无线传感器网络知识点

1、1. 无线传感器网络(wireless sensor network, WSN就是由部署在检测区域内大 量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织 的网络系统，目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知的对象信息，并发送给观察者。2. 构成WSN的三要素：传感器、感知对象、观察者。3. ADHOC和 WSN的区别：WSNWSN(3) WSNAd hoc 用(4) WSN 节(5) WSN(6) WSN以数据为中心。4. WSN的节点：传感模块、处理器模块、通信模块、电源模块 节点特点：电源能量有限、通信能力有限、计算和存储能力有限一处理器模块一电源模块5. WSN协

2、议栈结构(1) 能源管理平台：管理传感器节点如何使用能量；(2) 移动管理平台：检测和注册传感器节点的移动，维护到汇聚点的路由，使得 传感器节点能够跟踪它的邻居；(3) 任务管理平台：在一个给定的区域内平衡和调度监测任务移动證FI1平台fr务供W半育6传感器物理层作用：屏蔽物理设备和传输介质的差异目的：透明传输功能：提供传输通道；传输数据；其他特性：机械特性电气特性功能特性(4)规程特性运用的技术：(1)介质和频段的选择(2)调制技术(3)扩频技术 传输媒体：(1) 建议采用ISM (工业、科学和医学)频段短距离的无线低功率通信最适合传 感器网络(2)红外,不需要许可证，抗干扰要求收发双方在视

3、线之内(3)光7. 频率选择，载频发生，信号检测，调制，数据加密信号传播传播信号需要的最小发送功率和传输距离d的n次方成正比，2<= n < 4.为了减小传输距离，传感器网络米用多跳(multihop )通信方式8. MAC层协议：S-MAC协议、IEEE802.11 MA(协议9. MAC层有用功耗：发送，接收数据(2)处理询问请求 转发询问和数据到邻居节点9. MAC层无用功耗：(1) 信道的空闲侦听，“ waiting for possible traffic” .(2) 由于碰撞导致的重传，例如两个数据包同时到达同一节点(3) 无意偷听：当节点接收到一个不属于他的数据包时(

4、4) 产生和处理控制数据包开销10. CSMA/CACSMA /CA载波侦听/冲突避免如何解决“隐匿终端问题(a)(a)RTSA requests to send(b)A requests to sendA发RTS诂求定送CA雄FtTS诂求起送B announces A oktc serd-一一且域CTSData FrameA sends亡魅尊收到CTS,因向保持静默11. S-MAC机制针对碰撞重传、串音、空闲侦听和控制消息等可能造成较多能耗的因素S-MAC米用如下机制：(1) 周期性侦听/睡眠的低占空比工作方式，控制结点尽可能处于睡眠状态来降 低结点能量的消耗；(2) 邻居结点通过协商的一

5、致性睡眠调度机制形成虚拟簇，减少结点的空闲侦听 时间；(3) 通过流量自适应的侦听机制，减少消息在网络中的传输延迟；(4) 采用带内信令来减少重传和避免侦听不必要的数据；通过消息分割和突发传 递机制来减少控制消息的开销和消息的传递延迟。12. 路由设计的四个方面( 1)能量高效 , 路由过程中不仅要选择能量消耗小的消息传输路径，而且要针 对整个网络的情况选择使整个网络能量均衡消耗的路径( 2)可扩展性 , 通信信道质量较低，拓扑变化较频繁( 3)稳健性 ,( 4)快速收敛性 , 适应网络拓扑动态变化，减少通信协议开销，提高消息传输 的效率13.SPIN协议和最短路径算法14. 传输层的可靠性相

6、关：(1) 物理层：物理层是实现无线网络通信的基石，其可靠性能的优劣直接影响到 整个系统的容错能力。 物理层主要负责数据的编码调制、 解调解码、发送与接收。 对于无线传感器网络节点间的通信， 为了使得数据能够被可靠地传输或接收， 必 须要做到高的接收机灵敏度、低的背景噪声及较强的抗干扰能力。(2) 链路层：数据链路层主要负责数据流的多路选择、数据帧侦测、媒介访问、 差错控制 ，保证了点到点、点到多点的可靠性链接。媒介访问控制为数据传输 建立通信链路， 并提供对共享媒介的公平、 有效的访问。 它需要减少或避免媒介 中的包冲突。差错控制主要采用自动重发请求(ARQ和前向纠错(FEC。(3) 网络层

7、：建立局部多路径，定向洪泛(4) 传输层：事件汇聚到 Sink，PSFQ( Pump Slowly, Fetch Quickly)为无线传感器网络的重编程或重新指定任务 提供了可靠传输， 并提供了到接收端延迟保证。 源节点低速向网络注入数据包以 避免网络拥塞， 接收节点有足够的时间来检测这些数据包是否丢失， 假如发生丢 失就请求重传。当节点收到的包序号不等于上一个包序号加1，那么就认为有包丢失。这个节点在收到正确的包之前停止继续发送包。15. MAC 层点到点重传链路层重传仅适用于较长的路由 传输层是端到端的重传16. 传输层协议PSFC协议RCTP协议，无线传感器网络传输层的跨层协议17.

8、TCP/IP协议为什么不能直接用到无线传感器？(1) TCP协议提供的是端到端的可靠信息传输，而 WSN中存在大量的冗余信息， 要求节点能够对接收到的数据包进行简单的处理。(2) TCP协议采用的三次握手机制，而且 WSN中节点的动态性强，TCP没有相对 应的处理机制。(3) TCP协议的可靠性要求很高，而 WSN中只要求目的节点接收到源节点发送的 事件，可以有一定的数据包丢失或者删除。TCP协议中采用的ACK反馈机制，这个过程中需要经历所有的中间节点，时延非常高且能量消耗也特别大；而WSN中对时延的要求比较高，能量也非常有限。(5) 对于拥塞控制的 WSN 协议来说，有时非拥塞丢包是比较正常

9、的，但是在 TCP 协议中，非拥塞的丢包会引起源端进入拥塞控制阶段，从而降低网络的性能。(6) 最后一点也最重要，在TCP协议中，每个节点都被要求有一个独一无二的IP地址，而在大规模的无线传感器网络中基本上不可能实现的，也是没有必要的。18. 无线传感器网络传输层设计：(1) 降低传输层协议的能耗(2) 进行有效的拥塞控制(3) 保证网络的可靠性19. APIT 算法20. 测距算法种类(1) 基于信号传播时间的定位( TOA)(2) 基于信号传播时间差定位( TDOA)(3) 基于接收信号强度的定位( RSS)I(4) 基于接收信号角度的定位(AOA)21. 通信协议标准(1) IEEE 标准(2) ZigBee 标准(3) 6LowPa n 草案22. 什么叫Zigbee网络？ZigBee是一种新兴的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线 网络技术。(2) ZigBee采取了 虽有力的无线物理层所规定的全部优点：省电、简单、成本又低的规格；ZigBee增加了逻辑网络、网络安全和应用层。(3) ZigBee联盟预测的主要应用领域包括工业控制、消费性电子设备、汽车自动化、 家庭和楼宇自动化、医用设备控制等。23. 拓扑