無線傳感器網(wǎng)絡課后習題答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上無線傳感器網(wǎng)絡課后習題答案1-2.什么是無線傳感器網(wǎng)絡無線傳感器網(wǎng)絡是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡。目的是協(xié)作地探測、處理和傳輸網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息,并報告給用戶。 1-4.圖示說明無線傳感器網(wǎng)絡的系統(tǒng)架構(gòu)。1-5.傳感器網(wǎng)絡的終端探測結(jié)點哪些部分組成這些組成模塊的功能分別是什么 (1)傳感模塊、計算模塊、通信模塊、存儲模塊電源模塊和嵌入式軟件系統(tǒng)(2)傳感模塊負責探測目標的物理特征和現(xiàn)象，計算模塊負責處理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)管理，存儲模塊負責存放程序和數(shù)據(jù)，通信模塊負責網(wǎng)絡管理信息和探測數(shù)據(jù)兩種信息的發(fā)送和接收。另外，電源模塊負責結(jié)點

2、供電，結(jié)點嵌入式軟件系統(tǒng)支撐，運行網(wǎng)絡的五層協(xié)議。1-8.傳感器網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)包括哪些部分各部分的功能分別是什么(1)網(wǎng)絡通信協(xié)議：類似于傳統(tǒng)Internet網(wǎng)絡中的TCP/IP協(xié)議體系。它物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層組成。(2)網(wǎng)絡管理平臺：主要是對傳感器結(jié)點自身的管理和用戶對傳感器網(wǎng)絡的管理。包括拓撲控制、服務質(zhì)量管理、能量管理、安全管理、移動管理、網(wǎng)絡管理等。(3)應用支撐平臺：建立在網(wǎng)絡通信協(xié)議和網(wǎng)絡管理技術(shù)的基礎(chǔ)之上。包括一系列基于監(jiān)測任務的應用層軟件，通過應用服務接口和網(wǎng)絡管理接口來為終端用戶提供各種具體應用的支持。1-9.傳感器網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)有哪些類型分別說明各種網(wǎng)絡結(jié)

3、構(gòu)的特征及優(yōu)缺點。根據(jù)結(jié)點數(shù)目的多少，傳感器網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)可以分為平面結(jié)構(gòu)和分級結(jié)構(gòu)。如果網(wǎng)絡的規(guī)模較小，一般采用平面結(jié)構(gòu)；如果網(wǎng)絡規(guī)模很大，則必須采用分級網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。 平面結(jié)構(gòu)：特征：平面結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡比較簡單，所有結(jié)點的地位平等，所以又可以稱為對等式結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：源結(jié)點和目的結(jié)點之間一般存在多條路徑，網(wǎng)絡負荷這些路徑共同承擔。一般情況下不存在瓶頸，網(wǎng)絡比較健壯。缺點：影響網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的傳輸速率，甚至造成網(wǎng)絡崩潰。整個系統(tǒng)宏觀上會損耗巨大能量?？蓴U充性差，需要大量控制消息。 分級結(jié)構(gòu)：特征：傳感器網(wǎng)絡被劃分為多個簇，每個簇一個簇頭和多個簇成員組成。這些簇頭形成了高一級的網(wǎng)絡。簇頭結(jié)點負責簇間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，簇成

4、員只負責數(shù)據(jù)的采集。優(yōu)點：大大減少了網(wǎng)絡中路控制信息的數(shù)量，具有很好的可擴充性。簇頭可以隨時選舉產(chǎn)生，具有很強的抗毀性。缺點：簇頭的能量消耗較大，很難進人休眠狀態(tài)。1-13.討論無線傳感器網(wǎng)絡在實際生活中有哪些潛在的應用。(1)用在智能家具系統(tǒng)中，將傳感器嵌入家具和家電中，使其與執(zhí)行單元組成無線網(wǎng)絡，與因特網(wǎng)連接在一起。 (2)用在智能醫(yī)療中，將傳感器嵌入醫(yī)療設(shè)備中，使其能接入因特網(wǎng)，將患者數(shù)據(jù)傳送至醫(yī)生終端。 (3)用在只能交通中，運用無線傳感器監(jiān)測路面、車流等情況。 2-2.傳感器哪些部分組成各部分的功能是什么2-5.集成傳感器的特點是什么體積小、重量輕、功能強、性能好。 2-7.傳感器的

5、一般特性包括哪些指標靈敏度、響應特性、線性范圍、穩(wěn)定性、重復性、漂移、精度、分辨、遲滯。 2-15.如何進行傳感器的正確選型？1.測量對象與環(huán)境：分析被測量的特點和傳感器的使用條件選擇何種原理的傳感器。 2.靈敏度：選擇較高信噪比的傳感器，并選擇適合的靈敏度方向。3.頻率響應特性:根據(jù)信號的特點選擇相應的傳感器響應頻率，以及延時短的傳感器。 4.線性范圍：傳感器種類確定后觀察其量程是否滿足要求，并且選擇誤差小的傳感器。5.穩(wěn)定性：根據(jù)使用環(huán)境選擇何時的傳感器或采用適當?shù)拇胧p小環(huán)境影響，盡量選擇穩(wěn)定性好的傳感器。 6.精度：選擇滿足要求的，相對便宜的傳感器。 2-17.簡述磁阻傳感器探測運動車

6、輛的原理。磁阻傳感器在探測磁場的通知探測獲得車輪速度、磁跡、車輛出現(xiàn)和運動方向等。使用磁性傳感器探測方向、角度或電流值，可以間接測定這些數(shù)值。因為這些屬性變量必須對相應的磁場產(chǎn)生變化，一旦磁傳感器檢測出場強變化，則采用一些信號處理辦法，將傳感器信號轉(zhuǎn)換成需要的參數(shù)值。 3-2.無線網(wǎng)絡通信系統(tǒng)為什么要進行調(diào)制和解調(diào)調(diào)制有哪些方法調(diào)制和解調(diào)技術(shù)是無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。調(diào)制對通信系統(tǒng)的有效性和可靠性有很大的影響。采用什么方法調(diào)制和解調(diào)往往在很大程度上決定著通信系統(tǒng)的質(zhì)量。調(diào)制技術(shù)通過改變高頻載波的幅度、相位或頻率，使其隨著基帶信號幅度的變化而變化。解調(diào)是將基帶信號從載波中提取出來以便預定的接

7、收者(信宿)處理和理解的過程。 根據(jù)調(diào)制中采用的基帶信號的類型?？梢詫⒄{(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制。根據(jù)原始信號所控制參量的不同，調(diào)制分為幅度調(diào)制、頻率調(diào)制和相位調(diào)制。 3-4.試描述無線傳感器網(wǎng)絡的物理層幀結(jié)構(gòu)。3-6.根據(jù)信道使用方式的不同。傳感器網(wǎng)絡的MAC協(xié)議可以分為哪幾種類型時分復用無競爭接入方式、隨機競爭接入方式、競爭與固定分配相結(jié)合的接入方式。 3-7.設(shè)計基于競爭的MAC協(xié)議的基本思想是什么？當結(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，通過競爭方式使用無線信道。如果發(fā)送的數(shù)據(jù)產(chǎn)生了碰撞，就按照某種策略重發(fā)數(shù)據(jù)，直到數(shù)據(jù)發(fā)送成功或放棄發(fā)送。3-8.試寫(畫）出CSMA/CA的基木訪問機制。并說明隨機退避

8、時間的計算方法。協(xié)議有哪兩種訪問控制方式每種方式是如何工作的 分布式協(xié)調(diào)功能、點協(xié)調(diào)功能，期中DCF是基本訪問控制方式。3-10.通常有哪些原因?qū)е聜鞲衅骶W(wǎng)絡產(chǎn)生無效能耗 空閑偵聽、數(shù)據(jù)沖突、串擾、控制開銷3-11.敘述無線傳感器網(wǎng)絡S-MAC協(xié)議的主要特點和實現(xiàn)機制。S-MAC協(xié)議的適用條件是傳感器網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸量不大，網(wǎng)絡內(nèi)部能夠進行數(shù)據(jù)的處理和融合以減少數(shù)據(jù)通信量，網(wǎng)絡能容忍一定程度的通信延遲。它的設(shè)計目標是提供良好的擴展性，減少結(jié)點能耗。周期性偵聽和睡眠機制、流量自適應機制、沖突和串音避免機制、消息傳遞機制。 3-12.簡述路選擇的主要功能。尋找源結(jié)點和目的結(jié)點間的優(yōu)化路徑。 將數(shù)據(jù)分

9、析沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。3-14.常見的傳感器網(wǎng)絡路協(xié)議有哪些類型并說明各種類型路協(xié)議的主要特點。 能量感知路協(xié)議、基于查詢的路協(xié)議、地理位置協(xié)議、可靠的路協(xié)議。能量感知路協(xié)議：從數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰肯某霭l(fā)，討論最少能量消耗和最長網(wǎng)絡生存期等問題。基于查詢的路協(xié)議：主要用于需要不斷查詢傳感器結(jié)點采集的數(shù)據(jù)，通過減少通信流量來節(jié)省能量，即數(shù)據(jù)融合技術(shù)與路協(xié)議的設(shè)計相結(jié)合。地理位置協(xié)議：主要應用于需要知道目的結(jié)點的精確或大致地理位置的問題中，把結(jié)點的位置信息作為路選擇的依據(jù)，從而完成結(jié)點的路選擇功能，并且降低維護路協(xié)議的能耗。 可靠的路協(xié)議：應用在對可靠性和實時性等方面有特別要求的問題中。 3-15.

10、如何設(shè)計傳感器網(wǎng)絡的定向擴散路協(xié)議 4-2.傳感器網(wǎng)絡常見的時間同步機制有哪些RBS、Ting/Mini-Sync、TPSN4-3.簡述TPSN時間同步協(xié)議的設(shè)計過程。TPSN時間同步協(xié)議采用層次結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡結(jié)點的時間同步。所有結(jié)點按照層次結(jié)構(gòu)進行邏輯分級。表示結(jié)點到根結(jié)點的距離，通過基于發(fā)送者-接收者的結(jié)點對方式。每個結(jié)點與上一級的一個結(jié)點進行同步。從而最終所有結(jié)點都與根結(jié)點實現(xiàn)時間同步。TPSN協(xié)議包括兩個階段:第一個階段生成層次結(jié)構(gòu)，每個結(jié)點賦予一個級別。根結(jié)點賦予最高級別第0級。第i 級的結(jié)點至少能夠與一個第(i-1)級的結(jié)點通信;第二個階段實現(xiàn)所有樹結(jié)點的時間同步。第1級結(jié)點同步到根結(jié)點。第i級的結(jié)點同步到第(i-1)級的一個結(jié)點，最終所有結(jié)點都同步到根結(jié)點，實現(xiàn)整個網(wǎng)絡的時間同步。4-6.簡述以下概念術(shù)語的含義:錨點、測距、連接度、到達時間差、接收信號強度指示、視線關(guān)系。錨點：指通過其他方式預先獲得位置坐標的結(jié)點，有時也稱作信標結(jié)點。網(wǎng)絡中相應的其余結(jié)點稱為非錨點。 測距：指兩個相互通信的結(jié)點通過測量方式來估計出彼此之間的距離或角度。連接度：包括結(jié)點連接度和網(wǎng)絡連接度兩種含義。結(jié)點連接度是指結(jié)點可探測發(fā)現(xiàn)的鄰居結(jié)點個數(shù)。網(wǎng)絡連接度是所有結(jié)點的鄰結(jié)點數(shù)目的平均值，它反映了傳感器配置的密集程度。到達時間差：兩種不同