无线传感器网络中结合丢包率和RSSI的自适应区域定位算法_李方敏

2009年9月Journal on Communications September 2009 第30卷第9期通信学报V ol.30No.9无线传感器网络中结合丢包率和RSSI的自适应区域定位算法

李方敏1，韩屏1，罗婷2

(1.武汉理工大学信息工程学院，湖北武汉 430070；2.烽火通信科技股份有限公司，湖北武汉 430073)

摘 要：首先分析无线传感器网络(WSN)中基于RSSI（接收信号强度指示）的现有定位算法存在的不足，然后在不同时间和空间的大量实验数据基础上，结合丢包率和RSSI提出了针对实际环境的距离评估模型和建立在此模型基础上的无线传感器网络定位算法，以此作为对无线定位研究的一种新的探索。通过实验对算法性能进行评估，证明使用该算法的WSN能够正常定位并具有较高的定位精度和稳定性。

关键词：无线传感器网络；距离评估模型；RSSI；丢包率

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1000-436X(2009)09-0015-09

Adaptive area location algorithm combining with packet

lost rate and RSSI in wireless sensor networks

LI Fang-min1, HAN Ping1, LUO Ting2

( 1. School of Information Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China;

2. Fiberhome Telecommunication Technologics Company Limited, Wuhan 430073, China)

Abstract: First, the shortcoming of existing location algorithm based on RSSI(received signal strength indication) in WSN(wireless sensor network) was analyzed. Then, supported by plenty of experimental data in different time and space, the distance evaluation model combining with packet lost rate and RSSI which aim at real environment and location algo-rithm based on this model was provided. It was regarded as a new kind of exploration for research of wireless location.

Location experiments were used to evaluate the capability of this algorithm, which proves that WSN nodes running this algorithm can normally work and precision and stability are upper.

Key words: wireless sensor network; distance evaluation model; RSSI; packet lost rate

1引言

近年来，由于WSN具有的低成本、高灵活性、高顽健性的优势，WSN的应用研究受到了广泛的重视。其中，基于WSN的无线定位则是该领域中的研究重点。但是，电磁波在实际环境中的传播与在理想自由空间中的传播有很大的区别，主要干扰因素包括：吸收、反射、折射、多径干扰等[1]。因此，对实际空间中的无线信号传输特性建模是非常困难的。本文从无线传输实验入手，避开复杂的无线传输建模，通过对相关无线传输参数的分析，建立距离评估模型，并在此基础上给出实际空间中应用于WSN的无线定位算法。

在对无线移动终端定位方法的研究和应用中，许多研究者将RSSI（接收信号强度指示）作为一种低成本、低复杂度的无线传感器网络定位解决方

收稿日期：2007-09-07；修回日期：2009-07-10

基金项目：国家自然科学基金资助项目(60773212)；教育部重点项目(107130)；湖北省重点国际科技合作资助项目(2007CA009) Foundation Items: The National Natural Sciences Foundation of China (60773212); The Key Project of Ministry of Educa-tion(107130); The Key Project of International Cooperation and Exchanges of Hubei Province(2007CA009)

·16·通信学报第30卷

案。基于RSSI的定位方式相对于其他定位方法，其优点和缺点都十分明显；优点在于RSSI可以方便、廉价地应用于各种系统，缺点在于定位的精度较低、不适应高精度定位场合。基于RSSI的定位方法最早在文献[2]中提出，无线信号强度被收发器物理层上的接收信号强度指示机制测量。在文献[3]中，通过对一个用于环境监测的无线传感网络的实验研究表明，经过一段相当长的时间后，环境特征将会产生非常巨大的季节性或随机性变化，这些变化会对无线信号传输通道的特性带来巨大的影响，传输模型也随之改变。基于RSSI的定位算法精度的理论分析在文献[4]中提出，该分析基于泰勒级数展开，将许多因素理想化，必须在误差足够小的情况下才有效。理想情况下，接收信号强度的衰减规律遵从无线信号在空间中的传输模型，通过测量任意3个节点到目标节点的RSSI，再利用三角测量，便可以对目标节点在二维空间里定位[5]。然而建筑物的物理特性，包括：墙壁、门、窗、家居、甚至人体本身，都会对无线信号的传输模型产生不可避免的影响[6]。一旦传输模型发生改变，那么按照模型计算无线信号的传输距离同信号强度衰减之间的关系将产生不可忽略的误差。以上文献指出了基于RSSI的定位存在的一系列问题，包括：受外界环境影响、精度问题、信号传输的不规则性等，这些都是RSSI定位的研究必须解决的。

近年来，不断有基于RSSI的新定位算法提出。利用网络的连通信息和RSSI 2者共同完成定位成为了许多学者的研究方向。RSSI值与距离相关，并可以在不增加任何硬件支持的条件下由传感器节点测量得到，相比与单纯利用连通信息的算法，RSSI 值提供了距离相关的有价值信息，能够提高定位的精度，类似算法包括：APIT算法[7]、ROCRSSI[8]、SRangeQ[9]等。文献[10]提出一种新的基于RSSI的WSN节点自身定位算法, 该算法收集网络中所有节点间的RSSI值，利用经验的无线信号传播模型，推导出所有可通信节点间距离的相对关系并给出距离估算方法，从而得到网络中各节点位置之间的几何约束关系，并用非线性最优化的方法求解出节点的位置信息。文献[11]中针对复杂的室内环境，提出了一种利用测量到用户之间的接收功率实现定位及跟踪的多用户相对定位算法，并且在理论上给出了多用户相对RSS测量模型。文献[12,13]分别对室内自适应定位算法和多目标定位算法的设计和实现过程进行了详细的描述。但是以上算法主要集中在对算法实现的理论分析上，对算法的评估仍停留在仿真层面，没有考虑算法应用的实际环境，无法验证算法的实际性能。

目前已经正式提出的基于RSSI且需要测距的定位算法可分为2大类[14]，一类倾向于对接收信号强度进行平均，但是平均处理太过简单，不能反映某处接收信号强度的变化[15,16]，在处理过程中需要大量的数据才能在平均中取得较高的精度；另一类倾向于对无线信号的可能传输进行模型化，不过取模过程极大的增加了节点的运算负担[17,18]，并不适合在无线传感网络中采用。

德州仪器公司设计的无线收发SOC芯片CC2431[19]，采用8051内核，具有最大128kB的Flash，8kB的RAM，提供了基于数字RSSI功能的定位引擎，单个芯片的有效定位范围达到30~35m。本文在采用CC2431的无线节点硬件平台的基础上，针对实际环境进行了大量实验并获得了各种实测数据，通过对实验数据的分析，建立相应的数学模型，依托该模型在不增加硬件成本和软件开销的条件下，设计能够在实际环境中运行的高精度定位算法，保证算法能够在资源有限的无线传感器网络节点上实现。

文章剩余部分组织如下：第2节详细介绍了实验过程和结果，数据分析过程和结果。第3节具体描述了建模过程和定位算法的设计思想。第4节说明了算法自适应过程的实现原理。第5节通过实验方法对定位算法进行了量化的性能评估。第6节是结束语。

2实验结果和分析

2.1实验条件

为获得无线信号在实际空间中传播的实验数据，本文中选择图1所示的走廊、操场、草地进行无线通信实验。实验目的为获取不同时间、空间上的RSSI值和丢包率值的变化，并在此基础上进行分析和建立评估模型。

实验过程中，无线节点每次发送由100个字节组成的数据帧，100个字节的内容为1~100的连续二进制序号。节点发射频率为 2.4GHz，波特率为250kbit/s。RSSI值为一个数据帧中接收到的所有字节的RSSI值，丢包率为一个数据帧中收到字节数和完整字节数之比。实验在晴天和雨天环境下，分

第9期李方敏等：无线传感器网络中结合丢包率和RSSI的自适应区域定位算法·17·

(a) 走廊(b) 操场

(c) 草地

图1 实验环境示意图

别在走廊、操场、草地上进行，节点每隔5min发

送一个数据帧，发射功率为?5dBm，实验时间持续

24h。由于单个CC2431节点的有效定位范围为

30~35m，故取30m作为实验距离。

2.2 RSSI实验

采用发射功率为?5dBm，在30m的距离上，

间隔1m，共30个距离值上测量接收端的RSSI

值，在每个距离上的测量时间持续24h，实验结

果如图2(a)~图2(f)所示。图2(a)为走廊晴天的24h

数据，图2(b)为走廊雨天的24h数据，图2(c)为

操场晴天的24小时数据，图2(d)为操场雨天的

24h数据，图2(e)为草地晴天的24h数据，图2(f)

为草地雨天的24h数据。各图中的方点代表在该

距离上24h内测量数据的最小值，圆点代表在该

距离上24h内测量数据的最大值。将5m、10m、

15m、20m、25m、30m

处在不同时间、空间的

(a)走廊晴天测量的数据(b) 走廊雨天测量的数据

(c) 操场晴天测量的数据(d) 操场雨天测量的数据

(e) 草地晴天测量的数据(f) 草地雨天测量的数据

图2 各个距离上24h测量RSSI的最大值和最小值

·18·通信学报第30卷

RSSI值整理到图3中，深色柱体代表测得的RSSI 的最大值，浅色柱体代表测得的RSSI的最小值，可见5~20m范围以内RSSI值的波动基本保持在10dBm以内，20m范围以外RSSI值的波动增大到40dBm左右。

图3 不同距离的RSSI值变化

为进一步对RSSI值的变化进行量化，将5m、10m、15m、20m、25m、30m处，在24h内连续测得的不同RSSI值，分别按照平均、取50%分位数、计算标准差等3种方式进行处理，处理结果如表1所示。标准差反映了一组数据间的数值波动情况，在20m以内，各组数据的标准差在4.4~ 5.5之间，说明测得的RSSI数据波动较小，最大值和最小值间差别较小，数据处于稳定态；距离超过20m后，各组数据的标准差迅速增加到10以上，最大达到16.11，说明测得的RSSI数据波动较大，最大值和最小值间差别增大，数据趋于不稳定。

表1数据处理结果（dBm）

处理方式5m 10m 15m 20m 25m 30m 均值?60 ?65 ?72 ?78 ?70 ?72 50%分位数?58 ?65 ?72 ?74 ?75 ?80

标准差 4.69 5.44 4.38 10.43 16.1115.54

从距离5m开始，每次增加1m，直到距离30m 为止，对测量获得的RSSI值进行平均和取50%分位数2种处理，得到的曲线如图4所示。图4中圆点组成的曲线代表取50%分位数的结果，方块组成的曲线代表取平均的结果，对每个距离上的RSSI 值取标准差组成的曲线如三角曲线所示。由三角曲线可见，其值大部分在5~10之间，个别达到15左右，这说明每个距离上测得的RSSI值之间存在差别，且个别数据的差别较大。对RSSI数据进行平均处理掩盖了这种差别，不能代表真实的数据。因此，本文采用取每个距离上测得的RSSI值的50%分位数来代表RSSI随距离d变化的趋势。将图4中圆点曲线表示的数据在MATLAB中进行曲线拟和，得到表示距离d和RSSI值关系的

3次曲线：

32

0.00060.0618 1.154131.4933

d R R R

=?+?? (1) 式(1)中的变量R表示接收信号强度RSSI。该3次曲线和原始数据的比较如图5所示，从图中可见拟和得到的3次曲线与原始数据曲线除15m和20m 处有小幅波动外基本吻合。

图4 对RSSI值的不同处理

图5 RSSI曲线拟合

2.3 丢包率实验

实验过程中，分别于晴天、雨天在走廊、操场、草地上，从距离0开始，每次增加1m，直到距离30m为止，在每个距离上每隔5min发射1个数据帧，接收节点如果接收到的数据帧不完整则说明存在丢包，实验持续24h。丢包率PLR(packet lost rate)定义为数据帧丢失字节数与完整数据帧字节数之比。实验结果如图6(a)~图6(f)所示。

第9期 李方敏等：无线传感器网络中结合丢包率和RSSI 的自适应区域定位算法 ·19·

对每个距离上在不同时间、空间得到的独立丢包率值取50%分位数的结果如图7所示。从图7中可见，丢包率在0~20m 范围内的变化十分缓慢，丢包率在各个距离值上呈现震荡变化，最大不超过20%，难以指示距离的变化；丢包率在20~30m 范围内的变化非常显著，丢包率随距离的增大而快速增加，当距离超过30m 后，丢包率稳定的处于100%。对图7中由代表丢包率50%分位数的离散点组成的图形在MATLAB 中进行曲线拟和后得到3次曲线： 320.00010.0195 1.2051 4.7673d P P P =?++ (2)

式(2)中的变量P 表示丢包率PLR 。如图8所示，

图7 丢包率数据测量

(a) 走廊晴天测量的数据 (b) 走廊雨天测量的数据

(c) 操场晴天测量的数据 (d) 操场雨天测量的数据

(e) 草地晴天测量的数据 (f) 草地雨天测量的数据

图6 在各个距离上24h 测量丢包率数据的上限和下限

·20· 通 信 学 报 第30卷

图8 丢包率曲线拟合

图中的三角曲线代表测量得到的距离d 随丢包率PLR 变化的关系，与图7相对应。圆点曲线代表距离d 随丢包率PLR 变化的关系拟和曲线，2条曲线基本吻合。

3 评估模型与定位算法

由于实际环境内存在大量的不确定因素导致

无线信号传播的不确定性，目前还没有哪一种无线传播模型能精确地反映无线信号变化。本节根据第2节中的实验结果，在RSSI 和丢包率的基础上提出

针对无线通信的距离评估模型，并给出了一种结合丢包率和RSSI 的自适应定位算法R&PLR-LA(RSSI and packet lost rate location algorithm)。

结合丢包率和RSSI 的距离评估模型的结构如图9所示，距离评估模块有n 组输入和一个输出，n 取决于锚节点个数，每组输入包括一对丢包率和RSSI 值，输出为锚节点与目标节点间的距离值。每次距离评估过程中，目标节点接收锚节点广播的由100个具有连续序号的字节组成的数据帧，根据接收到的数据帧计算出丢包率，并记录每个接收到的字节的RSSI 值。将式(1)定义为1()f ，式(2)定义为

2()f ，每次接收到的所有RSSI 值的标准差记为SD R ，标准差阈值定义为SD T ，则测距模块中的数学

模型为

12()(1)()n n n d f R f P αα=+?3n ≥ (3)

SD SD SD SD SD SD SD

SD SD SD 0.51,0.51,T R R T T R T R T R α???

?+

????

=?

?????>????

?? (4) 标准差阈值SD T 由实际应用环境决定，本文中根据实验结果定为9

。待定位节点根据每次获得的

图9 算法模型

第9期 李方敏等：无线传感器网络中结合丢包率和RSSI 的自适应区域定位算法 ·21·

一组RSSI 值，计算出RSSI 的标准差SD R ，并与标准差阈值SD T 进行比较，

如果标准差小于标准差阈值，则获得的RSSI 数据处于稳定态，按照式(4)

计算出α值，此时0.5,1α∈（），进而在计算距离d 时偏向使用1()f R ；如果标准差大于标准差阈值，则获得的RSSI 数据处于不稳定态，按照式(4)计算出α值，此时0,0.5α∈（），进而在计算距离d 时偏向使用2()f P 。R&PLR-LA 算法模块输出n d ，

3n ≥且由锚节点个数决定，n d 再输入到定位模块，由三角定位法或三边定位法得到待定位节点的坐标。

本文仅以走廊、操场、草地3种应用场景为对象说明R&PLR-LA 算法的设计思想，但R&PLR-LA 算法的应用场景并不仅仅局限于以上3种，在未提到的其他应用场景（如：山区、火山口、原始森林等）都一样适用。在其他应用场景中使用R&PLR- LA 算法，需要根据特定的场景确定以下参数：距离d 和RSSI 值关系的拟和曲线方程f 1(R )、距离d 随丢包率PLR 变化关系的拟和曲线方程2()f P 、标准差阈值SD T 。1()f R 和2()f P 由2.2和2.3节中的实验方法得出，SD T 的获得方法在第4节中给出。

4 算法自适应过程

R&PLR-LA 算法在不同区域内自动适应该区

域的环境特点，并在该区域内完成对目标的定位，包括2个步骤：

步骤1 在区域范围内布置锚节点，锚节点间的最大距离为30m 。锚节点布置好之后，各个锚节点之间自动运行学习算法，该算法的主要目的是确定定位区域内的标准差阈值SD T 。

学习算法：

Define T -max; //最大接收时间间隔 Define 50%Q ( ); //取50％分位数 Define P tx ; //发送能量 Define R ;//接收信号强度 Define S ;//标准差

1) broadcast probe frame; //广播探测帧 if (0

接收邻居节点的回应帧Msg_Ack if(N recv >0){/*收到回应帧数>0*/ break; /*不再发探测帧*/ else{

P tx ++;

break; /*增加发射功率再次广播探

测帧*/}}

2) receive 100 study frames; //接收100个学习帧 if (0

R i ; /*接收n 个学习帧获取n 个R 值,0≤n ≤100*/}

ave i R R n =∑

;

i S 计算R 的标准差S */}

3) exchange S i among anchor nodes; //锚节点间交换S i

SD T =50%Q (i S ∑); //对S i 取50％分位数

步骤2 各个锚节点都确定定位区域的标准差阈值SD T 后，被定位节点进入定位区域，WSN 开始运行R&PLR-LA 算法进行节点定位。

5 算法性能评估

本节通过实验对R&PLR-LA 定位算法的性能进行评估，评估的内容包括算法的稳定性和定位精度。在第2节提到的走廊、操场、草地3种实验环境中，分别使用5个锚节点在3个不同的位置上对R&PLR-LA 算法进行24h 的性能评估实验，实验场地的长宽范围如图10所示，5个圆形代表锚节点，3个方块代表待定位节点要被放置的3个位置A 、B 、C 。实验内容为：分别在晴天和雨天，在走廊、操场、草地3种实验环境中按照图10中的实验场景布置5个锚节点，锚节点每隔5min 相互交错的广播1次由100个具有连续序号的字节组成的数据帧，待定位节点收到任何一个锚节点广播的数据帧后，根据接收数据帧的字节序号计算丢包率，并将收到数据帧各个字节的RSSI 值存储以待处理，

图10 实验场景

·22·通信学报第30卷

使用R&PLR-LA算法对待定位节点在不同时间和空间的A、B、C共3个位置上进行定位性能实验。实验结果如图11(a)~图11(c)所示，图11(a)为A处的24h定位实验数据，图11(b)为B处的24h定位实验数据，图11(c)为C处的24h定位实验数据。实验结果表明，在不同的位置、时间和天气条件下，R&PLR-LA算法的定位误差始终在1.5~2.2m之间，可见该算法具有较高的稳定性和较高的定位精度。

(a) A处实验数据

(b) B处实验数据

(c) C处实验数据

图11 A、B、C处的24h定位实验数据

以上实验数据说明R&PLR-LA算法在不增加任何硬件设备的前提下，使用现有无线节点的处理器资源，能够获得较高的定位精度和算法稳定性。同时，证明了R&PLR-LA算法的设计思想是切实可行的，能够适应不同的时间、空间、天气等环境因素。

6结束语

R&PLR-LA定位算法根据距离评估模型将RSSI同距离的关系和丢包率同距离的关系进行曲线拟和，得到距离d和RSSI的3次曲线与距离d 和丢包率的3次曲线，然后根据RSSI的标准差阈值，将RSSI和丢包率一起作为评判发送节点到接收节点之间距离的标准，在很大程度上弥补了无线信号传输模型在实际环境中受到各种因素的影响而对距离计算造成的误差，据此提出了一种基于实测数据的新的定位算法设计思想。文章中使用实验方法对算法性能进行量化评估，用实验数据说明R&PLR-LA定位算法在不增加无线节点软、硬件成本的前提下，能够获得较高的定位精度和稳定性。

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第9期 李方敏等：无线传感器网络中结合丢包率和RSSI 的自适应区域定位算法 ·23·

李方敏（1968-），男，湖南涟源人，武汉理工大学教授、博士生导师，主要研究

方向为网络服务质量、新型网络体系结构、嵌入式系统。

韩屏（1980-），男，湖北武汉人，武汉理工大学博士生，主要研究方向为无线传感器网络、嵌入式系统。

罗婷（1981-），女，湖北京山人，光网络工程师，主要研究方向为嵌入式系统、光网络通信。

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作者简介：

无线传感器网络原理及方法复习题

1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且在DIFS时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。否则执行退避算法。 2.802.11无线LAN提供的服务有哪些？ ?802.11规定每个遵从该标准的无线局域网必须提供9种服务，这些服务分为两类，5种分布式服务和4种站服务。 分布式服务涉及到对单元（cell）的成员关系的管理，并且会与其它单元中的站点进行交互。由AP提供的5种服务将移动节点与AP关联起来，或者将它们与AP解除关联。 ?⑴建立关联：当移动站点进入一个新的单元后，立即通告它的身份与能力。能力包括支持的数据速率、需要PCF服务和功率管理需求等。 AP可以接受或拒绝移动站点的加入。如果移动站点被接受，它必须证明它自己的身份。 ?⑵解除关联。无论是AP还是站点都可以主动解除关联，从而中止它们之间的关系?⑶重建关联。站点可以使用该服务来改变它的首选AP 。 ?⑷分发。该服务决定如何将发送到AP的帧发送出去。如果目的站在同一个AP下，帧可以被直接发送出去，否则必须通过有线网络转发。 ?⑸集成。如果一个帧需要通过一个非802.11网络（具有不同的编址方案或帧格式）传输，该服务可将802.11格式转换成目的网络要求的格式 站服务4种站服务用于管理单元内的活动。 ?⑴身份认证。当移动站点与AP建立了关联后， AP会向移动站点发送一个质询帧，看它是否知道以前分配给它的密钥；移动站点用自己所知道的密钥加密质询帧，然后发回给AP ，就可以证明它是知道密钥的；如果AP检验正确，则该移动站点就会被正式加入到单元中。 ?⑵解除认证。一个以前经过认证的站想要离开网络时，需要解除认证。 ?⑶保密。处理加密和解密，加密算法为RC4。 ⑷数据传递。提供了一种数据传送和接收方法 3.简述无线传感器网络系统工作过程 无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息，并报告给用户 4.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？ 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

无线传感器网络试题库1教学内容

无线传感器网络试题 库1

《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知 信息 3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频 技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳 频、跳时、宽带线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路 径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为 中心的网络、应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同 步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术 9.IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据 库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识 别、情况评估和预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、2.4GHz、___5GHz

13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 15.802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28 s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度，即 78 s b)分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为 128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括 了：接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 18.传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换 元件、转换电路三部分组成 19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四 部分组成 20.物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构 造一个覆盖万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制:

无线网络技术发展趋势精编版

无线网络技术发展趋势文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

无线网络技术发展趋势所谓无线网络，既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。 随着3G时代无线应用的日渐丰富，以及无线终端设备的层出不穷，对于无线网络，尤其是基于技术标准的Wi-Fi无线网络，在产品技术应用逐渐成为市场主流应用的当下，基于Wi-Fi技术的无线网络不但在带宽、覆盖范围等技术上均取得了极大提升，同时在应用上，基于Wi-Fi无线应用也已从当初“随时、随地、随心所欲的接入”服务转变成车载无线、无线语音、无线视频、无线校园、无线医疗、无线城市、无线定位等诸多丰富的无线应用。 在某种意义上，Wi-Fi无线网络已不再仅仅只是2000年左右所承担“作为有线网络的一种延伸”的吴下阿孟，“取代有线”已不再只是梦想。 推动无线网络市场迅猛发展 作为目前市场主流的Wi-Fi无线网络技术，标准采用多入多出(MIMO)与正交频分复用(OFDM)技术，使得网络传输速率得到了极大提升。相比b/g的25Mbps、11Mbps、54Mbps，可将WLAN的传输速率提高到300Mbps甚至600Mbps。同时，在覆盖范围方面，接入点发射的信号虽然并不比传统硬件发射的信号传输得更远，但采用智能天线技术，通过多组独立天线组成的天线阵列，动态调整波束，保证WLAN用户接收到稳定

的信号，并可减少其他信号的干扰，使Wi-Fi无线网络移动性极大提高。 此外，在兼容性方面，采用了一种软件无线电技术，从而成为一个完全可编程的硬件平台，不同系统的基站和终端都可以通过这一平台的不同软件实现互通和兼容，这使无线网络的兼容性得到极大改善。用户可以通过使用基于的产品实现高质量语音通话、高清视频传输以及更大范围的移动上网。 而在制约市场发展的最大问题——产品价格，随着正式标准的颁布，以及各个企业纷纷调低无线产品价格，目前，已逐渐取代b/g设备成为市场主流。在ABI近日发布的最新研究报告，目前几乎所有笔记本电脑、上网本、移动互联网设备（MID）与智能手机都开始内建Wi-Fi芯片，预期未来此趋势可望延续，而由于的功能强大，加上芯片价格也一路下滑，所以在新产品均陆续选用标准后，2010年出货量将超越成为市场主流。 中国联通设计院无线传输部一室主任冯毅表示，支持标准的WLAN网络代表了无线宽带网络未来的发展方向。中国联通将在未来网络建设的招标中引入设备，并在部分数据热点地区进行建设，提高空口传输速率，以满足用户需求。 动讯网数据显示，截止到2009年底，中国电信将在全国铺设的Wi-Fi热点将超过10万个；中国移动在2009年底进行了大规模WLAN采购，计划在2010年底之前完成超过11万个Wi-Fi热点，预计到2010年年

无线传感器网络与RFID技术复习题

无线传感器网络与RFID技术复习题 一、填空题 1、传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、观察者（用户）。 2、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术。 3、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络。 4、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等。 5、传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。 6、无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、传感模块、计算模块、存储模块和电源模块。 7、传感器网络的支撑技术包括：时间同步、定位技术、数据融合、能量管理、安全机制。 8、传感器节点通信模块的工作模式有发送、接收和空闲。 9、传感器节点的能耗主要集中在通信模块。 10、当前传感器网络应用最广的两种通信协议是：zigbee、IEEE802.15.4。 11、ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构：星型(Star)结构、网状（Mesh）结构、簇树型（Cluster Tree）结构。 12、根据对传感器数据的操作级别，可将数据融合技术分为以下三类：特征级融合、数据级融合、决策级融合。 13、信道可以从侠义和广义两方面理解，侠义的信道（信号输出的媒质），分为（有线信道和无线信道）；广义信道（包括除除传输媒质还包括有关的转换器）广义信道按照功能可以分为（模拟信道）和（数字信道）。 14、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ、5.8GHZ。 15、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术。 16、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准。 17、传感器网络中常用的测距方法有：到达时间/到达时间差(ToA/TDoA)、接收信号强度指示(RSSI)、到达角(AoA)。

(完整版)无线传感器试题库

无线传感器网络试题 一填空题 1、传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 2、感知目标、网络节点、用户构成了无线传感器网络的三个要素。 3、无线传感器网络的通信协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层与互联网协议栈的五层协议相对应 4、无线传感器网络的产业化障碍包括四个方面。它们分别是：大规模组网问题、大规模组网问题实用化低功耗技术、微型化加剧信号串扰、可靠性提高资源需求 二、判断题 1、无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式（对） 2、SINK节点：亦称网关节点，与簇头结点的功能完全相同。（错） 3、通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。（对） 4、美国军方最先开始无线传感器网络技术的研究。（对） 三、选择题

1、最先开始无线传感器网络技术的研究的国家是（B） A中国B美国C日本D韩国 2、无线传感器网络的特点包括（C） （1）可快速部署 （2）可自组织 （3）隐蔽性强和高容错性 （4）成本高，代价大 A （1）（2）（4） B （2）（3）（4） C （1）（2）（3） D（1）（3）（4） 3、将“信息社会技术”作为优先发展领域之一。其中多处涉及对WSN 的研究，启动了EYES 等研究计划的组织是（D） A日本总务省 B韩国信息通信部 C美国国防部 D欧盟 4、与无线传感器网络的兴起无关的技术是（A） A虚拟运营技术 B无线通信 C片上系统（SOC） D低功耗嵌入式技术

无线网络技术发展趋势.

无线网络技术发展趋势 所谓无线网络,既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络,也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术,与有线网络的用途十分类似,最大的不同在于传输媒介的不同,利用无线电技术取代网线,可以和有线网络互为备份。 随着3G时代无线应用的日渐丰富,以及无线终端设备的层出不穷,对于无线网络,尤其是基于802.11技术标准的Wi-Fi无线网络,在802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用的当下,基于Wi-Fi技术的无线网络不但在带宽、覆盖范围等技术上均取得了极大提升,同时在应用上,基于Wi-Fi无线应用也已从当初“随时、随地、随心所欲的接入”服务转变成车载无线、无线语音、无线视频、无线校园、无线医疗、无线城市、无线定位等诸多丰富的无线应用。

无线网络发展状况

计算机通信分两种:有线通信和无线通信 无线通信包括卫星,微波,红外等等 无线局域网(Wireless LAN技术可以非常便捷地以无线方式连接网络设备,人们可随时、随地、随意地访问网络资源。在推动网络技术发展的同时,无线局域网也在改变着人们的生活方式。本文分析了无线局域网的优缺点极其理论基础,介绍了无线局域网的协议标准,阐述了无线局域网的体系结构,探讨了无线局域网的研究方向。 关键词以太网无线局域网扩频安全性移动IP 一、引言 随着无线通信技术的广泛应用,传统局域网络已经越来越不能满足人们的需求,于是无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN应运而生,且发展迅速。尽管目前无线局域网还不能完全独立于有线网络,但近年来无线局域网的产品逐渐走向成熟,正以它优越的灵活性和便捷性在网络应用中发挥日益重要的作用。 无线局域网是无线通信技术与网络技术相结合的产物。从专业角度讲,无线局域网就是通过无线信道来实现网络设备之间的通信,并实现通信的移动化、个性化和宽带化。通俗地讲,无线局域网就是在不采用网线的情况下,提供以太网互联功能。 广阔的应用前景、广泛的市场需求以及技术上的可实现性,促进了无线局域网技术的完善和产业化,已经商用化的802.11b网络也正在证实这一点。随着802.11a 网络的商用和其他无线局域网技术的不断发展,无线局域网将迎来发展的黄金时期。 二、无线局域网概述

无线传感器网络期末复习题

《无线传感器网络原理与应用》复习题 一、填空题： 1.无线传感器网络的三个基本要素是：、和。 2.无线传感器网络实现了、? 和的三种功能。 3.无线传感器网络包括四类基本实体对象：目标、观测节点、和 。 4.根据无线传感器网络系统架构，无线传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、和。 5.无线传感器节点通常包含四个模块，他们是：数据采集模块、、无线通信模块和。 6.无线传感器网络的协议栈包括物理层、、、传输层 和，还包括能量管理、移动管理和任务管理等平台。 7.无线传感器网络的MAC层和物理层协议采用的是国际电气电子工程师协会(IEEE)制定的协议。 8.无线通信物理层的主要技术包括、、调制技术 和。 9.在无线通信系统中，有三种影响信号传播的基本机制：、绕射和。 10.无线传感器节点处于、接收状态、侦听状态和时单位时间内消耗的能量是依次减少的。 11.无线传感器网络MAC协议根据信道的分配方式可分为、 和混合式三种。 12.根据无线传感器网络不同的应用可以将其路由协议分为五类，你知道的有：、、。（任意给出3种）。 13. IEEE 标准将无线传感器网络的数据链路层分为两个子层，即和。 14. Zigbee的最低两层即物理层和MAC层使用标准，而网络层和应用层由Zigbee联盟制定。 15. Zigbee协议中定义了三种设备，它们是：、和Zigbee终端设备。

16.Zigbee支持三种拓扑结构的网络，它们是：、和。 17.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照网络应用的深度可 以划分三种：、和。 18.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照时间同步的参考时 间可以划分为和。 19.无线传感器网络的时间同步方法有很多，根据需要时间同步的不 同应用需求以及同步对象的范围不同可以划分为和。20.无线传感器网络定位技术大致可以划分为三类：、和 。 21.无线传感器网络典型的非测距定位算法有、APIT算法、 以及等。 22.无线传感器网络的数据融合策略可以分为、以 及。 23.无线传感器网络的故障可以划分为三个层次：、和 。 24. 根据网络提供服务的能力可以将QoS分为3种等级，分别是：、 和。 25. 传感器网络的支撑技术包括：、、及安全机制等。 26. 无线传感器节点的能耗主要集中在模块。 二、名词解释： 1.无线自组织网络 2.无线传感器网络(WSN) 3.基带信号 4.模拟调制 5.数字调制 6.物理信道 7.逻辑信道 8.路由选择 9.路由协议

无线传感器网络技术试题

无线传感器网络技术试 题 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

一、填空题 1. 传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2. 传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3. 无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4. 传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5. 基站节点不属于传感器节点的组成部分 6. 定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7. 无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8. NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 物理层。介质访问控制层 10. 从用户的角度看，汇聚节点被称为网关节点。 11. 数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13. 传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14. 分布式系统协同工作的基础是时间同步机制 15. 无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络，在无线传感器网络，Internet网络，WLan网络，拨号网络中，无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16. 传感器网络中，MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE协议

17. 分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18. 以数据为中心特点是传感器网络的组网特点，但不是Ad-Hoc的组网特点 19. 为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突，目标节点使用了SIFS帧间间隔 20. 典型的基于竞争的MAC协议为CSMA 二、选择题 1.无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、（）、计算模块、存储模块和电源模块。A A．传感模块模块 C网络模块 D实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成（）。A A．球状 B网络 C直线 D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是（）D A. B. C. D. 4.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构，下列哪种不是。D A．星型结构、B网状结构C簇树型结构D树形结构 5.下面不是传感器网络的支撑技术的技术。B A．定位技术B节能管理C时间同步D数据融合 6.下面不是无线传感器网络的路由协议具有的特点D A．能量优先 B.基于局部拓扑信息 C.以数据为中心 D预算相关 7.下面不是限制传感器网络有的条件C A电源能量有限 B通信能力受限 C环境受限 D计算和存储能力受限

无线网络技术调研报告

无线网络技术调研报告

目录 1概况 (1) 1.1技术调研背景 (1) 1.2主要研究机构 (1) 2技术现状及发展趋势 (2) 2.1无线网络技术主要方法 (2) 2.2国无线网络技术发展现状 (6) 2.2.1国无线网络技术发展现状 (6) 2.2.2国无线网络技术发展趋势..................................... 错误!未定义书签。 2.3 国外现状和发展趋势 (4) 3无线网络技术的应用 (5) 4结论与建议 (5)

1概况 1.1技术调研背景 本次调研主要着重于现状及发展趋势的分析，对公司的定位起到一个指导作用。 无线网络（wireless network）是采用无线通信技术实现的网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括为近距离无线连接进行优化的红外线技术及射频技术，与有线网络的用途十分类似，最大的不同在于传输媒介的不同，利用无线电技术取代网线，可以和有线网络互为备份。 无线局域网主要设备有：无线接入点和无线网卡。无线接入点有AP、无线路由器、无线连接器等;无线网卡分台式机的PCI接口、USB接口以及笔记本专用的接口等。 随着网络的飞速发展，人们呼吁快速便捷的网络的呼声也越来越来强烈，无

线网络必定是未来世界的网络主要发展方向。而3G时代无线应用的日渐丰富，以及无线终端设备的层出不穷，对于无线网络，尤其是基于802.11技术标准的Wi-Fi无线网络，802.11n产品技术应用逐渐成为市场主流应用。 试想一下，在有线网络时代，用户的活动围受限于网线，无论到哪里必须要拖着长长的缆线，为寻找宽带接口而苦恼。为此，无线网络应运而生。和有线网络相比，虽然无线网络的带宽较小；相对目前的有限网络有较多的等待延迟；稳定性较差；无线接入设备的CPU、存以及显示屏幕等资源有限等缺陷。但无线网络可适应复杂的搭建环境，搭建简单，经济性价比强，并且最大的优点是可以让人们摆脱网线的束缚，更便捷，更加自由的沟通。 1.2主要研究机构 2015年无线路由器品牌排行前十位是：TP-LINK、华为、极路由、NETGEAR、D-Link、Tenda腾达、华硕、360、联想、思科。 2015年无线网卡品牌排行前十位是：TP-LINK、磊科、NETGEAR、迅捷网络、水星、B-Link、D-Link、Tenda腾达、TOTOLINK、华为。 2015年无线交换机品牌排行前十位是：华为、H3C、思科、锐捷网络、TP-LINK、D-Link、NETGEAR、中兴、磊科、Tenda腾达。 2技术现状及发展趋势 2.1无线网络技术主要方法 作为目前市场主流的WiFi无线网络技术，802.11n标准采用多入多出(MIMO)与正交频分复用(OFDM)技术，使得网络传输速率得到了极大提升。相比

无线传感器复习题

第一章 1.无线传感器节点一般包括那三种组件 无线模块、传感模块、可编程模块 2.ZigBEE 标准定义了哪几种传输方式？ 周期数据传输、间歇性数据传输、重复低时延传输 3.无线传感器网络概念 无线传感器网络(Wireless Sensor Network ，WSN)是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域各种检测对象的信息，并将这些信息发送到网关节点，以实现复杂的指定围目标检测与跟踪，具有快速展开，抗毁性强等特点，有着广阔的应用前景。 4.传感器网络的三个基本要素：传感器，感知对象，观察者 5.三种主要的标准化：ZigBEE 标准、WirelessHART 标准、6LowPAN 标准 第二章 无线传感器网络主要在以下6个应用领域得到了迅速发展 1.军事应用 2.环境应用 3.医疗应用 4.家庭应用 5.工业应用 6.智慧城市 第三章 1.简述影响传感网设计的因素有哪些？ A. 硬件限制、 B.容错（可靠性）、 C. 可扩展性、 D. 生产成本、 E. 传感网拓扑、 F. 操作环境（应用）、 G. 传输媒介、 H. 能量消耗（生命周期） 2.无线传感设备有哪几个基本部件组成的？每个部件的主要作用是什么？ 传感单元：感应单元具有从外界收集信息的能力。根据观察到的现象，传感器产生模拟信号，然后被ADC 转换成数字信号，送入处理单元。 处理单元：控制传感器节点执行感知操作、运行相应的算法并控制与其他节点无线通信的整个过程。 收发机单元：实现两个传感器节点间的通信。 能量单元：为传感器节点的每个部件供电。 定位系统：提供传感器节点的物理位置。 移动装置：与传感单元协作，完成操作，并由处理单元控制传感器节点的移动。 供能装置：热能、动能和振动能量的能源采集技术来产生能量。 3.无线传感器网络预部署策略应满足那些需要？ （1）、减少安装成本 （2）、消除任何预组织与预计划的成本 （3）、增加组织的灵活性 （4）、提升自组织与容错性能 4.对于一个收发机而言，数据通信功耗简单模型有哪几部分构成？ 发射机输出的功率、收发机电子器件消耗的能量 5.请写出发射机和接收机简化能量模型的功耗计算公式。 n amp elec tx tx d k e k E d k ??+?=-),(E k E k E elec rx rx ?=-)( 6.若使网络的容错率达到99%，广播半径需要部署多少传感器节点？

《无线传感器网络》试题.

《无线传感器网络》试题 一、填空题（每题4分，共计60分） 1、传感器网络的三个基本要素：传感器，感知对象，观察者 2、传感器网络的基本功能：协作地感知、采集、处理和发布感知信息 3、无线传感器节点的基本功能：采集、处理、控制和通信等 4、传感器网络常见的时间同步机制有： 5、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术 6扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种： ：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频 7、定向扩散路由机制可以分为三个阶段：周期性的兴趣扩散、梯度建立和路径加强 8、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 9、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等 10、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准 11、简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 12、数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ 5GHZ

14、传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合等， 15、传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。(2) 点到点的消息认证问题。(3) 完整性鉴别问题。 16、802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28 s 、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS 加一个时隙(slot)长度，即78 s 分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为128 s 17、任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 18、802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括了：接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 19、传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成 20、传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且在DIFS时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。

WIFI无线网络技术及安全性研究

WIFI无线网络技术及安全性研究 随着互联网的迅速发展及普及，特别是各种便携式通信设备以及各种家用电器设备的迅速增加，人们在无线通信领域对短距离通信业务提出了更高的要求。于是，许多短距离无线通信技术开始应运而生，以802．11b协议为基础的的WIFI技术便是其中的热点。被认为是无线宽带发展的新方向。 WIFI是IEEE定义的一个网络无线网络通信的工业标准(IEEE 802．11)。也可以看作是3G技术的一种补充。WIFI技术与蓝牙技术一样，同属于在办公室和家庭中使用的无线局域网通信技术。WIFI是一种短程无线传输技术，能够在数百英尺范围内支持互联网接入无线电信号。它的最大优点是传输速度较高，在信号较弱或有干扰的情况下，带宽可调整，有效地保障了网络的稳定性和可靠性。但是随着无线局域网应用领域的不断拓展，其安全问题也越来越受到重视。 1 WIFI技术简介 1．1 WIFI技术 WIFI(WireleSS Fidelity)俗称无线宽带，又叫802．11b标准，是IEEE定义的一个无线网络通信的工业标准。IEEE802．11b标准是在IEE E802．11的基础上发展起来的，工作在2．4 Hz 频段，最高传输率能够达到11 Mbps。该技术是一种可以将个人电脑，手持设备等终端以无线方式互相连接的一种技术。目的是改善基于IEEE802．1标准的无限网络产品之间的互通性。WIFI局域网本质的特点是不再使用通信电缆将计算机与网络连接起来，而是通过无线的方式连接，从而使网络的构建和终端的移动更加灵活。 1．2 WIFI技术的特点 1)无线电波覆盖范围广 基于蓝牙技术的电波覆盖范围非常小，半径大约只有15 m，而Wi—Fi的半径可达300 m，适合办公室及单位楼层内部使用。 2)组网简便 无线局域网的组建在硬件设备上的要求与有线相比，更加简洁方便，而且目前支持无线局域网的设备已经在市场上得到了广泛的普及，不同品牌的接入点AP以及客户网络接口之间在基本的服务层面上都是可以实现互操作的。WIAN的规划可以随着用户的增加而逐步扩展，在初期根据用户的需要布置少量的点。当用户数量增加时，只需再增加几个AP设备，而不需要重新布线。而全球统一的WIFI标准使其与蜂窝载波技术不同，同一个WIFI用户可以在世界各个国家使用无线局域网服务。 3)业务可集成性 由于WIFI技术在结构上与以太网完全一致，所以能够将WLAN集成到已有的宽带网络中，也能将已有的宽带业务应用到WLAN中。这样，就可以利用已有的宽带有线接入资源，迅速地部署WIAN网络，形成无缝覆盖。 4)完全开放的频率使用段 无线局域网使用的ISM是全球开放的频率使用段，使得用户端无需任何许可就可以自由使用该频段上的服务。 1．2 WIFI总体拓扑结构 WIFI网络结构。由AP和无线网卡组成。AP一般称为网络桥接器或接入点，它是当作传统的有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁，因此任何一台装有无线网卡的PC均可透过AP去分享有线局域网络甚至广域网络的资源，其工作原理相当于一个内置无线发射器的HUB或者是路由，而无线网卡则是负责接收由AP所发射信号的CLJENT端设备。

无线传感器网络试题库附答案

无线传感器网络试题库附答案 《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带 线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、 应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、 数据融合及管理、网络安全、应用层技术

9.IEEE标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理 引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和 预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、、___5GHz 13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1)机密性问题。(2)点到点的消息认证问题。(3)完整 性鉴别问题。 15.规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS加一个时隙(slot)长度，即78s b)分布协调功能帧间间隔DIFS，DIFS长度=PIFS+1个时隙长度，DIFS的长度为128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容

无线传感器网络练习题(1)

一、填空 1.无线传感器网络系统通常包含汇聚节点、传感器节点、管理节点。 2.传感器节点一般由通信模块、传感器模块、存储模块和电源模块 组成。 3.无线传感器节点的基本功能是：采集数据、数据处理、控制和通 信。 4.传感器节点通信模块的工作模式有发送、接收和空闲。 5.无线通信物理层的主要技术包括介质的选择、频段的选择、调制 技术和扩频技术。 6.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为四种：直接序列扩频、 跳频、跳时和宽带线性调频扩频。 7.目前无线传感器网络采用的主要传输介质包括无线电波、光纤、 红外线等。 8.无线传感器网络可以选择的频段有：868MHz、915MHz、和5GHz。 9.传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合。 10.根据对传感器数据的操作级别，可将数据融合技术分为一下三类： 决策级融合、特征级融合、数据级融合。 11.根据融合前后数据的信息含量分类（无损失融合和有损失融合） 12.根据数据融合与应用层数据语义的关系分类（依赖于应用的数据 融合、独立于应用的数据融合、结合以上两种技术的数据融合）13.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩散、梯度建立、路 径加强。

14.无线传感器网络的关键技术主要包括：时间同步机制、数据融合、 路由选择、定位技术、安全机制等。 15.无线传感器网络通信安全需求主要包括结点的安全保证、被动抵 御的入侵能力、主动反击入侵的能力。 16.标准用于无线局域网，标准用于低速无线个域网。 17.规定三种帧间间隔：SIFS、PIFS、DIFS。 18.标准为低速个域网制定了物理层和MAC子层协议。 19.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支 持三种拓扑结构：网状网络、树形网络、星型网络。 20.传感器网络中常用的测距方法有：接收信号强度指示、到达时间 差、到达角。 21.ZigBee网络分4层分别为：物理层、网络层、应用层、数据链路 层。 22.与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有以 下特点：能量优先、基于局部拓扑、以数据为中心、应用相关。 23.数据融合的内容主要包括：目标探测、数据关联、跟踪与识别、 情况评估与预测。 24.无线传感器网络信息安全需求主要包括数据的机密性、数据鉴别、 数据的完整性、数据的实效性。 25.传感器结点的限制条件是电源能量有限、通信能力有限、计算和 存储能力有限。

无线网络技术及应用

邮电大学工程硕士研究生堂下考试答卷 2016学年第二学期 考试科目无线网络技术及应用 姓名 年级 专业 2016年 6月28日

D2D终端直通技术研究 摘要：D2D(device-to-device)通信是一种在蜂窝系统的控制下，允许终端用户通过共享小区资源进行直接通信的新技术，通过提高空间利用率从而提高频谱利用率，在某些场景下使移动通信变得更加直接和高效，缓解基站压力，提高用户体验。本文首先给出了D2D通信系统的基本概念、技术特点，重点关注干扰管理、模式选择、资源分配和功率控制。最后对D2D通信技术在下一代网络中的应用提出了一些构想。 关键词：D2D通信技术；蜂窝网络；资源分配；下一代网络 一、D2D的概念及技术特点 D2D（Device-to-Device）通信，也称为邻近服务（Proximity Service，Pro Se），是由3GPP组织提出的一种点到点的无线通信技术，它可以在蜂窝通信系统的控制下允许LTE终端之间利用小区无线资源直接进行通信，而不经过蜂窝网络中转。作为面向5G的关键候选技术，D2D技术能够提升通信系统的频谱效率，减轻系统负荷，在一定程度上解决无线通信系统频谱资源匮乏的问题。同时，由于降低了通信距离，D2D技术还可以降低移动终端发射功率，减少电池消耗，提高终端续航时间。LTE-D2D 有以下几个技术特点。 (1)工作在许可频段 基于LTE技术的D2D工作在许可频段，作为LTE通信技术的一种补充，它使用的是蜂窝系统的频段，通过基站对无线资源的控制使得对小区其他用户的干扰控制在可接受围，因此可以给用户提供干扰可控的环境和较高质量的通信服务。并且利用网络中广泛分布的用户终端以及D2D通信链路短距离的特点，可以实现频谱资源的有效利用，获得资源空分复用增益。而蓝牙、Wi-Fi Direct、Flash Lin Q等技术，工作在免许可频段，存在严重干扰，通信QoS无法得到保障。 (2)网络参与D2D通信流程

无线传感器网络复习题

无线传感器网络复习题 1、简要描述WSN的网络结构及传感器节点结构。 2、传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，存在哪些限制？ 3、传感器网络的主要特点有哪些？请列举四个。 4、传感器网络涉及多学科交叉的研究领域，有非常多的关键技术有待研究。请列举其中5个关键技术。 5、与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有哪些特点？ 6、图所示的网络中，大写字母表示节点，如节点A，节点右侧括号内的数字表示节点的可用能量。图中的双向线表示节点之间的通信链路，链路上的数字表示在该链路发送数据消耗的能量。源节点是一般功能的传感器节点，完成数据采集下作。汇聚节点是数据发送的目标节点。如果采用最小能量消耗路由和最小跳数路由，请给出路径。 7、定向扩散（DD）是WSN中一种基于查询的路由机制，请给出DD的三个阶段，并简要说明。 8、在设计WSN MAC协议时，造成网络能量浪费的主要原因是什么？ 9、在S-MAC中，相邻节点之间如何维持睡眠/侦听的调度周期的同步？ 10、在T-MAC中，如何动态调整活动/睡眠时间，减少空闲侦听？ 11、DMAC在设计中的核心思想是什么？ 12、WSN拓扑控制的主要研究问题是什么？ 13、简述LEACH算法的工作过程及其簇头选举方法。 14、在拓扑控制算法TopDisc中，利用颜色来区分节点的状态，从而形成骨干网拓扑结构。如下图所示的网络，请利用三色算法，标记节点的颜色。

15、IEEE 802.15.4中，根据设备具有的通信功能，可分为哪两类设备？IEEE 802.15.4有哪两种通信模式？ 16、IEEE 802.15.4在物理层提供几个通信频段？每个频段有几个信道？ 17、为什么无线传感器网络需要节点定位?简述基于距离的定位算法三边测量算法、三角测量算法的工作原理？ 18、举例说明一种与距离无关的定位算法。 19、简要描述近似三角形内点测试法（APIT）进行定位的基本思想和具体步骤。 20、在NTP协议中，需要同步的客户端首先发送时间请求消息，然后服务器回应包含时间信息的应答消息。T1表示客户端发送时间请求消息的时间（以客户端的时间系统为参照），T2表示服务器收到时间请求消息的时间（以服务器的时间系统为参照），T3表示服务器回复时间应答消息的时间（以服务器的时间系统为参照），T4表示客户端收到时间应答消息的时间（以客户端的时间系统为参照），δ1和δ2分别表示时间请求消息和时间应答消息在网上传播所需要的时间。假设时间请求消息和时间应答消息在网上传播的时间相同，即δ1=δ2，求出客户端时钟和服务器时钟的差值，客户端时钟该如何调整？ 21、NTP协议中消息传输延迟分为哪些部分？ 22、简述WSN时间同步协议RBS的同步机制。 23、WSN的安全协议SPINS中，通过什么方法实现加密数据的语义安全性？ 24、WSN的安全协议SPINS中，节点A和节点B之间需要安全通信，但初始时两个节点

无线传感器网络期末试卷

2011学年第一学期高一无线传感器网络期末试卷适用班级：11计6 满分：100分考试时间：60分钟 一、单项选择题（将最合适的选项填入括号中，每小题3分，共24分） 1.下列对无线传感器网络中传感器结点的叙述错误的是（）。 A.数目庞大 B.分布密集 C.易受环境干扰 D.可随意移动 2.关于传感器的现代感知方法，下列说法错误的是（）。 A.使用多跳路由算法向用户报告观测结果 B.多个传感器协同完成感知区域的大观测任务 C.传感器无计算能力 D.每个传感器完成临近感知对象的观测 3.无线网络技术使用的介质是（）。 A.无线电波 B.双绞线 C.光缆 D.同轴电缆 4.（）是传感器结点没有的组件。 A.处理子系统和无线通信子系统 B.传感器子系统 C.一个简单的操作系统和基本的变成语言 D.传统的Web浏览界面 5.以下哪个不是对无线传感器网络技术的设计挑战？（） A.驱动程序 B.有限的能源 C.可靠性 D.对Linux的支持 6.以下名词中中英文对应错误的是（）？ A.无线传感器网络——Wireless Sensor Network，WSN B.全球定位系统——Geographical Information System，GIS C.云计算——Cloud Computing D.智能家居——Intelligent Home 7.电饭煲中的主要传感器是（） A.压力传感器 B.红外传感器 C.温度传感器 D.湿敏传感器 8.智能家居功能包括（） A.家居安全监控 B.家电控制 C.门禁系统 D.以上皆是 二、填空题（每个空格1分，共21分） 1.传感器网络的主要应用领域有__________________、__________________、__________________、__________________等。 2. 无线传感器网络的三大基础技术是__________________、__________________、__________________。 3.传感器网络的协议可分为五层，从下到上可分为_________________、_________________、_________________、_________________、_________________。 4.传感器结点的物理结构是： 5.传感器网络节点的功能模块组成为： 三、简答题（共30分）