无线传感器网络复习重点.doc

1.无线传感器网络的基本要素包括： 答：传感节点 感知对象 观察者2.无线传感网络的特征是什么？ 答：1）低功耗，微型化，高度集成，低价格的传感节点；2）节点密集布设；3）协作式网络；4）自组织网络；5）无线网络3.无线传感器网络的主要优势： 答：1）精度高；2）灵活性强；3）可靠性高；4）经济性好4.无线传感器网络从原理功能角度分类的技术包括： 答：传感器技术、无线通信与组网技术、分布式数据聚合/融合技术、数据管理技术、节点定位技术与时间同步技术。5.无线传感器网络从工程实现角度分类的技术包括： 答：无线传感器节点硬件制造技术，嵌入式软件开发技术，节点供电技术和节点及网络的能量有效性设计技术。6.无线传感器网络从网络运行与应用角度分类的技术包括哪些？ 答：1）网络布设与休眠调度技术；2）无线传感网络广域互联技术；3）结合行业的无线传感器网络应用技术。*7.无线信号功率耗损包括： 答：路径耗损，多径衰落耗损，阴影衰落。*8.无线传感网络节点能耗包括： 答：数据采集模块、数据处理模块和无线通信模块的耗损9.无线传感器固定目标网络的布设目标 答：无线传感器固定目标网络的布设又分为确定性布设和随机性布设，在确定性传感器节点布设中，最感兴趣的是如何用最少的传感器节点完全覆盖目标区域，随机布设所关心的是，在单位区域内至少需要多少传感器节点才能达到一定的概率覆盖传感区域。10.无线传感器网络的覆盖模型有几种？各是什么？ 答：无线传感器网络的覆盖模型有4种，布尔覆盖模型，一般覆盖模型，协作覆盖模型，概率覆盖模型。11.确定性传感器节点布设的目标是什么？ 答：用最少的传感器节点尽量覆盖监控目标区域。12.随机传感器节点布设的目标是什么？ 答：研究传感器节点密度问题，即决定在单位区域内至少需要布设多少传感器节点，才能达到以一定的概率覆盖该区域。13.最小的暴露路径：对于入侵者而言，目的是为了要选择一条被发现概率最小的路径14.在无线传感器网络的MAC层，导致能量消耗的潜在因素有哪些？ 答：冲突，空闲监听，串听，控制开销15.无线传感器网络节点的无线通信模块的状态分为： 答：发送状态，接收状态，空闲监听状态，休眠状态16.简述传感器网络休眠机制的主要思想 答：休眠机制的主要思想是，当节点周围没有感兴趣的事件发生时，计算与通信单元处于空闲状态，把这些组件关掉或调到更低能耗的状态，即休眠状态，避免空闲监听和串听导致节点不必要的能量消耗，以达到有效节能手段。17.无线传感器网络MAC协议的休眠策略中主动唤醒采用什么办法？如何实现？ 答：在主动唤醒方式中，发送无线信号是发送节点能够采用的唯一唤醒方式，通常采用套收/发信机的方式，低功耗的收/发信机侦听信道专门等待唤醒信号，这种信号设计使接收方的信号检测十分简单，能耗很低，另一个收/发信机则用于业务收/发比较复杂。18.S-MAC协议采用什么方法减少能量损耗？ 答：在无线传感器网的MAC层，导致能量消耗的潜在因素可以归纳为冲突，空闲监听， 串听和控制开销。 S-MAC协议采用物理载波监听和虚拟载波监听两种方式降低冲突发生的概率；引入周期激活/休眠机制避免空闲监听；通过网络分配矢量避免串行现象；将长消息分割为若干段消息并集中突发传递，减少协议控制消息的开销。19.Sift协议是一种基于CSMA随机竞争方式的MAC协议，其主要特点在于提出采用固定的竞争时间窗长度，并以指数增长的概率分布选择在某一时隙发送概率的机制，以确保一部分监测点能在最短时间内成功发送检测信息。20.无线传感器网络MAC协议的两大功能目标是什么？ 答：所谓MAC协议，就是通过一组规则和过程来更有效，有序和公平地使用共享介质。它实现两大基本功能：在密集散布的传感器现场能够有助于建立起一个基本网络基础设施所需的数据通信链路；协调共享介质的访问。21. 无线传感器网络的路由协议的概念？ 答：路由是指选择互联网络从源节点向目的节点传输信息的行为，并且信息至少通过一个中间节点，它包括两部分功能：1.寻找源节点和目的节点间的优化路径。2：将数据分组沿着优化路径正确转发。22. 无线传感器网络在路由协议设计需要考虑的关键问题是什么？ 答：能量有效性；可扩展性；数据传输可靠性。23. 无线传感器网络根据协议获取拓扑信息方式的不同，分为利用地理信息的路由和不依靠地理信息的路由的分类方法。24. 什么是无线传感器网络的无结构路由？什么是无线传感器网络的树形（或类似树形）结构的路由？ 答：简单的无结构路由是仅仅规定了一跳范围内的转发规则，实现相距多跳的节点之间的通信，树形（或类似树形）结构的路由是利用无线传感器网络中业务的方向性特点，通过路由协议的运行，把网络中的节点组织成以sink为根的树。*25.SPIN协议的基本思想是什么？请举例说明SPIN的工作过程。 答：SPIN(Sensor Protocols for Information via Negotiation，信息协商的传感器协议）是无线传感器网络中一种基于数据中心的路由协议，其通过节点之间的协商以建立传输路径。SPIN协议的设计目标是能够解决Flooding以及Gossiping协议的内爆、重叠以及资源利用不合理现象。例如：第一步：0号节点向1号节点发送传感数据；第二步：当1号节点接收到数据后，向其周边邻居节点广播ADV数据包，通知邻居节点自己有传感数据需要转发；第三步：当1号节点的邻居节点接收到ADV数据包后，根据自己的情况，自主选择接受数据DATA与否，节点3与节点5选择接收数据DATA,，因此其向1号节点发送REQ数据包；第四步：当1号节点接收到节点3和节点5发送的REQ，即立刻将DATA发送至这两个节点。26.定向扩散路由协议的工作分为几个阶段？ 答：兴趣消息扩散，数据传输梯度建立、路径加强。*27.简述DD协议的工作过程（请参照SPIN协议叙述）。*28.简述LEACH协议的工作过程。 答：LEACH将网络的工作过程分为轮，每一轮包括建立期和稳定期，在建立期执行分群协议，把网络分成若干个群;稳定期分成若干帧，在每一帧，成员节点向群首发送数据，群首合并后发送给基站。*31.简述CNS算法思想。答：首先把采集到的所有源传感器节点信息沿最小跳数路径传送至离sink最近的源节点，在该源节点完成数据聚合后的结果传至sink。CNS算法选择离sink最近的源节点为数据聚合节点，是种聚合优先的数据聚合树构造算法，实现时需知道哪个源节点离sink最近，及其他源节点到该节点的路由信息。*32.DAA工件原理。 答：每节点MAC层可从多个节点中选下一跳节点。数据发送时，节点先发有数据聚合标志的请求发送（RTS）消息，收到该消息的邻节点据优先级不同，以不同时延回复允许发送（CTS）消息。优先级高的节点以短的时延回复CTS消息，其他节点如侦听到该CTS消息，将取消自己CTS消息的发送。如一个邻节点既没有可以聚合的数据，又不比RTS源节点离sink节点更近，则不回复CTS消息。数据发送节点选择CTS消息的发送节点为自己的下一跳节点。33.什么是级联超时法？ 答：据节点在聚合树中离sink跳数确定聚合时机，离sink跳数少的节点等待时间长，离sink跳数多的节点等待时间短，节点等待时间形成级联效应，保证数据准确性及时延小的情况下，可有效节省能量。34.事件触发类数据聚合时机的协议MFS非叶节点触发设置数据聚合定时器的时刻有哪些？ 答：一是节点探测到该事件；二是从其子节点第一次接收到STAST消息；三是从邻节点收到START消息。35.在无线传感器网络中有几种数据回传的路由策略？各是什么？ 答：有3种。（1）路由主导的压缩（RDC）：数据沿各自至sink节点的最短路径传送，仅在路径交叉点数据压缩。该方式在源节点空间相关性较低时性能好。（2）压缩主导的路由（CDR）：沿离源节点较近且每跳都对数据最大压缩方向传递数据。该方式可能导致路径较长，源节点空间相关性较高时性能好。（3）分布式信源编码（DSC）：假设所有节点完全了解彼此间数据相关性，每源节点先单独进行压缩，完全消除冗余，后沿至sink最短路径回传压缩数据。如忽略获相关性信息代价，此方式数据回传能耗应是最理想的。36.在无线传感器网络与IP网络互联的协议转换方式中，按照网关节点所工作的协议层次不同，可进一步分为应用层协议转换和网络层协议转换。在应用层协议转换方式中，网关节点需支持IP协议并需分配IP地址：在网络层协议转换方式中，网关在网络层完成内，外网间的协议转换。37.根据内、外网协议层次之间的相对关系，无线传感器网络与IP网络互联的方式有几种，各是什么？ 答：3种。协议转换方式、协议承载方式、全IP方式。38.什么是WSNoverIP方式？ 答：外网上需与WSN通信节点及连接内、外网的网关节点称WSN虚节点。组成的网络称WSN虚网络，在虚网络部分，WSN私有协议的网络层被作为应用承载在TCP/UDP/IP之上。39.全IPv6方式的优势有哪些？ 答：1、便于实现用户与WSN节点之间的端到端通信 2、便于实现网络接入及信息资源共享 3、便于推动标准化 4、便于缩短协议栈开发的时间进程40无线传感器网络是如何接入既定IPv6网络？ 答：1、直接接入混合组网方式（A） 2、网关接入混合组网方式（B） 3、独立组网方式（C）41.无线传感器网络中影响时间同步的因素有哪些？ 答：单播与多播、对称链路和非对称链路、显示与隐式同步、时延。42.消息在节点间传递时引入的时延可以分解为哪些？ 答：发送时延、媒介访问、传播时间、传输时间、接受时间。43.时间同步包括哪几种类别？各是什么？ 答：主从模式和点对点模式、时钟修正和时钟转换、概率同步和确定性同步、收/发双方同步和接收节点间同步。*44.为什么无线传感器网络需要时间同步，简述RBS、TPSN时间同步算法工作原理？ 答：在分布式的无线传感器网络应用中，每个传感器节点都有自己的本地时钟。不同节点的晶体振荡器频率存在偏差，以及湿度和电磁波的干扰等都会造成网络节点之间的运行时间偏差，RBS同步协议的基本思想是多个节点接收同一个同步信号，然后多个收到同步信号的节点之间进行同步。这种同步算法消除了同步信号发送一方的时间不确定性。这种同步协议的缺点是协议开销大。TPSN协议采用层次型网络结构，首先将所有节点按照层次结构进行分级，然后每个节点与上一级的一个节点进行时间同步，最终所有节点都与根节点时间同步。45.参考广播同步协议RBS是在什么哪类节点间完成的？工作过程如何？ 答：在接受节点间完成同步。设有下图所示场景A、B和C处在同个广播域内。B为发送节点，广播参考消息（不含时间戳）被A和C同时接受。两接收节点同时记录收到参考广播消息的本地时间，通过消息交互交换本地时间戳记录。这样A和C可根据参考消息到达时间计算两者本地时钟间偏移量。发送端的时延不确定性被完全消除，是RBS协议的优点之一。46.传感器网络时间同步协议（TPSN）是在哪类节点间完成的？简述算法执行过程。 答：在分层发送节点和接收节点间时钟同步（网络中节点的层次如下图），协议中指定了若干根节点，然后将网络中的节点分成不同层次，同步时采用两次消息交换的方法取得发送节点和接收节点之间的时钟同步。47.无线传感器网络的节点定位是什么？ 答：是指在无线传感器网络内已有一定数量参考节点情况下，用某种或几种定位技术对定位节点进行定位估计。当网络内完全没有参考节点时，只能得到节点的相对位置信息。48.简述RSSI测距原理，和相应的理论依据。 答：RSSI测距的原理如下：接收机通过测量射频信号的能量来确定与发送机的距离，将无线信号的发射功率和接收功率之间的关系表述为下式所示，其中PR是无线信号的接收功率，PT是无线信号的发射功率，r是收发单元之间的距离，n传播因子，传播因子的数值大小取决于无线信号传播的环境。 PR =PT / rn 10nlgr =10lgPT / PR 10lgPR =A-10nlgr PR =A-10nlgr49.简述质心定位算法的步骤，和相应的理论依据。 答：在质心定位算法中，锚节点周期性的向临近节点广播分组信息，该信息包含了锚节点的标识和位置。当某个未知节点接收到来自不同锚点的分组信息数量超过一个门限之后，就可以计算这些锚点所组成的多边形的质心，作为确定出自身位置的依据。 假设多边形定点位置的坐标向量表示为Pi=(xi . yi)T,则这个多边形的质心坐标为 ，具体的计算公式为：50.描述TDoA测距机制的工作原理。 答：节点同时发射两种不同传播速度的无线信号，接收节点根据两种信号到达的时间差以及这两种信号的传播速度，计算两个节点之间的距离。假设发射节点同时发射无线射频信号和超声波信号，接收节点记录下这两种信号的到达时间为T1、T2，无线射频信号和超声波信号的传播速度分别为c1、c2，那么两点之间的距离为（T2-T1）*S，其中S=c1*c2/（c1-c2）。*52.无线传感器节点硬件有什么特点？答：1）传感器节点的通信能力有限；2）工作环境恶劣；3）降低节点功耗，延长网络工作寿命；4）计算能力有限；5）