苏州大学传感器网络题库

苏州大学无线传感器网络题库

(注：2016年软嵌一月期末考的B卷)

A卷

1.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。

2.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

3.无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ 5GHZ

4.传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合等

5.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。

6.802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28 us、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS加一个时隙(slot)长度，即78 us，分布协调功能帧间间隔DIFS，长度为128 us

7.基于竞争的MAC协议有：载波侦听多路访问（CSMA），，

8.802.11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

9.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

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

11.物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构造一个覆盖万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。

12.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。

1.为什么无线传感器网络需要时间同步，简述RBS、TPSN时间同步算法工作原理？

解：在分布式的无线传感器网络应用中，每个传感器节点都有自己的本地时钟。不同节点的晶体振荡器频率存在偏差，以及湿度和电磁波的干扰等都会造成网络节点之间的运行时间偏差，RBS同步协议的基本思想是多个节点接收同一个同步信号，然后多个收到同步信号的节点之间进行同步。这种同步算法消除了同步信号发送一方的时间不确定性。这种同步协议的缺点是协议开销大。TPSN协议采用层次型网络结构，首先将所有节点按照层次结构进行分级，然后每个节点与上一级的一个节点进行时间同步，最终所有节点都与根节点时间同步。

2.为什么无线传感器网络需要节点定位，简述基于距离的定位算法三边测量算法、三角测量算法的工作原理？

解：传感器节点的自身定位是传感器网络应用的基础。许多应用都要求网络节点预先知道自身的位置，并在通信和协作过程中利用位置信息完成应用要求。若没有位置信息，传感器节点所采集的数据几乎是没有应用价值的。所以，在无线传感器网络的应用中，节点的定位成为关键的问题。

通过测量节点与信标节点间的实际距离或方位进行定位

三边测量算法：已知A、B、C三个节点的坐标，以及它们到节点D的距离，确定节点D的

坐标

三角测量算法：已知A、B、C三个节点的坐标，节点D相对于节点A、B、C的角度，确定节点D的坐标

3..无线传感器网络体系结构包括哪些部分，各部分的功能分别是什么？

解：无线传感器网络体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层和能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。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。

4.什么路由空洞？如何产生的？怎样解决？

解：传感器节点部署的随机性，使得网络不均匀导致空洞，不适合部署的地方形成的天然空洞，网络节点故障或者能量耗尽失效而形成的空洞。这种存在空洞的网络环境中，如果单纯依赖贪婪转发策略来转发数据包，在转发的过程中数据包会到达没有任何邻居节点比自身跟接近目的节点的区域，导致数据无法继续传播，这种现象被称为路由空洞。

图解：使用贪婪转发策略会出现所谓路由空洞缺欠。

如图1所示S为源节点D为目的节点I、J是以T为圆心T的感应半径为半径的圆和以D为圆心TD为半径的圆的两个交点在这里我们称两个圆的交点为路由空洞的顶点。按照贪婪算法思想，从S选择离D最近的邻居A为下一跳，同理A选择T为下一跳。但是T的所有邻居都比自己到D的距离远也就是说产生了路由空洞如图1中阴影所示。要解决空洞现象，可以使用周边转发机制。

5.定向扩散路由和谣传路由有何区别？

解：定向扩散路由协议（Directed Diffusion）简称DD路由协议，是一种典型BL1117C-33C 的以数据为中心，基于查询的路由机制。汇聚节点根据不同的应用需求定义不同的兴趣(Interest)请求消息，并通过洪泛的方式将兴趣请求消息数据包发送至全网或者局部网络的传感器节点。兴趣请求消息用来表示查询内容，反应终端用户希望获得全网不同类型的数据服务，例如，监测区域中环境的温度、湿度、光照度以及流媒体应用等。在进行兴趣消息洪泛发送过程的同时，每个节点根据缓存中的兴趣列表，沿着兴趣消息发送方向的反向建立数据传输梯度( Gradient)，当兴趣消息到达源节点后，源节点则将数据沿着之前建立好的传输梯度进行正向传输，直到汇聚节点。

定向扩散路由协议为了能够适应网络拓扑的动态变化，采用周期性地对网络进行路由维护与更新，其主要分为3个阶段：兴趣消息扩散、数据传输梯度建立、路径加强谣传路由（Rumor）协议.如果sink点的一次查询只需一次上报,Directed Diffusion协议开销就太大了,Rumor协议正是为解决此问题而设计的.该协议借鉴了欧氏平面图上任意两条曲线交叉几率很大的思想.当节点监测到事件后将其保存,并创建称为Agent的生命周期较长的包括事件和源节点信息的数据包,将其按一条或多条随机路径在网络中转发.收到Agent的

节点根据事件和源节点信息建立反向路径,并将Agent再次随机发送到相邻节点,并可在再次发送前在Agent中增加其已知的事件信息.sink点的查询请求也沿着一条随机路径转发,当两路径交叉时则路由建立;如不交叉,sink点可flooding查询请求.在多sink点、查询请求数目很大、网络事件很少的情况下,Rumor协议较为有效.但如果事件非常多维护事件表和收发Agent 带来的开销会很大。

6.简述S—MAC协议技术特点

解：1．周期性侦听和睡眠

2．流量自适应侦听机制

3．串音避免

4. 消息传递

B卷(注：2016年软嵌一月期末考的B卷)

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：采集数据、数据处理、控制、通信

4.传感器网络常见的时间同步机制有：RBS时间同步机制,TPSN时间同步机制

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

1.简述无线传感器网络系统工作过程，传感器节点的组成及其功能是什么？

解：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。

传感器结点由电源、感知部件、嵌入式处理器、存储器、通信部件和软件这几部分构成。

电源为传感器提供正常工作所必需的能源。

感知部件用于感知、获取外界的信息，并将其转换为数字信号。

处理部件负责协调结点各部分的工作。

通信部件负责与其他传感器或用户的通信。

软件是为传感器提供必要的软件支持。

传感器网络的用户是感知信息的接收者和使用者，可以是人也可以是计算机或其他设备。2.GPSR协议数据转发模式有哪些？区别是什么？

解：GPSR路由协议同时采用了贪婪算法和周界转发来对数据分组进行传送。在完整的拓扑图中采用贪婪转发，当贪婪转发找不到下一跳节点时，则在平面图中采用周界转发决定数据分组的下一跳。

GPSR路由协议是贪婪算法和图形算法的结合，它不需要维护路由表，是一种无状态的