無線傳感器知識點總結sansan

1、移動Ad Hoc網絡：它的終端無基礎設施是快速移動的，了解一下就行了無線傳感器網絡：它 的節(jié)點是靜止的或 者移動很緩慢的有基礎設施網專指有基礎設施如手 機需要大功率的基站 和天線無線局域網：使用接 入點這樣的固定設備無線傳感器網絡知識點總結 第一章 無線傳感器網絡的分類Y傳感器網絡的三種功能：數據釆集（感官），處理（大腦），傳輸（神經）。傳感器網絡的基本要素：傳感器，感知對象，用戶。傳感器節(jié)點由電源、存儲器、感知部件、嵌入式處理器、通信部 件、和軟件組成。1 與現有無線傳感器網絡的區(qū)別：傳統無線網絡設計的目標是提 供高服務質量和高效帶寬利用，其次才考慮節(jié)約能源，而傳感器 網絡設計的目標是能源的

2、高效使用。2. 傳感器節(jié)點的限制：電源能量有限：節(jié)點的體積小，人員不可達通信能力有限：E=K*DnN通常取值為3,盡量選擇多跳。計算和存儲能力有限：價格低，功耗小。傳感器網絡是集成了監(jiān)控，控制以及無線通信的網絡系統。節(jié)點多，容易受到環(huán)境的影響，網絡拓撲結構容易變化。傳感器節(jié)點消耗能量的模塊主要包括傳感器模塊，處理器模塊和 無線通信模塊。絕大部分的能量消耗在無線通信模塊。3. 傳感器組網的特點：a）自組織性：節(jié)點平等，沒有中心，通過分布式算 法來相互協調。優(yōu)點是不會因為單個節(jié)點的脫離 而受到損害。能夠進行配置和管理，通過拓撲機 制和網絡協議自動形成轉發(fā)監(jiān)測數據的多跳無 線網絡系統。自組織要適應網

3、絡拓撲的結構的動 態(tài)變化。b）以數據為中心：以數據本身作為查詢或傳輸線索 的思想，更接近于自然語言交流的習慣，因此說 是一個以數據位中心的網絡。c）應用相關性d）動態(tài)性：傳感器網絡的拓撲結構因如下原因改 變：環(huán)境因素或電源耗盡環(huán)境變化造成鏈路帶寬變化，甚至時斷時續(xù)。傳感器網絡的傳感器，感知對象和觀察者這三要素 都可能具有移動性新節(jié)點的加入e）網絡規(guī)模大：大規(guī)模范圍，小范圍的傳感器密集f）可靠性：保密性和安全性4. 無線傳感器網絡的關鍵性能指標：a）網絡的工作壽命b）網絡覆蓋范圍c）網絡搭建成本和難易程度d）網絡響應時間5. 無線傳感器網絡發(fā)展的三個階段a）第一階段：傳統的無線傳感器例子：熱帶樹

4、（由震動和聲響組成）節(jié)點只產生探測數據流，沒有計算能力，并且相互之間不能通信, 傳統的無線傳感器網絡只能獲取單一信號，節(jié)點只能進行單一的 點對點通信，網絡一般采用分級處理結構。b）第二階段：傳感器網絡節(jié)點集成化節(jié)點之間相互協作，但自主運行，將信息發(fā)送到 它們的處理節(jié)點。這些節(jié)點同時具備了感知能 力，計算能力，通信能力。c）第三階段：多跳自組網例子：抓住本拉登特點：網絡傳輸自組織，低功耗。第2章 無線傳感器網絡結構、覆蓋與連接拓撲結構：無線傳感器網絡的拓撲結構是組織無線傳感器節(jié)點的 組網技術廠隹比才 類似移動通信的蜂采* A窩結構，集中管理按組網形態(tài)和方法分類 類似AD hoc網絡結構，可 分布

5、式 Y 自組織網絡接入連接，分布 管理混合式有集中式有分布1. 無線傳感器網絡的拓撲結構:a）平面網絡結構：對等結構，沒有中心管理節(jié)點。拓撲結構簡單，容易維護，具有較好的健壯性，但是組網比較復 雜。b）分級網絡結構：網絡上層：骨干節(jié)點，平面結 構網絡下層：一般節(jié)點骨干節(jié)點：包括相同的MAC層、路由、管理、和安全等功能的協議一般節(jié)點：可能沒有路由、管理及匯聚處理等功能 特點：網絡拓撲性能好，便于集中管理，可以降低 系統的建設成本，提高網絡的覆蓋率和可靠性。但 是集中管理開銷大，硬件成本高，一般傳感器節(jié)點 之間可能不夠直接通信。C)混合網絡結構：網絡上層：平面結構網絡下層：平面結構，各個節(jié)點能直接

6、通信一般節(jié)點骨干節(jié)點和分級網絡結構的區(qū)別是一般的傳感器節(jié)點能夠直接通信，不需 要匯聚到骨干節(jié)點，來轉發(fā)數據。支持的功能更強大，所需的成 本更高。d) Mesh網絡結構：規(guī)則分布，只允許和節(jié)點最近鄰居通信q 1 14xsQ K A /11|11d.q_d完全鏈接的網絡結構Mesh網絡結構某個節(jié)點可以被指定為族首節(jié)點，而且實現額外的功能?？梢员?替換。Mesh網絡結構的無線傳感器網絡的特點：由無線節(jié)點構成網絡節(jié)點按照Mesh拓撲結構部署，網內節(jié)點至少可以和另一個節(jié)點 通信。支持多跳路由功耗限制和移動性取決于節(jié)點類型及應用的特點存在多種網絡接入方式，可以通過星型，Mesh等節(jié)點方式和其 他網絡集成。

7、2. 無線傳感器網絡區(qū)域覆蓋：a）能效性隨機覆蓋方法b）連接性隨機覆蓋方法3. 區(qū)域覆蓋：要求覆蓋的面積最大點覆蓋：覆蓋要求的節(jié)點（1）隨機型點覆蓋（2）確定型點覆蓋一般邊界覆蓋：不可知區(qū)域覆蓋4. 無線傳感器網絡覆蓋能效評價指標：a）覆蓋指標：采用可靠度概念b）能耗指標第3章 無線傳感器網絡通信1. 網絡通信協議：應用層：應用業(yè)務、安全性傳輸層：可靠性、流量控制、吞吐量網絡層：連接/無連接、路由、可達性數據鏈路層：介質訪問、功率管理、幀格式 物理層：信道編碼、無線傳輸、調制解調2. 網絡管理平臺（填空）：拓撲控制、服務質量管理、能量管理、 安全管理、移動管理、網絡管理。3. 應用支撐平臺：在

8、前兩個的基礎上，包括一系列基于監(jiān)測的應 用軟件，并通過應用層接口和網絡層管理接口來為終端用戶提供 對各種具體應用的支持。4. 物理層的物理接口四個特性：機械特性：它規(guī)定物理鏈接時使用的可接插連接器的形狀和尺 寸，連接器中的引腳數量和排列情況等。電氣特性：它規(guī)定在物理鏈接上傳輸二進制比特流時，線路上的 信號的電平高低、阻抗以及阻抗匹配、傳輸速率與距離限制。功能特性：它規(guī)定了物理接口上各條信號線的功能分配和確切定 義。物理接口信號線一般分為信號線、控制線、定時線和地線。 規(guī)程特性：它定義了信號線進行二進制比特流傳輸時的一組操作 過程，包括各信號線的工作規(guī)則和時序。5. 無線通信物理層的主要技術：介

9、質和頻段選擇：介質包括電磁波和聲波調制技術：調制和解調擴頻技術：一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于 信息必需的最小寬度。6數據鏈路層訪問方式：基于TDMA的媒體訪問、基于TDMA/FDMA媒體訪問、基于CSMA媒體訪問（載波傳感多路 訪問）。7. 網絡層設計原則（了解就行人1. 能量有效性是必須考慮的關鍵問題2. 多數無線傳感器網絡以數據為中心3. 理想的無線傳感器網絡采用基于屬性的尋址和位置 感知方式4. 數據聚集僅在不妨礙無線傳感器節(jié)點的協作效應時 是有效地5. 路由協議易于其他網絡相結合Event-to-sink傳輸（簡答題）Siiik-to -sensor 傳輸（簡答題）7

10、.什么是 Eventto-Sink 和 Sinkto-sensor 傳輸?答：Event-to-Snik的可靠度是必要地，包括了事件特征到 Sink節(jié)點的可靠通信，而不是針對區(qū)域內各節(jié)點生成的單個傳感 器報告/數據包進行基于數據包的可靠傳遞。就是事件半徑區(qū)域 內的傳感器將事件信息發(fā)送給匯聚節(jié)點o Sink-to-sensor是匯 聚節(jié)點為實現可操作性或特定應用而發(fā)送數據，這類數據數據的 分發(fā)需要100%的可靠傳遞。8. 什么是 Siiik-to-sensor 傳輸?9. 目前無線傳感器網絡的通信傳輸介質有哪些類型？他們各有 什么特點？10. 無線網絡通信系統為什么要進行調制解調？調制有哪些方

11、法？跨層設計定義：是針對特定的分層結構而言的，一切不符合參考 分層通信結構的協議設計都被稱為跨層設計。9. 無線傳感器網絡跨層設計：因為無線傳感器的網絡資源和能 量比較受限，使得它不能像有線網絡那樣的分成每一層設計，例 如把物理層和鏈路層看成一層，MAC看成一層進行設計。所謂跨層設計的定義，是針對特定的分層結構而言的，一切不符 合參考分層通信結構的協議設計都被稱為跨層設計。10. 跨層設計的必要性：（1）無線信道的動態(tài)性：信道是不穩(wěn)定 的傳輸介質，要保證系統的可用性。（2）無線傳感器網絡節(jié)點的 能量受限（3）傳統通信系統分層參考模型的弊端第4章無線傳感器網絡的支撐技術無線傳感器網絡的支撐技術容

12、錯技術數據管理服務質量保證造成傳感器網絡節(jié)點時間誤差的原因：1. 不同節(jié)點的晶體振蕩器頻率存在偏差2. 濕度3. 電磁波的干擾為什么需要時間同步機制？1. 單個節(jié)點能力有限2. 某寫應用的需要，整個系統實現的功能要 求網絡內所有的節(jié)點相互配合共同完成， 分布式系統需要節(jié)點間的時間同步物理時間：人類社會使用的絕對時間。邏輯時間：體現了時間發(fā)生的順序關系，是一個相對的概念。 無線傳感器網絡時間同步機制的意義和作用主要體現在如下兩 個方面：1. 傳感器節(jié)點通常需要彼此協作，去完成復 雜的監(jiān)測和感知任務2. 傳感器網絡的一些節(jié)能方案是通過同步 機制來實現的。網絡時間協議（NTP）在因特網中得到了廣泛的

13、使用，具有精度高，魯棒性好和易擴展的優(yōu)點，但是這個協議為什么不能應用于無線傳感器網絡呢？1. NTP協議它應用在已有有線網絡中，它假 設網絡鏈路失效的概率很小，而在傳感器 網絡屮，無線鏈路的通信質量收到環(huán)境的影響很大，甚至會時常有屮斷情況2. NTP的協議的網絡結構相對穩(wěn)定，便于為不同位的節(jié)點手工配置時間服務器列表，而無線傳感器網絡的拓撲結構是動態(tài) 變化的，簡單的靜態(tài)手工配置無法適應這 種變化。3. NTP中時間基準服務間的同步是無法通 過網絡自身來實現，需要其他的基礎設施 協助，如GPS系統和無線廣播報時系統, 而無線傳感器網絡的有些應用屮，無法取 得相應基礎設施的支持。4. NTP協議需要

14、通過頻繁交換信息，來不斷 校準始終頻率偏差帶來的誤差并通過復 雜的修正算法，消除時間同步消息在傳輸 和處理過程中收到的非確定因素干擾， CPU使用、信道偵聽和占用都不受約束， 而傳感器網絡存在資源約束，必須考慮能量消耗。TPSN時間同步協議：目的是實現全網范圍內節(jié)點間的時間同步。 TPSN協議包括如下兩個階段：1.第一階段生成層次結構，每個節(jié)點都被賦 予一個級別，根節(jié)點被賦予最高級別地0 級，第1級的節(jié)點至少能夠與第i-1級的 節(jié)點通信。2.第二個階段實現所有樹節(jié)點的時間同步， 第1級節(jié)點同步到根節(jié)點，第1級的節(jié)點 同步到第i-1級的節(jié)點，最終所有的節(jié)點 都同步到根節(jié)點，實現整個網絡時間同 步

15、。2.時間同步的概念：分布式系統通常需要一個表示系統時間的全 局時間。1.定位的含義：無線傳感器網絡定位問題的含義是指自組織的網絡通過特定的方法提供節(jié)點的位f信息。可分為自身定位和目標定位。2.了解基本術語（簡答題人錨點：指通過其他方式預先獲得位置坐標的節(jié)點測距：指兩個互相通信的節(jié)點通過測量的方式估計彼此距離或角度連接度：節(jié)點連接度和網絡連接度兩種含義節(jié)點連接度指可探測發(fā)現的鄰居節(jié)點的個數。網絡 連接度所有節(jié)點網絡鄰居節(jié)點數目的平均值，它反 映傳感器配置的密集程度。鄰居節(jié)點：傳感器節(jié)點通信半徑范圍內的所有其他節(jié)點，被稱為該節(jié)點的鄰居節(jié)點接受信號強度：節(jié)點接受到無線信號的強度大小，被稱為接受信號

16、的強度指示。到達角度：節(jié)點接收到的信號相對于自身軸線的角 度，被稱為信號相對接收節(jié)點的到達角度。視線關系：如果傳感器網絡的兩個節(jié)點之間沒有障礙物，能夠實現直接通信，則稱為視線關系非視線關系則相反定位系統的評價指標：1. 位精確度（最重要）2. 覆蓋范圍（與位精確度是一對矛盾性指標）3.刷新速度（提供位置信息的頻率）4. 功耗4.需要測距的定位技術：（1）接收信號強度指示：信號越強離的 越近（2）到達時間差：時間短離得近（3）到達角：獲得角度 無須測距的定位技術：質心算法、DV-Hop算法5多傳感器數據融合概念：多傳感器數據融合是一種多層次、多 方面的處理過程、這個過程是對多源數據進行檢測、互聯

17、、相關、 估計和組合。6傳感器網絡中數據融合的作用(簡答題)： 1提高信息的準確性和全面性2 降低信息的不確定性3 提高系統的可靠性4 增加系統的實時性 7.數據融合的分類：(1)無損失融合(2)有損失融合 8根據數據融合的級別分類：數據級融合、特征級融合、決策級融合9. 數據融合的主要方法：1. 綜合平均法2. 卡爾曼濾波法3. 貝葉斯估計法4. DS證據推理法5. 統計決策理論6. 模糊邏輯法7. 產生式規(guī)則法8. 神經網絡方法10. 能量管理的意義：能夠高效的使用傳感器節(jié)點的能量，在完 成應用要求任務的前提下，盡量延長整個網絡系統的生存期。11. 傳感器網絡的電源節(jié)能方法：休眠機制、數據

18、融合12. 容錯技術：無線傳感器網絡不僅自身容易發(fā)生故障，而且還 容易受到外界的影響，因此需要有效的容錯技術設計來滿足可靠 性要求。a）失效：某個設備中止了它完成所要求功能的能力b）故障：一個設備、元件或組件的物理狀態(tài)，在次 狀態(tài)下不能按所要求方式工作c）差錯：一個不正確的步驟、過程或結果13. 數據管理系統的結構：集中式結構、半分布式結構、分布式 結構、層次式結構14. 數據存儲：a）地理散列函數：包括put （）按名字在網絡中存儲數據， g&（）按名字取數據b）地理路由協議：（1）貪心傳遞算法：將信息發(fā)送給鄰居節(jié) 點中離目標最近的節(jié)點（2）周界轉遞算法：發(fā)現沒有鄰居節(jié)點比它自 己離目標節(jié)點

19、更近時，認為該數據包遇到了一個空 洞，用右手規(guī)則逆時針圍繞空洞尋找更接近的節(jié)點。15. 索引技術：層次檢索結構、一維分布式索引、多維分布式索 引16. 服務質量（Qos）概念：應用層，Qos通常是指用戶或者應用 所獲取的具體業(yè)務的服務質量。而網絡層，Qos被定義為網絡提 供給應用或者用戶的服務質量的度量，依賴于網絡協議的特性。 包含（簡答題）：可用性：指綜合考慮網絡設備的可靠性與網絡生存性等網絡的失 效因素，得出的當用戶需要時網絡即能開始工作的時間百分比 吞吐量：又被稱為帶寬，是在一定時間段內對網絡流量的度量O 吞吐量越大越好時延：指一項服務從網絡入口到出口的平均經過時間。時延變化 時延變化：

20、指同一業(yè)務流中不同分組所呈現的時延不同丟包率：指網絡在傳輸過程屮數據包丟失的比率。（丟失原因包 括網絡鏈路質量較差，網絡發(fā)生擁塞）第5章 無線傳感器網絡MAC層1無線傳感器網絡MAC協議的分類:單信道MAC協議（1）信道數（即物理層所使用的信道數）多信道MAC協單信道：節(jié)點結構簡單，無法解決能量有效性和時延的矛盾多信道：可以解決能量時延和有效性的矛盾，但是節(jié)點的結構復雜（2）信道分配方式基于TDNIA的時分復用固定式MAC協議基于CSMA的隨機競爭式MAC協議混合式MAC協議基于TDMA的時分復用固定式MAC協議：把時分復用，頻分復用和碼分復用相結合，實 現無沖突的的強制信道分配，如C-TDM

21、A協議基于CSMA的隨機競爭式MAC協議：通過競爭機制，保證節(jié)點隨機地使用信道，并不受 其他節(jié)點的干擾，如S-MACo混合式MAC協議：把基于TDMA的固定分配式和基于CSMA的競爭方式相結合，以適應 網絡拓撲.節(jié)點業(yè)務流量的變化等，如Z-NIACo偵聽MAC協議：接收節(jié)點持續(xù)偵聽，會浪費能源，周期性的 偵聽睡眠機制，雖然減少了能源的浪費，EUT引入了時延（3）節(jié)點工作方式喚醒MAC協議：發(fā)送節(jié)點采用低能耗的輔助喚醒信道發(fā)送喚醒 信號，以喚醒一跳的鄰居節(jié)點，如STEM協議調度的MAC協議中：接收節(jié)點接入信道的時機是確定的, 知道何時打開其無線通信模塊，就能避免能量的浪費分布式執(zhí)行的協議：一般用

22、于人規(guī) 模的網絡中控制方式集中式控制的協議MAC層主流的分類方式是按照信道的分配方式來劃分的： 采用無線信道的隨機信道競爭方式，節(jié)點在需要發(fā)送數據隨機使 用無線信道，重點考慮如何盡量減少節(jié)點之間的相互干擾。采用無線信道的時分復用方式，給每個傳感器節(jié)點分配固定的無 線信道使用時段，從而避免了節(jié)點之間的相互干擾。其他MAC層協議，如通過采用頻分復用或者碼分復用等方式， 實現節(jié)點無沖突的無線信道分配。2.IEEE 802.11采用帶沖突檢測的載波技術（CSMA/CA）。3.802.11網絡拓撲結構：（1）Ad Hoc網絡形式（P2P或IBSS）：沒有固定的、有線 的基礎設施的移動網絡，網絡屮的節(jié)點均

23、由移動主機構成。節(jié)點可以移動，節(jié)點即使主機又是路由器，具有路由功能 可以通過無線連接形成多種拓撲結構。這中結構使用公用廣播信道，抗毀性好，建網容易費用低, 適用于用戶數相對較少的工作群網絡規(guī)模。（2）基礎結構網絡形式：無線接入點（AP）負責移動終 端的管理以及協調無線和有線網絡之間的通信。因為有接入點所以復雜度降低，當網絡的業(yè)務增大時，網 絡的吞吐性能和網絡時延并不明顯每個節(jié)點只要在站點 的覆蓋范圍內就能夠與其他節(jié)點通信，網絡受環(huán)境的限制 也很小。（3）擴展服務集結構形式：一個AP將無線網絡連接至有 線網絡主干。主要用于無線工作站與有線網絡之間接收緩 存轉發(fā)數據。4.載波偵聽多點訪問協議（CS

24、MA）：當信道有幀存在時，稱信道 忙碌，否則稱為信道空閑，每站發(fā)送前先檢測信道狀態(tài)，是否發(fā) 送數據要根據信道狀態(tài)來決定。5.802.11協議MAC層的工作模式：兩種訪問機制（1）DCF分布式協調功能：用于競爭服務并且作為PCF 的基礎（2）PCF點協調功能：輪詢機制(3) NAV (網絡分配矢量人計數器，為0時信道空閑,否則信道忙。6. (1)短幀間間隔：SIFS(2) PCF幀間間隔：PIFS(3) DCF幀間間隔：DIFS(4) 擴展幀間間隔：EIFS時間是由短到長RTS/CTS解決隱蔽終端問題，A向E發(fā)送RTS, B向另外兩 個區(qū)域都發(fā)送CTS,這樣A就能給B發(fā)送消息但是不受別的節(jié) 點影

25、響。7. PDF通過PC控制下的輪詢和應答機制來提供無競爭的幀傳輸。8. 基于競爭的MAC協議:a） S-MAC 協議：1. 周期性偵聽和睡眠：具有相同調度的節(jié)點形成一個 虛擬簇，邊界節(jié)點記錄兩個或多個調度。邊界節(jié)點 可以通知一邊睡覺，另一邊工作。2. 流量自適應偵聽機制：通信節(jié)點的鄰居節(jié)點在通信 結束后不立即進入睡眠狀態(tài)，而是保持偵聽一段時 間，如果節(jié)點在這段時間內接收到RTS分組，則可 以立即接收數據，無須等待下一次偵聽周期，從而 減少了數據分組的傳輸延遲。3. 消息傳遞:S-MAC -次性預約整個長消息發(fā)送的時 間，每個分組都有剩余時間域，并把長消息分成幾 個短消息，每發(fā)送一個短消息就立

26、刻確認。而802.11 只預約下一個發(fā)送短消息的時間，其他節(jié)點發(fā)送后 進入偵聽狀態(tài)無需醒來，沒有收到短消息應答就端 來連接，其他節(jié)點可以競爭信道，實現公平性。9. T-MAC是S-MAC的升級版：如果在一個給定的時間沒有沒有 發(fā)生任何一個激活事件（收到信息）就進入睡眠狀態(tài)。10. T-MAC早睡問題：解決方法：(1)未來請求發(fā)送：A向E發(fā) 送RTS, B向A和C發(fā)送CTS, C向D發(fā)送FTFS讓D不要睡 覺，這樣就能在接受到B的消息后發(fā)送給D而不會讓D睡覺而 延遲到下一個偵聽周期。(2)滿緩沖區(qū)優(yōu)先，C的緩沖區(qū)滿了， A發(fā)送的信息發(fā)送給B-C-D然后再傳回給Co11. 基于分簇的MAC協議：每

27、個簇有簇頭節(jié)點，簇成員節(jié)點將信 息傳遞給簇頭節(jié)點，然后簇頭節(jié)點將信息傳遞給匯聚節(jié)點。12. DEANA協議：與傳統的TDMA協議相比，DEANA協議在 數據傳輸的時槽前加入了一個控制時槽，使節(jié)點在得知其不需要 接收數據時進入睡眠狀態(tài)，從而解決串音問題。第6章無線傳感器網絡協議的技術標準1. 傳感器主要的標準：ZigBee. 802.15.4、超寬帶（UWB）。2, ZigBee的技術特點：（1）數據傳輸速率低（2）有效范圍?。?） 工作段靈活（4）省電（5）可靠（6）成本低（7）時延短（8） 網絡容量大（9）安全第七章無線傳感網絡的路由協議1. 平面路由協議：（1）洪泛路由協議：收到的信息以廣播的形式 轉發(fā)給所有鄰居節(jié)點（2）閑聊法：如果一個節(jié)點已經收到它的鄰 居節(jié)點B的副本，如果再次收到，就發(fā)回給B。（3）SPIN 協議：ADV、REQ、DATA（4）SAR：考慮很多內容（5）DD：以數據為中心（6）MCFA：大多數據流都是從傳感器節(jié)點向Sink節(jié)點方向傳輸的。2. 層次路由協議：（簡答）（1）LEACH:可以將網絡整體的生存時間延長 15%,其基本思想是通過隨機循環(huán)地選擇簇頭節(jié)點，將整個網絡 的能量負載平均分配到每個傳感器節(jié)點中去，從而降低流能源消 耗，提高網絡整體生存時間。（2）PEGASIS：在網絡中選擇一個節(jié)點作為起始節(jié)點，建立一條最優(yōu)回路鏈，起始