(jié)點通信距離范圍內(nèi)的所有節(jié)點的集合。l 跳數(shù)：兩個節(jié)點之間跳段的總數(shù)。l 跳距：兩個節(jié)點之間跳段的總距離之和。l 節(jié)點連接度：節(jié)點可以預(yù)測發(fā)現(xiàn)到的鄰居節(jié)點個數(shù)。l 網(wǎng)絡(luò)連接度：所有節(jié)點的鄰居個數(shù)取平均值，可反映傳感器配置的密集程度。25. WSN中節(jié)點定位的關(guān)鍵問題。答：P143：1） 定位區(qū)域與精確度2） 實時性3） 能耗26. 定位技術(shù)的分類。答：P144：基于測距的定位技術(shù)：三邊定位技術(shù)；角度定位基于非測距的定位技術(shù)：質(zhì)心定位算法；APIT定位算法；D

14、V-Hop算法；凸規(guī)劃定位算法27. 三邊定位技術(shù)的原理。答：P144三邊測量法如圖，已知A、B、C三個節(jié)點的坐標(biāo)分別為。測得他們到未知節(jié)點D的距離分別為。假設(shè)節(jié)點D的坐標(biāo)為。以A、B、C三點為圓心，為半徑作圓，三圓的焦點即為節(jié)點D的坐標(biāo)。那么我們可以列出以下公式： 將第一個方程和第二個方程同時減去第三個方程，得到結(jié)果將其寫成線性方程的形式，AX=B，其中由此我們可以得出節(jié)點D的坐標(biāo)為28. WSN容錯的概念。答：P163：1） 失效：某個設(shè)備停止工作，不能夠完成所要求的功能。2） 故障：某個設(shè)備能夠工作，但是并不能按照系統(tǒng)的要求工作，得不到應(yīng)有的功能，它與失效的主要區(qū)別就是設(shè)備還在工作，但是

15、不正常。3） 差錯：設(shè)備出現(xiàn)了不正常的操作步驟或結(jié)果。29. WSN服務(wù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)包括哪些參數(shù)。答：P174：1） 可用性：指綜合考慮網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的可靠性與網(wǎng)絡(luò)生存性等網(wǎng)絡(luò)失效因素，當(dāng)用戶需要時即能開始工作的時間百分比。2） 吞吐量：又稱為帶寬，是在一定時間段內(nèi)對網(wǎng)絡(luò)流量的度量。一般來說，吞吐量越大越好。3） 時延：指一項服務(wù)從網(wǎng)絡(luò)入口到出口的平均經(jīng)過時間。許多實時應(yīng)用，如語音和視頻等服務(wù)對時延的要求很高。產(chǎn)生時延的因素很多，如分組時延、排隊時延、交換時延等。4） 時延變化：指同一業(yè)務(wù)流中所呈現(xiàn)的時延不同。高頻率的時延變化稱為抖動，而低頻率的時延變化稱為飄逸。抖動主要是由于業(yè)務(wù)流中相繼分組多的排隊等

16、候時間不同引起的，是對服務(wù)質(zhì)量影響最大的一個問題。5） 丟包率：指網(wǎng)絡(luò)在傳輸過程中數(shù)據(jù)包丟失的比率。造成數(shù)據(jù)包丟失的主要原因有網(wǎng)絡(luò)鏈路質(zhì)量較差、網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞等。30. 網(wǎng)絡(luò)管理一般需要做哪四方面工作。答：P195：OAM&P1） 運行：網(wǎng)絡(luò)的運行管理主要是針對向用戶提供的服務(wù)而進行的，是面向網(wǎng)絡(luò)整體進行管理，如用戶使用的流量管理、對用戶使用的計費等。2） 控制：網(wǎng)絡(luò)的控制管理主要是針對向用戶提供有效的服務(wù)和為了滿足提供服務(wù)的質(zhì)量要求而進行的管理活動，如對整個網(wǎng)絡(luò)的路由管理和網(wǎng)絡(luò)流量的管理。3） 維護：網(wǎng)絡(luò)的維護主要是為了保障網(wǎng)絡(luò)及其設(shè)備的正常、可靠、連續(xù)運行而進行的一系列網(wǎng)絡(luò)管理活動，

17、這些活動包括故障的檢測、定位和恢復(fù)，對設(shè)備單元的測試等，網(wǎng)絡(luò)的維護又分為預(yù)防性維護和修正性維護。4） 提供：網(wǎng)絡(luò)上的提供功能主要是針對電信資源的服務(wù)裝備而進行的一些列的網(wǎng)絡(luò)管理活動，如軟件的安裝、管理參數(shù)配置等活動，為實現(xiàn)某些服務(wù)而提供某些資源和給用戶提供某些服務(wù)等都是屬于這個范疇。31. 對WSN進行管理時遵循的原則。答：P202：1） 高效的通信機制2） 輕量型的結(jié)構(gòu)3） 智能自組織的機制4） 安全、穩(wěn)定的環(huán)境32. 常用的WSN仿真軟件有哪些。答：P214（情人節(jié)）：OPNETNS2TOSSIM33. WSN節(jié)點硬件一般包括哪四個模塊。答：P223：傳感器模塊：負(fù)責(zé)檢測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊：負(fù)責(zé)控制整個傳感器節(jié)點的操作，存儲和處理本身采集的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點發(fā)來的數(shù)據(jù)。無線通信模塊：杜澤與其他節(jié)點進行無線通信，交換控制信息和收發(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。34. WSN節(jié)點硬件設(shè)計的原則。答：P224：1） 微型化2） 低功耗3） 擴展性和靈活性4