基于无线传感网络的移动机器人通信研究
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基于无线传感网络的移动机器人通信研究
彭 柳，方彦军
（武汉大学自动化系，湖北 武汉 430072）
【摘 要】文章对无线传感网络在机器人设计中的应用进行了研究，提出了一种基于Ad hoc网络的分布式无线令牌环协议的机器人通信系统实现方案，分析了其在机器人通信系统应用中的可行性。文中给出了基于无线传感网络的机器人通信系统的软硬件设计方案，并对其在移动机器人通信系统中的应用问题进行了探讨，最终提出了无线传感器网络应用于移动机器人通信系统的实现方法。
【关键词】无线传感网络；移动机器人；无线令牌环协议
【中图分类号】TN929.52 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2008)02-0108-03
Ｍｏｂｉｌｅ Ｒｏｂｏｔｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ
PENG Liu, FANG Yan-jun
（Automatization Department, Wuhan University, Wuhan Hubei 430072, China）
【Abstract】In this paper the application of the wireless sensor networks in robot design is studied and a new mobile robots communication system based on Ad hoc networks and with distributed wireless token-ring protocol is proposed, and its feasibility is analyzed. This paper describes the implemetation of hardware and software design, which is based on the wireless sensor networks for communication system robots, then discusses the problems of the application on the communication system for mobile robots, finally advances the realization method of the wireless sensor networks applied in on the communication system for mobile robots.
【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｍｏｂｉｌｅ ｒｏｂｏｔｓ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｏｋｅｎ ｒｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ
2008年第02期，第41卷 通 信 技 术 Vol.41，No.02,2008总第194期 Communications Technology No.194,Totally
收稿日期：2007-09-12。
作者简介：彭 柳（1983-），女，硕士研究生，主要研究方向为机器人与网络控制；方彦军（1957-），男，教授，博士生导师，主要研究方向为
网络控制，智能仪器，嵌入式系统，过程控制。
0 引言
无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由部属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的、自组织的网络系统，可广泛应用于军事、工业、交通、环保等领域
[1-2]
。从2000年
起，各军事部门开展了一系列的研究工作，世界的一些知名机构陆续投入到这场抢占科研制高地的战役中
[3-4]
，中国
也在无线传感网络研究方面得到了一定的进步与发展[5-6]
。
文中提出在机器人上应用无线传感网络，解决多机器人协调与通信的问题。通过通讯系统，机器人可以传递外部或内部信息，完成诸如传感信息处理、路径规划等数据运算，同时还可以实现多个机器人之间的信息交互。考虑到机器人自规划、自组织、自适应能力强、所处地点不确定
的特点，基于无线传感网络的通信是实现自主机器人之间相互通信或者机器人与主控计算机之间通信的理想方式。
1 系统结构
每个机器人作为一个独立的部分时，为单个节点的执行系统，自身内部进行信息分析处理和控制，此部分由处理器、存储器构成，算法在内部集成。当多个自动机器人形成一个系统，各机器人之间可以协调通信时，在每个机器人上加入一个传感器模块，利用无线传感网络将节点联系起来，，形成一个局域无线传感网络。其结构如图1所示。在机器人协议上采用令牌环方式，每一时刻都有一个主控制机器人，其他为从机器人，服从主机器人的指令，直至令牌传递，更新主机器人。
多移动机器人协调通信时包括如下功能模块：信息获取模块，对信息进行处理，获取路标位置信息和目标物体的位置信息；自定位模块，利用各种视觉信息和传感器信息进行自定位，属于单节点机器人内部结构；移动机器人控制和信息处理模块，接收操作者发送的控制命令，规划机器人的运动，并向机器人本体和操作手的运动控制器发送运动控制命令，属于多机器人通信时的交流结构。
图1 系统结构
主机器人通过无线传感网络获取从机器人状态信息，向从机器人下达指令，可以监控和灵活遥操作控制从移动机
器人；从机器人通过无线传感网络向主机器人发送状态信息，接收执行主机器人的指令并反馈自身的信息给主机器人。
2 无线传感网络的实现
由于具体的应用背景不同，目前国内外出现了多种无线传感器网络节点的硬件平台。各平台最主要的区别是采用了不同的处理器、无线通信协议和与应用相关的不同的传感器。
2.1 网络节点功能模块
网络节点的设计是整个传感器网络设计的核心，其性能直接决定了整个机器人传感器网络的效能和稳定性[7-9]
。如图2所示，传感器节点由传感模块、处理模块、通信模块和电源模块四个基本模块组成。
传感器模块：包含传感器和模数转换（A/D）两个子模块。其中在传感器部分，可以为各种参数分别设计传感器节点，也可以通过通道切换电路实现包括路径、方案、执行措施指令等传感器的选择性集成，从而实现单个节点具备多种参数的功能以降低网络成本。
图2 传感器网络节点组成
处理模块：传感器采集的模拟信号经过A/D转换成数字信号后传给处理模块，处理模块根据任务需求对数据进行预处理，并将结果通过通信模块传送到监测网络。
通信模块：无线传感网络采用的传输介质主要包括无线电、红外线和光波等。红外线对非透明物体的透过性极差，不适合在野外地形中使用。光波传输同样有对非透明物体透过性差的缺点，且在节点物理位置变化等方面的适应能力较差。因此，在多机器人的通信方式选择上，选用在通信方面没有特殊限制的无线电波方式以适应监测网络在未知环境中的自主通信需求。
电源模块：电源模块由电源供电单元和动态电源管理单元组成。作为一个典型的无线传感器网络，处理模块主控制器和通信模块收发器大多数时间都处于休眠状态，可以节约大部分的节点能量消耗。
2.2 无线传感网络平台
Crossbow公司生产的无线传感模块功能比较完善，提供多种不同的无线发射频率，与计算机的接口配件比较齐全。为了适应机器人现场环境的需要，采用Crossbow公司的MPR400处理器/射频板。其硬件结构如图3所示。
图3 MPR400结构
该板集成了信号处理器和信号发射器两部分，并通过51脚扩展接口与图3中的中央处理器连接。其19、20引脚接收数据和发送数据端口分别与中央处理器的接收和发送端口连接。
在无线传感网络中处理器模块使用较多的是ATMEL公司的AVR系列单片机，它采用RISC结构，吸取了PIC及8051单片机的优点，具有丰富的内部资源和外部接口。集成度方
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面，其内部集成了几乎所有关键部件。指令执行方面，微控制单元采用Harvard结构，因此，指令大多为单周期。能源管理方面，AVR单片机提供了多种电源管理方式，尽管节省节点能源，可扩展性方面，提供了多个I/O口，并且和通用单片机兼容。
另外，AVR系列单片机提供的USART（通用同步异步收发器）控制器，SPI（串行外围接口）控制器，与无线收发模块相结合，实现了大吞吐量，高速率的数据收发[10]。作为处理单元的ATMega 128L带128K字节FLASH的在线可编程8位微控制器，是AVR 系列中功能最强的单片机。
在MPR400中集成了在无线通信领域应用比较广泛的CC1000 FSK无线数传模块，CC1000工作频带为315 MHz，868 MHz，915 MHz，具有低电压、低功耗、可编程输出功率、高灵敏度、小尺寸、集成了位同步器等特点，其FSK数传可达72.8Kbit/s[11]。具有250 Hz步长可编程频率能力，适用于跳频协议，主要工作参数能通过串行总线接口编程改变，使用非常灵活。
软件平台使用的是Crossbow公司开发的无线传感器网络开发平台MoteWorks，它有节点端（Mote Tier）、中间件（Server Tier）、客户端（Client Tier）软件。我们的使用开发使用的是节点端，它的组件类型有模块（组件间多种开放接口）和配置（通过语法聚合）。
软件中调用与反馈函数主要是user 接口用于驱动事件和provider接口用于驱动命令，通过标准控制接口 (init, start, stop)和消息发送接口 (send, sendDone)来与中央处理器进行信息交换。
interface Send
{
command void send(TOS_Msg *m); event void sendDone();
}‘ 信息发送接口‘ 信息发送
‘ 发送完成
利用调用程序即可进行信息发送。
3 结语
无线传感器协议的制定决定着整个系统的应用效率，采用分布式无线令牌环协议具有良好的稳定性和较短的时延特性，能够满足的较高的QoS需求。平台的设计对于整个无线传感器网络的开发与应用至关重要，作为整个系统的底层支持，其必然向微型化、高度集成化、网络化、节能化、智能化的方向发展。机器人作为科技尖端技术，应用新型的无线传感网络，使机器人通信系统的研究有着新的方向。
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移动通信数据传输的安全威胁和防御措施分析
移动通信数据传输的安全威胁和防御措施分析 发表时间：2019-07-29T15:18:24.843Z 来源：《建筑学研究前沿》2019年7期作者：黄秋枫[导读] 伴随fdd-lte、td-led等各种4g技术的普及与发展，当前移动通信正在由语音时代向数据时代迈进。 长讯通信服务有限公司广东省广州市 510000 摘要：本文将从传输移动通信数据的安全威胁出发，对传输移动通信数据的安全防范进行分析与探究，希望为相关人员提供一些帮助和建议，更好地确保移动通信数据进行传输时的安全性。关键词：安全防御；安全威胁；数据传输引言：伴随fdd-lte、td-led等各种4g技术的普及与发展，当前移动通信正在由语音时代向数据时代迈进，将更快速、更便捷的移动数据通信提供给用户。然而，在传输移动通信数据时，经常遇到木马、病毒、黑客等安全威胁，必须对其进行有效处理。因此，研究传输移动 通信数据的安全威胁与防范具有现实性意义。 一、传输移动通信数据的安全威胁在长期的发展中，移动通信实现了从蜂窝电话、wcdma、td-scdma、gsm向fdd-lte与td-lte时代的跨越式进步，将更高带宽用于传输移动通信的数据，让用户在线游戏、互联网购物、观看高清视频等方面更加便利。但是，移动通信系统一直以来面临诸多安全威胁，在用户利用移动通信学习或工作时，经常会有不法分子向移动通信网络发动攻击，窃取用户的机密数据，或是服务器文件被病毒、木马等感染，导致网络无法正常运行。 （一）泛洪攻击 部分不法分子会将海量信息指令与数据发送到移动通信系统中，导致系统网络中数据信息的内容过多，使传输设备被堵塞，浪费了大量无线通信的资源，且降低了移动通信效率，增加了设备进行无线通信时的阻断率与掉话率，导致移动设备不能正常工作。（二）泄露信息数据 传输移动通信的数据时，通常以无线网络和客户端、服务器等相连接，可用于无线网络传输的主要介质有短波、中波和微波等不同波长的电磁波，三者波段的覆盖频率存在一定差异，容易被不法分子窃听到，使用户的服务器信息、操作日志等移动通信数据出现篡改、窃取或丢失等情况，对正常的数据传输产生了较大影响。与此同时，大量不法分子在数据传输时经常伪装成为AP、基站等，对用户信息进行截取、盗用与篡改，让信息完整性被破坏。（三）设备IP盗用 不法分子将设备IP盗用以后，能够在移动通信网络中发出注册的请求，然后将注册篡改请求发送到宿主网络，使用户转交地址被不法分子IP替代，这样一来，不法分子就能够对他人IP地址进行冒用，将个人身份隐藏，大大增加了安全审查、安全审计、追踪溯源、网络注册的难度。与此同时，运营移动通信设备的过程中，有时出于工作环境复杂的原因，使得移动通信设备出现多种问题、故障。另外，设备的供电电源经常存在冗余配置。在这一情况下，要想让运行的软件能够自行更新，就应定期维护其运行，更换落后的设备，让设备安全得到保证。 二、传输移动通信数据的安全防范通过分析传输移动通信数据的安全威胁，不难看出这些网络攻击表现出新颖的特征，如感染范围越来越广、隐藏周期逐渐增加等。详细来说，一方面，攻击威胁能够隐藏更长的周期，黑客制作木马与病毒的技术不断提高，延长了移动通信网络中各种安全威胁隐藏周期，由一般的毫秒级改变为小时级，有时甚至为多天、多周或多月。另一方面，病毒可以感染更大的范围，现阶段网络传输的速度不断提升，若木马与病毒在移动通信系统中被激活，那么很容易迅速波及移动通信网络各个角落，导致移动通信被中断，增加了用户的损失。由此不难发现，这些安全威胁主要集中于核心网与接入网，因此应从这两个角度入手做好安全防范。（一）防范核心网的安全 在移动通信的系统中，核心网包括移动IP网与ATM网两种，要想防范好核心网的安全，就要将多层次的、先进的安全防御融合技术应用到IP网与ATM网中，以此实现增强系统安全的目的。融合技术包括安全预警、安全保护等多种类型，其中，能够用于系统的安全保护技术有很多，如卡巴斯基软件、360安全卫士软件、防火墙等[1]。可以用于系统的安全预警技术通常分为攻击趋势预警、行为预警与漏洞预警等。因此，为了防御核心网的安全，增强安全保护的能力，就应整合不同种类的防御安全网络技术，充分借助安全保护技术与安全预警来建立主动型、多层次的系统防御层，全面查杀核心网中存在的木马与病毒，防止木马及病毒在核心网中不断蔓延，从而有效避免移动通信系统遭受感染与供给，让人们能够正常地使用移动通信系统，如图1所示。 图1 移动通信系统数据正常传输（二）防范接入网的安全
无线传感器网络的特点
无线传感器网络的特点 大规模网络 为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。 传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。 自组织网络在 传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑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。在传
感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，
从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。 可靠的网络 传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。
关于3G移动通信系统的网络安全分析(有用)
1、引言 移动通信的发展大致经历了三代。第一代模拟蜂窝移动通信系统几乎没有采取安全措施，移动台把其电子序列号（ESN）和网络分配的移动台识别号（MIN）以明文方式传送至网络，若二者相符，即可实现用户的接入，结果造成大量的克隆手机，使用户和运营商深受其害；第二代数字蜂窝移动通信系统（2G）主要有基于时分多址（TDMA）的GSM系统、DAMPS 系统及基于码分多址（CDMA）的CDMAone系统，这两类系统的安全机制的实现虽然有很大区别，但是，它们都是基于私钥密码体制，采用共享秘密数据（私钥）的安全协议，来实现对接入用户的认证和数据信息的保密，因而在身份认证及加密算法等方面存在着许多安全隐患；第三代移动通信系统（3G）在2G的基础上进行了改进，继承了2G系统安全的优点，同时针对3G系统的新特性，定义了更加完善的安全特征与鉴权服务。未来的移动通信系统除了能够提供传统的语音、数据、多媒体业务外，还应当能支持电子商务、电子支付、股票交易、互联网业务等，个人智能终端将获得广泛使用，移动通信网络最终会演变成开放式的网络，能向用户提供开放式的应用程序接口，以满足用户的个性化需求。因此，网络的开放性以及无线传输的特性，使安全问题将成为整个移动通信系统的核心问题之一。 2、移动通信系统的安全威胁 安全威胁产生的原因来自于网络协议和系统的弱点，攻击者可以利用网络协议和系统的弱点非授权访问和处理敏感数据，或是干扰、滥用网络服务，对用户和网络资源造成损失。按照攻击的物理位置，对移动通信系统的安全威胁可以分为无线链路的威胁、对服务网络的威胁和对移动终端的威胁。主要威胁方式有以下几种： （1）窃听，即在无线链路或服务网内窃听用户数据、信令数据及控制数据； （2）伪装，即伪装成网络单元截取用户数据、信令数据及控制数据，伪终端欺骗网络获取服务； （3）流量分析，即主动或被动流量分析以获取信息的时间、速率、长度、来源及目的地； （4）破坏数据的完整性，即修改、插入、重放、删除用户数据或信令数据以破坏数据的完整性； （5）拒绝服务，即在物理上或协议上干扰用户数据、信令数据及控制数据在无线链路上的正确传输，以实现拒绝服务攻击； （6）否认，即用户否认业务费用、业务数据来源及发送或接收到的其他用户的数据，网络单元否认提供的网络服务；
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
无线传感器网络的应用及影响因素分析
无线传感器网络的应用与影响因素分析 摘要：无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初，由于军事方面的需要，无线传感网络不断发展，传感器网络技术不断进步，其应用的X围也日益广泛，已从军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of puter science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a prehensive description of the development process of the wireless sensor network,the status of the research areas and a number of factors affecting the application of the sensor. keywords:wireless sensor networks;sensor nodes;limiting factor 一、无线传感器网络的技术起源以及特点
《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。
--当前移动通信的安全隐患和解决方法
当前移动通信的安全隐患和解决方法 在过去的20年中，中国的移动无线通信产业在历次的技术变革中，都准确把握了技术方向，在适当的时机引入了适当的技术，保证了整个产业的良性发展。在未来的20年里，移动/无线技术还将向何处发展，我们面临哪些机遇呢？我们又面临哪些挑战性的问题呢？ 当前，随着移动通信和互联网的迅猛发展，以及固定和移动宽带化的发展趋势，通信网络和业务正发生着根本性的变化。体现在两大方面：一是提供的业务将从以传统的话音业务为主向提供综合信息服务的方向发展;二是通信的主体将从人与人之间的通信扩展到人与物、物与物之间的通信，渗透到人们日常生活的方方面面。安全性问题是移动无线通信难解的心结。关于移动无线通信安全问题，在平时的日常生活中我们都有切身体会，比如说手机病毒、流氓软件、间谍软件、手机隐私保护、垃圾信息、电话骚扰等等，这些问题越发引起人们的注意，特别是引起了生产商与运营商的强烈关注。 移动通信设备 移动通信设备和服务通常被认为是比较安全的领域，与电脑遭受的威胁相比，移动通信设备面临的安全威胁可谓小巫见大巫。然而，最近几年，针对移动通信设备的恶意软件的发展速度已大大超过了以非移动设备为攻击目标的恶意软件。恶意软件可通过邮件和信息附件、下载应用程序以及蓝牙等方式传播。与此同时，网络钓鱼诈骗垃圾邮件和移动间谍软件也开始将魔掌伸向移动通信设备。而黑客们也在通过一种新型社交网络，采用一些狡猾的伎俩诱使用户安装这类恶意软件。 如今，越来越多的员工带着某种智能电话或者个人数字助理(PDA)去上班，无论黑莓、iPhone还是其他的智能移动终端开始涌入工作场所：从智能电话、VoIP系统、闪存棒到虚拟网络世界，不一而足。作为公司，他们不愿意将公司的机密和信息让员工带着外出和泄密，作为员工，个人也不愿意将个人的隐私数
无线传感器网络知识点归纳
一、无线传感器网络的概述 1、无线传感器网络定义，无线传感器网络三要素，无线传感器网络的任务，无线传感器网 络的体系结构示意图，组成部分（P1-2） 定义：无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）是由部署在监测区域内大量的成本很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观察者或者用户 另一种定义：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 三要素：传感器，感知对象和观察者 任务：利用传感器节点来监测节点周围的环境，收集相关的数据，然后通过无线收发装置采用多跳路由的方式将数据发送给汇聚节点，再通过汇聚节点将数据传送到用户端，从而达到对目标区域的监测 体系结构示意图： 组成部分：传感器节点、汇聚节点、网关节点和基站 2、无线传感器网络的特点（P2-4） （1）大规模性且具有自适应性 （2）无中心和自组织 （3）网络动态性强 （4）以数据为中心的网络 （5）应用相关性 3、无线传感器网络节点的硬件组成结构（P4-6） 无线传感器节点的硬件部分一般由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块4部分组成。
4、常见的无线传感器节点产品，几种Crossbow公司的Mica系列节点（Mica2、 Telosb） 的硬件组成（P6） 5、无线传感器网络的协议栈体系结构（P7） 1.各层协议的功能 应用层：主要任务是获取数据并进行初步处理，包括一系列基于监测任务的应用层软件 传输层：负责数据流的传输控制 网络层：主要负责路由生成与路由选择 数据链路层：负责数据成帧，帧检测，媒体访问和差错控制 物理层：实现信道的选择、无线信号的监测、信号的发送与接收等功能 2.管理平台的功能 （1）能量管理平台管理传感器节点如何使用能源。 （2）移动管理平台检测并注册传感器节点的移动，维护到汇聚节点的路由，使得传感器节点能够动态跟踪邻居的位置。 （3）任务管理平台在一个给定的区域内平衡和调度监测任务。 6、无线传感器网络的应用领域（P8-9） （1）军事应用 （2）智能农业和环境监测 （3）医疗健康 （4）紧急和临时场合 （5）家庭应用 （6）空间探索
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 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。 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
1G,2G,3G移动通信网络安全的演进
1G，2G，3G移动通信系统安全的演进 Abstract 移动通信一直是大家很关注的话题，从最初的1G系统发展到现在的3G系统，从中我们能够很清楚看到系统的完善和技术的进步。随着网络业务的不断增多，网络上传输的数据越来越敏感，以及使用移动通信网络人数的不断增多，移动通信的安全性也越来越受到人们的重视。本文就将重点放在1G系统到3G安全性能的演进上面，观察系统是从哪些方面一步一步地提高移动通信系统的安全性，从而得出未来移动通信的发展方向。 1.引言 移动通信的发展历史可以追溯到19世纪。1864年麦克斯韦从理论上证明了电磁波的存在；1876年赫兹用实验证实了电磁波的存在；1900年马可尼等人利用电磁波进行远距离无线电通信取得了成功，从此世界进入了无线电通信的新时代。有了这样一个平台之后，各种各样的无线通信技术发展起来，尤其是为了更有效的利用有限的频谱资源，没有贝尔实验室提出的在移动通信发展史上具有里程碑意义的小区制、蜂窝组网的理论，它为移动通信系统在全球的广泛应用开辟了道路。 而本文所研究的正是基于贝尔实验室提出的小区制、蜂窝组网理论所实现的系统的安全。这里所提出的系统一共分为三代，分别为第一代蜂窝移动通信系统（1G），第二代蜂窝移动通信系统（2G），以及现在很热门的3G。通过对一代一代通信系统安全的研究，可以看到移动通信系统过程的演进和技术的发展，也能够看到当前运用到2G、3G当中的安全技术，更为重要的是，通过对移动通信安全技术的总结，能够清楚的明白未来移动通信网络所面临安全上的新挑战和新发展。 第一代移动通信系统采用了蜂窝组网和频率复用等关键技术，有效地解决了当时常规移动通信系统所面临的频谱利用率低、容量小及业务服务差等问题，但是第一代移动通信系统仍然还是一个模拟系统，所以还存在着同频干扰和互调干扰、系统保密性差及提供的业务种类比较单一等局限。第一代移动通信系统的代表是美国的AMPS移动电话业务系统。 第二代移动通信系统的提出是为了解决第一代移动通信系统根本上的技术缺陷，所以在第二代中采用了数字调制技术，让系统从一个模拟系统转向了数字系统，这样的转变使得系统既能够支持语音业务，也可以支持低速数据业务。而2G系统主要采用TDMA或CDMA方式，其具有频谱利用率高、保密性和语音质量好的特点，不过，随着用户的数目的增多，其系统容量，频谱利用等各方面的局限性也体现出来。2G系统的代表有GSM和CDMA系统。 第三代移动通信系统前身是FPLMTS也就是国际电信联盟（ITU）提出的未来公共陆地移动通信系统的概念，其目的就是为了实现在任何人、任何时间、任何地点，能向任何人发送任何信息。3G业务的主要特征是可提供移动带宽多媒体业务，并保证高可靠服务质量，3G 业务包含了2G可提供的所有业务类型和移动多媒体业务。 接下来文章的结构如下：第2章列举出一些移动通信当中所面临的攻击，包含攻击的原理和造成的结果；第3章也是文章综述的重点那就是在第一代、第二代、第三代无线移动通信系统当中分别是采用什么样的安全对策来避免第2章中的移动通信网络的攻击；第4章中通过观察第3章中采取的安全对策，结合无线移动通信网络的发展，给出未来移动通信系统安全性方面的展望；最后，第5章对全文进行总结。
无线传感器网络课后习题答案
1-2.什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。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。 1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。 1-5.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。 1-8.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。 (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。 1-9.传感器网络的结构有哪些类型?分别说明各种网络结构的特征及优缺点。 （1）根据结点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平面结构；如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。 （2）平面结构：
基于无线传感网络的移动机器人通信研究
108 基于无线传感网络的移动机器人通信研究 彭 柳，方彦军 （武汉大学自动化系，湖北 武汉 430072） 【摘 要】文章对无线传感网络在机器人设计中的应用进行了研究，提出了一种基于Ad hoc网络的分布式无线令牌环协议的机器人通信系统实现方案，分析了其在机器人通信系统应用中的可行性。文中给出了基于无线传感网络的机器人通信系统的软硬件设计方案，并对其在移动机器人通信系统中的应用问题进行了探讨，最终提出了无线传感器网络应用于移动机器人通信系统的实现方法。 【关键词】无线传感网络；移动机器人；无线令牌环协议 【中图分类号】TN929.52 【文献标识码】A 【文章编号】1002-0802(2008)02-0108-03 Ｍｏｂｉｌｅ Ｒｏｂｏｔｓ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｓｅｎｓｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ PENG Liu, FANG Yan-jun （Automatization Department, Wuhan University, Wuhan Hubei 430072, China） 【Abstract】In this paper the application of the wireless sensor networks in robot design is studied and a new mobile robots communication system based on Ad hoc networks and with distributed wireless token-ring protocol is proposed, and its feasibility is analyzed. This paper describes the implemetation of hardware and software design, which is based on the wireless sensor networks for communication system robots, then discusses the problems of the application on the communication system for mobile robots, finally advances the realization method of the wireless sensor networks applied in on the communication system for mobile robots. 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｓｅｎｓｏｒ ｎｅｔｗｏｒｋｓ；ｍｏｂｉｌｅ ｒｏｂｏｔｓ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｔｏｋｅｎ ｒｉｎｇ ｐｒｏｔｏｃｏｌ 2008年第02期，第41卷 通 信 技 术 Vol.41，No.02,2008总第194期 Communications Technology No.194,Totally 收稿日期：2007-09-12。 作者简介：彭 柳（1983-），女，硕士研究生，主要研究方向为机器人与网络控制；方彦军（1957-），男，教授，博士生导师，主要研究方向为 网络控制，智能仪器，嵌入式系统，过程控制。 0 引言 无线传感器网络(Wireless Sensor Network, WSN)是由部属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的、自组织的网络系统，可广泛应用于军事、工业、交通、环保等领域 [1-2] 。从2000年 起，各军事部门开展了一系列的研究工作，世界的一些知名机构陆续投入到这场抢占科研制高地的战役中 [3-4] ，中国 也在无线传感网络研究方面得到了一定的进步与发展[5-6] 。 文中提出在机器人上应用无线传感网络，解决多机器人协调与通信的问题。通过通讯系统，机器人可以传递外部或内部信息，完成诸如传感信息处理、路径规划等数据运算，同时还可以实现多个机器人之间的信息交互。考虑到机器人自规划、自组织、自适应能力强、所处地点不确定 的特点，基于无线传感网络的通信是实现自主机器人之间相互通信或者机器人与主控计算机之间通信的理想方式。 1 系统结构 每个机器人作为一个独立的部分时，为单个节点的执行系统，自身内部进行信息分析处理和控制，此部分由处理器、存储器构成，算法在内部集成。当多个自动机器人形成一个系统，各机器人之间可以协调通信时，在每个机器人上加入一个传感器模块，利用无线传感网络将节点联系起来，，形成一个局域无线传感网络。其结构如图1所示。在机器人协议上采用令牌环方式，每一时刻都有一个主控制机器人，其他为从机器人，服从主机器人的指令，直至令牌传递，更新主机器人。
无线传感网络概述
无线传感网络概述 学号031241119姓名魏巧班级0312411 一、无线传感器网络（WSN）的定义： 无线传感器网络（WSN）是指将大量的具有通信与计算能力的微小传感器节点，通过人工布设、空投、火炮投射等方法设置在预定的监控区域，构成的“智能”自治监控网络系统，能够检测、感知和采集各种环境信息或检测对象的信息。二、传感器的节点分布及通信方式： 由于传感器节点数量众多，布设时智能采用随机投放的方式，传感器节点的位置不能预先确定。节点之间可以通过无线信道连接，并具有很强的协同能力，通过局部的数据采集、预处理以及节点间的数据交互来完成全局任务，同时节点之间采用自组织网络拓扑结构。由于传感器节点是密集布设的，因此节点之间的距离很短，在传输信息方面多跳（multi—hop）、对等（peer to peer）通信方式比传统的单跳、主从通信方式更适合在无线传感器网络中使用，例如：使用多跳的通信方式可以有效地避免在长距离无线信号传播过程中遇到的信号衰落和干扰等各种问题。 三、WSN运行的环境： 1、WSN可以在独立封闭的环境下（如局域网中）运行。 2、WSN也可以通过网关连接到网络基础设施上（如Internet）。在这种情况中，远程用户可以通过Internet 浏览无线传感器网络采集的信息。 四、无线数据网络的定义及无线自组网络的特点： 主流的无线网络技术，如IEEE 802.11、Bluetooth都是为了数据传输而设计的，我们称之为无线数据网络。 目前，无线数据网络研究的热点问题就是无线自组网络技术，这项技术可以实现不依赖于任何基础设施的移动节点在短时间内的互联。特点有如下几点： （1）无中心和自组性（优点）：无线自组网络没有绝对的控制中心，网络中节点通知分布式的算法来协调彼此的行为，这种算法无需人工干预和其他预置网络设施就可以在任何时刻任何地方快速展开并自动组网。 （2）动态变化的网络拓扑（缺点）：移动终端能够以任意速度和方式在网中移动，在通过无线信道形成的网络拓扑随时可能发生变化。 （3）受限的无线传输带宽（缺点）：无线自组网络采用无线传输技术作为底层通信手段，由于无线信道本身的物理特性，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。 （4）移动终端的能力有限（缺点）：虽然无线自组网络中移动终端携带方便，轻便灵巧，但是也存在固有缺陷，例如：能源受限，内存较小，CPU性能较低等（5）多跳路由（优点）：由于节点发射功率限制，节点覆盖范围有限。因此当它要与其覆盖范围之外的节点进行通信时，需要中间节点的转发。其中转发是由普通节点协作完成的，并不是由专用的路由设备完成的。 （6）安全性较差（缺点）：无线自组网络由于采用无线信道、有限电源、分布式控制等技术，使它更容易受到被动窃听、主动入侵、拒绝服务，剥夺“睡眠”等网络攻击。
关于提高移动通信传输网络安全性的探讨 张亮
关于提高移动通信传输网络安全性的探讨张亮 发表时间：2019-01-24T14:31:50.820Z 来源：《科技研究》2018年11期作者：张亮[导读] 设备工作的外部环境等；并详细的探讨如何避免这些影响本地传输网络安全的因素。 （哈药集团世一堂中药饮片有限责任公司黑龙江哈尔滨 150010） 摘要：针对本地移动传输网络的特点，提出影响网络安全的几点重要因素：传输网络物理路由、传输网络组网方式、传输设备选型及配置、设备工作的外部环境等；并详细的探讨如何避免这些影响本地传输网络安全的因素。关键词：安全性；同缆；网络结构；双节点；双平面；多分支；工作环境引言 随着各运营商逐步完善自己的基础网络，无线网络覆盖率将不再是影响移动网络质量的主要原因，通信网络的服务质量主要取决于无线网络优化和通信设备的稳定性。随着各业务对传输需求的不断增加，传输网络的规模不断扩大，网络组织日益复杂，传输网络的安全性成为评估通信网络服务质量的重要因素。针对本地移动通信传输网的特点，如何进一步完善现有的本地移动传输网络，优化传输网络组织结构、提高网络的安全性，成为本地移动传输网建设和优化中的重点问题。结合我多年对传输网络的规划建设和维护经验，粗略的探讨如何提高本地移动通信网中传输网络的安全性。 1 移动传输网络现状和隐患 经过多年的发展，各地市移动传输网络已形成规模，都有自己比较完善的传输网络。移动业务基本上均在中心局落地，电路旱辐射型。本地移动传输网基本上采用2. 5G或10G光传输设备组成骨干环路，再由2. 5G传输设备组成汇聚环，或者直接由622M/155M传输设备组成接入环路。 本地传输网络各期工程逐期叠加，造成传输网络结构复杂、路由不合理、网管数据杂乱设备型号繁多等问题，这就对传输网络的安全性构成巨大的挑战。 2影响传输网络安全的因素 影响传输网络安全的因素多种多样，具体表现在:路由不合理、设备选型不合理、组网不合理，及设备工作环境恶劣等方向。 1)从线路路由角度考虑，影响传输网络安全性的因素有:传输汇聚节点出入局同缆、环内存在同缆组环、长分支链路。 2)从传输设备的角度考虑，影响传输网络安全性的因素有:重要机盘无热备份、同一局向业务无分流或分担、不同厂家设备或同厂家不通版本设备对接、大量微波或 PDH设备的应用、设备无过压保护功能等。 3)从传输网络组网的角度考虑，影响传输网络安全性的因素有:重要节点没有失效保护机制、同区业务集中、网络中较长链路、同一节点存在大量分支节点、网络时钟成环等。 4)影响传输网络安全性的其他因素有:基站电池容量不足或电池劣化、设备工作电压不稳定以及设备空开与耗电量不匹配、传输设备工作环境差、网管交叉数据杂乱等。多节点环路，考虑物理上组成双平向传输环或者多平向传输环。不能新建线路改造的星型结构，考虑采用相较分支结构安全的同缆组环方式或跳纤分散支路的方式。不能成环的重要分支链路，考虑利用同速率的SDH微波和传输设备进行混合组网，完成环路保护。传输网络的组网尽量避免过于复杂，尽量采用两层组网结构(骨干层和接入层)。 SDH传输环内时钟规划也相当重要，一定要避免时钟互锁或构成环路，尽量避免时钟链路过长。 3)传输设备方向。对重要传输节点关键单盘进行1:1或者n:1热备保护。 对重要电路采用业务分流或者负荷分担的方式进行调整。 环路上设备尽量采用同一家、同一型号的传输设备，避开不同厂家设备的对接;采用具备过压保护功能的传输设备。在传输本地网中不建议大量的采用微波和PDH组网。 4)其他一些因素考虑。由于移动通信网络不少通信机房在农村，经常存在着交流停电的现象，通信机房内后备电池在通信网络中就起着至关重要的作用。从提高通信网络的安全角度出发，对于经常停电的重要节点机房尽量采用大容量的后备电池，及时更换劣化的后备电池。 设备的工作电压直接影响到设备是否能够正常工作，不稳定的工作电压直接威胁着通信网络的安全。建议做好下述几点:交流供电电压不稳定的情况，考虑增加交流稳压器;采用具备过电保护功能的传输设备，有效的防止“浪涌电流”;采用具备多次下电功能的直流配电柜，并能够实现下电电压范围的自行设置;采用与传输设备耗电量匹配的空开;重要传输设备采用双路供电系统;严格控制关闭传输设备电源后，立即恢复供电的操作。 传输设备的工作环境(包括设备工作的温、湿度和环境卫生等)也像供电电流一样，影响着通行网络的安全，节点机房的温湿度严格的控制在设备标称范围内，最好控制在最佳温度。另外，通信机房应该按照规范严格密封，保持机房内的洁净。 4结论 传输网络是电信网络的基础，承载着电信运营商的所有业务，传输网络的质量的好坏直接影响着运营商能够提供服务的质量水平。传输网络的安全性主要受光缆线路路由、组网结构性、传输设备性能，及其他外部环境等因数影响。为有效的提高传输网络的安全性，在传输网络建设前合理的规划传输网络;在网络建设期间严格的对传输设备进行选型、合理的规范网管数据;在网络建设后期，积极的优化传输网络;在日常维护中，严格的保持设备正常的工作环境等。 参考文献： [1]陈冰，《固定网络数字微波传输解决方案及应用》，《通信世界》，2006，40. [2］孙宇.工业控制中可靠的专用无线数据传输的研究［J]. 信息技术，2004（1）. 作者简介：张亮（1983.011—），男，长期从事网络安全方向的研究与实践
无线传感器网络课后习题答案解析
- 1-2.什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。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。 1-4.图示说明无线传感器网络的系统架构。 1-5.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。 1-8.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。 (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。 1-9.传感器网络的结构有哪些类型分别说明各种网络结构的特征及优缺点。 （1）根据结点数目的多少，传感器网络的结构可以分为平面结构和分级结构。如果网络的规模较小，一般采用平面结构；如果网络规模很大，则必须采用分级网络结构。
（2）平面结构： > 特征：平面结构的网络比较简单，所有结点的地位平等，所以又可以称为对等式结构。 优点：源结点和目的结点之间一般存在多条路径，网络负荷由这些路径共同承担。一般情况下不存在瓶颈，网络比较健壮。 缺点：①影响网络数据的传输速率，甚至造成网络崩溃。②整个系统宏观上会损耗巨大能量。③可扩充性差，需要大量控制消息。 分级结构： 特征：传感器网络被划分为多个簇，每个簇由一个簇头和多个簇成员组成。这些簇头形成了高一级的网络。簇头结点负责簇间数据的转发，簇成员只负责数据的采集。 优点：①大大减少了网络中路由控制信息的数量，具有很好的可扩充性。②簇头可以随时选举产生，具有很强的抗毁性。 缺点：簇头的能量消耗较大，很难进人休眠状态。 1-13.讨论无线传感器网络在实际生活中有哪些潜在的应用。 (1)< (2)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。 (3)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。 (4)用在只能交通中，运用无线传感器监测路面、车流等情况。 2-2.传感器由哪些部分组成各部分的功能是什么 2-5.集成传感器的特点是什么 体积小、重量轻、功能强、性能好。 2-7.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。 2-15.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。 : 2-17.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。 3-2.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