无线传感器网络
无线传感器网络实验报告
一、实验背景随着物联网技术的飞速发展，无线传感器网络（Wireless Sensor Networks，WSN）作为一种重要的信息获取和传输手段，在军事、环境监测、智能交通、智能家居等领域得到了广泛应用。
为了深入了解无线传感器网络的工作原理和关键技术，我们进行了本次实验。
二、实验目的1. 熟悉无线传感器网络的基本概念和组成；2. 掌握无线传感器网络的通信协议和拓扑结构；3. 熟悉无线传感器网络的编程与调试方法；4. 通过实验，提高动手能力和实践能力。
三、实验内容1. 无线传感器网络概述无线传感器网络由传感器节点、汇聚节点和终端节点组成。
传感器节点负责感知环境信息，汇聚节点负责收集和转发数据，终端节点负责处理和显示数据。
传感器节点通常由微控制器、传感器、无线通信模块和电源模块组成。
2. 无线传感器网络通信协议无线传感器网络的通信协议主要包括物理层、数据链路层和网络层。
物理层负责无线信号的传输，数据链路层负责数据的可靠传输，网络层负责数据路由和传输。
3. 无线传感器网络拓扑结构无线传感器网络的拓扑结构主要有星形、树形、网状和混合形等。
星形拓扑结构简单，但易受中心节点故障影响；树形拓扑结构具有较高的路由效率，但节点间距离较长；网状拓扑结构具有较高的可靠性和路由效率，但节点间距离较远。
4. 无线传感器网络编程与调试本实验采用ZigBee模块作为无线通信模块，利用IAR Embedded WorkBench开发环境进行编程。
实验内容如下：（1）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（2）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（3）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示。
5. 实验步骤（1）搭建实验平台，包括传感器节点、汇聚节点和终端节点；（2）编写传感器节点程序，实现数据的采集和发送；（3）编写汇聚节点程序，实现数据的收集、处理和转发；（4）编写终端节点程序，实现数据的接收和显示；（5）调试程序，确保各节点间通信正常；（6）观察实验结果，分析实验现象。
无线传感器网络的原理与应用
无线传感器网络的原理与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是由大量的节点组成的，这些节点能够在没有预先布置的情况下自组织连接并进行数据交换。
WSN广泛应用于环境监测、智能交通、农业、医疗等领域。
本文将详细介绍WSN的原理和应用，并列出相应步骤。
一、无线传感器网络的原理1.1 传感器节点：传感器节点是WSN的核心组成部分，每个节点都配备有传感器和通信设备，能够感知并采集环境中的信息。
1.2 通信方式：传感器节点之间通过无线通信方式进行数据传输，可以是无线电、红外线、蓝牙等。
1.3 自组织连接：传感器节点可以自动组成网络，建立连接并进行协调。
1.4 节能机制：由于传感器节点通常使用电池供电，为了延长其寿命，需要采取一系列节能措施。
二、无线传感器网络的应用2.1 环境监测：WSN可以用于监测大气污染物、水质、噪音等，将监测结果传送给监测中心进行分析和处理。
2.2 智能交通：将传感器节点安装在道路、交通信号灯等位置，实时监测交通情况，从而提供实时交通状况和拥堵预警等信息。
2.3 农业：WSN可以监测土壤湿度、温度、光照强度等农田信息，帮助农民进行精细化管理，提高农作物产量和质量。
2.4 医疗：传感器节点可以被植入患者体内，监测体温、心率、血压等生理参数，实时传输给医生进行远程监护。
三、无线传感器网络的应用步骤3.1 感知环境：根据应用需求，选择适当的传感器节点，布置在需要监测的区域内，感知环境中的信息。
3.2 数据传输：传感器节点将采集到的数据通过无线通信传输给数据中心或者其他节点进行处理。
3.3 数据处理：数据中心对传感器节点传输过来的数据进行处理，提取有用信息，并进行分析和应用。
3.4 决策和控制：根据数据分析的结果，采取相应的决策和控制措施，如减少污染物排放、调整交通信号灯等。
3.5 远程监控：通过互联网等手段，可以远程监控传感器节点的工作状态、数据采集情况等。
无线传感器网络名词解释
无线传感器网络名词解释1、无线自组织网络：是一种不同于传统无线通信网络的技术传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。
而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时由其他用户节点进行数据的转发。
这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统。
2、无线传感器网络WSN无线传感器网络就是由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的自组织的网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。
传感器、感知对象和观察者构成了无线传感器网络的三个要素3、基带信号：信源（信息源，也称发送端）发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。
根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号（相应地，信源也分为数字信源和模拟信源。
）其由信源决定。
4、模拟调制：调制在通信系统中的作用至关重要。
广义的调制分为基带调制和带通调制（也称载波调制）。
在无线通信中和其他大多数场合，调制一般均指载波调制。
调制信号是指来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，也可以是数字的。
调制方式有很多。
根据调制信号是模拟信号还是数字信号，载波是连续波（通常是正弦波）还是脉冲序列，相应的调制方式有模拟连续波调制（简称模拟调制）、数字连续波调制（简称数字调制）、模拟脉冲调制和数字脉冲调制等。
5、数字调制：数字调制是现代通信的重要方法，它与模拟调制相比有许多优点。
数字调制具有更好的抗干扰性能，更强的抗信道损耗，以及更好的安全性；数字传输系统中可以使用差错控制技术，支持复杂信号条件和处理技术，如信源编码、加密技术以及均衡等。
在数字调制中，调制信号可以表示为符号或脉冲的时间序列，其中每个符号可以有m种有限状态，而每个符号又可采用n比特来表示。
无线传感器网络
无线传感器网络无线传感器网络（Wireless Sensor Networks, WSN）是一种由众多装备了传感器和通信设备的节点组成的、可以进行数据采集、处理和传输的网络系统。
这些节点可以相互通信，共同完成特定的监测、控制或者数据传输任务。
无线传感器网络广泛应用于环境监测、医疗健康、物联网等领域。
一、无线传感器网络的组成无线传感器网络由多个节点组成，每个节点都有独立的处理能力、通信能力和传感能力。
节点之间通过无线通信进行数据的传递和交换。
每个节点可以采集周围环境的信息，并将数据传输给其他节点，或者通过无线信号传输给数据收集中心。
在无线传感器网络中，节点可以分为三个类型：传感器节点、中心节点和路由节点。
传感器节点用于收集环境信息，如温度、湿度、光照等。
中心节点负责数据的存储和处理，是整个网络的核心。
路由节点用于传输数据，将各个传感器节点采集到的数据传输给中心节点。
二、无线传感器网络的应用无线传感器网络在各个领域都有广泛的应用。
1. 环境监测无线传感器网络可以用于环境的监测和数据的采集。
通过部署传感器节点，可以实时监测空气质量、水质状况、土壤湿度等环境因素，并将数据传输给监测站点。
这对于环境保护和资源管理非常重要。
2. 健康医疗无线传感器网络可以应用于健康监测和医疗领域。
通过佩戴传感器设备，可以实时监测人体的生理参数，如心率、血压、体温等，并将数据传输给医生或者云平台，以便于监护和诊断。
3. 物联网无线传感器网络是物联网的基础技术之一。
通过无线传感器网络，不同的物体和设备可以相互连接和通信，实现信息的交换和共享。
无线传感器网络在智能家居、智能城市等方面有着重要的应用。
三、无线传感器网络的挑战与未来发展尽管无线传感器网络在各个领域都有广泛的应用，但也面临一些挑战。
1. 能源管理由于无线传感器网络中的节点通常是由电池供电，能源管理是一个重要的问题。
如何延长节点的寿命，提高能源利用效率是当前的研究重点之一。
无线传感网络
无线传感网络无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络。
是由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的自组织的网络系统。
WSN中的传感器节点通过无线方式通信，网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。
且在科技水平大幅度提高的基础上传感器节点的成本和能耗也逐渐降低，使得WSN在很多领域得到应用。
最早现代意义上的传感器是1879年德国科学家霍尔在研究金属的导电机制时制作的磁场传感器。
经过100多年的发展，传感器的功能不再单一，可以采集温度、湿度、位置、光强、压力、生化等标量数据。
1996年，美国军方资助加州大学洛杉矶分校（UCLA）等单位开展低功耗无线传感器网络（Low-power Wireless Integrated Microsensors，LWIM）的研究。
LWIM III型无线传感器节点将传感器、控制电路与电源电路集成为一体。
两年之后，UCLA与Rockwell合作，开发了Rockwell WINS（Wireless Integrated Network Sensor）无线传感器节点。
该节点使用32位微处理器Strong ARM、1MB的内存与4MB的闪存，数据传输速率是100kbps，工作时的功耗为200mw，睡眠时的功耗是0.8mw。
与此同时，加州大学伯克利分校（UCB）也开展了“Smart Dust”（智能尘埃）项目的研究。
“智能尘埃”意指传感器节点的体积非常小，如尘埃一般。
该项目研究的目标是通过MEMS技术，实现传感、计算与通信能力的集成，用智能传感器技术增强微型机器人的环境感知与智慧处理能力。
其研究任务是开发一系列低功耗、自组织、可重构的无线传感器节点。
1998年研制的WeC智能传感器节点使用的是8位、主频为4MHz的AT90LS8535微处理器芯片，内存是512B，闪存为8kB，数据传输速率为10kbps，工作时的功耗为15mw，睡眠时的功耗是45μw。
无线传感网络综述
1、无线传感网络简介无线传感器网络WSN（Wireless Sensor Network）是一种由传感器节点构成的网络，能够实时地监测、感知和采集节点部署区中观察者感兴趣的感知对象的各种信息（如光强、温度、湿度、噪音和有害气体浓度等物理现象），并对这些信息进行处理后以无线的方式发送出去，通过无线网络最终发送给观察者。
2、无线传感网络的特点1）硬件资源有限：节点由于受价格、体积和功耗的限制，其计算能力、程序空间和内存空间比普通的计算机功能要弱很多。
这一点决定了在节点操作系统设计中，协议层次不能太复杂。
2）传感节点数目多、易失效：根据应用的不同，传感器节点的数量可能达到几百万个，甚至更多。
此外，传感器网络工作在比较恶劣的环境中，经常有新节点加入或已有节点失效，网络的拓扑结构变化很快，而且网络一旦形成，人很少干预其运行。
因此，传感器网络的硬件必须具有高强壮性和容错性，相应的通信协议必须具有可重构和自适应性。
3）通信能力有限：考虑到传感器节点的能量限制和网络覆盖区域大，传感器网络采用多跳路由的传输机制。
传感器节点的无线通信带宽有限，通常仅有几百kbps 的速率。
由于节点能量的变化，受高山、建筑物、障碍物等地势地貌以及风雨雷电等自然环境的影响，无线通信性能可能经常变化，频繁出现通信中断。
4）电源能量有限：网络节点由电池供电，电池的容量一般不是很大。
其特殊的应用领域决定了在使用过程中，不能给电池充电或更换电池，一旦电池能量用完，这个节点也就失去了作用。
因此在无线传感器网络设计过程中，任何技术和协议的使用都要以节能为前提。
5）以数据为中心是网络的核心技术：对于观察者来说，传感器网络的核心是感知数据，而不是网络硬件。
例如，在应用于目标跟踪的传感器网络中，跟踪目标可能出现在任何地方，对目标感兴趣的用户只关心目标出现的位置和时间，并不关心哪个节点监测到目标。
以数据为中心的特点要求传感器网络的设计必须以感知数据管理和处理为中心，把数据库技术和网络技术紧密结合，从逻辑概念和软、硬件技术两个方面实现一个高性能的以数据为中心的网络系统，使用户如同使用通常的数据库管理系统和数据处理系统一样自如地在传感器网络上进行感知数据的管理和处理。
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。
无线传感器网络技术的应用
无线传感器网络技术的应用一、无线传感器网络概述无线传感器网络（Wireless Sensor Network, WSN）是由无线传感器节点组成的自组织且具有大规模分布性的网络系统。
其节点可以用于感知环境或者采集数据，通过网络将数据传回中心节点，实现环境监测、数据采集、控制等功能。
二、无线传感器网络技术的应用1. 环境监测随着城市化进程的加快以及空气、水质污染的严重性日益加剧，无线传感器网络技术可以用于环境监测。
比如，在城市的公园、广场等场所布置一些传感器节点，实时监测空气中的PM2.5、CO2等污染物，通过网络将数据传回中心节点，及时预警、保护市民健康。
2. 智能家居无线传感器网络技术可以应用于智能家居领域。
我们可以通过人体传感器节点将家中人员的行动轨迹、起居习惯等数据采集下来，作为智能设备的参考，从而实现智能应用的更加个性化和高效化。
3. 工业自动化无线传感器网络技术可以用于工业自动化控制中，通过感知原材料供应、生产设备状态等信息，及时处理数据，调整生产流程，提高生产效能，降低生产成本。
4. 农业领域无线传感器网络技术可以应用于农业领域，实现精准农业。
如在田地中布置传感器节点，感知土地植被的生长情况、温湿度等信息，通过数据分析，实现精准灌溉、肥料施用，提高农业生产效益。
5. 物联网无线传感器网络技术是物联网的核心技术之一，可以用于个人消费设备、智能家居、工业控制、领域监测等。
各种设备通过传感器节点实现信息的采集与传输，实现设备之间的互联互通，提高人们的生活品质和工业生产效能。
三、无线传感器网络技术的优势1. 低成本无线传感器节点的成本较低，可以降低网络整体成本，提高应用范围和普及度。
2. 系统灵活由于无线传感器节点的低成本和小规模，可以很容易地增加或减少节点的数量，实现对系统的灵活控制与管理。
3. 能源自主由于传感器节点体积小，通常适用的电池也比较小，可以通过能量自主技术和能源高效利用技术，实现长时间运行，避免了频繁更换电池的繁琐操作。
无线传感器网络(WSN)的特点与应用
无线传感器网络（WSN）的特点与应用无线传感器网络（Wireless Sensor Network，简称WSN）是一种由大量的分布式无线传感器节点组成的网络系统。
每个节点都具备感知、处理、存储和通信等能力，用于采集、传输和处理环境中的各种信息。
WSN的特点及其广泛应用使其成为了当代信息技术领域的研究热点。
一、特点1. 分布式自组织：WSN中的节点可以自组织地构建网络，无需人工干预。
节点通过相互通信和协调来共同完成任务，具备较强的自适应性和冗余容错能力。
2. 节点资源受限：WSN中的节点通常具备较小的计算、存储和能量资源。
为了降低成本和延长网络寿命，节点的硬件资源通常被设计为低功耗、低成本的微型设备。
3. 多传感器融合：WSN中的节点通常配备多种类型的传感器，如温度、湿度、光线、声音等。
通过对不同传感器数据的融合分析，可以提供更全面和准确的环境监测和信息获取。
4. 无线通信：WSN中的节点通过无线通信方式进行数据传输和网络连接。
无线通信不受地理位置限制，节点之间可以自由通信，提供了较大范围的网络覆盖。
二、应用1. 环境监测与物联网：WSN可以应用于环境监测领域，如气象、水质、土壤等。
通过部署大量节点，能够实时、精确地获取环境参数，为环境保护和资源管理提供科学依据。
2. 智能交通系统：WSN可用于智能交通系统中，通过节点部署在道路、交叉口等位置，实现车流量、车速等交通信息的实时监测和分析，并通过数据传输实现交通信号的智能控制。
3. 农业生产与精准农业：WSN可以用于农业领域，通过节点在田地中的布置，实时监测农田土壤湿度、温度以及农作物的生长情况，提供数据支持，实现农业生产的科学化和精细化管理。
4. 工业自动化与智能制造：WSN在工业自动化中的应用十分广泛，例如在工厂生产线上布置节点进行生产过程监控、设备状态检测和故障预警等，提高生产效率和质量。
5. 灾害监测与救援：WSN可以用于灾害监测和救援领域，如地震、火灾、洪水等。
无线传感器网络
• 根据定位过程中实际测量节点间的距离和角度与否
通过测量节点间点到点的距离 或角度等信息进行位置估计； 基于测距的定位
无须测距技术的定位
无须距离和角度信息，仅根据 网络连通性等信息即可实现。
测距方法
• 基于距离的节点定位算法定位精度相对较高，但由于要实 际测量节点间的距离或角度，所以通常硬件要求也较高。 典型的距离测量技术包含利用 RSSI 测距、利用 TOA 或 TDOA 测距和利用 AOA 测距
• 第五，无线传感器网络具备有很强容错能力 • 第六，由于无线传感器网络节点的体积和所携带 能量有限的限制，这些限制决定了传感器节点只 能具备有限的计算和存储能力还有相对距离较短 的通信能力 • 第七，无线传感器网络节点无中心，无线传感器 网络中的传感器节点无严格的控制中心所有的节 点都是地位平等，加入和离开节点都是随意的没 有严格的限制条件
拓扑控制的研究方向
• WSN中拓扑控制可以分为两个研究方向：功率控制和层次 拓扑结构控制。 • 功率控制机制调整网络中每个节点的发射功率，保证网络 连通，在均衡节点中直接邻居数目(单跳可达邻居数目)的 同时，降低节点之间的通信干扰。 • 层次拓扑控制是利用分簇思想，使网络中的部分节点处于 激活状态，成为簇头节点。由这些簇头节点构建一个连通 的网络来处理和传输网络中的数据，并定期或不定期地重 新选择簇头节点，以均衡网络中节点的能量消耗。
传感器节点的限制
• 感知数据流无限
– 传感器网络每个传感器都产生无限 的流式数据，并具有实时性 – 每个传感器仅具有有限的存储器和 计算资源，难以处理巨大的实时数 据流
传感器节点的限制 • 以数据为中心
– 传感器网络不是通常的网络
• 用户感兴趣的是数据而不是网络和传感器硬件
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第一章：无线传感器网络概述1.什么是无线传感器网络？与无线局域网的区别？例举三个无线传感器网络的例子？无线传感器网络：是一种由传感器结点构成的网络，能够实时监测，感知和采集结点部署区的环境或观察者感兴趣的感知对象的各种信息。
Ad hoc：无线自组织网络，不需要固定的通信设备作为支撑，各个终端节点能够自己构建自己的网络域，动态的实现网络互联。
应用：环境的预测与保护，医疗护理，军事领域，智能家居2.画图描述无线传感器网络的体系结构？三大部分：传感网络部分，汇聚节点，管理节点3.OSI七层协议与无线传感器网络五层协议的异同点？按层对比说明？物理层：大量的WSN网络节点基于射频电路数据链路层：访问控制，差错控制网络层：特殊的多跳无线路由协议，路由算法在设计时需要考虑能耗问题，WSN网络层的设计以数据为中心传输层：互联网的TCP协议不适于WSN的传输层应用层：传感器管理协议，任务分配和数据广播管理协议，传感器查询和数据传播管理协议4.为何在无线传感器网络的每层协议都需要重点考虑功耗？在WSN中，传感器节点大多由能量十分有限的电池供电，并长期在无人值守的状态下工作，节点个数多，分布区域光，环境复杂5.设计无线传感器网络的物理层，主要考虑哪些关键问题？为什么？传输介质，频率选择，调制技术传输介质：物理层的传输介质包括光纤，无线电波，红外线，光波等。
WSN主流传输方式是无线电波，无线电波易于产生，传播距离远，穿透性强。
频率选择：选用ISM频段，优点是无需注册公用频段，具有大范围的可选频段，没有特定的标准，可以灵活使用。
调制技术：设计以节能和成本为主要标准的调制技术。
为了满足WSN最小化符号率和最大化数据传输率的指标，M－ary调制技术被用于WSN。
物理层需要考虑编码调制方式，通信速率，通信频段等问题。
6.简述B-ary和M-ary的各自特点，举例说明各自适应的应用场景。
M-ary：多进制调制利用多进制数字基带信号调制载波的振幅，频率，相位。
与二进制调制相比：ａ．M-ary调制系统能够通过单个符号的发送多位数据来减少发送时间。
ｂ．M-ary调制的电路更为复杂ｃ．M-ary调制需要更高的发射功率来发送多元信号ｄ．在启动能量消耗较大的系统中，二进制调制机制更为有效，多进制调制机制仅仅对启动能量消耗较低的系统适用。
ｅ．M-ary调制的误码率通常大于二进制调制的误码率1.概念，功能，特点特点：自组织，分布式，节点平等，安全性差特征：计算能力不高，能量供应不可替代，节点变化性强，大规模节点功能：a.动态配置，以支持多种网络功能，b.节点可动态配置成网关，普通节点，c.远程可编程，以便增加新的功能，d.定位功能，e.支持低功耗的网络传输，f.支持长距离通信WSN节点结构：2.分布式特点3.WSN时效性与实时性区别无线传感器网络要求有较好的实时性４.常见拓扑结构５.分层，每层主要功能６.自组织网，多跳传输的特点多跳传输：由于通信范围和能量节省考虑，节点只能与固定范围内的节点交换数据，因此要访问邻居节点以外的节点或者要将数据传送到外部网络，必须采用多跳传输。
物理层１.主流传输方式，介质，特点WSN物理层主流传输是无线电波，无线电波易于产生，传播距离远，穿透性强，通信无特殊限制２.涉及的调制编码技术，区别于传统M-ary多进制调制运用于WSN物理层调制。
多进制调制通过单个符号发送多位数据得方法减少了发射时间，降低了发射功耗。
３.物理层主要功能，协议，解决问题OSI物理层：物理层为建立，维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接，提供机械的，电气的，功能的和鬼城性的特性。
WSN物理层：向下直接与物理传输介质相连，主要负责数据的调制，发送与接收，是决定WSN节点体积，成本以及功耗的关键环节主要功能：ａ．为数据终端设备提供传送数据的通路，ｂ．传输数据，ｃ．其他管理工作，如信道评估，能量检测。
４.无线电波使用频段的限制，原因单信道无线传感器网络节点基本上都采用ISM波段第三章：无线传感器网络数据链路层1.无线传感器网络数据链路层的功能？数据链路层就是利用物理层提供的数据传输功能，将物理层的物理连接链路转换成逻辑连接链路，保证链路的可靠性。
同时数据链路层也向网络层提供透明可靠的数据传送服务，负责数据流多路复用，数据帧监测，媒体访问和差错控制，保证WSN内点到点以及点到多点的连接。
MAC层协议的分类：按节点接入方式划分：侦听，唤醒，调度MAC协议按信道占用数划分：单信道，双信道，多信道MAC协议按分配信道方式划分：固定接入，随机接入。
其中竞争MAC协议都属于随机接入协议MAC协议多余能量的消耗方面：碰撞，持续侦听，控制开销三方面浪费大量能量。
MAC层的关键性问题：ａ．能量效率问题：降低能耗的主要方法是进行节点睡眠调度，减小协议的复杂度ｂ．可扩展性：网络的节点分布结构会动态的变化，MAC层协议必须具备可扩展性ｃ．公平性：每个节点有相同的访问信道的权利；每个节点的能量保持大概的平衡，从而延长整个网络的寿命ｄ．信道共享问题：因为WSN采用多跳共享方式，所以信道上数据会产生冲突和串扰（节点接收了大量没用信息）2.无线传感器网络数据链路层常见的协议有哪几种？各自的特点？各自适应的应用场景？２.１基于竞争的协议：S－MAC协议，T-MAC协议２.１.１Ｓ－ＭＡＣ协议机制：ａ．节点工作模式分为侦听和睡眠状态ｂ．通过协商的一致性睡眠调度机制让相邻节点在相同时间活动，相同时间睡眠，从而形成虚拟簇ｃ．通过突发传递和消息分割机制来减少消息的传输时延和控制消息的开销ｄ．通过流量自适应的侦听机制，减少网络延时在传输过程中的累加效应２.２基于分配的协议：SMACS协议，TRAMA协议，２.３混合型MAC协议：２.４跨层MAC协议１.面向冲突，面向竞争的协议２.基于竞争的协议，有图的协议３.WSN协议结构模型，画图第三章：无线传感器网络的网络层1.无线传感器网络的网络层的主要功能？与OSI七层协议的网络层的不同点。
功能:a.路由的选择,寻找一条从源结点到目的节点的最优路径b.路由的维护,保证数据能够沿着这条最优路径进行数据的转发不同点:传统无线路由协议主要目的是减小网络拥塞,保持网络的数据交换,提供高质量的网络服务无线传感器的特征:大规模分布式应用,以数据为中心,基于局部拓扑信息,基于应用,数据的融合2.无线传感器网络的网络层协议面临的问题？最优路径选择,安全性,Qos保证,能量高效利用和均衡节能,高扩展性,容错性,数据融合技术,通信量分布不均匀3.无线传感器网络的网络层协议可以分为哪几种？基于数据的路由协议,基于集群的路由协议,基于地理位置的路由协议基于数据的路由协议:能够对感知的数据按照属性命名,对相同属性的数据在传输过程中进行融合操作,减少网络中冗余数据的传输基于集群的路由协议:考虑路由算法的可扩展性,分层的路由协议基于地理位置的路由协议:利用节点的地理位置来改变以有的路由算法4.对比WSN各种路由协议的特点和异同点。
5.泛洪协议的最主要优点和缺点？优点:向节点广播,直至数据到达目的地才停止缺点:内爆和重叠,浪费了大量能量6.什么是基于数据的路由协议？举例有哪几种？SPIN路由算法(基于协商的路由算法)DD路由算法(定向扩散路由算法)7.什么是基于集群的路由协议？举例有哪几种？分层的路由协议LEACH路由协议：TEEN协议:8.什么是基于地理位置的路由协议？举例有哪几种？利用位置数据,确定自己的路由协议,提高网络性能GAF路由算法：使用地理位置协助改进其余路由算法，以用来约束网络中的路由搜索区域，减少网络不必要的开销．GEAR算法：利用地理位置来实现自己的路由策略9.什么是“洞现象”，举例说明如何减少洞造成的节点死亡？洞：某个节点的周围没有任何邻居节点比它到事件区域的路径所耗费的路径代价更大解决方法：出现洞现象时，选取临界点中代价最小的节点作为下一跳节点１.路由，路由维护，路由选择２.路由协议有哪几类，区分无线传感器网络路由协议的特点:a.高效,均衡的利用好能量b.协议精简,无复杂算法,无大容量冗余数据需要存储,控制开销小c.网络的互连通过sink节点来完成,其余节点不提供网外通信d.网络无中心节点,多采用基于数据或基于位置的路由算法机制e.由于节点的移动或者失效,一般采用多路径备选第五章：无线传感器网络的传输层１.WSN的传输层协议特点降低传输层协议的能耗,进行有效的拥塞控制,保证网络的可靠性.２.能否把TCP协议用于WSN，他们之间的关系不能ａ.TCP协议提供端到端的可靠信息传输,中间转发节点没有数据处理能力.而WSN要求节点能处理数据b.TCP三次握手机制,时间长过程复杂.而WSN动态性强,实时性要求高,TCP没有相应的处理机制c.TCP可靠性要求高,而WSN有一定的数据包丢失或删除d.TCP协议中的ACK反馈机制时延高,能量消耗大,不适合WSNe.TCP每个节点都有IP，在WSN中不现实第六章：通信标准１.Zigbee,IEEE802.15.4,蓝牙之间的联系，概念，特点IEEE 802.15.4标准是一种低速率、近距离无线通信标准IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层，介质访问控制层IEEE802.15.4标准为LR-WPAN网络制定了物理层和MAC子层协议，其定义的LR-WPAN网络具有如下特点：1)在不同的载波频率下实现了20Kbps、40kbps,100kbps和250kbps四种不同的传输频率；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位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；5)支持确认（ACK）机制，保证传输可靠性。
LR-WPAN网络中，根据设备所具有的通信能力分为：全功能设备（FFD）、精简功能设备（RFD）IEEE802.15.4物理层数据服务包括以下五方面的功能：（1）激活和休眠射频收发器（2）物理信道能量检测（3）检测接收数据包的链路质量指示（4）空闲信道评估（5）收发数据(6) 物理层属性参数的获取与设置MAC层功能1)协调器产生并发送信标帧，普通设备根据协调器的信标帧与协调器同步；2)支持PAN（个人域网）网络的关联和取消关联的操作；3)支持无线信道的通信安全；4)使用CSMA/CA机制访问信道；5)支持时隙保障（GTS）机制；6)支持不同设备的MAC层间可靠传输。
Zigbee协议简介相对常见的无线通信标准，比较紧凑、简单。
可分为3个层次：物理层/数据链路层，Zigbee 堆栈层和应用层。
ZigBee协议主要特征省电可靠廉价短时延大网络容量安全Zigbee网络层功能网络层在MAC层与应用层之间提供合适的接口，通过激发MAC层动作执行寻址和路由功能。