傳感器網(wǎng)絡(luò)知識(shí)點(diǎn)匯總

1、傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本要素：傳感器，感知對(duì)象，用戶。傳感器網(wǎng)絡(luò)定義無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是大量的靜止或移動(dòng)的傳感器以（自組織）和（多跳）的方式構(gòu)成的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，目的是（協(xié)作地探測(cè)）（處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息），并報(bào)告給用戶。WSN與Ad-hoc的區(qū)別項(xiàng)目WSNAd-hoc網(wǎng)絡(luò)功能以獲取感知信息為主要目的的信息采集網(wǎng)絡(luò)解決人與人、設(shè)備與設(shè)備之間信息傳輸結(jié)點(diǎn)能力小型化、低成本、低功耗，處理能力低，通信速率與通信距離有限處理與存儲(chǔ)能力、通信能力、可靠性相對(duì)強(qiáng)大網(wǎng)絡(luò)形態(tài)大規(guī)模、密度高小型網(wǎng)絡(luò)，密度高后沖突增大拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一到多、多到一（結(jié)點(diǎn)到用戶，結(jié)點(diǎn)間一般不存在通信）任意的點(diǎn)到點(diǎn)業(yè)務(wù)特征由用戶發(fā)起查詢

2、或結(jié)點(diǎn)檢測(cè)到異常或周期報(bào)告，業(yè)務(wù)量低傳輸話音、數(shù)據(jù)、視頻等業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)量高關(guān)注問(wèn)題以數(shù)據(jù)為中心，電池供電，能量有限，所以限制其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議算法設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)單、高效以通信為目的，與能量無(wú)關(guān)，以網(wǎng)絡(luò)容量、QoS、業(yè)務(wù)傳輸?shù)挠行詾橹飨嗤c(diǎn)不依托任何網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施的情況下展開(kāi)工作；都可以依靠結(jié)點(diǎn)之間的自組織行為協(xié)調(diào)對(duì)信道資源的使用以及在網(wǎng)路拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化的情況下實(shí)現(xiàn)多跳路由轉(zhuǎn)發(fā)等功能。傳感器節(jié)點(diǎn)的限制條件電源能量有限 通信能力受限 計(jì)算和存儲(chǔ)能力受限組網(wǎng)特點(diǎn)自組織性 以數(shù)據(jù)為中心 應(yīng)用相關(guān)性 動(dòng)態(tài)性 網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大 可靠性 傳感器網(wǎng)絡(luò)終端結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)（簡(jiǎn)答）傳感模塊 通信模塊 計(jì)算與存儲(chǔ)模塊 電源WSN網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)從無(wú)

3、線聯(lián)網(wǎng)的角度來(lái)看，傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的體系由分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，應(yīng)用支撐平臺(tái)三部分組成。傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 平面結(jié)構(gòu)，分級(jí)結(jié)構(gòu)。傳感器定義一般來(lái)說(shuō)能夠把特定的被測(cè)信息（物理量，化學(xué)量，生物量）按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成某種可用信號(hào)（電信號(hào)，光信號(hào)等）的器件或裝置，我們把它稱為傳感器傳感器組成敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 基本轉(zhuǎn)換電路常見(jiàn)傳感器類型被測(cè)量與輸出電量的轉(zhuǎn)換原理劃分，可分為能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型兩大類按測(cè)量原理分類，主要有物理、化學(xué)和生物原理按被測(cè)量的性質(zhì)不同劃分為位移傳感器、力傳感器、溫度傳感器等按輸出信號(hào)的性質(zhì)可分為開(kāi)關(guān)型（二值型）、數(shù)字型、模擬型。傳感器的一般特性靈敏度 響應(yīng)特性 線性

4、范圍 穩(wěn)定性 重復(fù)性 漂移 精度 分辨率 遲滯 傳感器選型原則測(cè)量對(duì)象與環(huán)境 靈敏度 頻率響應(yīng)特性 線性范圍 穩(wěn)定性 精度生活中的一種傳感器，舉例說(shuō)明，分析其中的傳感器探測(cè)機(jī)理（簡(jiǎn)答）壓電式傳感器p 某些物質(zhì)，如石英，受到外力作用時(shí)，不僅幾何尺寸會(huì)發(fā)生變化，而且內(nèi)部會(huì)被極化，表面產(chǎn)生電荷；當(dāng)外力去掉時(shí)，又重新回到原來(lái)的狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為正壓電效應(yīng)。p 相反，當(dāng)在電介質(zhì)的極化方向上施加電場(chǎng)，這些電介質(zhì)也會(huì)發(fā)生變形，電場(chǎng)去掉后，電介質(zhì)的變形隨之消失，這種現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，或稱為電致伸縮現(xiàn)象。 依據(jù)電介質(zhì)壓電效應(yīng)研制的一類傳感器稱為為壓電傳感器。無(wú)線通信物理層的主要技術(shù)（三）介質(zhì)和頻段選擇 調(diào)制技

5、術(shù) 擴(kuò)頻技術(shù) 擴(kuò)頻技術(shù)（四種）直接序列擴(kuò)頻（DSSS） 跳頻（FHSS） 跳時(shí)（THSS） 寬帶線性調(diào)頻擴(kuò)頻（chirp-SS）MAC協(xié)議定義所謂MAC協(xié)議就是通過(guò)一組規(guī)則和過(guò)程來(lái)有效，有序，公平地使用共享介質(zhì)。MAC協(xié)議分類（三）競(jìng)爭(zhēng) 分配（S-MAC） 混合(Z-MAC)CSMA/CA訪問(wèn)機(jī)制原理（簡(jiǎn)答）當(dāng)結(jié)點(diǎn)要傳輸一個(gè)分組時(shí)，它首先偵聽(tīng)信道狀態(tài)。如果信道空閑，而且經(jīng)過(guò)一個(gè)幀間間隔時(shí)間DIFS后，信道仍然空閑，則站點(diǎn)立即開(kāi)始發(fā)送信息。如果信道忙， 則站點(diǎn)始終偵聽(tīng)信道，直到信道的空閑時(shí)間超過(guò)DIFS。當(dāng)信道最終空閑下來(lái)的時(shí)候，結(jié)點(diǎn)進(jìn)一步使用二進(jìn)制退避算法，進(jìn)入退避狀態(tài)來(lái)避免發(fā)生碰撞。IEEE

6、802.11MAC協(xié)議規(guī)定了三中基本幀間間隔（IFS）SIFS最短幀間間隔 PIFS PCF方式下結(jié)點(diǎn)使用的幀間間隔 DIFS DCF方式下結(jié)點(diǎn)使用的幀間間隔無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的無(wú)效能耗主要來(lái)源（五）空閑偵聽(tīng) 數(shù)據(jù)沖突 串?dāng)_ 控制開(kāi)銷 重復(fù)傳輸S-MAC協(xié)議采用的主要機(jī)制減少能耗 （四）（簡(jiǎn)答）周期性偵聽(tīng)和睡眠機(jī)制 流量自適應(yīng)偵聽(tīng)機(jī)制 沖突和串音避免機(jī)制 消息傳遞機(jī)制設(shè)計(jì)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議滿足條件（四）能量高效 可擴(kuò)展性 穩(wěn)健性 快速收斂性 路由協(xié)議（四類）&能量感知路由協(xié)議 基于查詢的路由協(xié)議 地理位置路由協(xié)議 可靠的路由協(xié)議定向擴(kuò)散路由機(jī)制興趣擴(kuò)散階段 梯度建立階段 路徑加強(qiáng)階段謠傳路由的基本

7、思想（簡(jiǎn)答）源節(jié)點(diǎn)觀察到事件發(fā)生后，產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間代理消息，代理消息沿隨機(jī)路徑向外傳播Sink節(jié)點(diǎn)發(fā)送事件查詢事件沿隨機(jī)路徑在網(wǎng)絡(luò)中傳播當(dāng)查詢消息到達(dá)一個(gè)保存有事件代理的節(jié)點(diǎn)時(shí)，就會(huì)形成一條從Sink到源節(jié)點(diǎn)的路徑可靠路由中多路徑的建立（簡(jiǎn)答）不相交多路徑是指從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的任意兩條路徑?jīng)]有相交的點(diǎn)。建立過(guò)程Sink節(jié)點(diǎn)通過(guò)主路徑增強(qiáng)消息建立主路徑Sink 節(jié)點(diǎn)發(fā)布次優(yōu)路徑增強(qiáng)消息給次優(yōu)節(jié)點(diǎn)中間節(jié)點(diǎn)選擇自己的最優(yōu)節(jié)點(diǎn)中的非主路徑節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)次優(yōu)路徑增強(qiáng)消息，直到構(gòu)造成次優(yōu)路徑 纏繞多路徑n 克服主路徑上單個(gè)節(jié)點(diǎn)失敗的問(wèn)題n 由一組纏繞路徑組成n 纏繞路徑是對(duì)應(yīng)主路徑上的某個(gè)節(jié)點(diǎn)，在網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有該

8、節(jié)點(diǎn)時(shí)，形成的從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的優(yōu)化備份路徑。n 主路徑上每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一條對(duì)應(yīng)的纏繞路徑為什么需要同步時(shí)間（簡(jiǎn)答）首先，傳感器結(jié)點(diǎn)通常需要彼此協(xié)作，去完成復(fù)雜的監(jiān)測(cè)和感知任務(wù)。其次，傳感器網(wǎng)絡(luò)的一些節(jié)能方案是利用時(shí)間同步來(lái)實(shí)現(xiàn)的。RBS同步協(xié)議基本思想(簡(jiǎn)答)RBS同步協(xié)議基本思想是多個(gè)結(jié)點(diǎn)接收同一個(gè)同步信號(hào)，然后多個(gè)收到同步信號(hào)的結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行同步。TSPN協(xié)議（兩個(gè)階段）（簡(jiǎn)答）層次發(fā)現(xiàn)階段 第一個(gè)階段生成層次結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)點(diǎn)賦予一個(gè)級(jí)別，根結(jié)點(diǎn)賦予最高級(jí)別第0級(jí)，第i級(jí)的結(jié)點(diǎn)至少能夠與一個(gè)（i-1）級(jí)的結(jié)點(diǎn)通信同步階段 第二個(gè)階段實(shí)現(xiàn)所有樹(shù)結(jié)點(diǎn)的時(shí)間同步，第1級(jí)結(jié)點(diǎn)同步到根結(jié)點(diǎn)，第i級(jí)的結(jié)

9、點(diǎn)同步到第（i-1）級(jí)的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，最終所有結(jié)點(diǎn)都同步到根結(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步。為什么要定位（簡(jiǎn)答）沒(méi)有結(jié)點(diǎn)位置信息的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)往往是沒(méi)有意義的。根據(jù)結(jié)點(diǎn)是否已知自身的位置，將傳感器結(jié)點(diǎn)分為（信標(biāo)結(jié)點(diǎn)）和（未知結(jié)點(diǎn)），信標(biāo)結(jié)點(diǎn)有時(shí)也被稱為（錨點(diǎn)）。定位性能評(píng)價(jià)指標(biāo)（五）位置精度 覆蓋范圍 刷新速度 功耗 定位實(shí)時(shí)性簡(jiǎn)述三角定位，三邊定位的基本思想（簡(jiǎn)答）（基于測(cè)距定位）三邊已知A、B、C三個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，以及它們到節(jié)點(diǎn)D的距離，確定節(jié)點(diǎn)D的坐標(biāo)三角已知A、B、C三個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，節(jié)點(diǎn)D相對(duì)于節(jié)點(diǎn)A、B、C的角度，確定節(jié)點(diǎn)D的坐標(biāo)簡(jiǎn)述質(zhì)心算法， DVHop算法基本思想（簡(jiǎn)答）（無(wú)需測(cè)距定位）質(zhì)心

10、算法多邊形的幾何中心，稱為質(zhì)心，多邊形頂點(diǎn)坐標(biāo)的平均值就是質(zhì)心節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。質(zhì)心定位算法首先確定包含未知節(jié)點(diǎn)的區(qū)域，計(jì)算這個(gè)區(qū)域的質(zhì)心，并將其作為未知節(jié)點(diǎn)的位置。DV-Hop基本思想：首先：計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)與每個(gè)信標(biāo)節(jié)點(diǎn)的最小跳數(shù)；然后：估算平均每跳的距離，利用最小跳數(shù)乘以平均每跳距離，得到未知節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的估計(jì)距離；最后：利用三邊測(cè)量法或極大似然估計(jì)法計(jì)算未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)。根據(jù)定位過(guò)程中節(jié)點(diǎn)定位先后次序的不同，把定位算法分為遞增 并發(fā)數(shù)據(jù)融合定義數(shù)據(jù)融合也被稱為信息融合，是一種多源信息處理技術(shù)。它通過(guò)對(duì)來(lái)自同一目標(biāo)的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化合成，獲得比單一信息源更精確，完整的評(píng)估或判斷。數(shù)據(jù)融合作用（

11、三）節(jié)省整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量 增強(qiáng)所收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 提高收集數(shù)據(jù)的效率數(shù)據(jù)融合（簡(jiǎn)答）數(shù)據(jù)融合也被稱為信息融合，是一種多源信息處理技術(shù)。它通過(guò)對(duì)來(lái)自同一目標(biāo)的多源數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化合成，獲得比單一信息源更精確，完整的評(píng)估或判斷。 節(jié)省整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的能量 增強(qiáng)所收集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性 提高收集數(shù)據(jù)的效率根據(jù)數(shù)據(jù)融合與應(yīng)用層數(shù)據(jù)語(yǔ)義之間的關(guān)系分類（三）依賴于應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合(ADDA) 獨(dú)立于應(yīng)用的數(shù)據(jù)融合（AIDA） 結(jié)合以上兩種的數(shù)據(jù)融合根據(jù)融合操作的級(jí)別分類（三）數(shù)據(jù)級(jí)融合 特征級(jí)融合 決策級(jí)融合傳感器網(wǎng)絡(luò)的電源節(jié)能方法（二）（&）休眠機(jī)制 數(shù)據(jù)融合傳感器網(wǎng)絡(luò)物理層可能受到的攻擊（二）擁塞攻擊 物理破壞傳感器網(wǎng)絡(luò)

12、鏈路層可能受到的攻擊（三）碰撞攻擊 耗盡攻擊 非公平競(jìng)爭(zhēng) 傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)層可能受到的攻擊（七）虛假的路由信息 選擇性的轉(zhuǎn)發(fā) Sinkhole攻擊 Sybil攻擊 Wormhole攻擊HELLO flood攻擊 確認(rèn)欺騙傳感器網(wǎng)絡(luò)安全框架協(xié)議: SPINS (簡(jiǎn)答)SNEP協(xié)議提供點(diǎn)到點(diǎn)通信認(rèn)證、數(shù)據(jù)機(jī)密性、完整性和新鮮性等安全服務(wù)；TESLA協(xié)議則提供對(duì)廣播消息的數(shù)據(jù)認(rèn)證服務(wù)。傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)（五）時(shí)間同步機(jī)制 定位技術(shù) 數(shù)據(jù)融合 能量管理 安全機(jī)制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的研究與設(shè)計(jì)方法（三）分析方法 實(shí)驗(yàn)方法 模擬方法常用網(wǎng)絡(luò)仿真軟件平臺(tái)（五）TOSSIM OMNeT+ MATLAB OPNET N

13、S操作系統(tǒng)TinyOS后臺(tái)管理軟件的組成（四）數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)處理引擎 后臺(tái)組件 圖形用戶界面ZigBee沖突避免機(jī)制CSMA/CA的空閑信道評(píng)估IEEE802.15.4協(xié)議應(yīng)用于哪兩層物理層 MAC子層ZigBee包括3個(gè)頻段27個(gè)信道ZigBee協(xié)議框架完整的ZigBee協(xié)議棧自上而下由應(yīng)用層，應(yīng)用匯聚層，網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。ZigBee三種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星形結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 簇樹(shù)形結(jié)構(gòu)ZigBee三種設(shè)備類型 RFD FFD 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器（FFD擔(dān)當(dāng)）ZigBee三種類型適用范圍(簡(jiǎn)答)p 精簡(jiǎn)功能設(shè)備（RFD）n RFD只能傳送信息給FFD或從FFD接收信息。n 附帶有限的功能來(lái)控制成本和復(fù)雜性n 在網(wǎng)絡(luò)中通常用作終端設(shè)備。n ZigBee相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)自然節(jié)省了費(fèi)用。RFD由于省掉了內(nèi)存和其他電路，降低了ZigBee部件的成本，而簡(jiǎn)單的8位處理器和小協(xié)議棧也有助于降低成本。p 全功能設(shè)備（FFD）n 可以擔(dān)任網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)者，形成網(wǎng)絡(luò)，讓其他的FFD或是精簡(jiǎn)功能裝置（RFD）連結(jié)，F(xiàn)FD具備控制器的功能，可提供信息雙向傳輸。n 附帶由標(biāo)準(zhǔn)指定的全部802.15.4功能和所有特征n 更多的存儲(chǔ)器、計(jì)算能力可使其在空閑時(shí)起網(wǎng)絡(luò)路由器作用n 也能用作終端設(shè)備p 網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器n 包含所有的網(wǎng)絡(luò)消息，是3種設(shè)備類