无线传感器网络 第4章 传感器网络的支撑技术

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。

AA．传感模块B。

ARM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（）。

AA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（）dA .IEEE802.15B .IEEE802.16C .IEEE802.10D .IEEE802.144.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。

DA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。

BA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？DA．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？CA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8.（）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。

CA.WANB.Ad hocC.ZiggbeeD.TinyOS9.网络连接度是所有节点的邻居数目的()，它反映了传感器配置的密集程度。

AA.平均值B.最大值C.最小值10. 传感器一般由（）、转换原件和基本转换电路组成。

AA.敏感原件B.红外原件C.单片机D.ARM模块11.传感器节点通信模块的工作模式有（）、接收和空闲。

AA．发送B. 启动C.认证D.互联12.传感器节点的能耗主要集中在（）模块。

CA．连接B.电池C通信D.传感13.主动反击能力是指网络安全系统能够主动地限制甚至消灭入侵者，下面不是具备的能力DA．入侵检测能力B.隔离入侵者能力C.消灭入侵者能力D.恢复能力14.对传感器网络物理层的攻击主要有：隔离入侵者能力和（）。

CA．入侵检测能力B.自检入侵者能力C.消灭入侵者能力D.恢复能力15.IEEE 802.15.4标准,主要应用于物理层和（）。

CA.应用层B.传输层C.介质访问控制层D.网络层16.下面不是无线传感器网络可以选择的频段。

无线传感器网络复习资料第一章概述1、什么是无线传感器网络?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，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。

2、传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成?这些组成模块的功能分别是什么?（1）传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统（2）传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算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送和接收。

另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。

3、传感器网络的体系结构包括哪些部分？各部分的功能分别是什么？（1）网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。

它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。

（2）网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。

包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。

这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。

（3）应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。

包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。

第二章微型传感器的基本知识1、传感器由哪些部分组成？各部分的功能是什么？传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。

敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。

转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。

基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。

另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。

2、集成传感器的特点是什么?体积小、重量轻、功能强、性能好。

浅谈无线传感器网络【摘要】无线传感器网络(wsn)是信息科学领域中一个全新的发展方向，同时也是新兴学科与传统学科进行领域间交叉的结果。

无线传感器网络经历了智能传感器、无线智能传感器、无线传感器网络3个阶段。

本文主要针对无线传感器网络的发展背景、组网模式、关键技术以及wsn在各个方面的应用进行阐述，对wsn进行初步的了解和学习。

【关键词】wsn 智能无线网络传感器1无线传感器网络技术发展背景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。

2无线传感器网络组网模式在确定采用无线传感器网络技术进行应用系统设计后，首先面临的问题是采用何种组网模式。

是否有基础设施支持，是否有移动终端参与，汇报频度与延迟等应用需求直接决定了组网模式。

(1)扁平组网模式。

所有节点的角色相同，通过相互协作完成数据的交流和汇聚。

最经典的定向扩散路由(direct diffusion)研究的就是这种网络结构。

(2)基于分簇的层次型组网模式。

节点分为普通传感节点和用于数据汇聚的簇头节点，传感节点将数据先发送到簇头节点，然后由簇头节点汇聚到后台。

簇头节点需要完成更多的工作、消耗更多的能量。

(3)网状网(mesh)模式。

mesh模式在传感器节点形成的网络上增加一层固定无线网络，用来收集传感节点数据，另一方面实现节点之间的信息通信，以及网内融合处理。

akyildiz l f等[1]总结了无线mesh网络的应用模式。

无线传感器网络与RFID技术复习题一、填空题1、传感器网络的三个根本要素：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、网络平安、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给模块四局部组成。

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、平安机制。

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、。

11、ZigBee主要界定了网络、平安和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑构造：星型(Star)构造、网状〔Mesh〕构造、簇树型〔Cluster Tree〕构造。

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、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)。

18、无线传感器网络的协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，还包括能量管理、移动管理和任务管理等平台。

无线传感器网络技术试题及答案一、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。

9.IEEE标准主要包括：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（）。

AA．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（）DA.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。

高纲1353江苏省高等教育自学考试大纲30451 无线传感器网络南京理工大学编江苏省高等教育自学考试委员会办公室Ⅰ课程性质与课程目标一、课程性质和特点《无线传感器网络》是江苏省高等教育自学考试电子工程专业的必修课，是为了培养和检验自学应考者的通信工程、信息工程基本知识和基本技能而设置的一门专业课程。

无线传感器网络是集传感器技术、微电机技术、现代网络和无线通信技术于一体的综合信息处理平台，具有广泛的应用前景，是计算机信息领域最活跃的研究热点之一。

通过本课程的学习，要求学生掌握无线传感器网络的体系结构和网络管理技术，着重掌握无线传感器网络的通信协议，了解无线传感器网络的节点定位、目标跟踪和时间同步等几大支撑技术，为在基于无线传感器网络的系统开发和应用中，深入利用关键技术，设计优质的应用系统打下基础。

二、课程目标本课程主要讲授传感器网络的基本概念、基本原理与基本方法，并介绍国内外的最新技术发展和当前的研究热点。

课程设置的目标是：1.通过本课程让学生了解无线传感器网络的体系结构和网络管理技术。

2.掌握无线传感器网络中的物理层协议、MAC协议、路由协议、拓扑控制协议以及无线网络协议IEEE802.15.4等通信协议。

3.了解无线传感器网络的节点定位、目标跟踪和时间同步等几大支撑技术。

4.掌握基于无线传感器网络的智能应用的基本设计方法，掌握其软硬件开发平台和仿真环境的使用。

三、与相关课程的联系与区别本课程的先修课程为《通信原理》、《计算机网络技术》Ⅱ考核目标用学科化的语言对三个或四个认知层次予以表述。

以《物理（工）》课程为例：本大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。

四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。

各能力层次的含义是：识记（Ⅰ）：要求考生能够识别和记忆本课程中有关物理概念及规律的主要内容（如定义、定理、定律、表达式、公式、原理、重要结论、方法及特征、特点等），并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。

第一章概述1、什么是无线传感器网络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，其目的是协作地感知、采集、处理和传输网络覆盖地理区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。

2、传感器网络的终端探测结点由哪些部分组成这些组成模块的功能分别是什么（1）传感模块（传感器、数模转换）、计算模块、通信模块、存储模块、电源模块和嵌入式软件系统（2）传感模块负责探测目标的物理特征和现象，计算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送和接收。

另外，电源模块负责结点供电，结点由嵌入式软件系统支撑，运行网络的五层协议。

3、传感器网络的体系结构包括哪些部分各部分的功能分别是什么（1）网络通信协议：类似于传统Internet网络中的TCP/IP协议体系。

它由物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层组成。

（2）网络管理平台：主要是对传感器结点自身的管理和用户对传感器网络的管理。

包括拓扑控制、服务质量管理、能量管理、安全管理、移动管理、网络管理等。

这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。

（3）应用支撑平台：建立在网络通信协议和网络管理技术的基础之上。

包括一系列基于监测任务的应用层软件，通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持。

第二章微型传感器的基本知识1、传感器由哪些部分组成各部分的功能是什么传感器一般由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。

敏感元件是传感器中能感受或响应被测量的部分。

转换元件是将敏感元件感受或响应的被测量转换成适于传输或测量的信号（一般指电信号）部分。

基本转换电路可以对获得的微弱电信号进行放大、运算调制等。

另外，基本转换电路工作时必须有辅助电源。

2、集成传感器的特点是什么体积小、重量轻、功能强、性能好。

3、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。

无线传感器网络技术的发展与应用前景1.引言无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是一种由大量分布在空间中的无线传感器节点组成的网络。

随着信息技术和通信技术的飞速发展，无线传感器网络技术得到了大规模的应用和推广。

本文将探讨无线传感器网络技术的发展历程以及其未来的应用前景。

2.无线传感器网络技术的发展历程无线传感器网络技术起源于20世纪80年代中期，在当时被用于军事领域的监测与控制。

随着无线通信技术的不断突破，无线传感器网络的发展进入了一个新的阶段。

1999年，美国的Crossbow公司推出了首个商用无线传感器节点TELSEN，标志着无线传感器网络技术进入商用化阶段。

此后，无线传感器网络技术在农业、环境监测、交通管理、医疗保健等领域得到了广泛的应用。

3.无线传感器网络技术的特点与优势无线传感器网络技术具有以下特点与优势：（1）网络规模大：无线传感器网络可以由大量的节点组成，覆盖范围广，可以应对各种复杂环境下的监测需求；（2）自组织性：无线传感器节点可以自主组网，自适应地进行节点选择和网络重构，具有良好的自组织性；（3）实时性强：无线传感器网络能够实时获取并传输环境数据，可以快速响应和处理事件；（4）低功耗：无线传感器节点采用低功耗的设计，延长了网络的使用寿命；（5）成本低：无线传感器节点的制造成本较低，适应于大规模部署。

4.无线传感器网络技术的应用领域（1）环境监测：无线传感器网络可以用于气象、水质、土壤和大气等环境参数的监测，对环境状况进行实时监控和预警。

（2）农业领域：无线传感器网络可以实时监测土壤湿度、光照强度、温度等农田环境参数，提高农业生产的效益与质量。

（3）智慧城市：无线传感器网络可以用于交通管理、垃圾处理、智能停车等领域，提升城市管理水平和居民生活品质。

（4）物联网：无线传感器网络是物联网的基础，无线传感器节点与其他物联网设备进行连接，实现信息的交互与共享。

《无线传感器网络技术与应用》课程教学大纲一、基本信息课程中文名称无线传感器网络技术与应用课程英文名称Wireless sensor network technology and application课程类别通识教育（）大类基础（√）专业核心（）专业方向（）课程性质必修（）任选（√）总学时24（其中理论教学20学时，实验4学时）本课程对毕业要求的贡献培养学生计算思维能力，使学生能够综合应用结构化程序设计的基本方法编写简单应用程序。

二、教学目的与任务无线传感器网络是信息科学领域的一个全新发展方向，是物联网的支撑技术之一。

传感器技术在遥控、监测、传感和智能化等高科技应用领域中发挥着重要作用。

课程主要内容包括：无线传感器网络的网络与通信技术，及以时间同步、定位技术、数据管理、目标跟踪、拓扑控制、覆盖技术、安全技术等为支撑的无线传感器网络技术与应用；无线传感器网络的软硬件设计，新型的人工智能物联网，以及无线传感器网络在智能家居、智能温室系统和远程医疗监护系统中的应用；最后是工程实践指导，且给出了完整的实现细节。

本课程适用于物联网工程、通信工程、计算机应用、人工智能等专业的高年级本科生教材，也可以适用于建筑电气、网络管理等领域的工程技术人员和从事智能物联网等工作的技术人员学习用。

三、教学内容与要求基本教学内容（一）概述 2学时无线传感器网络（WSN）概述，主要内容：WSN的发展历程、基本概念、应用领域、特点、关键技术。

（二）网络与通信技术2学时1、物理层概述、链路特性、物理层设计、低俗物理层、中高速物理层；2、MAC概述、基于竞争的MAC协议、基于时分复用的MAC协议、其它MAC协议；3、路由协议概述、平面路由协议、分簇路由协议、其它路由协议、路由协议自主切换；4、传输协议概述、拥塞控制协议、可靠保证协议；5、ZigBee与IEEE 802.15.4的区分、ZigBee协议框架和特点、网络层规范、应用层规范。

《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。

第一章一、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。

4．1996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。

5．2006年10月，在中国北京，中国计算机学会传感器网络专委会正式成立，标志着中国WSN技术研究开始进入一个新的历史阶段。

6．网络中间件完成无线传感器网络接入服务、网络生成服务、网络自愈合服务、网络连通等。

7．无线传感器网络的核心关键技术主要包括：组网模式、拓扑控制、媒体访问控制和链路控制、路由、数据转发及跨层设计、QoS保障和可靠性设计、移动控制模型。

8．无线传感器网络的关键支撑技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定信技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等。

9．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。

10．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、简答题1．请简述无线传感器网络的定义。

答：无线传感器网络可以定义为：无线传感器网络就是部署在监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自组织网络的网络系统，其目的是协作感知、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。

2．无线传感器网络具有哪些特点？答：无线传感器网络具有许多其鲜明的特点：(1) 电源能量有限传感器节点体积微小，通常携带能量十分有限的电池。

(2) 通信能量有限传感器网络的通信带宽窄而且经常变化，通信覆盖范围只有几十到几百米。

(3) 传感器接点的能量、计算能力和存储能力有限(能量、计算存储低、关键在有效简单的路由协议)。

(4) 网络规模大，分布广传感器网络中的节点分布密集，数量巨大。

第4章无线传感器网络支撑技术（时间同步）教学目标：1、了解WSN时间同步技术背景2、了解时间同步技术的分类和应用场合3、掌握典型时间同步协议4、理解新型时间同步机制教学重点难点：重点：1、时间同步技术的分类和应用场合2、典型时间同步协议难点：时钟模型的理解教学内容：一、时间同步技术背景•集中式系统与分布式系统集中式：事件间有着明确的时间先后关系，不存在同步问题分布式：同步是必需的，只是对同步的要求程度不同•无线传感器网络时间同步：典型的分布式系统，是无线传感器网络应用的基础。

•需要解决的问题：同步精度，功耗，可扩展性。

二、时间同步技术的分类1. 排序、相对同步与绝对同步（递进关系，各自具有典型的协议代表）2. 外同步与内同步（参考源不同）3. 局部同步与全网同步（同步对象的范围不同）三、时钟模型1. 硬件时钟模型•基本名词–时间、晶振、时钟（RTC）–时钟偏移（clock offset）–时钟飘移（clock drift）•速率恒定模型：最常用，但不适应环境变化剧烈的场合。

•飘移有界模型：常用于确定同步误差上下界。

•飘移变化有界模型2. 软件时钟模型软件虚拟时钟，一般是个分段连续、严格单调的函数。

四、典型时间同步协议1. DMTS（Delay Measurement Time Synchronization）2. RBS （Reference Broadcast Synchronization ）其中，接收者—>接收者同步的基本依据：接收者时间相移均值为0。

发送者→接收者：DMTS•• 单报文同步→同步精度低• 广播方式→同步能耗低发送者 接收者 发送前导码、接收t2接收者→接收者：RBSTimSendeReceiverReceiver3. TPSN （Timing-sync Protocol for Sensor Networks ） • 否定：DMTS —>RBS• 否定之否定：RBS->TPSN• TPSN ：双报文交换的发送者—>接收者同步对同步误差的分析:很重要，是一种基本的分析方法。