无线传感复习 南邮

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.P5 P6★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。

无线传感器网络及应用复习题一、论述题1. 讨论无线传感器网络在实际生活中有哪些潜在的应用。

(1)用在智能家具系统中,将传感器嵌入家具和家电中,使其与执行单元组成无线网络,与因特网连接在一起。

(2)用在智能医疗中,将传感器嵌入医疗设备中,使其能接入因特网,将患者数据传送至医生终端。

(3)用在只能交通中,运用无线传感器监测路面、车流等情况。

2. 传感器由哪些部分组成? 各部分的功能是什么?3. 集成传感器的特点是什么?体积小、重量轻、功能强、性能好。

4. 传感器的一般特性包括哪些指标?灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、重复性、漂移、精度、分辨(力) 、迟滞。

5. 如何进行传感器的正确选型?（1）. 测量对象与环境:分析被测量的特点和传感器的使用条件选择何种原理的传感器。

（2）. 灵敏度:选择较高信噪比的传感器,并选择适合的灵敏度方向。

（3）. 频率响应特性:根据信号的特点选择相应的传感器响应频率,以及延时短的传感器。

（4）. 线性范围:传感器种类确定后观察其量程是否满足要求,并且选择误差小的传感器。

（5）. 稳定性:根据使用环境选择何时的传感器或采用适当的措施减小环境影响,尽量选择稳定性好的传感器。

（6）. 精度:选择满足要求的,相对便宜的传感器。

6. 简述磁阻传感器探测运动车辆的原理。

磁阻传感器在探测磁场的通知探测获得车轮速度、磁迹、车辆出现和运动方向等。

使用磁性传感器探测方向、角度或电流值, 可以间接测定这些数值。

因为这些属性变量必须对相应的磁场产生变化, 一旦磁传感器检测出场强变化, 则采用一些信号处理办法,将传感器信号转换成需要的参数值。

7. 无线网络通信系统为什么要进行调制和解调? 调制有哪些方法?(1)调制和解调技术是无线通信系统的关键技术之一。

调制对通信系统的有效性和可靠性有很大的影响。

采用什么方法调制和解调往往在很大程度上决定着通信系统的质量。

调制技术通过改变高频载波的幅度、相位或频率,使其随着基带信号幅度的变化而变化。

《无线传感器网络复习答案---（qq群中那套题的答案）》>>>一些答案不是特别确切，可以精简甚至更改，仅供参考->>>14.将下面英文的含义写出，并解释其含义?(1) 信标节点：指通过其它方式预先获得位置坐标的节点，有时也称作信标节点。

（网络中相应的其余节点称为非锚点。

）(2) 测距：指两个相互通信的节点通过测量方式来估计出彼此之间的距离或角度。

(3) 网络连接度-----所有节点的邻居数目的平均值，它反映了传感器配置的密集程度。

(4) 邻居节点：传感器节点通信半径范围以内的所有其它节点，称为该节点的邻居节点。

(5) 跳数：两个节点之间间隔的跳段总数，称为这两个节点间的跳数。

(6) 基础设施：协助传感器节点定位的已知自身位置的固定设备，如卫星、基站等。

(7) 到达时间：信号从一个节点传播到另一个节点所需要的时间，称为信号的到达时间。

(8) 接收信号强度指示(RSSI)：节点接收到无线信号的强度大小，称为接收信号的强度指示。

(9) 到达角度(Angle of Arrival, AoA)：节点接收到的信号相对于自身轴线的角度，称为信号相对接收节点的到达角度。

(10) 视线关系(Line of Sight, LoS)：如果传感器网络的两个节点之间没有障碍物，能够实现直接通信，则这两个节点间存在视线关系。

(11) 非视线关系：传感器网络的两个节点之间存在障碍物，影响了它们直接的无线通信。

(12)传感器的灵敏度------指传感器达到稳定工作状态时，输出变化量与引起变化的输入变化量之比。

(13)信标----无线网络传输协议中，无线数据的帧结构里面，开始是一个信标。

（14）zigbee----，近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线网络技术。

（15）红外传感器-----它是利用红外辐射与物质相互作用所呈现出来的物理效应探测红外辐射的传感器。

（16）定位精度（PositionaIAccuracy），空间实体位置信息（通常为坐标）与其真实位置之间的接近程度。

《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 802.15.4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。

第1章1、传输系统的硬件包括哪些？线路接口设备、传输媒介、交叉连接设备等。

2、在垂直结构上，可以将通信网分为哪三层？应用层、业务网和传送网。

3、从水平分层观点来看，网络结构是基于用户接入网络实际的物理连接来划分的，如何划分？可以分为用户驻地网、接入网和核心网，或者分为局域网、城域网和广域网等。

4、利用网络的基本结构形式可以构成任意类型的非基本拓扑结构。

实际常用的非基本结构形式有哪些？（1）复合网；（2）格形网；（3 ）树形网；1、简述现代通信网的定义、构成要素和每一要素的基本功能。

（1）通信网是由一定数量的节点（包括终端节点、交换节点）和连接这些节点的传输系统有机地组织在一起的，按约定的信令或协议完成任意用户间信息交换的通信体系。

（2）实际的通信网是由软件和硬件按特定方式构成的一个通信系统，每一次通信都需要软硬件设施的协调配合来完成。

从硬件构成来看：通信网由终端设备、交换设备和传输系统构成，它们完成通信网的基本功能：接入、交换和传输。

软件设施则包括信令、协议、控制、管理、计费等，它们主要完成通信网的控制、管理、运营和维护，实现通信网的智能化。

2、为什么要在通信网中引入分层结构？（1）可以更清晰地描述现代通信的网络结构；（2）使网络规范与具体实施方法无关，从而简化了网络的规划和设计；（3）使各层的功能相对独立。

3、分别按以下标准对通信网进行分类：（1）通信服务的范围；（2）通信的活动方式。

（1）按通信服务的范围进行分类：本地通信网、长途通信网和国际通信网或局域网（）、城域网（）和广域网（）等。

（2）按通信的活动方式进行分类：固定通信网和移动通信网等。

4、通信网组网的基本结构形式有哪四种？假如网络节点数为N,请写出每种结构的链路数。

（1）全连通网；H（N -1）2（2）星形网；H二N-1（3）环形网；H = N5、一般通信网的质量要求可以通过哪几个方面进行衡量？影响接通的任意性和快速性的因素有哪些？（1）对于一般通信网的质量要求可以通过以下几个方面来衡量: 接通的任意性与快速性；信息传输的透明性与传输质量的一致性网络的可靠性与经济合理性.（2）影响接通的任意性和快速性的因素有：通信网的拓扑结构；通信网的网络资源；通信网的可靠性.6、现代通信网的发展趋势体现在哪几点?（1）通信技术数字化；（2）通信网络宽带化；（3）通信业务综合化；（4）网络互通融合化；（5）网络管理智能化；（6）通信服务个人化。

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。

概念一、传感器网络基本概念：基本要素、节点结构、节点限制、节点功能1.无线传感器网络的标准定义是：无线传感器网络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域内的感知对象的检测内容，并报告给用户。

2.无线传感器的三个要素：传感器、感知对象和用户。

3.传感器节点结构：数据采集模块（传感器、A/D转换器）、数据处理和控制模块（微处理器、存储器）、通信模块（无线收发器）和供电模块（电池、DC/DC能量转换器）组成。

4.节点限制：①电源能量有限②通信能力有限③计算和存储能力有限5.节点功能：在网络中可以充当数据采集者、数据中转站或簇头节点的角色。

采集数据，数据处理，控制、通信二、WSN分类1.按照组网形态和方式分：集中式、分布式和混合式。

2.按节点功能及结构层次分：平面网络结构、分级网络结构、混合网络结构、以及Mesh网络结构。

三、覆盖分类1.节点部署方式分类：①确定性覆盖②随机覆盖2.覆盖目标分类：①面覆盖②点覆盖③栅栏覆盖四、WSN各层名称及其所负责的分工五、WLAN通信标准IEEE802.11 ——2.4GHz定义了介质访问控制（MAC）层和物理层。

最初版本主要应用于办公室局域网和校园网，用户和用户终端的无线接入业务主要限制于数据存取，速率最高达2Mb/sIEEE 802.11a——5GHz的ISM频段上，数据传输速率可达54Mb/s的物理层IEEE 802.11b——2.4GHz的ISM频段上数据传输速率最高可以达到11Mb/s物理层IEEE 802.11g——2.4GHz的ISM频段上，数据速率最大54Mb/s使用OFDM调制技术，可以与相同网络中的IEEE 802.11b设备共同工作六、WSN路由器分类、定向扩散等主要的基本思想，flooding和gossing路由协议的特点（1）//基于聚簇的路由协议、以数据为中心路由协议、基于地理位置路由协议和能量感知路由协议平面路由、层次路由、能量感知路由、基于查询的路由、地理位置路由（2）定向扩散是一种基于查询的路由机制，是专门为无线传感器网络设计的。

一、无线传感网概述1、什么叫无线传感器网络？无线传感网是当前在国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。

它综合了传感器技术、嵌入式计算机技术、现代网络及天线通信技术、分布式信息处理技术等，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监控、感知和采集各种环境或检测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳网络方式传送到终端，从而实现物理世界、计算机世界以及人类社会三元世界的连通。

2、无线传感网的三个要素：传感器、感知对象和观察者。

3、网络体系结构:由传感网、传输网、监控管理中心构成。

4、无线传感网的节点结构：数据采集的感知单元、数据处理和存储单元、通信收发的传输单元和节点供电的能源供给单元。

4个部分。

5、无线传感网协议栈：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

（由上到下）6、无线传感网与现有网络的区别：（1）网络规模方面，无线传感网包含的节点数量比ad-hoc网络高几个数量级（2）分布密度方面，无线传感网节点的分布密度很大（3）能量限制和环境因素，无线传感网节点易损坏出故障。

7、无线传感器节点的限制：电源能量有限，通信能力有限，计算和存储能力有限。

8、无线传感网的特点：（1）传感网规模大，密度高；（2）传感器节点的能量、计算能力和存储容量有限；（3）无线传感网的拓扑结构易变化，具有自组织能力；（4）网络的自动管理和高度协作性；（5）传感器节点具有数据融合能力；（6）以数为中心的网络；（7）安全性问题严重。

三、无线传感网MAC协议1、无线传感网MAC协议设计面临的问题：空闲监听；冲突重传；控制开销；串扰。

2、基于争型MAC协议：（1）IEEE802.11MAC协议有分布式协调（DCF）和节点协调（PCF）两种访问控制方式。

DCF是基本访问控制方式，载波侦听机制通过物理载波侦听和虚拟载波侦听来确定无线信道的状态。

IEEE802.11MAC协议规定了三种基本帧间间隔，用来提供访问无线信道的优先级：SIFS：最短帧间间隔；BIFS：BCF方式下节点使用的帧间间隔；DIFS：DCF方式下节点使用的帧间间隔。

考试题型：闭卷期末考试70%，平时成绩30%1、填空2、选择题3、名词解释4、计算题5、简答题一、填空题1. 敏感元件、转换元件、测量电路、辅助电源四部分组成。

2. 按国家标准定义，传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。

3.应变片的结构由四部分组成：即敏感栅、基底和面胶、胶黏剂、引出线.4. 金属材料的应变电阻效应以其几何尺寸的变化为主，半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。

金属应变片的应变灵敏系数比半导体应变片的应变灵敏系数小。

5.普通型热电偶通常都由热电级、绝缘套管、保护管和接线盒等主要部分组成.6. 热电偶产生热电势有两个条件，一是必须使用两种不同金属材料作热电极，二是其两端存在温差。

制定热电偶分度表的理论基础是中间温度定律。

7. 光照使半导体电阻率变化的现象称为内光电效应效应，基于此效应的器件除光敏电阻外还有处于反向偏置工作状态的光敏二极管。

光敏器件的灵敏度可光照用光谱特性表征，它反映光电器件的输入光量与输出光电流(电压)之间的关系。

8.光纤按纤芯和包层材料性质分类,有璃光纤及塑光纤两大类；按折射率分布分类,有阶跃折射率型和梯度折射率型两种；按光纤的传输模式分类,有多模光纤和单模光纤。

9. 非功能型光纤传感器中的光纤仅仅起传输光信息的作用，功能型光纤传感器是把光纤作为敏感元件元件。

光纤的NA值大表明光纤集光能力越强。

10. 霍尔元件需要进行温度补偿的原因是因为其霍尔系数和材料电阻率受温度影响大。

1.光敏晶体管的基本特性有：光谱、伏安、温度5. 热电偶回路中接入中间导体，只要中间导体连段温度相同，中间导体的引入对热电偶回路总电势没有影响，这是中间导体定律6. 光敏电阻一般希望暗电阻越大越好，亮电阻越小越好。

7. 非功能型光纤传感器中的光纤仅仅起传输光信息的作用，功能型光纤传感器是把光纤作为敏感元件元件。

光纤的NA值小表明光纤集光能力越弱。

二、选择题１、电阻应变片式传感器一般不适合用来测量的物理量是（D）。

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。