一、无线传感器网络概述
1.无线传感器分为两种：
（1）有基础设施网，需要固定基站
（2）无基础设施网，称为无线Ad Hoc网络，节点为分布式
A.移动Ad Hoc网络，终端是快速移动的
B.无线传感器网络，节点是静止的或移动很慢
2.无线传感器网络的标准定义：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，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区内感知对象的监测信息，并报告给用户（数据采集[传感器技术]、处理[计算机技术]和传输功能[通信技术]）
3.无线传感器网络的三个基本元素
（1）传感器
（2）感知对象
（3）用户
4.节点的工作模式：发送、接收、空闲、睡眠
5.传感器节点由4个部分组成，传感器单元、处理器单元、无线通信单元、电源单元。
除了电源单元，其他都在消耗能量，传感器单元能耗比处理器与无线传输能耗低很多。
6.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
7.能量消耗的两种类型：通讯相关、计算相关。
8.传感器节点的限制
传感器节点在实现各种网络协议和应用系统时，存在一些限制和约束，这些约束把无线传感器网络和计算机网络区分开来。
（1）电源能量有限（消耗能量的模块有传感器、处理器和无线通信模块[发送、接收、空闲、睡眠]）
（2）通信能力有限
（3）计算和存储能力有限
9.传感器组网的特点（与其他网络的区别）
(1)自组织性：自动进行配置和管理，通过图谱控制机制和网络协议，自动形成转
发监测数据的多跳无线网络系统
(2)以数据为中心：根据任务采集数据，关心数据本身和数据产生位置
(3)应用相关性：不同的应用对传感器网络的要求不同
(4)动态性：结点故障失效、通信链路宽带变化、新节点加入、基本元素的移动而
造成拓扑结构的改变
(5)网络规模大：分布在很大的地理区域内，结点部署密集
A.通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比
B.分布式处理大量采集信息，提高检测的精确度
C.大量冗余节点的存在，使系统具有很强的容错性能
D.大量节点增大覆盖监测区域，减少探测遗落地点或盲区
(6)可靠性：坚固，不易损坏，能适用恶劣环境条件
10.无线传感器网络的关键性能指标
（1）网络的工作寿命（能量供给）
（2）网络覆盖范围（多跳通信技术可大大扩展网络覆盖范围）
（3）网络搭建成本和难易程度
（4）网络响应时间（发生安全异常事件时需立刻发送警报消息）
11.无线传感器网络的应用
（1）军事应用（战场实时监视）
（2）环境科学（监视土壤空气情况）
（3）空间探索（检测星球表面）
（4）医疗健康（监护病人病情）
（5）智能家居（自动除尘）
（6）建筑物和大型设备安全状态的监控（房屋、桥梁的安全隐患和建筑缺陷）（7）紧急救援（在地震等紧急情况下进行通信）
（8）其他商业应用（交互式博物馆）
二、无线传感器网络结构、覆盖与连接
1.无线传感器网络拓扑结构
从组网形态与方式划分：集中式、分布式、混合式
从节点功能和结构层次划分：
（1）平面网络结构
A.简单，易维护，较好的健壮性
B.没有中心管理节点，组网算法比较复杂
（2）分级网络结构
A.骨干节点和一般传感器节点有不同的功能特性
B.一般传感器之间可能不能直接通信
（3）混合网络结构
A．功能强大，但硬件成本更高
B．一般传感器节点之间可以直接通信，不需通过汇聚骨干节点来转发数据（4）Mesh网络结构
A.由无线节点构成网络，网络内部节点一般都是相同的
B.按照Mesh拓扑结构部署，网内每个节点至少可以和一个其他节点通信
C.支持多跳路由
D.功耗限制和移动性取决于节点类型及应用特点
E.存在多种网络接入方式，通过星型、Mesh等节点方式和其他网络集成
2.两个定理（r为传感器能够感应的距离，c为传感器的通信半径）
（1）当传感器的密度及单位区域的传感器数目为有限时，c≤2r是覆盖包含连接性的充分必要条件
（2） 当c ≥2r ，一个凸区域的k 阶覆盖必定包含了k 阶连接性
3. 无线传感器网络的点覆盖的目标
节点覆盖优化后要求每个目标在任意时间内都能至少被一个无线传感器节点监测
三、无线传感器网络通信
1. 网络通信协议
由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成，其中MAC 层和物理层协议采用的是IEEE 802.15.4协议
（1） 物理层：负责信号的调制和数据的收发
（2） 数据链路层：负责数据成帧、帧检测、介质访问和差错控制
（3） 网络层：负责路由发现和维护
（4） 传输层：负责数据流的传输控制
传输层
2.物理层主要功能
（1）微数据终端设备（DTE）提供传送数据的通路
（2）传输数据
（3）其他管理工作：信道状态评估、能量检测
3.数据链路层误差控制方法:
增加输出传送能量或使用合适的FEC方案都可保证链路可靠性。增大发送能量可使误码率降低，但节点能量有限，不可随意增大；FEC编码和解码消耗额外处理能量，额外计算和额外传输消耗能量，但可纠正错误使不至于整个数据重传，若浪费能量<节约能量，则使用FEC有意义。
4.传输层协议
（1）Event-to-Sink传输
Event-to-Sink的可靠度是必要的，包括了事件特征到Sink节点的可靠通
信，而不是针对区域内各节点生成的单个传感报告/数据包进行基于数据包
的可靠传递。
（2）Sink-to-Sensors传输
包括了一定等级的重新传送和确认机制。为了不消耗稀缺资源的节点资源，
这些机制应慎重的结合到传输层协议中。
四、无线传感器网络的支撑技术(重点)
1.时间同步的意义和作用
(1)首先，传感器节点通常需要彼此协作，去完成复杂的监测和感知任务。数据融
合是协作操作的典型例子，不同的结点采集的数据最终融合并形成一个有意义
的结果。例：在车辆跟踪系统中，传感器节点记录车辆的位置和时间，并传送
给网关汇聚节点，然后结合这些信息来估计车辆的位置和速度。如果传感器节
点缺乏统一的时间同步，则对车辆的位置估计将会是不准确的。
(2)其次，传感器网络的一些节能方案是利用时间同步来实现的。例：传感器可在
适当的时候休眠，在需要的时候再次被唤醒。在应用这种节能模式时，网络节
点应该在相同的时间休眠或被唤醒，也就是在数据到来时，节点的接收器并没
有关闭。在这里，传感器网络时间同步机制的设计目的是为网络中所有节点的
本地时钟提供共同的时间戳
2.传感器网络时间同步协议
(1)RBS(Reference Broadcast Synchronization)
RBS同步协议的基本思想是多个节点接收同一个同步信号，然后在多个收到同
步信号的节点之间进行同步。
(2)Ting/Mini-Sync
(3)TPSN(Timing sync Protocol for Sensor Network)
目的是提供传感器网络全网范围内节点间的时间同步
操作过程包括两个阶段：
A. 第一阶段：生成层次结构，每个节点都被赋予一个级别，根节点被赋予最
高级别0级，第i 级的结点至少能够与一个第i-1级的节点通信
B. 第二阶段（同步阶段）：实现所有树节点的时间同步，第1级节点同步到根
节点，第i 级的节点同步到第i-1级的一个节点，最终所有节点都同步到根
节点，实现整个网络的时间同步
相邻级别节点间的同步机制
R S SYNC_PKT ACK_PKT
节点S 属于第i 级节点；节点R 属于第i-1级节点
△表示两个节点之间的时间偏差，d 表示消息的传播时延
推到可得：2143()()2T T T T ---?=2143()()2T T T T d -+-=
节点S 在计算时间偏差之后，将它的时间同步到节点R
3. 传感器网络节点定位问题
是指自组织的网络通过特定方法提供节点的位置信息。
（1） 这种自组织网络的定位可分为节点自身定位和目标定位
A. 节点自身定位是确定网络节点的坐标位置的过程
B. 目标定位是确定网络覆盖范围内一个事件或一个目标的坐标位置
（2） 从不同的角度出发，无线传感器网络的定位方法可分为：
A. 根据是否依靠测量距离，分为基于测距的定位和不需测距的定位
B. 根据部署场合的不同，分为室内定位和室外定位
C. 根据信息收集的方式，网络收集传感器数据用语节点定位被称为被动定
位，节点主动发出信息用于定位被称为主动定位
4. 基于测距的定位技术
含义：通过测量节点之间的距离，根据几何关系计算出网络节点的位置的技术，常用方法是多变定位和角度定位。
(基于测距的定位技术的方法与工作原理：
三边测量算法：已知A 、B 、C 三个节点的坐标，以及它们到节点D 的距离，确定节点D 的坐标
三角测量算法：已知A 、B 、C 三个节点的坐标，节点D 相对于节点A 、B 、C 的角度，确定节点D 的坐标。)
测距方法：
(1)接收信号强度指示（RSSI ）
原理：接收机通过测量射频信号的能量来确定与发送机的距离
/n R T P P r
R P 是无线信号的接受功率，T P 是无线信号的发射功率，r 是接收单元之间的距离，n 是传播因子
优点：实现简单，广泛采用，缺点：遮盖或折射现象使接收端误差大、精度较低
(2)到达时间/到达时间差(T oA/TDoA)
基本原理：ToA ：根据已知信号的传播速度，根据信号的传播时间来计算节点间距
离；TDoA ：发射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。
1212/()S c c c c =-
21()L T T S =-
无线信号速度为1c 超声波速度为2c ，无线信号快
1T 为无线信号到达的时间，2T 为超声波信号到达的时间
L 为两点之间的距离
精度高，但ToA 需节点间保持精确的时间同步，TDoA 有c1与c2的误差
5. 无需测距的定位技术
（1） 质心算法
1111(,)(,)n n
n n i i i i x y X Y ===∑∑ 质心算法虽然实现简单，通信开销小，但仅能实现粗粒度定位，并且需要
信标锚点具有较高密度，各锚点部署的位置也对定位效果有影响
（2） DV-Hop 算法
根据矢量路由协议的原理在全网范围内广播条数和位置。每个节点设置一
个至哥锚点跳数最小的计数器，根据接收的信号更新计数器。锚点广播其
坐标位置，当节点接收到新的广播消息时，如果跳数小于存储的数值，则
更新并转播该条数
6.数据融合
含义：数据融合也被称作信息融合，是一种多源信息处理技术。通过对来自同一目标的多源数据进行优化合成，获得比单一信息源更精确、完整的估计或判断。
内容：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪和识别、情况评估和预测；基本目的是通过融合，得到比各个单独的输入数据更多的信息。
(1)无线传感器网络中数据融合的作用：
A.提高信息的准确性和全面性.与单个传感器相比，多传感器的数据融合处理
可以获得有关周围环境的更准确、全面的信息
B.降低信息的不准确性.一组相似的传感器采集的信息存在着明显的互补性，
这种互补性经过适当处理后，可以对单一传感器的不确定性及其测量范围
的局限性进行补偿
C.提高系统的可靠性.某个或某几个传感器失效时，系统仍能正常运行
D.增加系统的实时性
(2)数据融合技术的分类.
A.根据融合前后数据的信息含量分类
Ⅰ无损失融合：所有细节信息均被保留，只去除冗余的部分信息
Ⅱ有损失融合：省略一些细节信息或降低数据的质量，从而减少需要存储
或传输的数据量，以达到节省存储资源或能量资源的目的
B.根据融合操作的级别分类
Ⅰ数据级融合：操作对象是传感器采集的数据
Ⅱ特征级融合：通过一些特征提取手段将数据表示为一系列的特征向量，
来反映事物的属性
Ⅲ决策级融合：根据应用需求进行较高级的决策，是最高级的融合
C.根据数据融合与应用层数据语义之间的融合
Ⅰ依赖于应用的数据融合
Ⅱ独立于应用的数据融合
Ⅲ结合以上两种技术的数据融合
7.无线传感器网络的电源节能方法
（1）休眠机制
通过休眠实现节能的策略主要体现在以下方面：
A．硬件支持（能量消耗从高到低：发送、接收、空闲、休眠）
B．采用休眠机制的网络协议
C．专门的结点功率管理机制
（2）数据融合
通过本地计算和融合，原始数据可以在多跳数据传输过程中进行处理，进
发送有用信息，有效的减少了通信量。节能效果主要体现在路由协议的实
现上
8.失效（Failure），故障（Fault），差错（Error）三者区别
（1）失效：某个设备中止了它完成所要求功能的能力
（2）故障：某个设备、元件或组件不能按照所要求的方式工作
（3）差错：一个不正确的步骤、过程或结果
9.故障检测与诊断
3种不需要地理位置信息的部件故障检测
（1）多数投票策略
通过与邻居节点的测量值进行比较，得到与自己测量值相同或差距在允许
范围内的邻居测量值的个数，如果个数超过邻居数目的一半，则判定自己
的测量值为正确的，否则错误。
（2）均值策略
计算邻居测量值的平均值，然后比较这个均值和自己的测量值，如果它们
差距在允许范围内，则判定自己的测量值为正确的，否则错误。
（3）中值策略
利用邻居测量值的中值与自己的测量值比较，如果它们差距在允许范围内，
则判定自己的测量值为正确的，否则错误。即使是在有很多邻居测量值都
是错误时，仍能正确地判断出自己的测量值是否正确
10.查询语句
(1)TinyDB系统的查询语句
TinyDB系统的查询语言是基于SQL的查询语言，称为TinySQL。该查询语言
支持选择、投影、设定采样频率、分组聚集、用户自定义聚集函数、事件触发、
生命周期查询、设定存储点和简单的连接操作。
(2)Cougar系统的查询语句
Cougar系统提供了一种类似于SQL的查询语言。在很多传感器网络应用中，对环境进行连续周期性地监测特别重要。因此，Cougar系统的查询语言提供
了对连续周期性查询的支持。
11.数据存储
数据中心存储方法：
（1）地理散列函数
使用地理散列方法，一个数据的关键字被散列函数随机地映射为一二个地
理位置，即地理坐标(x,y)
（2）地理路由协议GPSR
GPSR是为移动AdHoc网络设计的一种路由协议。给定一个节点的位置坐
标，GPSR根据节点的位置信息就可把数据包路由至该节点（3）地列散列方法如何利用GPSR（见7.6.3）
（4）增强地列散列函数的鲁棒性
（5）地列散列方法的结构复制
12.数据中心存储方法
(1)地理散列函数：将一个输入映射到一个地理位置的函数
(2)地理路由协议GPSR
(3)地理散列方法如何利用GPSR：（地理散列函数得到一个位置，通过GPSR协议找距该位置最近的节点并存入数据）
(4)增强地理散列方法的鲁棒性
五、无线传感器网络的MAC层
1.IEEE80
2.11协议
协议定义了两种类型的设备，一种是无线站，通常是通过一台PC机器加上一块无线网络接口卡构成的，另一个被称为无线接入点，作用是提供无线和有线网络之间的桥梁
2.IEEE802.11协议MAC层工作模式
协议规定了两种不同的MAC层访问机制
(1)分布式协调功能（DCF），用来传输异步数据，同时也是支持PCF机制的基础。
DCF机制可被应用于所有站点，无论其拓扑结构是基本网络配置还是IBSS
(2)点协调功能（PCF），只可用于基本网络配置的拓扑结构。PCF工作原理主要是
轮询机制，即由一个点协调器来制定令牌的循环。
MAC 范围
3. DCF 中RTS/CTS 访问机制 在无线局域网中，经常出现隐藏终端的问题。为了解决这种问题，DCF 可利用RTS 和CTS 两个控制帧来进行新到预约。
具体实现过程：A 发送RTS 给B ，B 发送CTS 给A ，C 可收到B 发送的CTS ，C 收到CTS 后根据持续时间NAV 字段进行休眠
4. 基于竞争的MAC 协议
基本思想：当节点需要发送数据时，通过竞争的方式来使用无线信道，如果发送的数据产生碰撞，就按照某种策略重发数据，知道数据发送成果或放弃发送。
（1） S-MAC 协议的主要机制
A. 周期性侦听和睡眠（作用、原理和步骤）
作用、原理：为了减少能力消耗，节点要尽量处于低功耗的睡眠状态。
每个节点独立地调度自己的工作状态，周期性地转入睡眠状态，在苏醒
后侦听信道状态，以判断是否需要发送或接收数据。为了便于相互通信，
相邻节点应该尽量维持睡眠和侦听调度周期的同步。
步骤：当节点启动工作时，首先侦听一段相同的定长度的时间，如果在
这段侦听时间内收到了其他节点的调度信息，则将它的调度周期设置得
与邻居节点相同，并在等待一段随机时间后广播它的调度信息。当节点
收到多个邻居节点的不同调度信息时，可以选择其第一个收到的调度信
息，并记录收到的所有调度信息。如果节点在这段侦听时间内没有收到
其他的调度信息，则产生自己的调度周期并广播。在及诶单产生和通告
自己的调度后，如果收到了邻居的不同调度，则分为两种情况：如果没
有收到过与自己调度相同的其他邻居的通告，则使用邻居的调度而丢弃
自己生成的调度；如果节点已经收到过与自己调度相同的其他邻居的通
告，则在调度表中记录该调度信息，以便能够与非同步的相邻节点进行
通信
B.流量自适应侦听机制。流量自适应的侦听，减少消息在网络中的传输延
迟。
C.串音避免
D.消息传递。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。
（2）T-MAC协议
基本工作原理：通过采用周期性侦听和睡眠的工作方式来减少空闲侦听。
周期长度是固定不变的，节点的侦听活动时间也是固定的。
协议提出了两种方法解决早睡问题：
A.未来请求发送
B.满缓冲区优先
（3）Sift协议
5.基于分簇网络的MAC协议（基于TDMA的无线传感网络MAC协议）
为了适应1簇内节点的动态变化，2及时发现新节点，3使用能量相对高的结点转发数据等目的，协议将时间帧分为周期性的4个阶段：
(1)数据传输阶段
(2)刷新阶段
(3)刷新引起的重组阶段
(4)事件触发的重组阶段
六、无线传感器网络协议的技术标准
1.IEEE80
2.15.4标准概述
IEEE802.15.4标准定义的LR WPAN网络有如下特点：
(1)在不同的载波频率下实现20KB/s, 40KB/s和250KB/s 3种不同的传输速率
(2)支持星型和点对点两种网络拓扑结构
(3)有16位和64位两种地址格式，其中64为地址是全球唯一的扩展地址
(4)支持冲突避免的载波多路侦听技术（CSMA/CA）
(5)支持确认机制，保证了传输的可靠性
2.物理层
定义了27个信道，信道跨越3个频段，具体包括2.4GHz的16个信道，915MHz 的10个信道，868MHz的1个信道
3.ZigBee协议标准
ZigBee技术是一种面向自动化和无线控制的低速率低功耗低价格的无线网络方案ZigBee无线设备传输距离为10~75m，具体数值取决于射频环境和特定应用条件下的输出功率，工作在公共频段上分别为：
（1）全球2.4GHz，通讯速率250KB/s
（2）美国915MHz，通讯速率40KB/s
（3）欧洲868MHz，通讯速率20KB/s
ZigBee网络拓扑结构：星型网络、网状网络、簇树形网络
ZigBee的技术特点：
（1）数据传输速率低，数据率只有20~250 KB/s，专注于低速传输应用。
（2）有效范围小，有效范围在10~75m内
（3）工作频段灵活，三个频段均为无需申请的ISM频段
（4）省电，工作周期短，收发信息功耗较低，并采用了休眠模式
（5）可靠，采用了碰撞避免机制，并为需要固定带宽业务预留了专用时隙，避免了发送数据时的竞争和冲突
（6）成本低，速率低，协议简单，另外使用ZigBee协议可免专利费。
（7）时延短，针对时延敏感的应用做了优化
（8）网络容量大，一个ZigBee网络可容纳多大254个从设备和一个主设备，一个区域内可布置多达100个ZigBee网络
（9）安全，提供数据完整性检查和认证功能，加密算法采用AES-128，应用层安全属性可根据需求来配置。
4.蓝牙
(1)运行在2.4GHz的非授权ISM频段，通讯距离只有10m左右
(2)在基带中，蓝牙为微微网的主设备和从设备之间提供了两种基本的物理链路类
型，即同步面向连接链路（SCO）和异步无连接链路（ACL）
5.UWB：超宽带技术
特点：利用持续时间非常短（纳秒级）的窄脉冲形式来传输数据，而且数据传输速率可以达到几百Mbps以上
七、无线传感器网络路由协议
1.无线传感器网络路由协议分类
(1)按元及诶单获取路径的方法
A.主动路由协议
B.按需路由协议
C.混合路由协议
(2)按节点参与通信的方式
A.直接通信路由协议
B.平面通信路由协议
C.层次路由协议
(3)按路由的发现过程
A.以位置信息为中心的路由协议
B.以数据为中心的路由协议
南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101
南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动
Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers
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:
基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统 摘要 根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统，以实现方案的安全参数的需要；对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术，虽然近年来在无线传感器网络中，已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康，许多重要的问题，包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术，例如拥塞控制进行了讨论。 关键词：桥梁安全监测；无线传感器网络的总体结构；关键技术 1 阻断 随着交通运输业的不断发展，桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律，而特设的桥梁检测的工作情况，起到一定作用，但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性，这是由于主观和客观因素，一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测，预报和评估桥梁的安全局势，目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。 桥梁安全监测系统的设计方案，即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试，分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性，以及问题的发现并及时维修，从而确保了桥的安全和长期耐久性。 近年来，桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用，它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段，已成为这一领域中科学和技术研究的重点。 无线传感器网络技术，在桥梁的安全监测系统方案的实现上，具有一定的参考价值。 无线传感器网络（WSN）是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点，通过自组织无线通信，信息的相互传输，对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合，通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业，环境监测，健康，智能交通，安全，以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。 一个典型的无线传感器网络，通常包括传感器节点，网关和服务器，如图1
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)。
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
一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶疲劳等功能，最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。
《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
文章编号:1004-9037(2009)02-0254-05 基于无线传感网络的大型结构健康监测系统 尚 盈 袁慎芳 吴 键 丁建伟 李耀曾 (南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室,南京,210016) 摘要:针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判别了集中载荷模拟的损伤位置。本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成。为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块。实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。 关键词:无线传感网络;结构健康监测;层次路由协议;自组织竞争网络中图分类号:T P2;T P9 文献标识码:A 基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2007AA 032117)资助项目;国家自然科学基金(60772072,50420120133)资助项目;航空基金(20060952)资助项目。 收稿日期:2007-09-05;修订日期:2008-04-17 Large -Scale Structural Health Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks S hang Ying ,Yuan Shenf ang ,Wu J ian ,Ding J ianw ei ,L i Yaoz eng (T he A ero nautic Key La bo rat or y o f Smart M ater ial and Str uct ur e,N anjing U niv ersit y o f Aer onautics and A str onautics,N anjing,210016,China) Abstract :Aimed at the large-scale structure and anisotropy nature o f the carbon fiber compos-ite material w ing box ,a large-scale structural health m onitoring system based on w ireless sen-sor netw orks is presented .A kind of artificial neural netw ork is designed to distinguish the damag e locatio n simulated by the co ncentrated load .The sy stem co nsists o f the sensor data ac-quisition,the w ireless sensor netw or ks,and the terminal monitoring sub-sy stem s.To im pro ve the performance o f the system ,the signal conditio ning circuit and the hierarchical routing pro -to col are designed based o n w ireless sensor netw orks ,the prog rams of data acquisition and Sink node are ex ploited.Experimental result pro ves that the system has advantag es of flexibili-ty o f deplo yment,low maintenance and deploym ent costs . Key words :w ir eless senso r netw or ks ;str uctural health monitoring ;hierarchical routing ;self -org anizing com petitive netw o rk 引 言 结构健康监测技术是采用智能材料结构的新概念,利用集成在结构中的先进传感/驱动元件网络,在线实时地获取与结构健康状况相关的信息(如应力、应变、温度、振动模态、波传播特性等),结 合先进的信号信息处理方法和材料结构力学建模 方法,提取特征参数,识别结构的状态,包括损伤,并对结构的不安全因素在其早期就加以控制,以消除安全隐患或控制安全隐患的进一步发展,从而实现结构健康自诊断、自修复、保证结构的安全和降低维修费用[1]。 无线传感网络节点具有局部信号处理的功能, 第24卷第2期2009年3月数据采集与处理Jour nal of D ata A cquisition &P ro cessing Vo l.24N o.2M a r.2009
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 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。
无线传感器网络技术的应用 摘要：无线传感器网络(WSN)是新兴的下一代传感器网络，在国防安全和国民经济各方面均有着广阔的应用前景。本文介绍了无线传感器网络的组成和特点，讨论了无线传感器网络在军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通等方面的现有应用，最后提出无线传感器网络技术需要解决的问题。 关键词：无线传感器网络，军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通。 1．无线传感器网络研究背景以及发展现状 随着半导体技术、通信技术、计算机技术的快速发展，90年代末，美国首先出现无线传感器网络（WSN）。1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理以及机场、大型工业园区的安全监测等众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院(MIT)技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。WSN是由布置在监测区域内传感器节点以无线通信方式形成一个多跳的无线自组网（Ad hoc），其目的是协作的感知，采集
和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者是WSN的三要素。将Ad hoc技术与传感器技术相结合，人们可以通过WSN感知客观世界，扩展现有网络功能和人类认识世界的能力。WSN技术现已经被广泛应用。图为WSN基本结构。 WSN经历了从智能传感器，无线智能传感器到无线传感器三个发展阶段，智能传感器将计算能力嵌入传感器中，使传感器节点具有数据采集和信息处理能力。而无线智能传感器又增加了无线通信能力，WSN将交换网络技术引入到智能传感器中使其具备交换信息和协调控制功能。 无线传感网络结构由传感器节点，汇聚节点，现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置组成，节点间能够通过自组织方式构成网络。传感器节点获得的数据沿着相邻节点逐跳进行传输，在传输过程中所得的数据可被多个节点处理，经多跳路由到协调节点，最后通过互联网或无线传输方式到达管理节点，用户可以对传感器网络进行决策管理、发出命令以及获得信息。无线传感器网络在农业中的运用是推进农业生产走向智能化、自动化的最可行的方法之一。近年来国际上十分关注WSN在军事，环境，农业生产等领域的发展，美国和欧洲相继启动了WSN研究计划，我国于1999年正式启动研究。国家自然科学基金委员会在2005年将网络传感器中基础理论在一篇我国20年预见技术调查报告中，信息领域157项技术课题中7项与传感器网络有直接关系，2006年初发布的《国家长期科学与技术发展
复习 题型：共计38～39题，计算题较少，原理题很多 （1）选择题15’ （2）填空题10’ （3）名词解释3’x5 （4）作图题10’x1 （5）问答题20’x1（根据原理应用自主进行选择作答） 第1章 1.P3 图1.1无线网络的分类 2.无线传感器的定义P3 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。 无线传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户； 无线传感器网络的基本功能：协作式的感知、采集、处理和发布感知信息。
3.P4 图1.2现代信息技术与无线传感器网络之间的关系 无线传感器网络三个功能：数据采集、处理和传输； 对应的现代信息科技的三大基础技术：传感器技术、计算机技术和通信技术；对应的构成了信息系统的“感管”、“大脑”和“神经”。 4.P5P6 ★图1.3无线传感器网络的宏观架构 传感器网络网关原理是什么？
无线传感器通常包括传感器节点（sensor node），汇聚节点（sink node）和管理节点（manager node）。汇聚节点有时也称网关节点、信宿节点。 传感器节点见后2要点介绍。 Sink node：网关节点通过无线方式接收各传感器节点的数据并以互联网、移动通信网等有线的或无线的方式将数据传送给最终用户计算机。网关汇聚节点只需要具有处理器模块和射频模块、通过无线方式接收探测终端发送来的数据信息，再传输给有线网络的PC或服务器。汇聚节点通常具有较强的处理能力、存储能力和通信能力，它既可以是一个具有足够能量供给和更多内存资源与计算能力的增强型传感器节点，也可以是一个带有无线通信接口的特殊网关设备。汇聚节点连接传感器网络和外部网络。通过协议转换实现管理节点与传感器网络之间的通信，把收集到的数据信息转发到外部网络上，同时发布管理节点提交的任务。 5.传感器网络节点的组成P5 图1.4传感器网络节点的功能模块组成 传感器网络节点由哪些模块组成？－－－作图、简答 传感器模块负责探测目标的物理特征和现象，计算机模块负责处理数据和系统管理，存储模块负责存放程序和数据，通信模块负责网络管理信息和探测数据两种信息的发布和接受，电源模块负责节点供电，节点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。 6.传感器网络的协议分层P5 1.5传感器网络的协议分层 每一层的作用是什么？－－－作图、简单
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