無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)試題試題

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)一、填空題（每題4 分，共計(jì)60 分）1. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的三個(gè) 基本要素 ：傳感器、感知對(duì)象、用戶 (觀察者 )2. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的 基本功能 ：協(xié)作式的感知、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、發(fā)布感知信息3 、3. 無(wú)線傳感器 節(jié)點(diǎn)的基本功能 ：采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、控制、通信4. 無(wú)線通信 物理層的主要技術(shù) 包括：介質(zhì)選擇、頻段選取、調(diào)制技術(shù)、擴(kuò)頻技術(shù)5. 擴(kuò)頻技術(shù) 按照工作方式的不同，可以分為以下四種：直接序列擴(kuò)頻、跳頻、跳時(shí)、寬帶線性調(diào)頻擴(kuò)頻6. 定向擴(kuò)散路由機(jī)制 可以分為三個(gè)階段：興趣擴(kuò)展階段、梯度建立階段、路徑加強(qiáng)階段7. 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn) ：大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)、自組織網(wǎng)絡(luò)、可靠的網(wǎng)絡(luò)、以數(shù)據(jù)

2、為中心的網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)8. 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的 關(guān)鍵技術(shù) 主要包括： 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂啤?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、 時(shí)間同步、 定位技術(shù)、數(shù)據(jù)融合及管理、網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用層技術(shù)9. IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn) 主要包括：物理層。介質(zhì)訪問(wèn)控制層10. 簡(jiǎn)述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 后臺(tái)管理軟件結(jié)構(gòu)與組成 ：后臺(tái)管理軟件通常由數(shù)據(jù)庫(kù)、 數(shù)據(jù)處理引擎、圖形用戶界面和后臺(tái)組件四個(gè)部分組成。11.數(shù)據(jù)融合 的內(nèi)容主要包括：多傳感器的目標(biāo)探測(cè)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、 跟蹤與識(shí)別、 情況評(píng)估和預(yù)測(cè)12.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可 以選擇的頻段 有： _800MHz_915M_、 2.4GHz 、 _5GHz13. 傳感器網(wǎng)絡(luò)的 電源節(jié)能方法 ： _休

3、眠（技術(shù)）機(jī)制、 _數(shù)據(jù)融合14.傳感器網(wǎng)絡(luò)的 安全問(wèn)題 ：(1)機(jī)密性問(wèn)題。(2) 點(diǎn)到點(diǎn)的消息認(rèn)證問(wèn)題。(3)完整性鑒別問(wèn)題。15.802.11 規(guī)定三種幀間間隔：短幀間間隔SIFS ，長(zhǎng)度為28 sa)、點(diǎn)協(xié)調(diào)功能幀間間隔PIFS長(zhǎng)度是SIFS 加一個(gè)時(shí)隙 (slot) 長(zhǎng)度，即 78sb)分布協(xié)調(diào)功能幀間間隔DIFS， DIFS長(zhǎng)度 =PIFS +1個(gè)時(shí)隙長(zhǎng)度， DIFS的長(zhǎng)度為 128s16.任意相鄰區(qū)域使用無(wú)頻率交叉的頻道是，如： 1、6 、11頻道 。17. 802.11 網(wǎng)絡(luò)的基本元素 SSID 標(biāo)示了一個(gè)無(wú)線服務(wù) ，這個(gè)服務(wù)的內(nèi)容包括了：接入速率、工作信道、認(rèn)證加密方法、網(wǎng)絡(luò)

4、訪問(wèn)權(quán)限等18.傳感器 是將外界信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的裝置，傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、 轉(zhuǎn)換電路三部分組成19. 傳感器節(jié)點(diǎn) 由傳感器模塊、處理器模塊、無(wú)線通信模塊和能量供應(yīng)模塊四部分組成20.物聯(lián)網(wǎng) 是在計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，利用RFID 、無(wú)線數(shù)據(jù)通信等技術(shù)，構(gòu)造一個(gè)覆蓋萬(wàn)物的網(wǎng)絡(luò)。 RIFD無(wú)線識(shí)別、嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、能量供給模塊和納米技術(shù)列為物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)。21. 建設(shè)無(wú)線校園網(wǎng)必須的設(shè)備有：二、基本概念解釋（每題5 分，共1.簡(jiǎn)述無(wú)線網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問(wèn)控制方法CSMA/CA機(jī)制 :40 分）CSMA/CA的工作原理當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)（源站點(diǎn)）有數(shù)據(jù)幀要發(fā)送時(shí)，檢測(cè)信道。若信道空閑，且在一直空閑，則

5、發(fā)送這個(gè)數(shù)據(jù)幀。發(fā)送結(jié)束后，源站點(diǎn)等待接收 ACK 站點(diǎn)接收到正確的數(shù)據(jù)幀，還需要等待 SIFS 時(shí)間，然后向源站點(diǎn)發(fā)送若源站點(diǎn)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)接收到 ACK 確認(rèn)幀， 則說(shuō)明沒(méi)有發(fā)生沖突，DIFS 時(shí)間內(nèi)確認(rèn)幀。如果目的ACK 確認(rèn)幀。這一幀發(fā)送成功。否則執(zhí)行退避算法。2. 802.11 無(wú)線 LAN 提供的服務(wù)有哪些？?802.11規(guī)定每個(gè)遵從該標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)必須提供9 種服務(wù)， 這些服務(wù)分為兩類，5 種分布式服務(wù)和4 種站服務(wù)。分布式服務(wù)涉及到對(duì)單元（ cell ）的成員關(guān)系的管理，并且會(huì)與其它單元中的站點(diǎn)進(jìn)行交互。由 AP 提供的 5 種服務(wù)將移動(dòng)節(jié)點(diǎn)與AP 關(guān)聯(lián)起來(lái)，或者將它們與AP

6、 解除關(guān)聯(lián)。? 建立關(guān)聯(lián)： 當(dāng)移動(dòng)站點(diǎn)進(jìn)入一個(gè)新的單元后， 立即通告它的身份與能力。 能力包括支持的數(shù)據(jù)速率、需要 PCF 服務(wù)和功率管理需求等。AP可以接受或拒絕移動(dòng)站點(diǎn)的加入。如果移動(dòng)站點(diǎn)被接受，它必須證明它自己的身份。? 解除關(guān)聯(lián)。無(wú)論是 AP 還是站點(diǎn)都可以主動(dòng)解除關(guān)聯(lián)，從而中止它們之間的關(guān)系? 重建關(guān)聯(lián)。站點(diǎn)可以使用該服務(wù)來(lái)改變它的首選AP。? 分發(fā)。該服務(wù)決定如何將發(fā)送到AP的幀發(fā)送出去。 如果目的站在同一個(gè)AP下，幀可以被直接發(fā)送出去，否則必須通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。? 集成。如果一個(gè)幀需要通過(guò)一個(gè)非802.11 網(wǎng)絡(luò)（具有不同的編址方案或幀格式）傳輸，該服務(wù)可將 802.11 格式轉(zhuǎn)

7、換成目的網(wǎng)絡(luò)要求的格式站服務(wù) 4 種站服務(wù)用于管理單元內(nèi)的活動(dòng)。? 身份認(rèn)證。當(dāng)移動(dòng)站點(diǎn)與 AP 建立了關(guān)聯(lián)后， AP 會(huì)向移動(dòng)站點(diǎn)發(fā)送一個(gè)質(zhì)詢幀，看它是否知道以前分配給它的密鑰；移動(dòng)站點(diǎn)用自己所知道的密鑰加密質(zhì)詢幀，然后發(fā)回給 AP ，就可以證明它是知道密鑰的；如果 AP 檢驗(yàn)正確，則該移動(dòng)站點(diǎn)就會(huì)被正式加入到單元中。? 解除認(rèn)證。一個(gè)以前經(jīng)過(guò)認(rèn)證的站想要離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，需要解除認(rèn)證。? 保密。處理加密和解密，加密算法為RC4 。 數(shù)據(jù)傳遞。提供了一種數(shù)據(jù)傳送和接收方法3. 簡(jiǎn)述無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作過(guò)程無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) (WSN) 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

8、的是協(xié)作地采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)覆蓋地域內(nèi)感知對(duì)象的監(jiān)測(cè)信息，并報(bào)告給用戶4.為什么無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要時(shí)間同步，簡(jiǎn)述RBS 、 TPSN 時(shí)間同步算法工作原理？在分布式的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都有自己的本地時(shí)鐘。不同節(jié)點(diǎn)的晶體振蕩器頻率存在偏差，以及濕度和電磁波的干擾等都會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的運(yùn)行時(shí)間偏差，RBS同步協(xié)議 的基本思想是多個(gè)節(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)的節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行同步。這種同步算法消除了同步信號(hào)發(fā)送一方的時(shí)間不確定性。這種同步協(xié)議的缺點(diǎn)是協(xié)議開(kāi)銷大TPSN 協(xié)議采用層次型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，首先將所有節(jié)點(diǎn)按照層次結(jié)構(gòu)進(jìn)行分級(jí)，然后每個(gè)節(jié)點(diǎn)與上一級(jí)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行時(shí)

9、間同步，最終所有節(jié)點(diǎn)都與根節(jié)點(diǎn)時(shí)間同步。5.為什么無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要節(jié)點(diǎn)定位，簡(jiǎn)述基于距離的定位算法三邊測(cè)量算法、三角測(cè)量算法的工作原理？傳感器節(jié)點(diǎn)的自身定位是傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的基礎(chǔ)。 許多應(yīng)用都要求網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)預(yù)先知道自身的位置，并在通信和協(xié)作過(guò)程中利用位置信息完成應(yīng)用要求。若沒(méi)有位置信息，傳感器節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)幾乎是沒(méi)有應(yīng)用價(jià)值的。所以，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)的定位成為關(guān)鍵的問(wèn)題?；诰嚯x的定位算法：通過(guò)測(cè)量節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離或方位進(jìn)行定位三邊測(cè)量算法：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)三角測(cè)量算法：已知 A 、B 、 C 三個(gè)節(jié)點(diǎn)的

10、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)；6. 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包括哪些部分，各部分的功能分別是什么？無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層和能量管理平臺(tái)、 移動(dòng)管理平臺(tái)和任務(wù)管理平臺(tái)。 這些管理平臺(tái)使得傳感器節(jié)點(diǎn)能夠按照能源高效的方式協(xié)同工作，在節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并支持多任務(wù)和資源共享。7. 簡(jiǎn)述基于 ZigBee 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) ?說(shuō)明節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型的不同與功能？基于 ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的核心部件采用Chipcon公司生產(chǎn)的2.4GHz射頻系統(tǒng)單芯片 CC2430 。該單芯片上整合了 ZigBee

11、 RF 前端、內(nèi)存和微控制器等。其結(jié)構(gòu)框圖如圖所示。ZigBee的邏輯設(shè)備按其功能可分為協(xié)調(diào)器、路由器和終端設(shè)備。協(xié)調(diào)器 的作用在于啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)初始化、組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和存儲(chǔ)各節(jié)點(diǎn)信息。路由器 設(shè)備的作用是管理每對(duì)節(jié)點(diǎn)的路由信息。終端設(shè)備 相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)中的葉節(jié)點(diǎn)，可以是任意類型的物理設(shè)備。8. 簡(jiǎn)述無(wú)線傳感器應(yīng)用的開(kāi)發(fā)過(guò)程，系統(tǒng)仿真常用哪些軟件平臺(tái)？開(kāi)發(fā)過(guò)程依據(jù)軟件工程的思想， 結(jié)合無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)及嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的特征，總結(jié)在開(kāi)發(fā)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程分為分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測(cè)試四個(gè)階段分析階段 :整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程始于分析階段，這個(gè)階段顯示系統(tǒng)應(yīng)該做什么。指出系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)， 在分析階

12、段， 要分析具體的應(yīng)用背景及用戶或用戶代表對(duì)系統(tǒng)的期望，并給出明確的定義，在此基礎(chǔ)上分析員要能夠準(zhǔn)確地定義系統(tǒng)的需求。設(shè)計(jì)階段 :依據(jù)系統(tǒng)需求，設(shè)計(jì)選用適合目標(biāo)系統(tǒng)的硬件平臺(tái)、軟件系統(tǒng)等。使用模塊化原則， 使用結(jié)構(gòu)圖將系統(tǒng)應(yīng)用程序先劃分為較小的部分，以便能夠容易理解和處理。 在模塊劃分的過(guò)程中， 要盡量達(dá)到模塊間的松散藕合，以提高可重用性，使維護(hù)修改更容易，實(shí)現(xiàn)新的用戶需求。實(shí)現(xiàn)階段 :完成系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)的定制和創(chuàng)建實(shí)際的程序。根據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和需求，定制傳感器節(jié)點(diǎn)的功能，并對(duì)WSN 操作系統(tǒng) (軟件平臺(tái) )進(jìn)行裁減，剔除開(kāi)發(fā)目標(biāo)系統(tǒng)所不需要的部分，以節(jié)省有限的空間，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。測(cè)試階

13、段 :將編譯成功的應(yīng)用程序?qū)斯?jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用的仿真工具 主要有 NS2 、TinyOS、OPNET 、OMNET+ 等等。其中 TinyOS 是專門針對(duì)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)而研究開(kāi)發(fā)的。NS2: NS 是一種可擴(kuò)展、 以配置和可編程的時(shí)間驅(qū)動(dòng)的仿真工具,它是由 REAL 仿真器發(fā)展而來(lái) .在 NS 的設(shè)計(jì)中 ,使用 C+ 和 OTCL 兩種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言, C+ 是一種相對(duì)運(yùn)行速度較快但是轉(zhuǎn)換比較慢的語(yǔ)言，所以C+ 語(yǔ)言被用來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,編寫 NS底層的仿真引擎; OTCL 是運(yùn)行速度較慢 ,但可以快速轉(zhuǎn)換的腳本語(yǔ)言,正好和 C+ 互補(bǔ) ,所以 OTCL語(yǔ)言被用來(lái)配置仿真

14、中各種參數(shù),建立仿真的整體結(jié)構(gòu), OTCL 的腳本通過(guò)調(diào)用引擎中各類屬性、方法 ,定義網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?, 配置源節(jié)點(diǎn)、目的節(jié)點(diǎn)建立鏈接,產(chǎn)生所有事件的時(shí)間表,運(yùn)行并跟蹤仿真結(jié)果 ,還可以對(duì)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)處理或制圖.NS 可以提供有線網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中鏈路層及其上層精確到數(shù)據(jù)包的一系列行為仿真。NS中的許多協(xié)議都和真實(shí)代碼十分接近,其真實(shí)性和可靠性是非常高的OPNET 主要特點(diǎn)包括以下幾個(gè)方面:(1) 采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù), 對(duì)象的屬性可以任意配置 ,每一對(duì)象屬于相應(yīng)行為和功能的類,可以通過(guò)定義新的類來(lái)滿足不同的系統(tǒng)要求； (2)OPNET提供了各種通信網(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)的處理構(gòu)件和模塊；(3) OPN

15、ET采用圖形化界面建模, 為使用者提供三層(網(wǎng)絡(luò)層、節(jié)點(diǎn)層、進(jìn)程層)建模機(jī)制來(lái)描述現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)；(4) OPNET在過(guò)程層次中使用有限狀態(tài)機(jī)來(lái)對(duì)其它協(xié)議和過(guò)程進(jìn)行建模, 用戶模型及OPNET內(nèi)置模型將會(huì)自動(dòng)生成C 語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)可執(zhí)行的高效、高離散事件的模擬流程；(5) OPNET 內(nèi)建了很多性能分析器 ,它會(huì)自動(dòng)采集模擬過(guò)程的結(jié)果數(shù)據(jù)； (6)OPNET 幾乎預(yù)定義了所有常用的業(yè)務(wù)模型 ,如均勻分布、泊松分布等TinyOS是專門針對(duì)傳感器研發(fā)出的操作系統(tǒng)。使用的語(yǔ)言為nesC 語(yǔ)言。TinyOS操作系統(tǒng)中常用的仿真平臺(tái)主要是TOSSIM和 Avrora（ 1 ）TOSSIM(TinyOS simul

16、ation)是一個(gè)支持基于TinyOS的應(yīng)用在PC 機(jī)上運(yùn)行的模擬器 .TOSSIM 運(yùn)行和傳感器硬件相同的代碼 ,仿真編譯器能直接從 TinyOS 應(yīng)用的組件表中編譯生成仿真程序。（ 2 ）Avrora 是一種專門為 Atmel 和 Mica2 節(jié)點(diǎn)上以 AVR 單片機(jī)語(yǔ)言編寫的程序提供仿真分析的工具。9. 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議有哪些類型？路由協(xié)議的設(shè)計(jì)要求？由協(xié)議主要分為四類 :基于聚簇的路由協(xié)議、以數(shù)據(jù)為中心路由協(xié)議、基于地理位置路由協(xié)議和能量感知路由協(xié)議現(xiàn)有的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)以節(jié)能、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)生命周期為主要目的。(1)QoS路由。目前傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的研究重點(diǎn)主要集中在能

17、量效率上, 而在未來(lái)的研究中可能還需要解決由視頻和成像傳感器以及實(shí)時(shí)應(yīng)用引起的QoS問(wèn)題。(2) 支持移動(dòng)性。目前的 WSNs路由協(xié)議對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涓兄芰鸵苿?dòng)性的支持比較差,如何在控制協(xié)議開(kāi)銷的前提下, 支持快速拓?fù)涓兄且粋€(gè)重要挑戰(zhàn)。(3) 安全路由。由于 WSNs 的固有特性 , 其路由協(xié)議極易受到安全威脅 , 是網(wǎng)絡(luò)攻擊的主要目標(biāo) , 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、有效、適用于 WSNs 的安全機(jī)制是今后努力的方向。(4) 有效功耗。 WSNs中數(shù)據(jù)通信最為耗能,今后盡量通過(guò)使用數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸中采用過(guò)濾機(jī)制來(lái)減少通信量, 并通過(guò)讓各節(jié)點(diǎn)平均消耗能量來(lái)保持通信量的負(fù)載均衡。(5) 容錯(cuò)性。由于 WS

18、Ns 節(jié)點(diǎn)容易發(fā)生故障 , 應(yīng)盡量利用節(jié)點(diǎn)易獲得的網(wǎng)絡(luò)信息計(jì)算路由, 以確保在路由出現(xiàn)故障時(shí)能夠盡快得到恢復(fù), 可采用多路徑傳輸來(lái)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?0.無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)常用操作系統(tǒng)有哪些？各有哪些特點(diǎn)？WSN 的操作系統(tǒng) (WSNOS) 是 WSN 系統(tǒng)的基本軟件環(huán)境，是許許多多的 WSN 應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。 WSNOS 不是特定的系統(tǒng) / 用戶界面，也不是特定的一系列系統(tǒng)服務(wù)，而是定義了一套通用的界面框架， 允許應(yīng)用程序選擇服務(wù)和實(shí)現(xiàn)；它提供框架的模塊化， 以便適應(yīng)硬件的多樣性， 同時(shí)允許應(yīng)用程序重用通用的軟件服務(wù)和抽象。同其他操作系統(tǒng)一樣， WSNOS是為了方便開(kāi)發(fā)應(yīng)用，提供物理設(shè)備的

19、抽象和高協(xié)調(diào)性的通用函數(shù)實(shí)現(xiàn)。它的獨(dú)特性在于，資源極端受限（處理器速度、存儲(chǔ)器大小、內(nèi)存大小、通訊帶寬、資源數(shù)量以及電源受限），設(shè)備特殊性和缺乏一致的抽象層次。因此，WSNOS的設(shè)計(jì)策略必須是一個(gè)資源庫(kù)，從中抽取一部分組成應(yīng)用。 它致力于提供有限資源的并發(fā)，而不是提供接口或形式。 伯克利開(kāi)發(fā)的 TinyOS 正是這樣一套 WSNOS 系統(tǒng)?Tiny OS 2.0：美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校開(kāi)發(fā)，事件驅(qū)動(dòng)， 基于組件， 使用 nesC編寫，nesC: 使用C 作為其基礎(chǔ)語(yǔ)言，支持所有的C語(yǔ)言詞法和語(yǔ)法，增加了組件（ component ）和接口（ interface ）的關(guān)鍵字定義，定義了接口及如何

20、使用接口表達(dá)組件之間關(guān)系的方法，目前只支持組件的靜態(tài)連接，不能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連接和配置?Mantis OS 0.9.5 (Multimodal Networks of In-situ Sensors)：美國(guó)克羅拉多大學(xué)開(kāi)發(fā)，輕量級(jí)的基于搶占的多線程無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，編程語(yǔ)言為 c 語(yǔ)言，整個(gè)內(nèi)核占用的 RAM小于 500 個(gè)字節(jié)，適合于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中處理復(fù)雜任務(wù)（例如加密解密，數(shù)據(jù)融合，定位，時(shí)間同步等）的需求?SOS 1.7 ：美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校開(kāi)發(fā)，提供了很好的動(dòng)態(tài)增加和刪除模塊的功能，內(nèi)核和應(yīng)用程序模塊中都使用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)先級(jí)調(diào)度，使用標(biāo)準(zhǔn)C 語(yǔ)言和編譯器11.WSN 和 A

21、d-hoc網(wǎng)絡(luò)、傳統(tǒng)無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)相比的差異，以及WSN 的特點(diǎn)。WSN 是 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的一種典型應(yīng)用，但WSN 與傳統(tǒng)的 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)存在以下區(qū)別：1 、 WSN 節(jié)點(diǎn)數(shù)量更為龐大，分布更為密集；2 、 WSN 節(jié)點(diǎn)更容易失效，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁； 3 、 WSN 主要使用廣播通信機(jī)制，而Ad hoc 網(wǎng)絡(luò)是基于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信；4 、WSN 節(jié)點(diǎn)的動(dòng)力能源、運(yùn)算能力、存儲(chǔ)器大小均受局限；5 、 WSN 不必?fù)碛腥蚪y(tǒng)一標(biāo)識(shí)符； 6 、 WSN 以數(shù)據(jù)為中心。正是由于 WSN 與 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)存在以上的顯著區(qū)別，導(dǎo)致Ad hoc網(wǎng)絡(luò)的許多研究成果不能適用于WSN ，也導(dǎo)致兩者的應(yīng)用存在

22、著顯著差別。由于 Ad hoc網(wǎng)絡(luò)具有節(jié)點(diǎn)對(duì)等、多跳無(wú)中心接入、不依賴網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、抗毀性強(qiáng)等特點(diǎn)，使得它的應(yīng)用領(lǐng)域與普通的通信網(wǎng)絡(luò)有著非常大的區(qū)別。12.傳感器節(jié)點(diǎn)的組成和特點(diǎn)。結(jié)構(gòu)：節(jié)點(diǎn)可以組成三種拓樸結(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(Mesh) 和簇狀結(jié)構(gòu) (Clustertree) 。節(jié)點(diǎn)以自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)、每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以自主采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過(guò)單跳方式或多跳中繼方式送到匯聚節(jié)點(diǎn)(Sink節(jié)點(diǎn) )。匯聚節(jié)點(diǎn)將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程的控制中心，或通過(guò)RS232接口把數(shù)據(jù)發(fā)送給PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。特點(diǎn)： (1) 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度高，數(shù)量大； (2) 節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力有限；(3) 節(jié)點(diǎn)體積微小，

23、通常攜帶能量十分有限的電池，節(jié)點(diǎn)能量有限；(4) 通信能力有限，傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信帶寬較窄， 節(jié)點(diǎn)間的通信單跳距離通常只有幾十到幾百米，因此在有限的通信能力下如何設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制以滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信是必須考慮的問(wèn)題；(5) 各傳感器節(jié)點(diǎn)位置隨機(jī)分布，具有自組織特性。13. S-MAC 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)手段和特點(diǎn)基于競(jìng)爭(zhēng)的隨機(jī)訪問(wèn) MAC 協(xié)議是載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn) (CSMA) 接入方式。在無(wú)線局域網(wǎng)IEEE 802.11 MAC 協(xié)議的分布式協(xié)調(diào)工作模式中，就采用了帶沖突避免的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn) (CSMA with Collision Avoidance ，CSMA/CA) 協(xié)議，它是基于競(jìng)爭(zhēng)的無(wú)線網(wǎng)

24、絡(luò) MAC 協(xié)議的典型代表。 CSMA/CA 機(jī)制 :在信號(hào)傳輸之前，發(fā)射機(jī)先偵聽(tīng)介質(zhì)中是否有同信道載波，若不存在， 意味著信道空閑，將直接進(jìn)入數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)；若存在載波，則在隨機(jī)退避一段時(shí)間后重新檢測(cè)信道。 這種介質(zhì)訪問(wèn)控制層的方案簡(jiǎn)化了實(shí)現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的過(guò)程。14. MAC 層中共享介質(zhì)避免沖突的主要方法在 802.11 無(wú)線局域網(wǎng)協(xié)議中， 沖突的檢測(cè)存在一定的問(wèn)題， 這個(gè)問(wèn)題稱為 "Near/Far"現(xiàn)象，這是由于要檢測(cè)沖突， 設(shè)備必須能夠一邊接受數(shù)據(jù)信號(hào)一邊傳送數(shù)據(jù)信號(hào)， 而這在無(wú)線系統(tǒng)中是無(wú)法辦到的。鑒于這個(gè)差異，在802.11中對(duì)CSMA/CD進(jìn)行了一些調(diào)整，采

25、用了新的協(xié)議CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)或 者DCF(DistributedCoordinationFunction)。突的發(fā)生，也就是說(shuō)，只有當(dāng)客戶端收到網(wǎng)絡(luò)上返回的CSMA/CAACK利用 ACK 信號(hào)來(lái)避免沖信號(hào)后才確認(rèn)送出的數(shù)據(jù)已經(jīng)正確到達(dá)目的地址。15. 目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的主要傳輸介質(zhì)有哪些？各有何特點(diǎn)？目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)采用的主要傳輸介質(zhì)包括無(wú)線電、紅外線和光波等。（ 1 ）無(wú)線通信的介質(zhì)包括電磁波和聲波。電磁波是最主要的無(wú)線通信介質(zhì)，而聲波一般僅用于水下的無(wú)線通信。根據(jù)波長(zhǎng)的不同，電磁波分

26、為無(wú)線電波、微波、紅外線、毫米波和光波等，其中無(wú)線電波在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛。（ 2 ）無(wú)線電波是容易產(chǎn)生，可以傳播很遠(yuǎn)，可以穿過(guò)建筑物，因而被廣泛地用于室內(nèi)或室外的無(wú)線通信。 無(wú)線電波是全方向傳播信號(hào)的， 它能向任意方向發(fā)送無(wú)線信號(hào)， 所以發(fā)射方和接收方的裝置在位置上不必要求很精確的對(duì)準(zhǔn)。16. 什么是 mesh 網(wǎng)絡(luò)？ mesh 網(wǎng)絡(luò)有何特點(diǎn)？無(wú)線 mesh 網(wǎng)絡(luò)，由mesh routers和 mesh clients組成，其中 mesh routers構(gòu)成骨干網(wǎng)絡(luò)，并和有線的internet網(wǎng)相連接，負(fù)責(zé)為mesh clients 提供多跳的無(wú)線internet 連接。 無(wú)線 Mesh

27、網(wǎng)絡(luò)（也稱為“多跳（multi-hop ）”網(wǎng)絡(luò)，它是一種與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)完全不同的新型無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。特點(diǎn)： 1. 快速部署和易于安裝。2. 非視距傳輸 (NLOS) 。3. 健壯性。4 結(jié)構(gòu)靈活。5 高帶寬。17. 什么是調(diào)制技術(shù)？為什么 WSN 物理層要進(jìn)行調(diào)制機(jī)制設(shè)計(jì)？a)調(diào)制技術(shù)是把基帶信號(hào)變換成傳輸信號(hào)的技術(shù)。它將模擬信號(hào)抽樣量化后，以二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)“1 ”或“0 ”對(duì)光載波進(jìn)行通斷調(diào)制，并進(jìn)行脈沖編碼 （ PCM ）。數(shù)字調(diào)制的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，中繼時(shí)噪聲及色散的影響不積累，因此可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸。它的缺點(diǎn)是需要較寬的頻帶，設(shè)備也復(fù)雜。b) 調(diào)制技術(shù)的最終目的就是使得調(diào)制以后的信號(hào)對(duì)

28、干擾有較強(qiáng)的抵抗作用，同時(shí)對(duì)相鄰的信道信號(hào)干擾較小，解調(diào)方便且易于集成。18. 調(diào)制方式 BPSK 、 O-QPSK 是什么含義？（ 1 ） BPSK 全稱 ： Binary Phase Shift Keying 。把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)值的轉(zhuǎn)換方式之一。是利用偏離相位的復(fù)數(shù)波浪組合來(lái)表現(xiàn)信息鍵控移相方式的一種。 BPSK 使用了基準(zhǔn)的正弦波和相位反轉(zhuǎn)的波浪，使一方為 0 ，另一方為 1 ，從而可以同時(shí)傳送接受 2 值 (1 比特 )的信息。由于最單純的鍵控移相方式雖抗噪音較強(qiáng)但傳送效率差，所以常常使用利用 4 個(gè)相位的 QPSK 和利用 8 個(gè)相位的 8PSK 。（ 2 ） 偏移四相相移鍵控信

29、號(hào)簡(jiǎn)稱“ O-QPSK ”。全稱為 offset QPSK ，也就是相對(duì)移相方式 OQPSK 。它具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種十分重要的調(diào)制解調(diào)方式。在數(shù)字信號(hào)的調(diào)制方式中 QPSK 四相移鍵控是最常用的一種衛(wèi)星數(shù)字信號(hào)調(diào)制方式 ,它具有較高的頻譜利用率、較強(qiáng)的抗干擾性、在電路上實(shí)現(xiàn)也較為簡(jiǎn)單。19. 什么是貪婪（貪心）算法？貪心算法（又稱貪婪算法）是指，在對(duì)問(wèn)題求解時(shí)，總是做出在當(dāng)前看來(lái)是最好的選擇。也就是說(shuō)， 不從整體最優(yōu)上加以考慮， 他所做出的僅是在某種意義上的局部最優(yōu)解。貪心算法不是對(duì)所有問(wèn)題都能得到整體最優(yōu)解，但對(duì)范圍相當(dāng)廣泛的許多問(wèn)題他能產(chǎn)生整

30、體最優(yōu)解或者是整體最優(yōu)解的近似解。貪婪算法（ Greedy algorithm）是一種對(duì)某些求最優(yōu)解問(wèn)題的更簡(jiǎn)單、更迅速的設(shè)計(jì)技術(shù)。用貪婪法設(shè)計(jì)算法的特點(diǎn)是一步一步地進(jìn)行，常以當(dāng)前情況為基礎(chǔ)根據(jù)某個(gè)優(yōu)化測(cè)度作最優(yōu)選擇， 而不考慮各種可能的整體情況，它省去了為找最優(yōu)解要窮盡所有可能而必須耗費(fèi)的大量時(shí)間， 它采用自頂向下， 以迭代的方法做出相繼的貪心選擇，每做一次貪心選擇就將所求問(wèn)題簡(jiǎn)化為一個(gè)規(guī)模更小的子問(wèn)題，通過(guò)每一步貪心選擇，可得到問(wèn)題的一個(gè)最優(yōu)解， 雖然每一步上都要保證能獲得局部最優(yōu)解，但由此產(chǎn)生的全局解有時(shí)不一定是最優(yōu)的，所以貪婪法不要回溯。貪婪算法是一種改進(jìn)了的分級(jí)處理方法。其核心是根據(jù)

31、題意選取一種量度標(biāo)準(zhǔn)。然后將這多個(gè)輸入排成這種量度標(biāo)準(zhǔn)所要求的順序，按這種順序一次輸入一個(gè)量。如果這個(gè)輸入和當(dāng)前已構(gòu)成在這種量度意義下的部分最佳解加在一起不能產(chǎn)生一個(gè)可行解，則不把此輸入加到這部分解中。 這種能夠得到某種量度意義下最優(yōu)解的分級(jí)處理方法稱為貪婪算法。對(duì)于一個(gè)給定的問(wèn)題， 往往可能有好幾種量度標(biāo)準(zhǔn)。 初看起來(lái)， 這些量度標(biāo)準(zhǔn)似乎都是可取的， 但實(shí)際上， 用其中的大多數(shù)量度標(biāo)準(zhǔn)作貪婪處理所得到該量度意義下的最優(yōu)解并不是問(wèn)題的最優(yōu)解， 而是次優(yōu)解。 因此，選擇能產(chǎn)生問(wèn)題最優(yōu)解的最優(yōu)量度標(biāo)準(zhǔn)是使用貪婪算法的核心。20. GPSR 協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式有哪些？區(qū)別是什么？傳送模式： 貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模

32、式和周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式。貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式： 若節(jié)點(diǎn)是距離目的節(jié)點(diǎn)最近的一個(gè)中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)， 則源節(jié)點(diǎn)將分組轉(zhuǎn)發(fā)至節(jié)點(diǎn) "，如果某個(gè)鄰節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)關(guān)接點(diǎn)的距離小于自身到網(wǎng)關(guān)的距離，則保持當(dāng)前模式，同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給選定的鄰節(jié)點(diǎn)， 如果滿足不了上述要求， 則將數(shù)據(jù)分組中的模式判斷標(biāo)志位設(shè)置為就改變數(shù)據(jù)模式為周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式： 該模式使用簡(jiǎn)單的平坦圖遍歷算法)其執(zhí)行的過(guò)程如圖,所示 )實(shí)際上， 當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)分組在節(jié)點(diǎn) (處進(jìn)入周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式時(shí)， "#$%$& 會(huì)在平坦圖 &/"上逐步靠近目的節(jié)點(diǎn) % 的面上按照右手法則將該數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到該面的第一條邊上，節(jié)點(diǎn)(同時(shí)也確定了用于轉(zhuǎn)

33、發(fā)該數(shù)據(jù)分組的第一個(gè)面，這樣的面被節(jié)點(diǎn) (到節(jié)點(diǎn) % 的連線 (% 所分割 !當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)分組進(jìn)入到周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式時(shí)，"#$%$&會(huì)記錄下模式切換點(diǎn) $) 的位置信息， 并將它保留在數(shù)據(jù)分組中 !保存 $) 位置信息的目的是為了在后面的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中判斷數(shù)據(jù)分組是否可恢復(fù)為貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式 ! 一旦某一節(jié)點(diǎn)收到了周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式的數(shù)據(jù)分組，"#$%$& 首先會(huì)對(duì)保存在數(shù)據(jù)分組中的位置信息$) 和該節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行比較，如果該轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn) % 的歐氏距離比 $) 到目的節(jié)點(diǎn) % 的歐氏距離小，則 "#$%$&標(biāo)志該數(shù)據(jù)分組為貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式，重新進(jìn)入模式

34、-的轉(zhuǎn)發(fā)執(zhí)行過(guò)程 )在周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式中，如果所要遍歷的面的下一條邊在數(shù)據(jù)分組中已經(jīng)有了記錄，表明此時(shí)數(shù)據(jù)分組進(jìn)入到了路由環(huán)路中，丟棄該數(shù)據(jù)分組21. 什么路由空洞？如何產(chǎn)生的？怎樣解決？使用貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策略會(huì)出現(xiàn)所謂路由空洞缺欠。如圖 1 所示S 為源節(jié)點(diǎn)D 為目的節(jié)點(diǎn)I、J 是以 T 為圓心T 的感應(yīng)半徑為半徑的圓和以D 為圓心TD為半徑的圓的兩個(gè)交點(diǎn)在這里我們稱兩個(gè)圓的交點(diǎn)為路由空洞的頂點(diǎn)。按照貪婪算法思想從S選擇離D 最近的鄰居A 為下一跳同理A 選擇T 為下一跳。但是T 的所有鄰居都比自己到D的距離遠(yuǎn)也就是說(shuō)產(chǎn)生了路由空洞如圖1 中陰影所示。要解決空洞現(xiàn)象，可以使用周邊轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。22. 說(shuō)明

35、 MECN 、 TBF 、邊界定位三種路由協(xié)議的設(shè)計(jì)思想，具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程，特點(diǎn)及適用場(chǎng)合。（ 1 ） MECNMECN 協(xié)議為每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)置了轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域。 轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域可以表示為一組節(jié)點(diǎn)集， 發(fā)送節(jié)點(diǎn)通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)， 與直接將數(shù)據(jù)傳誦到目的節(jié)點(diǎn)相比， 這種方式需要的能量比較少。MECN的主要思想是構(gòu)建子網(wǎng)，要求子網(wǎng)內(nèi)部所含節(jié)點(diǎn)數(shù)目比較少并且任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)都消耗更少的能量。這樣，不必考慮網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有的節(jié)點(diǎn)。 就可以發(fā)現(xiàn)全局最小能量的路徑。 這對(duì)每個(gè)考慮到自身轉(zhuǎn)發(fā)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，利用本地搜索就可以實(shí)現(xiàn)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的最小能量消耗MECN的運(yùn)行分 2 個(gè)階段完成第一階段： 獲取二維平面的位

36、置信息，并構(gòu)建包含所有發(fā)送節(jié)點(diǎn)外圍的外圍圖。外圍圖的構(gòu)建由節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的本地計(jì)算來(lái)完成。第二階段： 在外圍圖中搜索最優(yōu)路徑，搜索過(guò)程采用以能量消耗作為代價(jià)度量的分布式BelmanFond最短路徑算法來(lái)實(shí)現(xiàn)MECN具有自動(dòng)重配置的特點(diǎn)，因此可以動(dòng)態(tài)的適應(yīng)節(jié)點(diǎn)的失效和網(wǎng)絡(luò)的分布。但該協(xié)議是在假定網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每2 個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以直接通信，即網(wǎng)絡(luò)是在充分連接的前提下提出的，這在實(shí)際環(huán)境中不容易作到。盡管MECN協(xié)議最初是為無(wú)線自組網(wǎng)設(shè)計(jì)的，但該協(xié)議同樣使用于節(jié)點(diǎn)固定或者較少移動(dòng)的無(wú)線長(zhǎng)期網(wǎng)絡(luò)（ 2 ）TBFTBF （ Temporary Block Flow）是指兩個(gè)無(wú)線資源實(shí)體所使用的一個(gè)物理連接，以達(dá)到在 PDCH上支持單向傳遞 LLC PDU的目的。TBF 是一