傳感器練習題

第一章WSN歷史大體分為三個階段，每個階段的特點是什么第一階段：傳統(tǒng)的傳感器系統(tǒng)。特征在于傳感器節(jié)點只產(chǎn)生探測數(shù)據(jù)流，沒有計算機能力，且相互之間不能通信。第二階段：傳感器網(wǎng)絡節(jié)點集成化。這階段的技術特點是采用了現(xiàn)在微型化的傳感器節(jié)點，這些節(jié)點可以同時具備感知能力，計算能力和通信能力。第三階段：多跳自組網(wǎng)。這階段特點是網(wǎng)絡傳輸自組織，節(jié)點設計低功耗。無線網(wǎng)絡的分類是什么無線網(wǎng)絡分為有基礎設施網(wǎng)和無基礎設施網(wǎng)，有基礎設施網(wǎng)包括WIFI和WIMAX,無基礎設施網(wǎng)包括移動Adhoc網(wǎng)絡和無線傳感器網(wǎng)絡。什么是WSN無線傳感器網(wǎng)絡（WSN）是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡，目的是協(xié)作地采集、處理和傳輸網(wǎng)絡覆蓋地域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息，并報告給用戶。WSN的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)是什么樣的傳感器網(wǎng)絡通常包括：傳感器節(jié)點、匯聚節(jié)點和管理節(jié)點。傳感器結(jié)點的結(jié)構(gòu)由哪幾部分組成，各部分的功能是什么傳感器節(jié)點由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和能量供應模塊四部分組成。傳感器模塊負責監(jiān)測區(qū)域內(nèi)信息的采集和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。處理器模塊負責控制整個傳感器節(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)。無線通信模塊負責與其他傳感器節(jié)點進行無線通信，交換控制消息和收發(fā)采集數(shù)據(jù)。能量供應模塊為傳感器節(jié)點提供運行所需的能量，通常采用微型電池。WSN改進型的協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)是什么樣的定位和時間同步子層在協(xié)議棧中的位置比較特殊。它們既要依賴于數(shù)據(jù)傳輸通道進行協(xié)作定位和時間同步協(xié)商，同時又要為網(wǎng)絡協(xié)議各層提供信息支持，如基于時分復用的MAC協(xié)議，基于地理位置的路由協(xié)議等都需要定位和同步信息。能量管理在每個協(xié)議層中都要增加能量控制代碼，并提供給操作系統(tǒng)進行能量分配決策；QOS管理在各協(xié)議層設計隊列管理、優(yōu)先級控制或者帶寬預留機制，并對特定應用的數(shù)據(jù)給予特別處理；拓撲控制利用物理層、鏈路層或路由層完成拓撲生成，反過來又為它們提供基礎信息支持，優(yōu)化MAC協(xié)議和路由協(xié)議的協(xié)議過程，提高協(xié)議效率，減少網(wǎng)絡能量消耗；網(wǎng)絡管理則要求協(xié)議各層嵌入各種信息接口，并定時收集協(xié)議運行狀態(tài)和流量信息，協(xié)調(diào)控制網(wǎng)絡中各個協(xié)議組件的運行。7.WSN與ADHOC網(wǎng)絡有什么相同點與不同點?相同占：呈本示需鑒人的卡預，大部分匚作是以門組織的方式寶成的，姑-統(tǒng)稱為「I組織網(wǎng)咯?！?占的研究都是追求低功莊的穴爼誤期絡訕計。*不同點：<1）網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和工作摸式各不相同。網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)動態(tài)變化?WSN:網(wǎng)絡拓卄結(jié)構(gòu)是擁態(tài)的°⑵工作欖式不同.WSN:肘（Many-tc-Dnc）通忙，總之間幾乎不會覽半消息交換。AdHoc網(wǎng)絡：網(wǎng)絡中任意兩節(jié)魚之間部有通信的傳感器結(jié)點受到哪三方面因素的限制電源能量限制、通信能力受限、計算和存儲能力受限。傳感器網(wǎng)絡的組網(wǎng)特點有哪些無線傳感器網(wǎng)絡主要特點包括自組織性、以數(shù)據(jù)為中心、應用相關性、動態(tài)性、網(wǎng)絡規(guī)模大和需要高的可靠性等。第二章練習1WSN路由協(xié)議的定義是什么WSN路由協(xié)議是一套將數(shù)據(jù)從源節(jié)點傳輸?shù)侥康墓?jié)點的機制。WSN路由協(xié)議的設計目標有哪幾點滿足應用需求低網(wǎng)絡開銷資源利用的整體有效性網(wǎng)絡高吞吐率什么是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡、地址中心網(wǎng)絡WSN的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)是什么樣的路由協(xié)議的要求是什么1）能量高效（協(xié)議簡單&節(jié)省能量&均衡消耗）2）可擴展性（網(wǎng)絡范圍&節(jié)點密度）3）魯棒性（節(jié)點變化&拓撲變化）4）快速收斂性6.WSN路由協(xié)議的關鍵技術有哪些考慮網(wǎng)絡和節(jié)點能量優(yōu)化（硬件限制）具有高可擴展性（網(wǎng)絡規(guī)模&自組織）適應強網(wǎng)絡拓撲變化（節(jié)點移動&無線信道）議3)1)4)下2)3)121)2)第二章練習2內(nèi)爆：節(jié)點向鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，不管其是否收到過相同的缺點周期性的洪泛機制-一能量和時間開銷都比較大；節(jié)點需要維護一個興趣消息列表，代價較大;A節(jié)點向B節(jié)點傳送源數(shù)據(jù)傳感器網(wǎng)絡路由中使用數(shù)據(jù)融合技術（數(shù)據(jù)為中心）缺點：本質(zhì)上SPIN還是向全網(wǎng)擴散新消息，開銷比較大傳感器網(wǎng)絡中流量分布不對稱（數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡&多源單Sink)時間戳：指示接收到相關興趣消息的最近時間7.WSN路由協(xié)議的四種分類是什么，每一類有哪些典型的路由協(xié)若干梯度域:A）每個梯度和其鄰居節(jié)點相關聯(lián)以數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議、集群結(jié)構(gòu)路由協(xié)議、地理信息路b）每個梯度中含有一個指定的數(shù)據(jù)傳輸率由協(xié)議、QOS路由協(xié)議。持續(xù)時間：該興趣消息的有效期以數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議:SPIN協(xié)議、DD協(xié)議。13.DD協(xié)議通過SINK節(jié)點發(fā)送什么來啟動路由建立過程集群結(jié)構(gòu)路由協(xié)議：LEACH協(xié)議、TEEN協(xié)議。查詢消息8.SPIN協(xié)議是基于什么協(xié)議的改進，要改進的協(xié)議有什么缺點,14.DD協(xié)議中的梯度域主要包括什么內(nèi)容SPIN協(xié)議如何改進每個梯度和其鄰居節(jié)點相關聯(lián)，每個梯度中含有一個指定的數(shù)SPIN協(xié)議是對Flooding協(xié)議的改進。據(jù)傳輸率Flooding協(xié)議的缺點:15.DD路由機制可分為哪個階段，每個階段的具體內(nèi)容是什么重疊：感知節(jié)點感知區(qū)域有重疊，導致數(shù)據(jù)冗余16.DD路由協(xié)議的優(yōu)缺點通過和鄰居節(jié)點的協(xié)商來減少Flooding議3)1)4)下2)3)121)2)第二章練習2內(nèi)爆：節(jié)點向鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，不管其是否收到過相同的缺點周期性的洪泛機制-一能量和時間開銷都比較大；節(jié)點需要維護一個興趣消息列表，代價較大;A節(jié)點向B節(jié)點傳送源數(shù)據(jù)傳感器網(wǎng)絡路由中使用數(shù)據(jù)融合技術（數(shù)據(jù)為中心）缺點：本質(zhì)上SPIN還是向全網(wǎng)擴散新消息，開銷比較大傳感器網(wǎng)絡中流量分布不對稱（數(shù)據(jù)收集網(wǎng)絡&多源單Sink)時間戳：指示接收到相關興趣消息的最近時間7.WSN路由協(xié)議的四種分類是什么，每一類有哪些典型的路由協(xié)若干梯度域:A）每個梯度和其鄰居節(jié)點相關聯(lián)以數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議、集群結(jié)構(gòu)路由協(xié)議、地理信息路b）每個梯度中含有一個指定的數(shù)據(jù)傳輸率由協(xié)議、QOS路由協(xié)議。持續(xù)時間：該興趣消息的有效期以數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議:SPIN協(xié)議、DD協(xié)議。13.DD協(xié)議通過SINK節(jié)點發(fā)送什么來啟動路由建立過程集群結(jié)構(gòu)路由協(xié)議：LEACH協(xié)議、TEEN協(xié)議。查詢消息8.SPIN協(xié)議是基于什么協(xié)議的改進，要改進的協(xié)議有什么缺點,14.DD協(xié)議中的梯度域主要包括什么內(nèi)容SPIN協(xié)議如何改進每個梯度和其鄰居節(jié)點相關聯(lián)，每個梯度中含有一個指定的數(shù)SPIN協(xié)議是對Flooding協(xié)議的改進。據(jù)傳輸率Flooding協(xié)議的缺點:15.DD路由機制可分為哪個階段，每個階段的具體內(nèi)容是什么重疊：感知節(jié)點感知區(qū)域有重疊，導致數(shù)據(jù)冗余16.DD路由協(xié)議的優(yōu)缺點通過和鄰居節(jié)點的協(xié)商來減少Flooding帶來的內(nèi)爆和優(yōu)點重疊的影響數(shù)據(jù)中心路由，定義不同任務類型/目標區(qū)域9.SPIN協(xié)議中的元數(shù)據(jù)是什么消息;元數(shù)據(jù)：一種對源數(shù)據(jù)的映射，比源數(shù)據(jù)短路徑加強機制可顯著提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?10.SPIN協(xié)議的三部握手協(xié)議過程是怎樣的周期性路由：能量的均衡消耗;B節(jié)點融合新數(shù)據(jù)，并通過ADV發(fā)布新數(shù)據(jù)消息k為一個網(wǎng)絡中的簇頭節(jié)點數(shù)的百分比，1/k代表傳感器節(jié)點有如果節(jié)點有ADV中描述的數(shù)據(jù)的副本就忽略該消息機會再次參與簇頭選擇所需經(jīng)歷的輪數(shù)，r為當前輪數(shù)，G為前11.SPIN協(xié)議的優(yōu)缺點1/k輪中從未成為簇頭的節(jié)點集合。優(yōu)點:3.采用LEACH算法的網(wǎng)絡按照周期工作，每個周期分為兩個階部分解決了內(nèi)爆和重疊問題段，這兩個階段的主要內(nèi)容是什么不需要進行路由維護簇頭建立階段:對網(wǎng)絡拓撲變化不敏感，可用于移動WSN節(jié)點運行算法，確定本次自己是否成為簇頭;SPIN協(xié)議的興趣catch中的條目有哪些內(nèi)容簇頭節(jié)點可以對所轄區(qū)域節(jié)點數(shù)據(jù)進行融合，減少網(wǎng)絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù);節(jié)點A有新數(shù)據(jù)，通過ADV發(fā)布新數(shù)據(jù)信息，使用元數(shù)據(jù)B節(jié)點收到ADV后，發(fā)現(xiàn)自己沒有該數(shù)據(jù)，通過REQ向A請求新數(shù)據(jù)t}]0如門eG其它情況1.LEACH算法的主要內(nèi)容是什么的通信;2.LEACH算法如何進行簇頭的選擇對于傳感器節(jié)點n選擇［0,1］之間的一個隨機數(shù)，如果選定的值小于某一個閾值，那么這個節(jié)點成為簇頭節(jié)點，閾值計算如簇頭節(jié)點作為一定區(qū)域所有節(jié)點的代理，負責和Sink非簇頭節(jié)點可以使用小功率和簇頭節(jié)點通信;簇頭選舉算法的設計，要求保證公平性簇頭節(jié)點廣播自己成為簇頭的事實；其他非簇頭節(jié)點按照信號強弱選擇應該加入的簇頭，并通知該簇頭節(jié)點；簇頭節(jié)點按照TDMA的調(diào)度，給依附于他的節(jié)點分配時間片；數(shù)據(jù)傳輸階段：節(jié)點在分配給他的時間片上發(fā)送數(shù)據(jù)LEACH算法的優(yōu)缺點是什么優(yōu)點優(yōu)化了傳輸數(shù)據(jù)所需能量；優(yōu)化了網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)量；缺點節(jié)點硬件需要支持射頻功率自適應調(diào)整；無法保證簇頭節(jié)點能遍及整個網(wǎng)絡；周期性數(shù)據(jù)采集無法滿足實時性TEEN算法的主要內(nèi)容是什么在簇的建立過程中與LEACH協(xié)議相同；在通信階段采用非周期性采集；設定采集數(shù)據(jù)的硬閾值和軟閾值，提高應對突發(fā)的實時性。在TEEN算法中的硬閾值和軟閾值分別指的是什么硬閾值:是被檢測數(shù)據(jù)所不能逾越的閾值。在簇的穩(wěn)定階段，當節(jié)點首次檢測到數(shù)據(jù)達到硬閾值，便打開收發(fā)器進行數(shù)據(jù)傳送，同時將該檢測值存入節(jié)點內(nèi)部變量SV中。軟閾值：是規(guī)定被檢測數(shù)據(jù)的變動范圍。在后期檢測數(shù)據(jù)再次達到硬閾值，且與SV變量差距大于等于軟閾值時，將再次打開收發(fā)器進行數(shù)據(jù)傳送。TEEN優(yōu)缺點：優(yōu)點：適用于實時系統(tǒng)(響應型)，可以對突發(fā)事件做出快速反應；缺點：不適用于需要持續(xù)采集數(shù)據(jù)(主動型)的應用環(huán)境。APTEEN算法的主要內(nèi)容是什么結(jié)合了響應型(TEEN)和主動型策略(LEACH)的混合網(wǎng)絡協(xié)議；簇頭由基站(SINK)指定；基站為每一個節(jié)點指定TDMA時間片；基站發(fā)起數(shù)據(jù)查詢，由節(jié)點采集感興趣的數(shù)據(jù)；節(jié)點可響應查詢數(shù)據(jù)庫，對特殊事件直接上報。什么是APTEEN算法的主動型和響應型策略響應型策略：節(jié)點在檢測到突發(fā)事件數(shù)據(jù)時會采用與TEEN相同的機制。主動性型策略：定義一個計數(shù)器，節(jié)點每發(fā)送一次數(shù)據(jù)就將該計數(shù)器清零，當計數(shù)器時間到達時，不管當前數(shù)據(jù)是否滿足軟、硬門限的要求都會發(fā)送這個數(shù)據(jù)。APTEEN優(yōu)缺點：優(yōu)點：適用于實時系統(tǒng)(響應型)、周期型采集系統(tǒng)(主動型)的應用環(huán)境；缺點：協(xié)議開銷比較大TTDD算法的主要內(nèi)容是什么傳感器節(jié)點不移動，Sink節(jié)點移動；多Sink；以源節(jié)點為中心建立格狀網(wǎng)；運用代理，實現(xiàn)對移動Sink的透明傳輸；Sink通過泛洪查找感興趣的事件，泛洪區(qū)域限定在一個網(wǎng)格區(qū)間；12.TTDD算法的格狀網(wǎng)建立過程是什么樣的源節(jié)點B的坐標(x,y)；網(wǎng)格的邊長為B建立的格狀網(wǎng)的交叉點坐標為(工+化丿*狀〕=±0,土1土2,"?以B為中心建立網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)發(fā)點選擇與交叉點最近的點，如圖中黑點?成為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的點啟動下一級轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的選取過程13.什么叫TTDD算法的上游節(jié)點和下游節(jié)點上游節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點在格狀網(wǎng)建立階段由源節(jié)點或者其它轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點指定，這個指定本轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的源節(jié)點或者轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點稱為本轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的上游節(jié)點下游節(jié)點和上游節(jié)點的定義相反算法用戶獲取傳感數(shù)據(jù)的過程是怎樣的如何實現(xiàn)對移動SINK的支持直接轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點第一個響應Sink查詢的格狀網(wǎng)中的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點初級代理(PA)Sink節(jié)點指定的一個節(jié)點，負責接收直接轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點發(fā)送過來的數(shù)據(jù)直接代理(IA)Sink節(jié)點移動時動態(tài)指定IA，PA將數(shù)據(jù)傳送給IA，由IA將數(shù)據(jù)提交給SinkoPA和IA可以是同一個節(jié)點。算法的優(yōu)缺點優(yōu)點提出了一種新的應用場景支持多支持多Sink以及Sink移動的網(wǎng)絡環(huán)境算法的節(jié)點如何進行狀態(tài)轉(zhuǎn)換缺點需要地理位置信息的支持網(wǎng)格大小不容易確定地理信息路由協(xié)議中節(jié)點通過哪些算法獲致節(jié)點位置下列方法可確定節(jié)點位置GPS(GlobalPositioningSystem)超聲波三角定位系統(tǒng)標定地理位置信息路由協(xié)議的用途是什么作為其它路由算法的輔助直接用于路由的計算算法的主要內(nèi)容是什么結(jié)合地理位置信息控制洪泛路由算法的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點范圍，降低網(wǎng)絡開銷；假定源節(jié)點S知道目的節(jié)點D在tO時刻的位置(xd,yd)和平均移動速度v，則可以估算出t1時刻D可能出現(xiàn)的區(qū)域：以(xd,yd)為中心，以v(tl-t0)為半徑的圓內(nèi)。源節(jié)點S發(fā)送的路由請求分組指明搜索的范圍，其它節(jié)點接收到路由請求分組后，需要比較自己的位置是否在路由請求分組指明的搜索范圍內(nèi)，從而決定是否轉(zhuǎn)發(fā)該分組。算法的主要內(nèi)容是什么考慮到WSN中節(jié)點的冗余性，提出在維持網(wǎng)絡連通性的前提下，利用節(jié)點的地理位置信息，適當關閉一些節(jié)點以降低節(jié)點的能量消耗，提高網(wǎng)絡生存時間；利用節(jié)點的位置信息，組成虛擬網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中的節(jié)點對于中繼轉(zhuǎn)發(fā)而言是等價的；這些節(jié)點通過分布式協(xié)商確定激活節(jié)點以及激活的時間。關閉的節(jié)點周期性地蘇醒，和處于激活狀態(tài)的節(jié)點交換角色以平衡能量消耗。對于兩個相鄰的虛擬網(wǎng)絡A和B，所有A中的節(jié)點都可與B中的節(jié)點通信，反之亦然，因此在每個網(wǎng)絡中的所有節(jié)點對于所有路徑來說是等價的。21.在GAF算法中，若規(guī)定相鄰網(wǎng)格中兩個相隔最遠的節(jié)點間的距離不能超過R，則虛擬網(wǎng)格邊長r滿足什么關系r2+(2r2)<R2

即r</?V5從離級別的節(jié)點從離圾別的節(jié)點收別發(fā)現(xiàn)息圖2-爼GAF節(jié)點狀態(tài)荊換第二章練習3算法的主要內(nèi)容是什么貪婪算法：采用逐步構(gòu)造最優(yōu)解的方法，在每個階段,都選擇一個看上去最優(yōu)的策略，最終獲得最優(yōu)解。利用節(jié)點的地理位置信息轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點選?。?選擇鄰居節(jié)點中離數(shù)據(jù)包目的節(jié)點更近的點作為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點2?什么是貪婪算法貪婪算法：采用逐步構(gòu)造最優(yōu)解的方法，在每個階段,都選擇一個看上去最優(yōu)的策略，最終獲得最優(yōu)解。算法的局部優(yōu)化指的是什么，通過什么方法來解決A存徐x到D的路徑尸咒的鄰Wwa離D的距離比丫大X團2團221業(yè)擬網(wǎng)耕邊界轉(zhuǎn)發(fā)時的右手法則是什么，怎樣依據(jù)右手法則進行邊界轉(zhuǎn)發(fā)一個數(shù)據(jù)分組從節(jié)點y到達節(jié)點x；下一條邊的選擇：?下一邊是以X為定點，沿(X，y)逆時針方向上的第一條邊，圖中為(x，z)后續(xù)各邊同樣依次法則確定迭代地理轉(zhuǎn)發(fā)對洪泛機制的補充;算法的優(yōu)缺點是什么優(yōu)點采用局部最優(yōu)的貪婪算法，不需要維護網(wǎng)絡拓扌卜，路由開銷小；可適用于靜態(tài)和移動的WSN網(wǎng)絡；缺點需要地理位置信息的支持；

需要維護鄰居節(jié)點位置信息；算法的主要內(nèi)容是什么結(jié)合了DD和GPSR算法的思想，并且在選路時考慮了節(jié)點能量的因素；借鑒DD思想，采用查詢的方法來建立從SINK節(jié)點到事件區(qū)域的路由；借鑒GPSR思想，利用節(jié)點的地理位置信息及節(jié)點剩余能量信息，借鑒貪婪算法的思想建立查詢消息到達目的區(qū)域的路徑；算法的前提條件是什么已知目標區(qū)域的位置信息節(jié)點知道自己位置信息和剩余能量節(jié)點間無線鏈路是對稱的算法的兩個階段分別是什么查詢消息到達目的區(qū)域的路徑

查詢消息在目標區(qū)域的傳播算法的選路依據(jù)有哪些節(jié)點到查詢區(qū)域通信能量能耗節(jié)點本身的剩余能量最小代價節(jié)點為轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點算法查詢命令采用什么方式傳送到目標區(qū)域，當發(fā)生路由空洞時如何解決查詢命令傳送到目標區(qū)域貪婪算法一選擇鄰居節(jié)點到達指定區(qū)域的代價算法查詢命令到達監(jiān)測區(qū)域后通過哪兩種方式傳送洪泛方式，迭代地理轉(zhuǎn)發(fā)算法的優(yōu)缺點優(yōu)點利用了位置信息，避免了查詢消息的Flooding；考慮了消耗的能量和節(jié)點剩余能量，均衡消息；路徑選擇可達到局部最優(yōu)；缺點可能出現(xiàn)路由空洞（局部優(yōu)化）；不適合在移動WSN使用（節(jié)點缺乏足夠的拓撲信息，局部優(yōu)化）13.現(xiàn)階段WSN路由設計主要關注哪幾個方面，有什么解決辦法現(xiàn)階段WSN路由設計主要關注下面幾個方面提高能量效率，實現(xiàn)網(wǎng)絡負載的平衡，延長網(wǎng)絡生存時間；滿足各種應用場景的參數(shù)指標（也就是QOS）；實現(xiàn)一定程度的數(shù)據(jù)安全性。一些解決辦法路由協(xié)議專用性設計跨層設計新技術開發(fā)（UWB等）路由協(xié)議未來的研究方向有哪些新型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的提出節(jié)點密集部署及空間多樣性的考慮網(wǎng)內(nèi)存儲及網(wǎng)內(nèi)處理時間和位置的同步自組織與重配置主動傳感器網(wǎng)絡第三章練習1什么是MAC協(xié)議在無線傳感器網(wǎng)絡中，介質(zhì)訪問控制（MAC）協(xié)議決定無線信道的使用方式。MAC協(xié)議通過在傳感器節(jié)點之間分配和共享有限的無線信道資源，構(gòu)建起無線傳感器網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的底層基礎結(jié)構(gòu)。MAC層數(shù)據(jù)傳輸時不必要的能量損耗主要體現(xiàn)在哪些方面1）空閑監(jiān)聽2）沖突3）控制開銷4）串擾無線傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議分類方式有哪些分配號道的方式競劊塚己型退甘型使用的信道數(shù)目牟信道網(wǎng)貉類型競爭型MAC協(xié)議的基本思想是什么基于競爭的隨機訪問MAC協(xié)議采用按需使用信道的方式，它的基本思想是當節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過競爭方式使用無線信道，如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就按照某種策略重發(fā)數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。CSMA/CA協(xié)議的中文英文名稱各是什么帶沖突避免的載波偵聽多路訪問(CarrierSenseMutipleAccesswithCollisionAvoidance，CSMA/CA)協(xié)議什么是CSMA/CA機制所謂的CSMA/CA機制是指在信號傳輸之前，發(fā)射機先偵聽介質(zhì)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(zhì)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。IEEE在DCF工作方式下時，載波偵聽機制通過哪兩種方式來確定無線信道的狀態(tài)這兩種方式通過什么協(xié)議層來提供在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。IEEE的立即主動確認機制和預留機制指的是什么MAC協(xié)議通過立即主動確認機制和預留機制來提高性能。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。在預留機制中，節(jié)點A希望向節(jié)點B發(fā)送數(shù)據(jù)，節(jié)點C在A的無線通信范圍內(nèi)，節(jié)點D在節(jié)點B的無線通信范圍內(nèi)，但不在節(jié)點A的無線通信范圍內(nèi)。無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議的基本思想是什么有什么優(yōu)點典型協(xié)議是什么基本思想發(fā)送時主動搶占，CSMA方式按需分配優(yōu)點網(wǎng)絡流量和規(guī)模變化自適應網(wǎng)絡拓撲變化自適應算法較簡單典型協(xié)議：SMAC、TMAC、PMAC、WiseMAC、SiftSMAC協(xié)議的前提條件和基本思想是什么前提條件數(shù)據(jù)量少，可進行數(shù)據(jù)的處理和融合節(jié)點協(xié)作完成共同的任務網(wǎng)絡可以容忍一定程度的通信延遲基本思想周期性睡眠和監(jiān)聽；協(xié)商一致的睡眠調(diào)度機制(虛擬簇)自適應的偵聽機制，減少信息的傳輸延遲帶內(nèi)信令(NAV)來減少重傳和避免監(jiān)聽不必要的數(shù)據(jù)消息分割和突發(fā)傳遞機制來減少控制信息的開銷和消息的傳遞延遲SMAC協(xié)議有幾個主要的關鍵技術，每項關鍵技術的主要內(nèi)容分別是什么關鍵技術一：周期性睡眠和監(jiān)聽一個周期內(nèi)有睡眠和監(jiān)聽兩種狀態(tài)節(jié)點之間協(xié)同，保持監(jiān)聽同步同步調(diào)度，形成虛擬簇全監(jiān)聽周期，保證鄰居發(fā)現(xiàn)降低功耗，增加延遲1JstenSleepListen弘八ITime關鍵技術二：自適應監(jiān)聽在一次通信過程中，通信節(jié)點的鄰居(第三者)在此次通信結(jié)束后(根據(jù)RTS/CTS消息判斷通信結(jié)束時間表)喚醒并保持監(jiān)聽一段時間。如果節(jié)點在這段時間接收到RTS幀，則可以立即接收數(shù)據(jù)，而不需要等到下一個監(jiān)聽周期，從而減少了兩個節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸延遲。串擾避免虛擬載波監(jiān)聽信道忙時睡眠，避免接收串擾數(shù)據(jù)包關鍵技術三：消息傳遞將長的信息包分成若干個短的DATA段所有DATA使用一個RTS/CTS控制分組占用信道每個DATA都有ACK保障傳輸成功第三章練習2TMAC協(xié)議的基本思想SMAC協(xié)議調(diào)度占空比固定，不能很好的適應網(wǎng)絡流量的變化動態(tài)調(diào)整調(diào)度周期中的活躍時間長度在TA時間內(nèi)沒有發(fā)生激活事件則進入睡眠TMAC協(xié)議中發(fā)送節(jié)點發(fā)送RTS后，未收到接收節(jié)點的CT，有哪些原因，如何處理發(fā)送RTS未收到CTS，應再發(fā)送一次協(xié)議中的最短監(jiān)聽間隔ta如何確定TA＞競爭信道時間+RTS數(shù)據(jù)包長度+收到RTS之后到CTS發(fā)出之前的準備時間什么是TMAC協(xié)議的早睡問題，產(chǎn)生的原因是什么，如何解決早睡問題：節(jié)點在鄰居準備向其發(fā)送數(shù)據(jù)時進入了睡眠狀態(tài)解決辦法：未來請求發(fā)送；滿緩沖區(qū)優(yōu)先；PMAC協(xié)議的基本思想SMAC調(diào)度占空比固定，TMAC早睡問題引入模式信息，節(jié)點能夠通過模式信息提前獲知鄰居的下一步活動，調(diào)度都根據(jù)模式信息來進行協(xié)議的模式生成過程是怎樣的由一個二進制位串組成每一位表示節(jié)點在當前時隙應處于何種狀態(tài)，1為監(jiān)聽，0為睡眠形式：0n1，m=0,1,???N-1，m代表串中0的個數(shù)每個節(jié)點啟動時的模式串為1,表示流量很大節(jié)點根據(jù)網(wǎng)絡流量更新模式在第一個時隙內(nèi)無數(shù)據(jù)發(fā)送：更新模式為01ii.在第二個模式中監(jiān)聽時隙內(nèi)仍無數(shù)據(jù)發(fā)送：更新模式為001；依此類推7.PMAC協(xié)議如何進行模式交換在當前周期結(jié)束時將進行廣播來交換模式信息引入超幀STF,分為兩個子幀PRTF和PETF模式重復時間幀PRTF，節(jié)點重復自己的模式模式交換時間幀PETF，鄰居之間進行模式信息交換協(xié)議的基本思想基于CSMA機制，使用前導采樣技術通過本地同步的廣播獲得最小的前導長度隨機的前導長度保證沖突避免9.什么是WISEMAC協(xié)議的前導采樣對信道進行采樣，在短時間內(nèi)對無線信道進行監(jiān)聽所有節(jié)點都保持相同的采樣時間Tw采樣時監(jiān)聽到信道忙，節(jié)點會繼續(xù)監(jiān)聽，直到接收到數(shù)據(jù)或者信道空閑數(shù)據(jù)包發(fā)送之前都要發(fā)送一個喚醒前導序列，該序列的長度和采樣周期的長度相等，保證在數(shù)據(jù)部分到達時節(jié)點處于監(jiān)聽狀態(tài)協(xié)議的基本思想適用于事件驅(qū)動型傳感器網(wǎng)絡出發(fā)點空間和時間相關性并非每個節(jié)點都要報告事件時變性(節(jié)點的密度是時變的)設計目的N個節(jié)點同時監(jiān)測到一個事件，希望在最短時間內(nèi)有R個節(jié)點(R〈=N)無沖突發(fā)送事件消息常規(guī)CSMA協(xié)議在［1，CW］時間長度窗口內(nèi)，等概率選擇發(fā)送時槽沖突時就倍增時間窗口大小CW，等概率選取發(fā)送時間Sift協(xié)議固定長度的競爭窗口不等概率選擇時槽，在不同時槽采用不同的選擇概率分配型MAC協(xié)議的基本思想將一個物理信道分為多個子信道將子信道靜態(tài)或動態(tài)地分配給需要通信的節(jié)點，避免沖突根據(jù)網(wǎng)絡通信流量最大限度地節(jié)省能量什么是隱終端和暴露終端隱終端：在接收節(jié)點覆蓋范圍內(nèi)而在發(fā)送節(jié)點覆蓋范圍外的終端節(jié)點。隱終端會產(chǎn)生隱發(fā)送和隱接收兩種沖突狀態(tài)。暴露終端：在發(fā)送節(jié)點覆蓋范圍內(nèi)而在接收節(jié)點覆蓋范圍外的終端節(jié)點。隱終端會產(chǎn)生暴露發(fā)送和暴露接收兩種沖突狀態(tài)。協(xié)議的基本思想結(jié)合TDMA、FDMA的基本思想假設每個節(jié)點都能在多個載波頻點上進行切換將每個雙向信道定義為兩個時間段發(fā)現(xiàn)鄰居后立即分配信道每個鏈路都分配一個隨機選擇的頻點，相鄰鏈路都有不同的工作頻點協(xié)議如何建立鏈路引入超幀的概念，用固定參數(shù)Tframe表示在上電后先進行鄰居發(fā)現(xiàn)，每發(fā)現(xiàn)一個鄰居就有一對節(jié)點形成一個雙向信道在兩個節(jié)點的超幀中為該鏈路分配一對時隙用于雙向通信，這種不同步的時隙分配稱為異步分配通信每對時隙都會選擇一個隨機的頻點，減少鄰近鏈路沖突的可能協(xié)議的基本思想將一個物理信道分成多個時隙，通過對這些時隙的復用為數(shù)據(jù)和控制信息提供信道每個時間幀分為隨機接入和分配接入兩部分，隨機接入時隙也稱為信令時隙，分配接入時隙也稱為傳輸時隙節(jié)點交換兩跳內(nèi)鄰居信息和分配信息采用流量自適應的分布式選舉算法選擇在每個時隙上的發(fā)送節(jié)點和接收節(jié)點協(xié)議由哪三部分組成協(xié)議NP(NeighborProtocol)SEP分配交換協(xié)議AEA(自適應選舉)算法第三章練習3DMAC協(xié)議的基本思想適合于節(jié)點采集數(shù)據(jù)后，向一個sink節(jié)點匯聚的單向樹狀模式采用預先分配的方法來避免睡眠延遲引入了一種交錯的監(jiān)聽睡眠調(diào)度機制，保證數(shù)據(jù)在多跳路徑上的連續(xù)傳輸DMAC協(xié)議的交錯喚醒機制是什么假設網(wǎng)絡中的節(jié)點保持靜止，且每個路由節(jié)點有足夠的存活時間，可以在較長時間內(nèi)保持網(wǎng)絡路徑不發(fā)生變化假設數(shù)據(jù)由傳感器節(jié)點向唯一的sink單向傳輸假設各個節(jié)點之間保持時鐘同步在一個多跳傳輸路徑上，各個節(jié)點交錯喚醒，如同鏈鎖一樣環(huán)環(huán)相扣，保證數(shù)據(jù)在樹狀結(jié)構(gòu)上能持續(xù)傳輸，不被睡眠所中斷每個間隔分為接收、發(fā)送和睡眠三個周期。DMAC協(xié)議的自適應占空比是如何調(diào)整的如果節(jié)點在一個發(fā)送周期內(nèi)有多個數(shù)據(jù)包要發(fā)送，就需要該節(jié)點和樹狀路徑上的上層節(jié)點一起加大發(fā)送周期占空比通過在MAC層數(shù)據(jù)幀的幀頭加入