无线传感器网络复习（武昌首义学院）

难，仅供参考！

注意看最后的“简答题”、“计算题题型”部分

第一章

1. WSN的定义（书P2）

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感知对象的监测信息并报告给用户。

2. WSN的特点（书P6）（可能会根据描述的内容选择对应的特性）

1、自组织性

2、以数据为中心

3、应用相关性

4、动态性

5、网络规模大

6、可靠性

3. 现代传感器节点组成（书P20）（看第一章课后习题6）

传感器节点由：数据处理器模块、存储模块、无线通信模块、传感模块和电源模块组成。

第一章课后习题

注意第6题 ↓

 

第二章

1. 无线通讯技术的频段、传输速率等（书23）

记Bluetooth、ZigBee、WiFi等频段和传输速率

 

2. CC2530相关知识（书48）

① SRAM值？ 8kb

② 传输时候存储内容多少字节？ 32/64/128/256kb（不确定）

 

3. …协议？

第三章

1. WSN拓扑结构（书P57）

一、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
• Mesh网络结构

 

 

 

 二、按组网形态和方式分（了解）：

① 集中式

② 分布式

③ 混合式

三、混合网络结构（了解）

平面网络结构和分级网络结构的一种混合拓扑结构

2. 拓扑控制（书P60）

拓扑控制的本质：

如下图中画蓝线部分及图3-7

 

3. 层次性拓扑结构控制方法（书P64）

LEACH算法（看PPT！）（简答题）

 

4. 覆盖（书P67）

一、覆盖种类

① 圆覆盖（凸图形）

② 三角覆盖（凹图形（方便切割））

二、覆盖感知模型

① 布尔感知模型

② 概率感知模型

k阶覆盖：每个点至少被k个传感器覆盖

k阶连接：配置传感器的通信图是k阶连接的

5. 覆盖算法分类（书P70）

一、节点部署方式分类

① 确定性覆盖

② 随机覆盖

二、覆盖目标分类

① 面覆盖

② 点覆盖

③ 栅栏覆盖

6. 基于网格的覆盖定位传感器配置算法（书P71）

网格覆盖中格点的能量矢量计算、标记

7. 圆周覆盖（书P72）

8. 连通覆盖、最坏最佳情况覆盖（书P72）（了解）

第四章

1. 传感器网络通讯协议的分层结构及作用（书P84）

（1）物理层（保证单点对单点的有效连接）

（2）数据链路层

（3）网络层

（4）传输层

（5）应用层

2. ISM应用中可用频段（书P89、书P246）

哪些协议工作在哪些频段、中心频率？

 

 

3. CSMA（载波监听多点接入）（书P100）（简答题）

（MAC协议都是基于CSMA扩展的）

（1）1-坚持CSMA：终端持续监听信道并等待发送，直到它发现信道空闲。信道一旦空闲，终端就以概率1来发送它的信息。

（2）非坚持CSMA：在这种CSMA类型中，用户如果发现信道忙，就等待一随机时间后再次监听信道，而不持续监听信道，这在无线局域网中是很常见的。

（3）P-坚持CSMA：P-坚持CSMA应用于分时隙的信道。当信道被终端发现是空闲时，该终端就以概率P在该时隙发送，而以概率（1-P）把这次发送推迟到下一时隙再做判断。

（4）CSMA/CD（CSMA/Collision Detect）：在具有碰撞监测（CD）的CSMA中，如果两个或多个终端同时开始发送，那么就会检测的冲突并且立即停止发送，这种情况要求用户支持同时进行发射和接收操作。

（5）CSMA/CA（CSMA/Collision Avoidance）：在CSMA的基础上再增设某种机制，可以使碰撞发生的概率进一步减小，从而提高吞吐性能与延迟性能，这样的协议可称作CSMA/CA。

 

4. IEEE802.11两种工作模式（书P101）

（1）PCF（集中协调功能）：用于无竞争服务

（2）DCF（分布式协调功能）：用于竞争服务并且作为PCF的基础

5. 基本帧间间隔（书P102）（各自用在什么场景下？）

（1）短帧间间隔（SIFS）：当一个节点需要占用信道并持续执行帧交换时使用SIFS，这时如果有其他节点要使用信道，必须等待信道空闲并持续一个更长的时间间隔才能参与竞争，因此使用SIFS的节点具有最高的优先级。SIFS主要用于确认帧ACK、CTS以及一个分段序列中第二个分段之后的子帧的发送。

（2）PCF帧间间隔（PIFS）：只用于PCF模式下，节点在无竞争周期PCF开始时抢占信道。

（3）DCF帧间间隔（DIFS）：在DCF模式下发送数据帧或管理帧的节点使用的帧间间隔，一个节点要进行发送，必须侦听信道，如果信道保持空闲状态达到DIFS时间，那么该节点进入退避过程，产生一个随机整数给退避计数器，并在每个时隙中递减1，当退避计数器递减到0时方可发送。

（4）扩展的帧间间隔（EIFS）：用在DCF模式下，当物理层通知MAC层，由于所发送帧的帧检测序列（FCS）值不正确而不能被正确接收时，开始进入EIFS时间，以保证有足够的时间让我接收节点确认所收到的不正确的帧。

6．竞争/非竞争

竞争：CSMA→DCF、PCF

非竞争：TDMA→LEACH算法、CDMA、EDMA

7．隐藏终端、暴露终端（书P103）

隐藏终端：应该感知，而没有感知到

暴露终端：不应该感知，而感知到

解决办法：

1. 利用RTS、CTS两个控制帧进行虚拟信道建立，更新NAV

2. 退避算法

8．T-MAC、S-MAC（书P109）（了解）

9．WSN路由协议分类（书P117）

按源节点获取路径的方法：

1. 主动路由协议
2. 按需路由协议（先应式、反应式、序列表优先级）
3. 混合路由协议

 

按节点参与通信的方式：

1. 直接通信路由协议
2. 平面路由协议
3. 层次路由协议

10．洪泛路由协议（书P119）

概念

SPIN协议（基于协商机制）、请求消息、数据描述（P120）

11．能量路由（书P123）

第五章

1. 同步消息（书P132）（简答题）

（1）单向消息交换

（2）双向消息交换

（3）接收端-接收端同步

2. 定位（书P144）（简答题）

距离相关：

（1）RSSI：基于接收信号强度指示的定位

（2）TOA：基于到达时间的定位机制

（3）TDOA：基于到达时间差的定位机制

（4）AOA：基于达到角定位机制

距离无关（了解）

3. 数据融合（书P153）（简答题）

按信息的抽象程度来分：

1. 数据级融合
2. 特征级融合
3. 决策级融合

根据处理融合信息方法的不同：

1. 集中式
2. 分布式
3. 混合式

根据融合处理的数据种类：

1. 时间融合
2. 空间融合
3. 时空融合

第六章

1. MAC帧（书P214）

 

2. ZigBee网络中的逻辑设备类型（书P217）

（1）Coordinator（协调器）

（2）Router（路由器）

（3）End-Device（终端设备）

ZigBee网络由一个Coordinator以及多个Router和多个End-Device组成。

3. 地址类型、网络地址分配（书P218）（选填）

简答题！

1.单播、组播、广播的特点 （书P219）

单播（Unicast）：标准寻址模式，将数据包发送给一个已经知道网络地址的网络设备。

组播（Group Addressing）：应用程序需要将数据包发送给网络上的一组设备。

广播（Broadcast）：应用程序需要将数据包发送给网络的每一个设备。

间接传送（Indirect）：当应用程序不知道数据包的目标设备在哪里的时候使用的模式。

2.CSMA 5种载波侦听的形式、特点

CSMA协议的基本思想:节点在传输数据前，首先侦听信道是否空闲

（1）1-坚持CSMA：终端持续监听信道并等待发送，直到它发现信道空闲。信道一旦空闲，终端就以概率1来发送它的信息。

（2）非坚持CSMA：在这种CSMA类型中，用户如果发现信道忙，就等待一随机时间后再次监听信道，而不持续监听信道，这在无线局域网中是很常见的。

（3）P-坚持CSMA：P-坚持CSMA应用于分时隙的信道。当信道被终端发现是空闲时，该终端就以概率P在该时隙发送，而以概率（1-P）把这次发送推迟到下一时隙再做判断。

（4）CSMA/CD（CSMA/Collision Detect）：在具有碰撞监测（CD）的CSMA中，如果两个或多个终端同时开始发送，那么就会检测的冲突并且立即停止发送，这种情况要求用户支持同时进行发射和接收操作。

（5）CSMA/CA（CSMA/Collision Avoidance）：在CSMA的基础上再增设某种机制，可以使碰撞发生的概率进一步减小，从而提高吞吐性能与延迟性能，这样的协议可称作CSMA/CA。

3.LEACH协议、隐藏/暴露终端

LEACH协议流程

 分为建立阶段和稳定阶段。

 在建立阶段中，分布式分簇形成算法:通过局部自治化达到全局优化的目标。

 簇头的产生可依据多种准则，尽量保证能耗均匀化

 簇内通信基于TDMA+DSSS技术。

 簇头与基站通信基于CSMA+DSSS技术。

隐藏终端：应该感知，而没有感知到

暴露终端：不应该感知，而感知到

解决办法：

1. 利用RTS、CTS两个控制帧进行虚拟信道建立，更新NAV

2. 退避算法

4.时间同步（书P132）

（1）单向消息交换：在两个节点之间同步时只用一个消息，也就是一个节点发送一个时间戳给另一个节点。

（2）双向消息交换：采用两个同步消息。

（3）接收端-接收端同步：根据同一消息到达不同节点的时差来实现同步。

5.基于距离定位算法（4种）、数据融合3个层次

距离：

（1）RSSI：基于接收信号强度指示的定位（通过测量接收信号强度，计算信号的传播损耗，将传播损耗转化为距离）

（2）TOA：基于到达时间的定位机制（通过测量信号的传播时间，以及已知信号的速率，估算发送端与接收端之间的距离）

（3）TDOA：基于到达时间差的定位机制（使用不同两个速率的信号到达时间差，进行测距）

（4）AOA：基于达到角定位机制（通过天线阵列或麦克风阵列作为收发前端，利用信号传播的方向来测量到达）

数据融合：

①数据级融合：直接在采集到的原始数据层进行的融合，在传感器采集的原始数据未经处理就对数据进行分析和综合。这是最低层次的数据融合。

②特征级融合：属于中间层次，它先对来自传感器的原始数据提取特征信息。然后按特征信息对多传感器数据进行分类，汇编和综合。

③决策级融合：在最高层进行的融合。决策级融合是一种高层次融合，融合之前，每种传感器的信号处理装置已完成决策或分类任务。决策级融合的结果是为决策提供依据。

两种典型覆盖算法（网格覆盖，圆周覆盖）

①网格覆盖

传感器节点及目标点都采用网格形式配置,传感器节点采用布尔覆盖模型,并使用能量矢量来表示格点的覆盖。网络中的各格点都可至少被一个传感器节点区域完全覆盖。所覆盖(即该点能量矢量中至少一位为1),此时区域达到了完全覆盖。

②圆周覆盖

   目标区域中配置-.组传感器节点，看看该区域能否满足k覆盖，即目标区域中每个点都至少被k个节点覆盖。考虑每个传感器节点覆盖区域的圆周重叠情况,进而根据邻居节点信息来确定是否一个给定传感器的圆周被完全覆盖。

IEEE802.11MAC协议规定了4种基本帧间间隔来区分对介质访问的优先级，分别是哪四种？特点

这些间隔时间由短到长依次为:

（1）短帧间间隔（SIFS）：当一个节点需要占用信道并持续执行帧交换时使用SIFS，这时如果有其他节点要使用信道，必须等待信道空闲并持续一个更长的时间间隔才能参与竞争，因此使用SIFS的节点具有最高的优先级。SIFS主要用于确认帧ACK、CTS以及一个分段序列中第二个分段之后的子帧的发送。

（2）PCF帧间间隔（PIFS）：只用于PCF模式下，节点在无竞争周期PCF开始时抢占信道。

（3）DCF帧间间隔（DIFS）：在DCF模式下发送数据帧或管理帧的节点使用的帧间间隔，一个节点要进行发送，必须侦听信道，如果信道保持空闲状态达到DIFS时间，那么该节点进入退避过程，产生一个随机整数给退避计数器，并在每个时隙中递减1，当退避计数器递减到0时方可发送。

（4）扩展的帧间间隔（EIFS）：用在DCF模式下，当物理层通知MAC层，由于所发送帧的帧检测序列（FCS）值不正确而不能被正确接收时，开始进入EIFS时间，以保证有足够的时间让我接收节点确认所收到的不正确的帧。

计算题题型！

1. 路由节点
2. 退避算法