《物聯(lián)網(wǎng)工程概論》習題及思考題答案33

1、物聯(lián)網(wǎng)工程概論習題與思考題答案TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc300566935 第1章答案 輸出通道連連接被控裝置置的執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)，各種電磁磁干擾會經(jīng)通通道進入被控裝置，因因此必須在輸出通道中中采取抗干擾擾措施。3-30電橋電電路的主要作作用是什么？可以分為哪哪幾種？答：電橋電路是是傳感器檢測測電路中經(jīng)常常使用的電路路，主要用來來把傳感器的的電阻、電容容、電感變化化轉(zhuǎn)換為電壓壓或電流。分分為直流電橋橋、 交流電橋橋和放大電路3-31繪出基基本放大電路路的電路圖。答：略。3-32放大電電路有哪3種種形式?輸出出信號的表達達形式分別是是什么？答：反向放大：同向放大：

2、差動放大：第4章答案4-1傳感器節(jié)節(jié)點在實現(xiàn)各各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議議和應用系統(tǒng)統(tǒng)時，存在哪哪些現(xiàn)實約束束？答：傳感器節(jié)點點在實現(xiàn)各種種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和和應用系統(tǒng)時時，存在以下下一些現(xiàn)實約約束。1.電源能量有有限傳感器節(jié)點體積積微小，通常常攜帶能量十十分有限的電電池。由于傳傳感器節(jié)點個個數(shù)多、成本本要求低廉、分分布區(qū)域廣，而而且部署區(qū)域域環(huán)境復雜，有有些區(qū)域甚至至人員不能到到達，所以傳傳感器節(jié)點通通過更換電池池的方式來補補充能源是不不現(xiàn)實的。如如何高效使用用能量來最大大化網(wǎng)絡(luò)生命命周期是傳感感器網(wǎng)絡(luò)面臨臨的首要挑戰(zhàn)戰(zhàn)。如何讓網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信更有有效率，減少少不必要的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)發(fā)和接收，不不需要通信時時盡快進入睡睡眠狀態(tài)，

3、是是傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)協(xié)議設(shè)計需需要重點考慮慮的問題。2.通信能力有有限無線通信的能量量消耗與通信信距離的關(guān)系系為：其中，參數(shù)n滿滿足關(guān)系2n4。n的取值與很很多因素有關(guān)關(guān)，例如傳感感器節(jié)點部署署貼近地面時時，障礙物多多干擾大，nn的取值就大大；天線質(zhì)量量對信號發(fā)射射質(zhì)量的影響響也很大?？伎紤]諸多因素素，通常取nn為3，即通通信能耗與距距離的三次方方成正比。隨隨著通信距離離的增加，能能耗將急劇增增加。因此，在在滿足通信連連通度的前提提下應盡量減減少單跳通信信距離。由于于節(jié)點能量的的變化，受高高山、建筑物物、障礙物等等地勢地貌以以及風雨雷電電等自然環(huán)境境的影響，無無線通信性能能可能經(jīng)常變變化，頻繁出出

4、現(xiàn)通信中斷斷。在這樣的的通信環(huán)境和和節(jié)點有限通通信能力的情情況下，如何何設(shè)計網(wǎng)絡(luò)通通信機制以滿滿足傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信需需求是傳感器器網(wǎng)絡(luò)面臨的的挑戰(zhàn)之一。3.計算和存儲儲能力有限傳感器節(jié)點是一一種微型嵌入入式設(shè)備，要要求它價格低低功耗小，這這些限制必然然導致其攜帶帶的處理器能能力比較弱，存存儲器容量比比較小。為了了完成各種任任務(wù)，傳感器器節(jié)點需要完完成監(jiān)測數(shù)據(jù)據(jù)的采集和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)的的管理和處理理、應答匯聚聚節(jié)點的任務(wù)務(wù)請求和節(jié)點點控制等多種種工作。如何何利用有限的的計算和存儲儲資源完成諸諸多協(xié)同任務(wù)務(wù)成為傳感器器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的的挑戰(zhàn)。4-2舉例說明明無線傳感器器網(wǎng)絡(luò)的應用用領(lǐng)域。答：傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)

5、的應用前景景非常廣闊，能能夠廣泛應用用于軍事、環(huán)環(huán)境監(jiān)測和預預報、健康護護理、智能家家居、建筑物物狀態(tài)監(jiān)控、復復雜機械監(jiān)控控、城市交通通、空間探索索、大型車間間和倉庫管理理，以及機場場、大型工業(yè)業(yè)園區(qū)的安全全監(jiān)測等領(lǐng)域域。隨著傳感感器網(wǎng)絡(luò)的深深入研究和廣廣泛應用，傳傳感器網(wǎng)絡(luò)將將逐漸深入到到人類生活的的各個領(lǐng)域。1.軍事應用傳感器網(wǎng)絡(luò)具有有可快速部署署、可自組織織、隱蔽性強強和高容錯性性的特點，因因此非常適合合在軍事上應應用。利用傳傳感器網(wǎng)絡(luò)能能夠?qū)崿F(xiàn)對敵敵軍兵力和裝裝備的監(jiān)控、戰(zhàn)戰(zhàn)場的實時監(jiān)監(jiān)視、目標的的定位、戰(zhàn)場場評估、核攻攻擊和生物化化學攻擊的監(jiān)監(jiān)測和搜索等等功能。通過過飛機或炮彈彈直接

6、將傳感感器節(jié)點播撒撒到敵方陣地地內(nèi)部，或者者在公共隔離離帶部署傳感感器網(wǎng)絡(luò)，就就能夠非常隱隱蔽而且近距距離準確地收收集戰(zhàn)場信息息，迅速獲取取有利于作戰(zhàn)戰(zhàn)的信息。傳傳感器網(wǎng)絡(luò)是是由大量的隨隨機分布的節(jié)節(jié)點組成的，即即使一部分傳傳感器節(jié)點被被敵方破壞，剩剩下的節(jié)點依依然能夠自組組織地形成網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)。傳感器器網(wǎng)絡(luò)可以通通過分析采集集到的數(shù)據(jù)，得得到十分準確確的目標定位位，從而為火火控和制導系系統(tǒng)提供精確確的制導。利利用生物和化化學傳感器，可可以準確地探探測到生化武武器的成分，及及時提供情報報信息，有利利于正確防范范和實施有效效的反擊。2.環(huán)境觀測和和預報系統(tǒng)隨著人們對于環(huán)環(huán)境的日益關(guān)關(guān)注，環(huán)境科科學所涉

7、及的的范圍越來越越廣泛。傳感感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)環(huán)境研究方面面可用于監(jiān)視視農(nóng)作物灌溉溉情況、土壤壤空氣情況、牲牲畜和家禽的的環(huán)境狀況和和大面積的地地表監(jiān)測等，可可用于行星探探測、氣象和和地理研究、洪洪水監(jiān)測等，還還可以通過跟跟蹤鳥類、小小型動物和昆昆蟲進行種群群復雜度的研研究等。類似似地，傳感器器網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)現(xiàn)對森林環(huán)境境監(jiān)測和火災災報告，傳感感器節(jié)點被隨隨機密布在森森林之中，平平常狀態(tài)下定定期報告森林林環(huán)境數(shù)據(jù)，當當發(fā)生火災時時，這些傳感感器節(jié)點通過過協(xié)同合作會會在很短的時時間內(nèi)將火源源的具體地點點、火勢的大大小等信息傳傳送給相關(guān)部部門。3.醫(yī)療護理傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)醫(yī)療系統(tǒng)和健健康護理方面面的應用包括括

8、監(jiān)測人體的的各種生理數(shù)數(shù)據(jù)，跟蹤和和監(jiān)控醫(yī)院內(nèi)內(nèi)醫(yī)生和患者者的行動，醫(yī)醫(yī)院的藥物管管理等。如果果在住院病人人身上安裝特特殊用途的傳傳感器節(jié)點，如如心率和血壓壓監(jiān)測設(shè)備，醫(yī)醫(yī)生利用傳感感器網(wǎng)絡(luò)就可可以隨時了解解被監(jiān)護病人人的病情，發(fā)發(fā)現(xiàn)異常能夠夠迅速搶救。將將傳感器節(jié)點點按藥品種類類分別放置，計計算機系統(tǒng)即即可幫助辨認認所開的藥品品，從而減少少病人用錯藥藥的可能性。還還可以利用傳傳感器網(wǎng)絡(luò)長長時間地收集集人體的生理理數(shù)據(jù)，這些些數(shù)據(jù)對了解解人體活動機機理和研制新新藥品都是非非常有用的。4.智能家居傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠夠應用在家居居中。在家電電和家具中嵌嵌入傳感器節(jié)節(jié)點，通過無無線網(wǎng)絡(luò)與IInternn

9、et連接在在一起，將會會為人們提供供更加舒適、方方便和更具人人性化的智能能家居環(huán)境。利利用遠程監(jiān)控控系統(tǒng)，可完完成對家電的的遠程遙控，例例如可以在回回家之前半小小時打開空調(diào)調(diào)，這樣回家家的時候就可可以直接享受受適合的室溫溫，也可以遙遙控電飯鍋、微微波爐、電冰冰箱、電話機機、電視機、錄錄像機、電腦腦等家電，按按照自己的意意愿完成相應應的煮飯、燒燒菜、查收電電話留言、選選擇錄制電視視和電臺節(jié)目目以及下載網(wǎng)網(wǎng)上資料到電電腦中等工作作，也可以通通過圖像傳感感設(shè)備隨時監(jiān)監(jiān)控家庭安全全情況。利用用傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)可以建立智智能幼兒園，監(jiān)監(jiān)測孩童的早早期教育環(huán)境境，跟蹤孩童童的活動軌跡跡，可以讓父父母和老師全全

10、面地研究學學生的學習過過程。5.建筑物狀態(tài)態(tài)監(jiān)控建筑物狀態(tài)監(jiān)控控（Structture HHealthh Monitooring，SSHM）是利利用傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)來監(jiān)控建建筑物的安全全狀態(tài)。由于于建筑物不斷斷修補，可能能會存在一些些安全隱患。雖雖然地殼偶爾爾的小振動可能不會會帶來看得見見的損壞，但但是也許會在在支柱上產(chǎn)生生潛在的裂縫縫，這個裂縫縫可能會在下下一次地震中中導致建筑物物倒塌。用傳傳統(tǒng)方法檢查查，往往要將將大樓關(guān)閉數(shù)數(shù)月。采用傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，可以讓大大樓、橋梁和和其他建筑物物能夠自身感感覺并意識到到它們本身的的狀況，使得得安裝了傳感感器網(wǎng)絡(luò)的智智能建筑自動動告訴管理部部門它們的狀狀態(tài)信息

11、，并并且能夠自動動按照優(yōu)先級級來進行一系系列自我修復復工作。未來來的各種摩天天大樓可能就就會裝備這種種類似紅綠燈燈的裝置，從從而建筑物可可自動告訴人人們當前是否否安全、穩(wěn)固固程度如何等等信息。6.其他方面的的應用復雜機械的維護護經(jīng)歷了“無無維護”、“定定時維護”以以及“基于情情況的維護”三三個階段。采采用“基于情情況的維護”方方式能夠優(yōu)化化機械的使用用，保持過程程更加有效，并并且保證制造造成本仍然低低廉。其維護護開銷分為幾幾個部分：設(shè)設(shè)備開銷、安安裝開銷和人人工收集分析析機械狀態(tài)數(shù)數(shù)據(jù)的開銷。采采用無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)能夠降降低這些開銷銷，特別是能能夠去掉人工工開銷。尤其其是目前數(shù)據(jù)據(jù)處理硬件技技

12、術(shù)的飛速發(fā)發(fā)展和無線收收發(fā)硬件的發(fā)發(fā)展，新的技技術(shù)已經(jīng)成熟熟，可以使用用無線技術(shù)避避免昂貴的線線纜連接，采采用專家系統(tǒng)統(tǒng)自動實現(xiàn)數(shù)數(shù)據(jù)的采集和和分析。傳感感器網(wǎng)絡(luò)可以以應用于空間間探索。借助助于航天器在在外星體撒播播一些傳感器器節(jié)點，可以以對星球表面面進行長時間間的監(jiān)測。這這種方式成本本很低，節(jié)點點體積小，相相互之間可以以通信，也可可以和地面站站進行通信。4-3傳感器節(jié)節(jié)點由哪幾部部分組成？答：傳感器節(jié)點點由傳感器模模塊、處理器器模塊、無線線通信模塊和和能量供應模模塊四部分組組成。傳感器器模塊負責監(jiān)監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信信息的采集和和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；處理器模塊塊負責控制整整個傳感器節(jié)節(jié)點的操作，存存儲和處理本

13、本身采集的數(shù)數(shù)據(jù)以及其他他節(jié)點發(fā)來的的數(shù)據(jù)；無線線通信模塊負負責與其他傳傳感器節(jié)點進進行無線通信信，交換控制制消息和收發(fā)發(fā)采集數(shù)據(jù)；能量供應模模塊為傳感器器節(jié)點提供運運行所需的能能量，通常采采用微型電池池。4-4簡述無線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)各層協(xié)議和和平臺的功能能。答：協(xié)議棧包括括物理層、數(shù)數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層、傳輸輸層和應用層層，與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)協(xié)議棧的五五層協(xié)議相對對應。另外，協(xié)協(xié)議棧還包括括能量管理平平臺、移動管管理平臺和任任務(wù)管理平臺臺。這些管理理平臺使得傳傳感器節(jié)點能能夠按照能源源高效的方式式協(xié)同工作，在在節(jié)點移動的的傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)據(jù)，并支持多多任務(wù)和資源源共享。各層層協(xié)議和平臺臺的功能

14、如下下：物理層提供簡單單但健壯的信信號調(diào)制和無無線收發(fā)技術(shù)術(shù)；數(shù)據(jù)鏈路層負責責數(shù)據(jù)成幀、幀幀檢測、媒體體訪問和差錯錯控制；網(wǎng)絡(luò)層主要負責責路由生成與與路由選擇；傳輸層負責數(shù)據(jù)據(jù)流的傳輸控控制，是保證證通信服務(wù)質(zhì)質(zhì)量的重要部部分；應用層包括一系系列基于監(jiān)測測任務(wù)的應用用層軟件；能量管理平臺管管理傳感器節(jié)節(jié)點如何使用用能源，在各各個協(xié)議層都都需要考慮節(jié)節(jié)省能量；移動管理平臺檢檢測并注冊傳傳感器節(jié)點的的移動，維護護到匯聚節(jié)點點的路由，使使得傳感器節(jié)節(jié)點能夠動態(tài)態(tài)跟蹤其鄰居居的位置；任務(wù)管理平臺在在一個給定的的區(qū)域內(nèi)平衡衡和調(diào)度監(jiān)測測任務(wù)。4-5無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)具有有何顯著特點點？答：無線傳感器器網(wǎng)絡(luò)

15、具有以以下的特點：1.大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)絡(luò)為了獲取精確信信息，在監(jiān)測測區(qū)域通常部部署大量傳感感器節(jié)點，傳傳感器節(jié)點數(shù)數(shù)量可能達到到成千上萬，甚甚至更多。傳傳感器網(wǎng)絡(luò)的的大規(guī)模性包包括兩方面的的含義：一方方面是傳感器器節(jié)點分布在在很大的地理理區(qū)域內(nèi)，如如在原始大森森林采用傳感感器網(wǎng)絡(luò)進行行森林防火和和環(huán)境監(jiān)測，需需要部署大量量的傳感器節(jié)節(jié)點；另一方方面，傳感器器節(jié)點部署很很密集，在一一個面積不是是很大的空間間內(nèi)，密集部部署了大量的的傳感器節(jié)點點。傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模模性具有如下下優(yōu)點：通過過不同空間視視角獲得的信信息具有更大大的信噪比；通過分布式式處理大量的的采集信息能能夠提高監(jiān)測測的精確度，降降低對單

16、個傳傳感器節(jié)點的的精度要求；大量冗余節(jié)節(jié)點的存在，使使得系統(tǒng)具有有很強的容錯錯性能；大量量節(jié)點能夠增增大覆蓋的監(jiān)監(jiān)測區(qū)域，減減少洞穴或者者盲區(qū)。2.自組織網(wǎng)絡(luò)絡(luò)在傳感器網(wǎng)絡(luò)應應用中，通常常情況下傳感感器節(jié)點被放放置在沒有基基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的地地方。傳感器器節(jié)點的位置置不能預先精精確設(shè)定，節(jié)節(jié)點之間的相相互鄰居關(guān)系系預先也不知知道，如通過過飛機播撒大大量傳感器節(jié)節(jié)點到面積廣廣闊的原始森森林中，或隨隨意放置到人人不可到達或或危險的區(qū)域域。這樣就要要求傳感器節(jié)節(jié)點具有自組組織的能力，能能夠自動進行行配置和管理理，通過拓撲撲控制機制和和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議自自動形成轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)的的多跳無線網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。3多跳路由網(wǎng)絡(luò)中節(jié)

17、點通信信距離有限，一一般在幾十到到幾百米范圍圍內(nèi)，節(jié)點只只能與它的鄰鄰居直接通信信。如果希望望與其射頻覆覆蓋范圍之外外的節(jié)點進行行通信，則需需要通過中間間節(jié)點進行路路由。網(wǎng)絡(luò)的的多跳路由使使用網(wǎng)關(guān)和 HYPERLINK /product/searchfile/7239.html 路路由器來實現(xiàn)現(xiàn)，而無線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)中中的多跳路由由是由普通網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點完成成的，沒有專專門的路由設(shè)設(shè)備。這樣每每個節(jié)點既可可以是信息的的發(fā)起者，也也可以是信息息的轉(zhuǎn)發(fā)者。4.動態(tài)性網(wǎng)絡(luò)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓拓撲結(jié)構(gòu)可能能因為下列因因素而改變：環(huán)境因素素或電能耗盡盡造成的傳感感器節(jié)點出現(xiàn)現(xiàn)故障或失效效；環(huán)境條條件變化可能能造成

18、無線通通信鏈路帶寬寬變化，甚至至時斷時通；傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的傳感器器、感知對象象和觀察者這這三要素都可可能具有移動動性；新節(jié)節(jié)點的加入。這這就要求傳感感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)要能夠適應應這種變化，具具有動態(tài)的系系統(tǒng)可重構(gòu)性性。4.可靠的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)特別別適合部署在在惡劣環(huán)境或或人類不宜到到達的區(qū)域，傳傳感器節(jié)點可可能工作在露露天環(huán)境中，遭遭受太陽的暴暴曬或風吹雨雨淋，甚至遭遭到無關(guān)人員員或動物的破破壞。傳感器器節(jié)點往往采采用隨機部署署，如通過飛飛機撒播或發(fā)發(fā)射炮彈到指指定區(qū)域進行行部署。這些些都要求傳感感器節(jié)點非常常堅固，不易易損壞，適應應各種惡劣環(huán)環(huán)境條件。由于監(jiān)測區(qū)域環(huán)環(huán)境的限制以以及傳感器節(jié)節(jié)點數(shù)

19、目巨大大，不可能人人工“照顧”每每個傳感器節(jié)節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)的的維護十分困困難甚至不可可維護。傳感感器網(wǎng)絡(luò)的通通信保密性和和安全性也十十分重要，要要防止監(jiān)測數(shù)數(shù)據(jù)被盜取和和獲取偽造的的監(jiān)測信息。因因此，傳感器器網(wǎng)絡(luò)的軟硬硬件必須具有有魯棒性和容容錯性。5.以數(shù)據(jù)為中中心的網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)是任任務(wù)型的網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，脫離傳感感器網(wǎng)絡(luò)談?wù)撜搨鞲衅鞴?jié)點點沒有任何意意義。傳感器器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)節(jié)點采用節(jié)點點編號標識，節(jié)節(jié)點編號是否否需要全網(wǎng)唯唯一取決于網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議議的設(shè)計。由由于傳感器節(jié)節(jié)點隨機部署署，構(gòu)成的傳傳感器網(wǎng)絡(luò)與與節(jié)點編號之之間的關(guān)系是是完全動態(tài)的的，表現(xiàn)為節(jié)節(jié)點編號與節(jié)節(jié)點位置沒有有必然聯(lián)系。用用戶使用傳感

20、感器網(wǎng)絡(luò)查詢詢事件時，直直接將所關(guān)心心的事件通告告給網(wǎng)絡(luò)，而而不是通告給給某個確定編編號的節(jié)點。網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)在獲得指指定事件的信信息后匯報給給用戶。這種種以數(shù)據(jù)本身身作為查詢或或傳輸線索的的思想更接近近于自然語言言交流的習慣慣。所以通常常說傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)是一個以以數(shù)據(jù)為中心心的網(wǎng)絡(luò)。6.應用相關(guān)的的網(wǎng)絡(luò)傳感器網(wǎng)絡(luò)用來來感知客觀物物理世界，獲獲取物理世界界的信息量。客客觀世界的物物理量多種多多樣，不可窮窮盡。不同的的傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)應用關(guān)心不不同的物理量量，因此對傳傳感器的應用用系統(tǒng)也有多多種多樣的要要求。不同的的應用背景對對傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的要求不同同，其硬件平平臺、軟件系系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)協(xié)議必然會有有很大差別。

21、所所以傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)不能像IInternnet一樣，有有統(tǒng)一的通信信協(xié)議平臺。對對于不同的傳傳感器網(wǎng)絡(luò)應應用雖然存在在一些共性問問題，但在開開發(fā)傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應用中，更更關(guān)心傳感器器網(wǎng)絡(luò)的差異異。只有讓系系統(tǒng)更貼近應應用，才能做做出最高效的的目標系統(tǒng)。針針對每一個具具體應用來研研究傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，這這是傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計不同同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的顯著特征征。4-6基于距離離的定位的方方法分為：基基于TOA的的定位、基于于TDOA的的定位、基于于AOA的定定位和基于RRSSI的定定位等，比較較這四種方法法的優(yōu)缺點。答：基于TOAA的定位精度度高，但要求求節(jié)點間保持持精確的時間間同步，因此此對傳感器節(jié)節(jié)點的

22、硬件和和功耗提出了了較高的要求求。TDOAA技術(shù)對硬件件的要求高，成成本和能耗使使得該種技術(shù)術(shù)對低能耗的的傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)提出了挑戰(zhàn)戰(zhàn)。但是TDDOA技術(shù)測測距誤差小，有有較高的精度度。AOA定定位不僅能確確定節(jié)點的坐坐標，還能提提供節(jié)點的方方位信息。但但AOA測距距技術(shù)易受外外界環(huán)境影響響，且AOAA需要額外硬硬件，在硬件件尺寸和功耗耗上不適用于于大規(guī)模的傳傳感器網(wǎng)絡(luò)。在在實驗環(huán)境中中RSSI表表現(xiàn)出良好的的特性，但是是在現(xiàn)實環(huán)境境中，溫度、障障礙物、傳播播模式等條件件往往都是變變化的，使得得該技術(shù)在實實際應用中仍仍然存在困難難。4-7無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)為什什么要使用時時間同步機制制，時間同步步機

23、制的主要要性能參數(shù)包包括哪些？答：在無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)中，單個節(jié)節(jié)點的能力非非常有限，整整個系統(tǒng)所要要實現(xiàn)的功能能需要網(wǎng)絡(luò)內(nèi)內(nèi)所有節(jié)點互互相配合共同同完成。時間間同步在無線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中起著非常常重要的作用用。在分布式式系統(tǒng)中，不不同的節(jié)點都都有自己的本本地時鐘。由由于不同節(jié)點點的晶體振蕩蕩器頻率存在在偏差，以及及溫度變化和和電磁波干擾擾等，即使在在某個時刻所所有節(jié)點都達達到時間同步步，它們的時時間也會逐漸漸出現(xiàn)偏差，而而分布式系統(tǒng)統(tǒng)的協(xié)同工作作需要節(jié)點間間的時間同步步，因此時間間同步機制是是分布式系統(tǒng)統(tǒng)基礎(chǔ)框架的的一個關(guān)鍵機機制。傳感器網(wǎng)絡(luò)應用用的多樣性導導致了對時間間同步機制需需求的

24、多樣性性，不可能用用一種時間同同步機制滿足足所有的應用用要求。傳感感器網(wǎng)絡(luò)的時時間同步機制制的主要性能能參數(shù)如下：（1）最大誤差差：一組傳感感器節(jié)點之間間的最大時間間差量，或相相對外部標準準時間的最大大差量。通常常情況下，最最大誤差隨著著需要同步的的傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)范圍的增大大而增加。（2）同步期限限：節(jié)點間需需要一直保持持時間同步的的時間長度，傳傳感器網(wǎng)絡(luò)需需要在各種時時間長度內(nèi)保保持時間同步步，從瞬間同同步到伴隨網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)存在的永永久同步。（3）同步范圍圍：需要節(jié)點點間時間同步步的區(qū)域范圍圍，這個范圍圍可以是地理理范圍，如以以米度量的距距離；也可以以是邏輯距離離，如網(wǎng)絡(luò)的的跳數(shù)。（4）可用性：指在

25、范圍內(nèi)內(nèi)的覆蓋完整整性，有些時時間同步機制制能夠同步區(qū)區(qū)域內(nèi)的每個個節(jié)點，基于于網(wǎng)絡(luò)的機制制通常能夠同同步每個節(jié)點點，而有些機機制對硬件要要求高，僅能能同步部分節(jié)節(jié)點，如GPPS系統(tǒng)。（5）效率：達達到同步精度度所經(jīng)歷的時時間以及消耗耗的能量。需需要交換的同同步消息越多多，經(jīng)歷的時時間越長，消消耗的網(wǎng)絡(luò)能能量就越大，同同步的效率相相對就越低。（6）代價和體體積：時間同同步可能需要要特定硬件，在在傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中需要考慮慮部件的價格格和體積，這這對傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)非常重要要。4-8無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)的安安全研究要解解決哪些問題題？答：無線傳感器器網(wǎng)絡(luò)的安全全和一般網(wǎng)絡(luò)絡(luò)安全的出發(fā)發(fā)點是相同的的，都要解決

26、決如下問題：（1）機密性問問題。所有敏敏感數(shù)據(jù)在存存儲和傳輸?shù)牡倪^程中都要要保證其機密密性，讓任何何人在截獲物物理通信信號號的時候不能能直接獲得消消息內(nèi)容。（2）點到點的的消息認證問問題。網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點在接收到到另外一個節(jié)節(jié)點發(fā)送過來來的消息時，能能夠確認這個個數(shù)據(jù)包確實實是從該節(jié)點點發(fā)送出來的的，而不是別別人冒充的。（3）完整性鑒鑒別問題。網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在接接收到一個數(shù)數(shù)據(jù)包的時候候，能夠確認認這個數(shù)據(jù)包包和發(fā)出來的的時候一模一一樣，沒有被被中間節(jié)點篡篡改或者在傳傳輸中通信出出錯。（4）新鮮性問問題。數(shù)據(jù)本本身具有時效效性，網(wǎng)絡(luò)節(jié)節(jié)點能夠判斷斷最新接收到到的數(shù)據(jù)包是是發(fā)送者最新新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)據(jù)包。造成

27、新新鮮性問題一一般有兩種原原因：一是由由網(wǎng)絡(luò)多路徑徑延時的非確確定性導致數(shù)數(shù)據(jù)包的接收收錯序而引起起，二是由惡惡意節(jié)點的重重放（repplay）攻攻擊而引起。（5）認證組播播/廣播問題題。認證組播播/廣播解決決的是單一節(jié)節(jié)點向一組節(jié)節(jié)點/所有節(jié)節(jié)點發(fā)送統(tǒng)一一通告的認證證安全問題。認認證廣播的發(fā)發(fā)送者是一個個，而接收者者是很多個，所所以認證方法法和點到點通通信認證方式式完全不同。在在SPINSS安全框架中中將詳細分析析廣播認證問問題。（6）安全管理理問題。安全全管理包括安安全引導和安安全維護兩個個部分。安全全引導是指一一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)統(tǒng)從分散的、獨獨立的、沒有有安全通道保保護的個體集集合，按照預預定

28、的協(xié)議機機制，逐步形形成統(tǒng)一完整整的、具有安安全信道保護護的、連通的的安全網(wǎng)絡(luò)的的過程。4-9與傳統(tǒng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)協(xié)議相比，無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)協(xié)議具有哪些些特點？答：與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的路由協(xié)議議相比，無線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的路由協(xié)議議具有以下特特點：（1）能量優(yōu)先先。傳統(tǒng)路由由協(xié)議在選擇擇最優(yōu)路徑時時，很少考慮慮節(jié)點的能量量消耗問題。而而無線傳感器器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點點的能量有限限，延長整個個網(wǎng)絡(luò)的生存存期成為傳感感器網(wǎng)絡(luò)路由由協(xié)議設(shè)計的的重要目標，因因此需要考慮慮節(jié)點的能量量消耗以及網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能量均衡衡使用的問題題。（2）基于局部部拓撲信息。無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為了節(jié)省省通信能量，通通常采用多跳跳的通信模

29、式式，而節(jié)點有有限的存儲資資源和計算資資源，使得節(jié)節(jié)點不能存儲儲大量的路由由信息，不能能進行太復雜雜的路由計算算。在節(jié)點只只能獲取局部部拓撲信息和和資源有限的的情況下，如如何實現(xiàn)簡單單高效的路由由機制是無線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的一個基本本問題。（3）以數(shù)據(jù)為為中心。傳統(tǒng)統(tǒng)的路由協(xié)議議通常以地址址作為節(jié)點的的標識和路由由的依據(jù)，而而無線傳感器器網(wǎng)絡(luò)中大量量節(jié)點隨機部部署，所關(guān)注注的是監(jiān)測區(qū)區(qū)域的感知數(shù)數(shù)據(jù)，而不是是具體哪個節(jié)節(jié)點獲取的信信息，不取決決于全網(wǎng)唯一的標識。傳傳感器網(wǎng)絡(luò)通通常包含多個個傳感器節(jié)點點到少數(shù)匯聚聚節(jié)點的數(shù)據(jù)據(jù)流，按照對對感知數(shù)據(jù)的的需求、數(shù)據(jù)據(jù)通信模式和和流向等，以以數(shù)據(jù)為中心心

30、形成消息的的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。（4）應用相關(guān)關(guān)。傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的應用環(huán)環(huán)境千差萬別別，數(shù)據(jù)通信信模式不同，沒沒有一個路由由機制適合所所有的應用，這這是傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)應用相關(guān)關(guān)性的一個體體現(xiàn)。設(shè)計者者需要針對每每一個具體應應用的需求，設(shè)設(shè)計與之適應應的特定路由由機制。4-10四種類類型的路由協(xié)協(xié)議分別是什什么？答：從具體應用用的角度出發(fā)發(fā)，根據(jù)不同同應用對傳感感器網(wǎng)絡(luò)各種種特性的敏感感度不同，將將路由協(xié)議分分為四種類型型。四種類型型的路由協(xié)議議分別是：（1）能量感知知路由協(xié)議。高高效利用網(wǎng)絡(luò)絡(luò)能量是傳感感器網(wǎng)絡(luò)路由由協(xié)議的一個個顯著特征，早早期提出的一一些傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議議往往僅考慮慮了能量因素素。為了

31、強調(diào)調(diào)高效利用能能量的重要性性，在此將它它們劃分為能能量感知路由由協(xié)議。能量量感知路由協(xié)協(xié)議從數(shù)據(jù)傳傳輸中的能量量消耗出發(fā)，討討論最優(yōu)能量量消耗路徑以以及最長網(wǎng)絡(luò)絡(luò)生存期等問問題。（2）基于查詢詢的路由協(xié)議議。在諸如環(huán)環(huán)境檢測、戰(zhàn)戰(zhàn)場評估等應應用中，需要要不斷查詢傳傳感器節(jié)點采采集的數(shù)據(jù)，匯匯聚節(jié)點（查查詢節(jié)點）發(fā)發(fā)出任務(wù)查詢詢命令，傳感感器節(jié)點向查查詢節(jié)點報告告采集的數(shù)據(jù)據(jù)。在這類應應用中，通信信流量主要是是查詢節(jié)點和和傳感器節(jié)點點之間的命令令和數(shù)據(jù)傳輸輸，同時傳感感器節(jié)點的采采樣信息在傳傳輸路徑上通通常要進行數(shù)數(shù)據(jù)融合，通通過減少通信信流量來節(jié)省省能量。（3）地理位置置路由協(xié)議。在在諸如目

32、標跟跟蹤類應用中中，往往需要要喚醒距離跟跟蹤目標最近近的傳感器節(jié)節(jié)點，以得到到關(guān)于目標的的更精確位置置等相關(guān)信息息。在這類應應用中，通常常需要知道目目的節(jié)點的精精確或者大致致地理位置。把把節(jié)點的位置置信息作為路路由選擇的依依據(jù)，不僅能能夠完成節(jié)點點路由功能，還還可以降低系系統(tǒng)專門維護護路由協(xié)議的的能耗。（4）可靠的路路由協(xié)議。無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的某些應應用對通信的的服務(wù)質(zhì)量有有較高要求，如如可靠性和實實時性等。而而在無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)中，鏈鏈路的穩(wěn)定性性難以保證，通通信信道質(zhì)量量比較低，拓拓撲變化比較較頻繁，要實實現(xiàn)服務(wù)質(zhì)量量保證，需要要設(shè)計相應的的可靠的路由由協(xié)議。4-11在設(shè)計計無線傳感器器

33、網(wǎng)絡(luò)的MAAC協(xié)議時，需需要著重考慮慮哪幾個方面面？答：在設(shè)計無線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的MAC協(xié)協(xié)議時，需要要著重考慮以以下幾個方面面：（1）節(jié)省能量量。傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點一一般是以干電電池、紐扣電電池等提供能能量，而且電電池能量通常常難以進行補補充，為了長長時間保證傳傳感器網(wǎng)絡(luò)的的有效工作，MMAC協(xié)議在在滿足應用要要求的前提下下，應盡量節(jié)節(jié)省使用節(jié)點點的能量。（2）可擴展性性。由于傳感感器節(jié)點數(shù)目目、節(jié)點分布布密度等在傳傳感器網(wǎng)絡(luò)生生存過程中不不斷變化，節(jié)節(jié)點位置也可可能移動，還還有新節(jié)點加加入網(wǎng)絡(luò)的問問題，所以無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)結(jié)構(gòu)具有動態(tài)態(tài)性。MACC協(xié)議也應具具有可擴展性性，以適應

34、這這種動態(tài)變化化的拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)。（3）網(wǎng)絡(luò)效率率。網(wǎng)絡(luò)效率率包括網(wǎng)絡(luò)的的公平性、實實時性、網(wǎng)絡(luò)絡(luò)吞吐量以及及帶寬利用率率等。4-12在無線線傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中可能造成成網(wǎng)絡(luò)能量浪浪費的主要原原因包括哪幾幾方面？答：可能造成網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)能量浪費費的主要原因因包括如下幾幾方面：（1）如果MAAC協(xié)議采用用競爭方式使使用共享的無無線信道，節(jié)節(jié)點在發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)的過程中中，可能會引引起多個節(jié)點點之間發(fā)送的的數(shù)據(jù)產(chǎn)生碰碰撞。這就需需要重傳發(fā)送送的數(shù)據(jù)，從從而消耗節(jié)點點更多的能量量。（2）節(jié)點接收收并處理不必必要的數(shù)據(jù)。這這種串音（oover hhearinng）現(xiàn)象造造成節(jié)點的無無線接收模塊塊和處理器模模塊消耗更多多的

35、能量。（3）節(jié)點在不不需要發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)時一直保保持對無線信信道的空閑偵偵聽（idlle lissteninng），以便便接收可能傳傳輸給自己的的數(shù)據(jù)。這種種過度的空閑閑偵聽或者沒沒必要的空閑閑偵聽同樣會會造成節(jié)點能能量的浪費。（4）在控制節(jié)節(jié)點之間的信信道分配時，如如果控制消息息過多，也會會消耗較多的的網(wǎng)絡(luò)能量。4-13按照采采用固定分配配信道方式還還是隨機訪問問信道方式可可將傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的MACC協(xié)議分為哪哪三類？答：按照下列條條件分類MAAC協(xié)議：第第一，采用分分布式控制還還是集中控制制；第二，使使用單一共享享信道還是多多個信道；第第三，采用固固定分配信道道方式還是隨隨機訪問信道道方式。按照

36、照第三種分類類方法，將傳傳感器網(wǎng)絡(luò)的的MAC協(xié)議議分為三類：（1）采用無線線信道的時分分復用方式，給給每個傳感器器節(jié)點分配固固定的無線信信道使用時段段，從而避免免節(jié)點之間的的相互干擾；（2）采用無線線信道的隨機機競爭方式，節(jié)節(jié)點在需要發(fā)發(fā)送數(shù)據(jù)時隨隨機使用無線線信道，重點點考慮盡量減減少節(jié)點間的的干擾；（3）其他MAAC協(xié)議，如如通過采用頻頻分復用或者者碼分復用等等方式，實現(xiàn)現(xiàn)節(jié)點間無沖沖突的無線信信道的分配。4-14在傳感感器網(wǎng)絡(luò)中，為為什么要對網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進行拓撲撲結(jié)構(gòu)控制與與優(yōu)化。答：在傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)控制與優(yōu)化化有著十分重重要的意義，主主要表現(xiàn)在以以下幾個方面面：（1）影響

37、整個個網(wǎng)絡(luò)的生存存時間。傳感感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)節(jié)點一般采用用電池供電，節(jié)節(jié)省能量是網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計主要要考慮的問題題之一。拓撲撲控制的一個個重要目標就就是在保證網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)連通性和和覆蓋度的情情況下，盡量量合理高效地地使用網(wǎng)絡(luò)能能量，延長整整個網(wǎng)絡(luò)的生生存時間。（2）減小節(jié)點點間通信干擾擾，提高網(wǎng)絡(luò)絡(luò)通信效率。傳傳感器網(wǎng)絡(luò)中中節(jié)點通常密密集部署，如如果每個節(jié)點點都以大功率率進行通信，會會加劇節(jié)點之之間的干擾，降降低通信效率率，并造成節(jié)節(jié)點能量的浪浪費。另一方方面，如果選選擇太小的發(fā)發(fā)射功率，會會影響網(wǎng)絡(luò)的的連通性。所所以，拓撲控控制中的功率率控制技術(shù)是是解決這個矛矛盾的重要途途徑之一。（3）為路由協(xié)協(xié)議提供基礎(chǔ)

38、礎(chǔ)。在傳感器器網(wǎng)絡(luò)中，只只有活動的節(jié)節(jié)點才能夠進進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)，而拓撲控控制可以確定定由哪些節(jié)點點作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)節(jié)點，同時確確定節(jié)點之間間的鄰居關(guān)系系。（4）影響數(shù)據(jù)據(jù)融合。傳感感器網(wǎng)絡(luò)中的的數(shù)據(jù)融合指指傳感器節(jié)點點將采集的數(shù)數(shù)據(jù)發(fā)送給骨骨干節(jié)點，骨骨干節(jié)點進行行數(shù)據(jù)融合，并并把融合結(jié)果果發(fā)送給數(shù)據(jù)據(jù)收集節(jié)點。而而骨干節(jié)點的的選擇是拓撲撲控制的一項項重要內(nèi)容。（5）彌補節(jié)點點失效的影響響。傳感器節(jié)節(jié)點可能部署署在惡劣環(huán)境境中，在軍事事應用中甚至至部署在敵方方區(qū)域中，所所以很容易受受到破壞而失失效。這就要要求網(wǎng)絡(luò)拓撲撲結(jié)構(gòu)具有魯魯棒性以適應應這種情況。4-15傳感器器網(wǎng)絡(luò)拓撲控控制主要研究究的問題是

39、什什么？答：傳感器網(wǎng)絡(luò)絡(luò)拓撲控制主主要研究的問問題是：在滿滿足網(wǎng)絡(luò)覆蓋蓋度和連通度度的前提下，通通過功率控制制和骨干網(wǎng)節(jié)節(jié)點選擇，剔剔除節(jié)點之間間不必要的通通信鏈路，形形成一個數(shù)據(jù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的優(yōu)化化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具具體地講，傳傳感器網(wǎng)絡(luò)中中的拓撲控制制按照研究方方向可以分為為兩類：節(jié)點點功率控制和和層次型拓撲撲結(jié)構(gòu)組織。功功率控制機制制調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中中每個節(jié)點的的發(fā)射功率，在在滿足網(wǎng)絡(luò)連連通度的前提提下，均衡節(jié)節(jié)點的單跳可可達鄰居數(shù)目目。層次型拓拓撲控制利用用分簇機制，讓讓一些節(jié)點作作為簇頭節(jié)點點，由簇頭節(jié)節(jié)點形成一個個處理并轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)數(shù)據(jù)的骨干干網(wǎng)，其他非非骨干網(wǎng)節(jié)點點可以暫時關(guān)關(guān)閉通信模塊塊，進入休眠眠狀

40、態(tài)以節(jié)省省能量。4-16 LRR-WPANN具有哪些特特點？答：低速WPAAN(LR-WPAN)是按照IEEEE 802.115.4標準準，為近距離離聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的的。IEEEE 802.15.4標標準包括工業(yè)業(yè)監(jiān)控和組網(wǎng)網(wǎng)、辦公和家家庭自動化與與控制、庫存存管理、人機機接口裝置以以及無線傳感感器網(wǎng)絡(luò)等。網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)具有如下下特點：實現(xiàn)250kbbit/s，440kbitt/s，200kbit/s三種種傳輸速率。支持星形或者點點對點兩種網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)。具有16位短地地址或者644位擴展地址址。支持沖突避免載載波多路偵聽聽技術(shù)（caarrierr sensse mulltiplee acceess wi

41、ith coollisiion avvoidannce，CSSMA-CAA）。用于可靠傳輸?shù)牡娜珣饏f(xié)議議。低功耗。能量檢測（Ennergy Detecction， ED）。鏈路質(zhì)量指示（LLink QQualitty Inddicatiion，LQQI）。在2450MHHz頻帶內(nèi)定定義了16個個通道；在9915MHzz頻帶內(nèi)定義義了10個通通道；在8668MHz頻頻帶內(nèi)定義了了1個通道。4-17簡述IIEEE 802.115.4定義義的LR-WWPAN網(wǎng)絡(luò)絡(luò)中具有的兩兩種拓撲結(jié)構(gòu)構(gòu)。答：IEEE定定義了兩種不不同類型的設(shè)設(shè)備：一種是是完整功能設(shè)設(shè)備（Full-Functiional Devi

42、cee，F(xiàn)FD），另另一種是簡化化功能設(shè)備（Reduced-Functional Device，RFD）。全功能設(shè)備（FFFD）具有有以下幾個特特點：能夠在在任何拓撲結(jié)結(jié)構(gòu)中工作；能夠成為網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的主協(xié)協(xié)調(diào)器；能夠夠成為一個協(xié)協(xié)調(diào)器；能夠夠同任何其他他設(shè)備進行通通信。簡化功能設(shè)備（RRFD）具有有以下幾個特特點：被限制制在星形網(wǎng)絡(luò)拓撲中中；不能夠成成為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)調(diào)器；只能夠夠同網(wǎng)絡(luò)中的的協(xié)調(diào)器進行行通信；實現(xiàn)現(xiàn)起來非常簡簡單。由于RRFD非常簡簡單，就像一一個電燈開關(guān)關(guān)或者一個紅紅外線傳感器器，它們不需需要發(fā)送大量量的數(shù)據(jù)，并并且一次只能能同一個FFFD關(guān)聯(lián)，因因此，RFDD能夠使用很很少的資源

43、和和存儲空間。4-18簡述ZZigBeee協(xié)議與IEEEE 802.115.4標準準的聯(lián)系與區(qū)區(qū)別。答：IEEE 802.115.4僅定定義了物理層層和MAC層層的規(guī)范?；贗EEEE 802.115.4標準準的ZigBBee技術(shù)是是一種新興的的近距離、低低復雜度、低低功耗、低數(shù)數(shù)據(jù)速率、低低成本的無線線通信技術(shù)。ZZigBeee協(xié)議棧建立立在IEEEE 802.115.4的PPHY層和MMAC子層規(guī)規(guī)范之上。它它實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)絡(luò)層和應用層層。IEEEE 802.115.4標準準有IEEEE負責制定，而而ZigBeee協(xié)議由ZZigBeee聯(lián)盟制定。4-19數(shù)據(jù)融融合具有哪些些顯著特點。答：數(shù)據(jù)

44、融合具具有如下4個個顯著特點：1）信息的冗余余性：同一個個信號可能被被不同傳感器器捕獲，去除除不必要的重重復信息；2）信息的互補補性：一種傳傳感器捕獲一一種特征，多多種特征的結(jié)結(jié)合將獲得更更全面信息；3）信息處理的的及時性：多多傳感器的并并行采集與處處理；4）信息處理的的低成本性：為獲得準確確信息，可用用多種廉價的的傳感器協(xié)作作來代替單個個功能強大但但高價的傳感感器。4-20根據(jù)多多傳感器數(shù)據(jù)據(jù)融合模型定定義方法和無無線傳感器網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)自身特點點，數(shù)據(jù)融合合可劃分為哪哪些不同的型型式？答：根據(jù)多傳感感器數(shù)據(jù)融合合模型定義方方法和無線傳傳感器網(wǎng)絡(luò)自自身特點，數(shù)數(shù)據(jù)融合可根根據(jù)節(jié)點處理理層次、融合合前

45、后的數(shù)據(jù)據(jù)信息量、信信息抽象層次次的不同而劃劃分為不同的的型式。根據(jù)節(jié)點處理的的層次，可分分為集中式融融合和分布式式融合。根據(jù)融合前后數(shù)數(shù)據(jù)信息量的的變化，可分分為無損融合合和有損融合合。根據(jù)信息抽象層層次，可分為為數(shù)據(jù)級融合合、特征級融融合、決策級級融合。第5章答案5-1請簡述MM2M技術(shù)的的定義。答：隨著各種信信息通信手段（如IInternnet、遙感感勘測、遠程程信息處理、遠遠程控制等）的的發(fā)展，加之之地球上各類類設(shè)備的不斷斷增加，人們們開始越來越越多的關(guān)注于于如何對設(shè)備備和資產(chǎn)進行行有效監(jiān)視和和控制，甚至至如何用設(shè)備備控制設(shè)備“M2MM”理念由此此起源。M2M（Macchine/Man

46、-tto-Macchine/Man）是是一種以機器器智能交互為為核心的、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化的應用用與服務(wù)。簡簡單地說，MM2M是指機機器之間的互互聯(lián)互通。廣廣義上來說，MM2M可代表表機器對機器器、人對機器器、機器對人人、移動網(wǎng)絡(luò)絡(luò)對機器之間間的連接與通通信，它涵蓋蓋了所有實現(xiàn)現(xiàn)在人、機器器、系統(tǒng)之間間建立通信連連接的技術(shù)和和手段。5-2為什么電電聯(lián)組織ITTU要大力推推廣M2M技技術(shù)，認為MM2M技術(shù)是是物聯(lián)網(wǎng)核心心技術(shù)？答：各種技術(shù)的的發(fā)展使得網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)及其應用用變得無所不不能，未來網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將會是通通信網(wǎng)、互聯(lián)聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的融合。物物聯(lián)網(wǎng)是一個個具有創(chuàng)新的的潛力無限的的領(lǐng)域，被看看作是繼計算算機、互聯(lián)網(wǎng)

47、網(wǎng)與移動通信信網(wǎng)之后的又又一次信息產(chǎn)產(chǎn)業(yè)浪潮，已已被世界各國國當作應對經(jīng)經(jīng)濟危機、振振興經(jīng)濟的重重點技術(shù)之一一。5-3 M2MM的業(yè)務(wù)模型型是什么？答：M2M的業(yè)業(yè)務(wù)模型由三三部分組成：行業(yè)終端、移移動通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)、M2M應應用平臺。各各部分的功能能如下：行業(yè)終端1.符合相關(guān)行行業(yè)標準，具具備入網(wǎng)證、合合格證等相關(guān)關(guān)檢測合格證證書2.符合行業(yè)生生產(chǎn)、管理需需求、集成數(shù)數(shù)據(jù)采集和數(shù)數(shù)據(jù)傳輸功能能的設(shè)備移動通信網(wǎng)絡(luò)1.能安全、高高效承載數(shù)據(jù)據(jù)業(yè)務(wù)的中國國移動通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)2.TD-SCCDMA，具具有高寬帶、高高速率及抗干干擾等技術(shù)優(yōu)優(yōu)勢的第三代代移動通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)M2M應用平臺臺1.實現(xiàn)各行業(yè)業(yè)移動信息化

48、化需求的業(yè)務(wù)務(wù)平臺集合2.具有良好的的可擴展性，易易于新業(yè)務(wù)平平臺的接入5-4 M2MM的技術(shù)標準準體系是什么么？答：雖然各大標標準化組織及及運營商積極極制定相應的的標準，但是是現(xiàn)在并沒有有啟動統(tǒng)一的的標準。M22M的系統(tǒng)架架構(gòu)可參考圖圖5-2所示。5-5 M2MM架構(gòu)包含哪哪五個重要技技術(shù)部分？答：機器（具備備信息感知、信信息加工能力力的設(shè)備）、MM2M終端（進進行信息的提提取，傳送到到通信網(wǎng)絡(luò)）、通通信網(wǎng)絡(luò)（信信息傳送的通通道）、中間間件(在通信信網(wǎng)絡(luò)和應用用間起橋接作作用)、應用用(對獲得數(shù)數(shù)據(jù)進行加工工分析)。5-6 簡述MM2M兩種應應用模式的異異同。答：M2M應用用分為管理流流業(yè)務(wù)

49、流并并行模式和管管理流業(yè)務(wù)務(wù)流分離模式式（P2P模模式）。管理理流指承載MM2M終端管管理相關(guān)信息息的數(shù)據(jù)流，業(yè)業(yè)務(wù)流是指承承載M2M應應用相關(guān)的數(shù)數(shù)據(jù)流。對于于終端管理流流，兩種模式式都由終端發(fā)發(fā)送給M2MM平臺，或再再由M2M平平臺轉(zhuǎn)發(fā)給應應用。對于業(yè)業(yè)務(wù)流，在管管理流業(yè)務(wù)務(wù)流并行模式式下，業(yè)務(wù)流流通過終端傳傳遞到M2MM平臺，再由由M2M平臺臺轉(zhuǎn)發(fā)給M22M應用業(yè)務(wù)務(wù)平臺或者對對端的M2MM終端；在管管理流業(yè)務(wù)務(wù)流分離模式式下，業(yè)務(wù)流流直接從終端端送到M2MM應用業(yè)務(wù)平平臺或者對端端的M2M終終端，不通過過M2M平臺臺轉(zhuǎn)發(fā)。5-7 簡述WWMMP的作作用。答：WMMP規(guī)規(guī)定了在M22M業(yè)

50、務(wù)系統(tǒng)統(tǒng)中所涉及的的M2M終端端鏟平運行WWMMP的基基本要求，供供中國移動集集團公司內(nèi)部部和合作廠商商共同使用，是是M2M業(yè)務(wù)務(wù)開展、終端端設(shè)備開發(fā)方方面的技術(shù)依依據(jù)，適用于于GSM/GGPRS網(wǎng)絡(luò)絡(luò)環(huán)境。使用WMMP便便于管理終端端,提高通信信的安全性，提提高M2M終終端的兼容性性。5-8 給出搭搭建一個M22M應用系統(tǒng)統(tǒng)的步驟。答：（1）使用用P2P模式式選擇需要的終端端與M2M模模塊，通過移移動運營商接接入通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)，與自己架架設(shè)的M2MM網(wǎng)關(guān)交互信信息（管理信信息與業(yè)務(wù)信信息），同時時制定應用完完成期望的功功能。（2）使用M22M平臺的方方案選擇需要的終端端M2M模塊塊，接入運營營商

51、的M2MM平臺，管理理流與業(yè)務(wù)流流的格式需要要符合M2MM平臺的標準準（如WMMMP），M22M應用業(yè)務(wù)務(wù)平臺通過MM2M平臺管管理M2M終終端并獲取業(yè)業(yè)務(wù)信息。5-9 M2MM模塊與手機機通信模塊有有什么區(qū)別？答：廣義的M22M模塊是使使用AT指令令或M2M協(xié)協(xié)議進行數(shù)據(jù)據(jù)通信的設(shè)備備。而現(xiàn)有的的M2M模塊塊很大一部分分與先有的手手機通信模塊塊無太大區(qū)別別，甚至就是是普通的手機機模塊，有一一部分對M22M應用進行行了相應的改改進，比如縮縮小體積，取取消不需要的的功能（如語語音通話），能能夠適應較為為嚴苛的工作作環(huán)境，內(nèi)置置M2M協(xié)議議等。使用AAT指令的GGPRS模塊塊和內(nèi)置M22M協(xié)議的模

52、模塊都是M22M模塊。但但是，目前較較為成熟應用用的是使用AAT指令的GGPRS模塊塊。內(nèi)置M22M協(xié)議的模模塊將會得到到越來越多的的應用。5-10 M22M終端通過過M2M模塊塊接入互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)有哪幾種方方法，有何優(yōu)優(yōu)缺點？答：第一種方法法：按照ATT指令的規(guī)定定，使用相應應的AT指令令接入網(wǎng)絡(luò)，發(fā)發(fā)送接收信息息。優(yōu)點：對終端的的要求比較低低，只要可以以進行串口變變成的終端均均可使用這種種方法。缺點點：功能單一一，需要某些些復雜功能時時編程難度大大。第二種方法：對對于安裝有PPPP協(xié)議的的終端，可以以用PPP協(xié)協(xié)議與模塊連連接實現(xiàn)對網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的透明鏈鏈接，此時模模塊相當于DDTU (DData TT

53、ransffer unnit)數(shù)據(jù)據(jù)傳輸單元，這這時在終端上上即可進行相相應的網(wǎng)絡(luò)編編程。優(yōu)點：使用方便便，對于現(xiàn)有有的一些通信信程序可以方方便的移植，可可以實現(xiàn)較為為復雜的功能能。缺點：對終端的的要求較高，一一般都需要終終端上運行操操作系統(tǒng)。5-11 請寫寫出常用的AAT指令集。答：M2M模塊塊常用的ATT指令：功能AT指令詳細撥號命令ATD后面緊跟撥打電電話號碼掛機命令ATH掛機短消息格式AT+GMGFF選擇短消息模式式（TEXTT或PDU）讀取短消息AT+CMGRR讀取短消息新消息提示AT+CNMII選擇新消息到來來時的提示方方式發(fā)送短消息AT+CMGSS發(fā)送短消息TCP/UDPP 連接

54、初始始化ATIPINNIT初始化TCP/UDP連接接建立TCP/UUDP連接ATIPOPPEN與設(shè)定的IP建建立TCP/UDP連接接服務(wù)器偵聽命令令ATIPLIISTEN打開服務(wù)器偵聽聽功能TCP/UDPP 數(shù)據(jù)發(fā)送送ATIPSEEND選定鏈路發(fā)送數(shù)數(shù)據(jù)TCP/UDPP 接收數(shù)據(jù)據(jù)緩存查詢ATIPGEETDATAA查詢某鏈路是否否有數(shù)據(jù)到達達TCP/UDPP 數(shù)據(jù)到達達指示ATIPDAATA當有數(shù)據(jù)到達時時可主動上報報關(guān)閉TCP/UUDP連接ATIPCLLOSE關(guān)閉指定的連接接第6章答案6-1簡述云和和云計算的基基本概念。答：云也叫做資資源池，是一一些可以自我我維護和管理理的虛擬計算算資源，通

55、常常是一些大型型服務(wù)器集群群，包括計算算服務(wù)器、存存儲服務(wù)器和和寬帶資源等等。云計算是一種基基于互聯(lián)網(wǎng)的的、大眾參與與的計算模式式，其計算資資源（計算能能力、存儲能能力、交互能能力）是動態(tài)態(tài)、可伸縮、且且被虛擬化的的，以服務(wù)的的方式提供。6-2簡述私有有云、公用云云和混合云的的基本概念。答：私有云也叫叫做專用云，是是由單個客戶戶所擁有的按按需提供基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)施，該客客戶控制哪些些應用程序在在哪里運行，擁擁有服務(wù)器、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和磁盤，并并且可以決定定允許哪些用用戶使用基礎(chǔ)礎(chǔ)設(shè)施。公用云是由第三三方運行的云云，第三方可可以把來自許許多不同客戶戶的作業(yè)在云云內(nèi)的服務(wù)器器、存儲系統(tǒng)統(tǒng)和其他基礎(chǔ)設(shè)施上上混合在一

56、起起。最終用戶戶不知道運行行其作業(yè)的同同一臺服務(wù)器器、網(wǎng)絡(luò)或磁磁盤上還有哪哪些用戶?；旌显瓢压迷圃颇Ｊ脚c私有有云模式結(jié)合合在一起?？涂蛻敉ㄟ^一種種可控的方式式對云部分擁擁有，部分與與他人共享。6-3簡述云計計算的四個本本質(zhì)特征。答：云計算的本本質(zhì)包括：虛擬化，即把軟軟件、硬件等等IT資源進進行虛擬化，抽抽象成標準化化的虛擬資源源，放在云計計算平臺中統(tǒng)統(tǒng)一管理，保保證資源的無無縫擴展；多粒度和多尺度度，即靈活的的面對需求，提提供不同的服服務(wù)；不確定性，因為為云計算是一一個人參與的的計算，是群群體智能的體體現(xiàn)，表現(xiàn)出出自然界不確確定性特征；軟計算，即如何何讓網(wǎng)絡(luò)明白白一些定量、定定性的轉(zhuǎn)換，如如

57、一些大約的的量詞等。6-4簡述云計計算與并行計計算的關(guān)系。答：并行計算式式云計算的萌萌芽階段。在并行計算中，為為了獲得高速速的計算能力力，人們不惜惜采用昂貴的的服務(wù)器和購購買更多的服服務(wù)器。因此此，強大的并并行計算能力力需要巨額的的投資。并且且，傳統(tǒng)的并并行計算機的的使用是一個個相當專業(yè)的的工作，需要要使用者具有有較高的專業(yè)業(yè)素質(zhì)。而云計算將服務(wù)務(wù)器等設(shè)施集集中起來，最最大程度地做做到資源共享享，能夠動態(tài)態(tài)地為用戶提提供計算能力力和存儲能力力，隨時滿足足用戶的需求求。6-5簡述分布布式計算的基基本原理，并并指出云計算算與分布式計計算的關(guān)系。答：分布式計算算研究如何把把一個需要非非常巨大的計計算

58、能力才能能解決的問題題分成許多小小的部分，然然后把這些部部分分配給許許多計算機進進行處理，最最后把這些計計算結(jié)果綜合合起來得到最最終的結(jié)果。分布式計算依賴賴于分布式系系統(tǒng)。分布式式系統(tǒng)由通過過網(wǎng)絡(luò)連接的的多臺計算機機組成。網(wǎng)絡(luò)絡(luò)把大量分布布在不同地理理位置的計算算機連接在一一起，每臺計計算機都擁有有獨立的處理理器及內(nèi)存。這這些計算機互互相協(xié)作，共共同完成一個個目標或者計計算任務(wù)。分布式計算是一一個很大的范范疇。在當今今的網(wǎng)絡(luò)時代代，不是分布布式計算的應應用已經(jīng)很少少了。云計算算是分布式計計算的一種。6-6簡述云計計算與網(wǎng)格計計算的關(guān)系。答：通常意義的的網(wǎng)格是指云云計算以前實實現(xiàn)的以科學學研究為

59、主的的網(wǎng)格。網(wǎng)格格計算不僅要要集成異構(gòu)資資源，還要解解決許多非技技術(shù)的協(xié)調(diào)問問題，非常重重視標準規(guī)范范，也非常復復雜，但缺乏乏成功的商業(yè)業(yè)模式。云計計算是網(wǎng)格計計算的一種簡簡化實用版本本，有成功的的商業(yè)模式推推動。但如果果沒有網(wǎng)格計計算打下的基基礎(chǔ)，云計算算也不會這么么快到來。所所以說，云計計算的成功也也是網(wǎng)格的成成功。6-7論述云計計算與物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)的關(guān)系。答：物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)規(guī)模足夠大之之后，需要與與云計算結(jié)合合起來。云計計算中心對接接入網(wǎng)絡(luò)終端端的普適性，最最終解決了物物聯(lián)網(wǎng)中M22M應用的廣廣泛性。物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)的行業(yè)應應用，如智能能電網(wǎng)、環(huán)境境檢測網(wǎng)等等等，都需要借借助云計算來來解決海量信信息和數(shù)據(jù)

60、的的管理問題。具具體包括以下下幾個方面：云計算解決了物物聯(lián)網(wǎng)中服務(wù)務(wù)器節(jié)點的不不可靠性問題題，最大限度度地降低服務(wù)務(wù)器的出錯率。物聯(lián)網(wǎng)中的的海量數(shù)據(jù)和和信息需要巨巨大數(shù)目的服服務(wù)器。隨著著服務(wù)器數(shù)目目的增多，服服務(wù)器節(jié)點出出錯的概率也也會隨之變大大。而利用云云計算，云中中有成千上萬萬、甚至上百百萬臺服務(wù)器器，即使某些些服務(wù)器出錯錯了，也可以以利用冗余備備份等技術(shù)迅迅速恢復服務(wù)務(wù)，保障物聯(lián)聯(lián)網(wǎng)真正實現(xiàn)現(xiàn)無間斷的安安全服務(wù)。云計算可以解決決物聯(lián)網(wǎng)中訪訪問服務(wù)器資資源受限的問問題。服務(wù)器器相關(guān)硬件的的資源的承受能力是有限的的，當訪問超超過服務(wù)器本本身的限制時時，服務(wù)器就就會崩潰。物物聯(lián)網(wǎng)要求保保障對