無線傳感器網(wǎng)絡

第一章1、 傳感器網(wǎng)絡的標準定義是這樣的：傳感器網(wǎng)絡是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無線網(wǎng)絡，其目的是協(xié)作地感知、采集、處理和傳輸網(wǎng)絡覆蓋地理區(qū)域內感知對象的監(jiān)測信息，并報告給用戶。它的英文是WirelessSensorNetwork,簡稱WSN。2、 無線網(wǎng)絡分為兩種：1、無線蜂窩網(wǎng)，是一種有基礎設施的網(wǎng)絡，需要固定基點（無線局域網(wǎng)也是）2、無基礎設施網(wǎng)，又稱無線AdHoc網(wǎng)絡，節(jié)點是分布式的，沒有固定基點AdHoc分為兩類：移動AdHoc網(wǎng)絡，無線傳感器網(wǎng)絡傳感器網(wǎng)絡的五層協(xié)議：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層3、 無線傳感器的組成：傳感器、感知對象和用戶是傳感器網(wǎng)絡的三個基本元素。4、 傳感器網(wǎng)絡節(jié)點的體系：由分層的網(wǎng)絡通信協(xié)議、網(wǎng)絡管理平臺、應用支撐平臺組成（1） 網(wǎng)絡通信協(xié)議：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、（應用層）（2） 網(wǎng)絡管理平臺：拓撲控制、服務質量管理、能量管理、安全管理、移動管理、網(wǎng)絡管理（3） 應用支撐平臺：時間同步、定位、應用服務接口、網(wǎng)絡管理接口5、 傳感器網(wǎng)絡與現(xiàn)有無線網(wǎng)絡的區(qū)別：無線自組網(wǎng)是由幾十到上百個結點組成的、采用無線通信方式的、動態(tài)組網(wǎng)的、多跳的移動性對等網(wǎng)絡。傳感器網(wǎng)絡是集成了監(jiān)測、控制和無線通信的網(wǎng)絡系統(tǒng)，結點數(shù)目更為龐大；它的結點分布更為密集；由于環(huán)境影響和能量耗盡，結點更容易出現(xiàn)故障；環(huán)境干擾和結點故障易照成網(wǎng)絡拓撲結構的變化；通常情況下大多數(shù)傳感器的結點是固定不動的。另外，傳感器結點具有的能量、處理能力、存儲能力和通信能力等都十分有限。傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡的首要設計目標是提供高質量服務和高效帶寬利用，其次才考慮節(jié)約能源；而傳感器網(wǎng)絡的首要設計目標是能源的高效使用。6、 傳感器網(wǎng)絡與現(xiàn)場總線的區(qū)別：現(xiàn)場總線是應用在生產(chǎn)現(xiàn)場和微機化測量控制設備之間、實現(xiàn)雙向單行多結點數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放化、數(shù)字化、多點通信的底層控制網(wǎng)絡。由于現(xiàn)場總線通過報告?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)從而控制物理環(huán)境，所以從某種程度上說它與傳感器網(wǎng)絡非常相似。我們甚至可以將無線傳感器網(wǎng)絡看作是無線現(xiàn)場總線的實例。但是兩者的區(qū)別是明顯的，無線傳感器網(wǎng)絡關注的焦點不是數(shù)十毫秒范圍內的實時性，而是具體的業(yè)務應用，這些應用能夠容許較長時間的延遲和抖動。另外，基于傳感器網(wǎng)絡的一些自適應協(xié)議在現(xiàn)場總線中并不需要，如多跳、自組織的特點，而且現(xiàn)場總線及其協(xié)議也不考慮節(jié)約能源問題。7、 傳感器結點的限制條件：1、電源能量的有限2、通信能力受限3、計算和存儲能力受限8、 組網(wǎng)特點：1、自組織性2、以數(shù)據(jù)為中心3、應用相關性4、動態(tài)性5、網(wǎng)絡規(guī)模大6、高可靠性9、 無線傳感器網(wǎng)絡的發(fā)展階段：1、 第一階段：20世紀70年代越戰(zhàn)時期使用的傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)。標志事件：“熱帶樹”2、 第二階段：20世紀80年代至90年代之間的傳感器網(wǎng)絡結點集成化。標志事件：商業(yè)周刊3、 第三階段：從21世紀至今的多跳自組網(wǎng)。標志事件“9.11”第二章1、傳感器的定義和作用傳感器網(wǎng)絡的終端探頭通常代表了用戶的功能需求，終端傳感器技術是支撐和最大化網(wǎng)絡應用性能的基石，為網(wǎng)絡提供了豐富多彩的業(yè)務功能。什么是傳感器？一般來說能夠把特定的被測量信息（物理量、化學量、生物量等）按一定規(guī)律轉換成某種可用信號（電信號、光信號等）的器件或裝置，我們把它稱為傳感器。傳感器的作用類似于人的感覺器官，是實現(xiàn)測試與控制的首要環(huán)節(jié)。2、 傳感器的組成傳感器一般由敏感元件、轉換元件和基本轉換電路組成。敏感元件是傳感器中能感受或響應被測量的部分。轉換元件是將敏感元件感受或響應的被測量轉換成適于傳輸或測量的信號（一般指電信號）部分?；巨D換電路可以對獲得的微弱電信號進行放大、運算調制等。另外，基本轉換電路工作時必須有輔助電源。3、 傳感器的分類按被測量與輸出電量的轉換原理劃分，可分為能量轉換型和能量控制型兩大類。能量轉換型傳感器直接將被測對象（如機械量）的輸入轉換成電能。屬于這種類型的傳感器包括壓電式傳感器、磁電式傳感器、熱電偶傳感器等。能量控制型傳感器直接將被測量轉換成電參量（如電阻等），依靠外部輔助電源才能工作，并且由被測量控制外部供給能量的變化。屬于這種類型的傳感器包括電阻式、電感式、電容式等。傳感器按測量原理分類，主要有物理和化學原理，包括電參量式、磁電式、磁致伸縮式、壓電式和半導體式等。執(zhí)行器按控制系統(tǒng)要求，應具備高精確度控制和快速響應的能力，主要有電動執(zhí)行器、氣動執(zhí)行器、液壓執(zhí)行器、壓電陶瓷執(zhí)行器和納米執(zhí)行器等。按被測量的性質不同劃分為位移傳感器、力傳感器、溫度傳感器等。按輸出信號的性質可分為開關型（二值型）、數(shù)字型、模擬型。數(shù)字式傳感器能把被測的模擬量直接轉換成數(shù)字量，它的特點是抗干擾能力強、穩(wěn)定性強、易于微機接口、便于信號處理和實現(xiàn)自動化測量。2.2常見傳感器的類型介紹（名、問）1、 能量控制型傳感器能量控制型傳感器將被測非電量轉換成電參量，在工作過程中不能起換能作用，需從外部供給輔助能源使其工作，所以又稱作無源傳感器。電阻式、電容式、電感式均屬這一類型。2、 能量轉換型傳感器能量轉換型傳感器感受外界機械量變化后，輸出電壓、電流或電荷量。它可以直接輸出或放大后輸出信號，傳感器本身相當于一個電壓源或電流源，因而這種傳感器又叫做有源傳感器。壓電式、磁電式和熱電式傳感器等均屬這一類型。3、 光敏傳感器光敏傳感器是一種感應光線強弱的傳感器。當感應到光強度不同時，光敏探頭內的電阻值就會有變化。常見的光敏傳感器有光電式傳感器、色敏傳感器、CCD圖像傳感器和紅外/熱釋電式光敏器件等。將光量轉換為電量的器件稱為光電傳感器或光電元件。4、 氣、濕敏傳感器氣敏傳感器是一種能將檢測到的氣體成分和濃度轉換為電信號的傳感器。半導體氣敏傳感器廣泛應用于可燃性氣體的探測與報警，以預測災害性事故的發(fā)生。5、 集成與智能傳感器集成傳感器是將敏感元件、測量電路和各種補償元件等集成在一塊芯片上，具有體積小、重量輕、功能強和性能好的特點。目前廣泛應用的集成傳感器有集成溫度傳感器、集成壓力傳感器、集成霍爾傳感器等。若將幾種不同的敏感元件集成在一個芯片上，可以制成多功能傳感器，可同時測量多種參數(shù)。智能傳感器（SmartSensor）是在集成傳感器的基礎上發(fā)展起來的，是一種裝有微處理器的、能夠信息處理和信息存儲以及邏輯分析判斷的傳感器系統(tǒng)。智能傳感器利用集成或混合集成的方式將傳感器、信號處理電路和微處理器集成為一個整體。智能傳感器與傳統(tǒng)傳感器相比，具有如下幾個特點：具有自動調零和自動校準功能。具有判斷和信息處理功能，對測量值進行各種修正和誤差補償。實現(xiàn)多參數(shù)綜合測量。自動診斷故障。具有數(shù)字通信接口，便于與計算機聯(lián)機。2.3傳感器的一般特性和正確選型2.3.1傳感器的一般特性1、 靈敏度傳感器的靈敏度指傳感器達到穩(wěn)定工作狀態(tài)時，輸出變化量與引起變化的輸入變化量之比，即K=^出變化量福入變化量=△Y/AX=dy/dx2、 響應特性3、 線性范圍4、 穩(wěn)定性5、 重復性6、 漂移7、 精度8、 分辨度(力)9、 遲滯2.3.2傳感器選型的原則1、 測量對象與環(huán)境2、 靈敏度3、 頻率響應特性4、 線性范圍5、 穩(wěn)定性6、 精度2.4微型傳感器的應用示例P382.4.2磁阻傳感器用于車輛探測1、磁感應探測原理運動車輛的每個部分都會產(chǎn)生一個可重復的對地球磁場的擾動，不管車輛向哪個方向行駛，這個特征都會被可靠地檢測到。檢測車輛存在的另一種方法是觀察磁場變化的大小，磁場大小的變化表明了對地磁場整體的干擾程度。30。n20015030。n200150100用途P430 , .?—? ,第三章傳感器網(wǎng)絡的通信與組網(wǎng)技術一h物理層的主要功能如下：傳感器與車間距關翌為數(shù)據(jù)終端設備(DataTerminalEquipment,DTE)提供傳送數(shù)據(jù)的通路。傳輸數(shù)據(jù)。其他管理工作。2、 通常物理接口標準對物理接口的四個特性進行了描述：機械特性。它規(guī)定了物理連接時使用的可接插連接器的形狀和尺寸，連接器中的引腳數(shù)量和排列情況等。電氣特性。它規(guī)定了在物理連接上傳輸二進制比特流時，線路上信號電平高低、阻抗以及阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。功能特性。它規(guī)定了物理接口上各條信號線的功能分配和確切定義。物理接口信號線一般分為數(shù)據(jù)線、控制線、定時線和地線。規(guī)程特性。它定義了信號線進行二進制比特流傳輸線的一組操作過程，包括各信號線的工作規(guī)則和時序。3、 無線通信物理層的主要技術介質和頻段選擇無線通信的介質包括電磁波和聲波。電磁波是最主要的無線通信介質，而聲波一般僅用于水下的無線通信。根據(jù)波長的不同，電磁波分為無線電波、微波、紅外線、毫米波和光波等，其中無線電波在無線網(wǎng)絡中使用最廣泛。調制技術調制和解調技術是無線通信系統(tǒng)的關鍵技術之一。通常信號源的編碼信息(即信源)含有直流分量和頻率較低的頻率分量，稱為基帶信號?；鶐盘柾荒茏鳛閭鬏斝盘?，因而要將基帶信號轉換為相對基帶頻率而言頻率非常高的帶通信號，以便于進行信道傳輸。通常將帶通信號稱為已調信號，而基帶信號稱為調制信號。調制對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有很大的影響，采用什么方法調制和解調往往在很大程度上決定著通信系統(tǒng)的質量。根據(jù)調制中采用的基帶信號的類型，可以將調制分為模擬調制和數(shù)字調制。模擬調制是用模擬基帶信號對高頻載波的某一參量進行控制，使高頻載波隨著模擬基帶信號的變化而變化。數(shù)字調制是用數(shù)字基帶信號對高頻載波的某一參量進行控制，使高頻載波隨著數(shù)字基帶信號的變化而變化。目前通信系統(tǒng)都在由模擬制式向數(shù)字制式過渡，因此數(shù)字調制已經(jīng)成為了主流的調制技術。擴頻技術擴頻又稱為擴展頻譜，它的定義如下：擴頻通信技術是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬；頻帶的擴展是通過一個獨立的碼序列來完成，用編碼及調制的方法來實現(xiàn)，與所傳信息數(shù)據(jù)無關；在接收端用同樣的碼進行相關同步接收、解擴和恢復所傳信息數(shù)據(jù)。擴頻技術按照工作方式的不同，可以分為以下四種：直接序列擴頻(DirectSequenceSpreadSpectrum,DSSS)、跳頻(FrequencyHoppingSpreadSpectrum,FHSS)、跳時(TimeHoppingSpreadSpectrum,THSS)和寬帶線性調頻擴頻(chirpSpreadSpectrum,chirp-SS，簡稱切普擴頻)。4、 無線傳感器網(wǎng)絡物理層的特點ISM特點：“工業(yè)、科學和醫(yī)療”(Industrial，ScientificandMedical,ISM)頻段，ISM頻段的優(yōu)點在于它是自由頻段，無須注冊，可選頻譜范圍大，實現(xiàn)起來靈活方便。ISM頻段的缺點主要是功率受限，另外與現(xiàn)有多種無線通信應用存在相互干擾問題。5、 傳感器網(wǎng)絡物理層的設計5.1、傳輸介質目前無線傳感器網(wǎng)絡采用的主要傳輸介質包括無線電、紅外線和光波等。在無線電頻率選擇方面，ISM頻段是一個很好的選擇。因為ISM頻段在大多數(shù)國家屬于無須注冊的公用頻段。5.2、物理層幀結構物理幀的第一個字段是前導碼，字節(jié)數(shù)一般取4,用于收發(fā)器進行碼片或者符號的同步。第二個字段是幀頭，長度通常為一個字節(jié)，表示同步結束，數(shù)據(jù)包開始傳輸。幀頭與前導碼構成了同步頭。幀長度字段通常由一個字節(jié)的低7位表示，其值就是后續(xù)的物理層PHY負載的長度，因此它的后續(xù)PHY負載的長度不會超過127個字節(jié)。物理幀PHY的負載長度可變，稱為物理服務數(shù)據(jù)單元(PHYServiceDataUnite,PSDU)，攜帶PHY數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)，PSDU域是物理層的載荷。4字節(jié)1字節(jié)1字節(jié)可變長度前導碼幀頭幀長度(7比特)保留位PSDU同步頭幀的長度，最大為128字節(jié)PHY負載5.3、物理層設計技術物理層需要考慮編碼調制技術、通信速率和通信頻段等問題：編碼調制技術影響占用頻率帶寬、通信速率、收發(fā)機結構和功率等一系列的技術參數(shù)。比較常見的編碼調制技術包括幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控和各種擴頻技術。提高數(shù)據(jù)傳輸速率可以減少數(shù)據(jù)收發(fā)的時間，對于節(jié)能具有意義，但需要同時考慮提高網(wǎng)絡速度對誤碼的影響。一般用單個比特的收發(fā)能耗來定義數(shù)據(jù)傳輸對能量的效率，單比特能耗越小越好。目前無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議可以按照下列條件進行分類：采用分布式控制還是集中控制；使用單一共享信道還是多個信道；采用固定分配信道方式還是隨機訪問信道方式。6、MAC協(xié)議6.1、 傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議分為以下三種：時分復用無競爭接入方式。無線信道時分復用(TimeDivisionMultipleAccess，TDMA)方式給每個傳感器節(jié)點分配固定的無線信道使用時段，避免節(jié)點之間相互干擾。隨機競爭接入方式。如果采用無線信道的隨機競爭接入方式，節(jié)點在需要發(fā)送數(shù)據(jù)時隨機使用無線信道，盡量減少節(jié)點間的干擾。典型的方法是采用載波偵聽多路訪問(CarrierSenseMultipleAccess，CSMA)的MAC協(xié)議。競爭與固定分配相結合的接入方式。通過混合采用頻分復用或者碼分復用等方式，實現(xiàn)節(jié)點間無沖突的無線信道分配。6.2、 CSMA/CA機制的定義所謂的CSMA/CA機制是指在信號傳輸之前，發(fā)射機先偵聽介質中是否有同信道載波，若不存在，意味著信道空閑，將直接進入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)；若存在載波，則在隨機退避一段時間后重新檢測信道。這種介質訪問控制層的方案簡化了實現(xiàn)自組織網(wǎng)絡應用的過程。6.3在DCF工作方式下，載波偵聽機制通過物理載波偵聽和虛擬載波偵聽來確定無線信道的狀態(tài)。物理載波偵聽由物理層提供，虛擬載波偵聽由MAC層提供。

ABCDRTSI數(shù)^數(shù)據(jù)NAV6.4RTSI數(shù)^數(shù)據(jù)NAV根據(jù)CSMA/CA協(xié)議，當節(jié)點要傳輸一個分組時，它首先偵聽信道狀態(tài)。如果信道空閑，而且經(jīng)過一個幀間間隔時間DIFS后，信道仍然空閑，則站點立即開始發(fā)送信息。如果信道忙，則站點始終偵聽信道，直到信道的空閑時間超過DIFS。當信道最終空閑下來的時候，節(jié)點進一步使用二進制退避算法，進入退避狀態(tài)來避免發(fā)生碰撞。網(wǎng)絡節(jié)點在進入退避狀態(tài)時，啟動一個退避計時器，當計時達到退避時間后結束退避狀態(tài)。在退避狀態(tài)下，只有當檢測到信道空閑時才進行計時。如果信道忙，退避計時器中止計時，直到檢測到信道空閑時間大于DIFS后才繼續(xù)計時。當多個節(jié)點推遲且進入隨機退避時，利用隨機函數(shù)選擇最小退避時間的節(jié)點作為競爭優(yōu)勝者。節(jié)點 A節(jié)點節(jié)點 A節(jié)點B節(jié)點 C節(jié)點 D節(jié)點 E剩余退避時間6.6802.11MAC協(xié)議通過立即主動確認機制和預留機制業(yè)提高性能。在主動確認機制中，當目標節(jié)點收到一個發(fā)送給它的有效數(shù)據(jù)幀(DATA)時，必須向源節(jié)點發(fā)送一個應答幀(ACK)，確認數(shù)據(jù)已被正確接收到。為了保證目標節(jié)點在發(fā)送ACK過程中不與其它節(jié)點發(fā)生沖突，目標節(jié)點使用SIFS幀間隔。主動確認機制只能用于有明確目標地址的幀，不能用于組播和廣播報文傳輸。

7、S-MAC協(xié)議的應用1、S-MAC協(xié)議采用的主要機制周期性偵聽和睡眠機制流量自適應偵聽機制沖突和串音避免機制消息傳遞機制8、路由協(xié)議8.1路由協(xié)議概述(名)路由選擇(routing)是指選擇互連網(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。路由協(xié)議負責將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點通過網(wǎng)絡轉發(fā)到目的節(jié)點，它包括兩個功能：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)化路徑正確轉發(fā)。8.2、與傳統(tǒng)網(wǎng)絡的路由協(xié)議相比，無線傳感器網(wǎng)絡的路由協(xié)議具有以下特點:能量優(yōu)先基于局部拓撲信息以數(shù)據(jù)為中心應用相關8.3、在根據(jù)具體應用設計路由協(xié)議時，必須滿足如下要求:能量高效可擴展性穩(wěn)健性快速收斂性8.4、我們從各種應用的角度出發(fā)，將路由協(xié)議分為四類:能量感知路由協(xié)議基于查詢的路由協(xié)議地理位置路由協(xié)議可靠的路由協(xié)議9、典型路由協(xié)議：定向擴散路由定向擴散(DirectedDiffusion,DD)路由協(xié)議是一種基于查詢的路由機制。定向擴散路由機制可以分為周期性的興趣擴散、梯度建立和路徑加強三個階段:源匯聚節(jié)點源(b)梯度建立匯聚節(jié)點(a)興趣傳播(1)興趣擴散階段0 0源匯聚節(jié)點源(b)梯度建立匯聚節(jié)點(a)興趣傳播(1)興趣擴散階段源'* i'"' f匯聚節(jié)點0 0(c)加強路徑在路由協(xié)議的興趣擴散階段，匯聚節(jié)點周期性地向鄰居節(jié)點廣播興趣消息。興趣消息中含有任務類型、目標區(qū)域、數(shù)據(jù)發(fā)送速率、時間戳等參數(shù)。（2） 數(shù)據(jù)傳播階段當傳感器探測節(jié)點采集到與興趣匹配的數(shù)據(jù)時，把數(shù)據(jù)發(fā)送到梯度上的鄰居節(jié)點，并按照梯度上的數(shù)據(jù)傳輸速率，設定傳感器模塊采集數(shù)據(jù)的速率。由于可能從多個鄰居節(jié)點收到興趣消息，節(jié)點向多個鄰居發(fā)送數(shù)據(jù)，匯聚節(jié)點可能收到經(jīng)過多個路徑的相同數(shù)據(jù)。（3） 路徑加強階段定向擴散路由機制通過正向加強機制來建立優(yōu)化路徑，并根據(jù)網(wǎng)絡拓撲的變化來修改數(shù)據(jù)轉發(fā)的梯度關系。興趣擴散階段是為了建立源節(jié)點到匯聚節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸路徑，數(shù)據(jù)源節(jié)點以較低速率來采集和發(fā)送數(shù)據(jù)，我們稱這個階段建立的梯度為探測梯度。定向擴散路由在路由建立時需要一個興趣擴散的洪泛傳播，在能量和時間方面開銷較大，尤其是當?shù)讓覯AC協(xié)議采用休眠機制時，有時可能造成興趣建立的不一致，因而在網(wǎng)絡設計時需要注意避免這些問題。第四章1、 傳感器網(wǎng)絡時間同步的意義無線傳感器網(wǎng)絡的同步管理主要是指時間上的同步管理。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。有時傳感器網(wǎng)絡的單個節(jié)點的能力有限，或者某些應用的需要，使得整個系統(tǒng)所要實現(xiàn)的功能要求網(wǎng)絡內所有節(jié)點相互配合來共同完成，分布式系統(tǒng)的協(xié)同工作需要節(jié)點間的時間同步，因此，時間同步機制是分布式系統(tǒng)基礎框架的一個關鍵機制。2、 無線傳感器網(wǎng)絡時間同步機制的意義和作用主要體現(xiàn)在如下兩方面：首先，傳感器節(jié)點通常需要彼此協(xié)作，去完成復雜的監(jiān)測和感知任務。數(shù)據(jù)融合是協(xié)作操作的典型例子，不同的節(jié)點采集的數(shù)據(jù)最終融合形成了一個有意義的結果。其次，傳感器網(wǎng)絡的一些節(jié)能方案是利用時間同步來實現(xiàn)的。在分布式系統(tǒng)中，時間同步涉及“物理時間”和“邏輯時間”兩個不同的概念。目前已有幾種成熟的傳感器網(wǎng)絡時間同步協(xié)議，其中RBS、TINY/MINI-SYNC和TPSN被認為是三種最基本的傳感器網(wǎng)絡時間同步機制。3、 TPSN協(xié)議包括兩個階段：第一個階段生成層次結構，每個節(jié)點賦予一個級別，根節(jié)點賦予最高級別第0級，第i級的節(jié)點至少能夠與一個第（i—1）級的節(jié)點通信；第二個階段實現(xiàn)所有樹節(jié)點的時間同步，第1級節(jié)點同步到根節(jié)點，第i級的節(jié)點同步到第（i—1）級的一個節(jié)點，最終所有節(jié)點都同步到根節(jié)點，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的時間同步。4、 時間同步的應用實例（看）P685、 定位的含義無線傳感器網(wǎng)絡定位問題的含義是指自組織的網(wǎng)絡通過特定方法提供節(jié)點的位置信息。6、 位置信息的分類位置信息有物理位置和符號位置兩大類。7、 基于測距的定位技術測距：指兩個相互通信的節(jié)點通過測量方式來估計出彼此之間的距離或角度。7.1、測距方法1） 接收信號強度指示（RSSI）2） 到達時間/到達時間差（ToA/TDoA）

到達角(AoA)6.2、 多邊定位7.2、 無需測距的定位技術1、 質心算法2、 DV-Hop算法8、 數(shù)據(jù)融合的定義數(shù)據(jù)融合也被人們稱作信息融合，是一種多源信息處理技術，它通過對來自同一目標的多源數(shù)據(jù)進行優(yōu)化合成，獲得比單一信息源更精確、完整的估計或判決。這個定義包含三個要點：數(shù)據(jù)融合是多信源、多層次的處理過程，每個層次代表信息的不同抽象程度；數(shù)據(jù)融合過程包括數(shù)據(jù)的檢測、關聯(lián)、估計與合并；數(shù)據(jù)融合的輸出包括低層次上的狀態(tài)身份估計和高層次上的總戰(zhàn)術態(tài)勢的評估。目雜干噪標'波'環(huán)境擾聲9、 源信息、傳感器與環(huán)境之間的關系：目雜干噪標'波'環(huán)境擾聲1源數(shù)據(jù)源圖像源波形10、數(shù)據(jù)融合的內容主要包括：多傳感器的目標探測、數(shù)據(jù)關聯(lián)、跟蹤與識別、情況評估和預測。11、 數(shù)據(jù)融合的主要作用可歸納為以下幾點：提高信息的準確性和全面性。降低信息的不確定性。提高系統(tǒng)的可靠性。增加系統(tǒng)的實時性。12、 在傳感器網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)融合起著十分重要的作用，它的主要作用在于：節(jié)省整個網(wǎng)絡的能量；增強所收集數(shù)據(jù)的準確性；提高收集數(shù)據(jù)的效率。13、 傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)融合技術可以從不同的角度進行分類，這里介紹三種分類方法:依據(jù)融合前后數(shù)據(jù)的信息含量進行分類；依據(jù)數(shù)據(jù)融合與應用層數(shù)據(jù)語義的關系進行分類；依據(jù)融合操作的級別進行分類。14、 數(shù)據(jù)融合的主要方法綜合平均法卡爾曼濾波法貝葉斯估計法D-S證據(jù)推理法統(tǒng)計決策理論模糊邏輯法產(chǎn)生式規(guī)則法神經(jīng)網(wǎng)絡方法15、 根據(jù)類SQL語言進行網(wǎng)內處理的示例p8916、 能量管理的意義在無線網(wǎng)絡通信中，能量消耗E與通信距離d存在關系：E=kdn,其中k為常量，2WnW4。由于無線傳感器網(wǎng)絡的節(jié)點體積小，發(fā)送端和接收端都貼近地面，干擾較大，障礙物較多，所以n通常接近于4,即通信能耗與距離的四次方成正比。從上述的關系式反映出，隨著通信距離的增加，能耗急劇增加。通常為了降低能耗，應盡量減小單跳通信距離。簡單地說，多個短距離跳的數(shù)據(jù)傳輸比一個長跳的傳輸能耗會低些。因此，在傳感器網(wǎng)絡中要減少單跳通信距離，盡量使用多跳短距離的無線通信方式。17、 傳感器網(wǎng)絡的電源節(jié)能方法1、 休眠機制硬件支持專門的節(jié)點功率管理機制動態(tài)電源管理動態(tài)電壓調度2、 數(shù)據(jù)融合18、 傳感器網(wǎng)絡的安全問題和一般網(wǎng)絡的安全問題相比而言，它們的出發(fā)點是相同的，都需要解決如下問題：機密性問題。點到點的消息認證問題完整性鑒別問題新鮮性問題認證組播/廣播問題安全管理問題19、 傳感器網(wǎng)絡的安全性需求主要來源于通信安全和信息安全兩個方面。20、 傳感器網(wǎng)絡安全問題的解決方法與傳統(tǒng)網(wǎng)絡安全問題不同，主要原因如下：有限的存儲空間和計算能力缺乏后期節(jié)點布置的先驗知識布置區(qū)域的物理安全無法保證有限的帶寬和通信能量側重整個網(wǎng)絡的安全應用相關性21、 傳感器網(wǎng)絡安全問題的解決方法與傳統(tǒng)網(wǎng)絡安全問題不同，主要原因如下：有限的存儲空間和計算能力缺乏后期節(jié)點布置的先驗知識布置區(qū)域的物理安全無法保證有限的帶寬和通信能量側重整個網(wǎng)絡的安全應用相關性22、 傳感器網(wǎng)絡的安全設計分析1、物理層物理層面臨的主要問題是無線通信的干擾和節(jié)點的淪陷，遭受的主要攻擊包括擁塞攻擊和物理破壞。擁塞攻擊物理破壞完善物理損害感知機制。信息加密。2、 鏈路層碰撞攻擊使用糾錯編碼。使用信道監(jiān)聽和重傳機制。耗盡攻擊非公平競爭3、 網(wǎng)絡層(了解)虛假的路由信息。選擇性的轉發(fā)。Sinkhole攻擊。Sybil攻擊。Wormhole攻擊。HELLOflood攻擊。確認欺騙。4、 傳輸層5、 應用層23、傳感器網(wǎng)絡安全框架協(xié)議：SPINS(知道意思)SPINS安全協(xié)議族是最早的無線傳感器網(wǎng)絡的安全框架之一，包含了SNEP(SecureNetworkEncryptionProtocol)和以TESLA(microTimedEfficientStreamingLoss-tolerantauthenticationProtoco1)兩個安全協(xié)議。第五章1、 網(wǎng)絡研究與設計方法：通常計算機網(wǎng)絡的研究與設計方法包括分析方法、實驗方法和模擬方法。分析方法是對所研究對象和所依存的網(wǎng)絡系統(tǒng)進行初步分析，根據(jù)一定的限定條件和合理假設，對研究對象和系統(tǒng)進行描述，抽象出研究對象的數(shù)學分析模型。實驗方法的主要內容是建立測試床和實驗室。模擬方法主要是應用網(wǎng)