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1、第一章:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)概述什么是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)?與無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)的區(qū)別?例舉三個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的例子?無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò):是一種由傳感器結(jié)點(diǎn)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò),能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè),感知和采集結(jié)點(diǎn)部署區(qū)的環(huán)境或觀(guān)察者感興趣的感知對(duì)象的各種信息。Adhoc:無(wú)線(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò),不需要固定的通信設(shè)備作為支撐,各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)能夠自己構(gòu)建自己的網(wǎng)絡(luò)域,動(dòng)態(tài)的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。應(yīng)用:環(huán)境的預(yù)測(cè)與保護(hù),醫(yī)療護(hù)理,軍事領(lǐng)域,智能家居畫(huà)圖描述無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)?三大部分:傳感網(wǎng)絡(luò)部分,匯聚節(jié)點(diǎn),管理節(jié)點(diǎn)衛(wèi)星網(wǎng)0OROAC(D%傳感器節(jié)點(diǎn)X匯聚節(jié)點(diǎn)管理節(jié)點(diǎn)用戶(hù)監(jiān)測(cè)區(qū)域3.OSI七層協(xié)議與無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)五層協(xié)議的異同點(diǎn)?按層對(duì)比說(shuō)明?物理層
2、:大量的WSN網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基于射頻電路數(shù)據(jù)鏈路層:訪(fǎng)問(wèn)控制,差錯(cuò)控制網(wǎng)絡(luò)層:特殊的多跳無(wú)線(xiàn)路由協(xié)議,路由算法在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮能耗問(wèn)題,WSN網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)以數(shù)據(jù)為中心傳輸層:互聯(lián)網(wǎng)的TCP協(xié)議不適于WSN的傳輸層應(yīng)用層:傳感器管理協(xié)議,任務(wù)分配和數(shù)據(jù)廣播管理協(xié)議,傳感器查詢(xún)和數(shù)據(jù)傳播管理協(xié)議為何在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的每層協(xié)議都需要重點(diǎn)考慮功耗?在WSN中,傳感器節(jié)點(diǎn)大多由能量十分有限的電池供電,并長(zhǎng)期在無(wú)人值守的狀態(tài)下工作,節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)多,分布區(qū)域光,環(huán)境復(fù)雜設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的物理層,主要考慮哪些關(guān)鍵問(wèn)題?為什么?傳輸介質(zhì),頻率選擇,調(diào)制技術(shù)傳輸介質(zhì):物理層的傳輸介質(zhì)包括光纖,無(wú)線(xiàn)電波,紅外線(xiàn),光波等。W
3、SN主流傳輸方式是無(wú)線(xiàn)電波,無(wú)線(xiàn)電波易于產(chǎn)生,傳播距離遠(yuǎn),穿透性強(qiáng)。頻率選擇:選用ISM頻段,優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需注冊(cè)公用頻段,具有大范圍的可選頻段,沒(méi)有特定的標(biāo)準(zhǔn),可以靈活使用。調(diào)制技術(shù):設(shè)計(jì)以節(jié)能和成本為主要標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制技術(shù)。為了滿(mǎn)足WSN最小化符號(hào)率和最大化數(shù)據(jù)傳輸率的指標(biāo),M-ary調(diào)制技術(shù)被用于WSN。物理層需要考慮編碼調(diào)制方式,通信速率,通信頻段等問(wèn)題。簡(jiǎn)述B-ary和M-ary的各自特點(diǎn),舉例說(shuō)明各自適應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景。M-ary:多進(jìn)制調(diào)制利用多進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)調(diào)制載波的振幅,頻率,相位。與二進(jìn)制調(diào)制相比:M-ary調(diào)制系統(tǒng)能夠通過(guò)單個(gè)符號(hào)的發(fā)送多位數(shù)據(jù)來(lái)減少發(fā)送時(shí)間。M-ary調(diào)制的電路更為
4、復(fù)雜M-ary調(diào)制需要更高的發(fā)射功率來(lái)發(fā)送多元信號(hào)在啟動(dòng)能量消耗較大的系統(tǒng)中,二進(jìn)制調(diào)制機(jī)制更為有效,多進(jìn)制調(diào)制機(jī)制僅僅對(duì)啟動(dòng)能量消耗較低的系統(tǒng)適用。M-ary調(diào)制的誤碼率通常大于二進(jìn)制調(diào)制的誤碼率概念,功能,特點(diǎn)特點(diǎn):自組織,分布式,節(jié)點(diǎn)平等,安全性差特征:計(jì)算能力不高,能量供應(yīng)不可替代,節(jié)點(diǎn)變化性強(qiáng),大規(guī)模節(jié)點(diǎn)功能:a.動(dòng)態(tài)配置,以支持多種網(wǎng)絡(luò)功能,b.節(jié)點(diǎn)可動(dòng)態(tài)配置成網(wǎng)關(guān),普通節(jié)點(diǎn),c.遠(yuǎn)程可編程,以便增加新的功能,d.定位功能,e.支持低功耗的網(wǎng)絡(luò)傳輸,f.支持長(zhǎng)距離通信WSN節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu):tkfvi1腳.;-八二A/D分布式特點(diǎn)WSN時(shí)效性與實(shí)時(shí)性區(qū)別無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)要求有較好的實(shí)時(shí)性.常
5、見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu).分層,每層主要功能自組織網(wǎng),多跳傳輸?shù)奶攸c(diǎn)多跳傳輸:由于通信范圍和能量節(jié)省考慮,節(jié)點(diǎn)只能與固定范圍內(nèi)的節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù),因此要訪(fǎng)問(wèn)鄰居節(jié)點(diǎn)以外的節(jié)點(diǎn)或者要將數(shù)據(jù)傳送到外部網(wǎng)絡(luò),必須采用多跳傳輸。物理層仁主流傳輸方式,介質(zhì),特點(diǎn)WSN物理層主流傳輸是無(wú)線(xiàn)電波,無(wú)線(xiàn)電波易于產(chǎn)生,傳播距離遠(yuǎn),穿透性強(qiáng),通信無(wú)特殊限制涉及的調(diào)制編碼技術(shù),區(qū)別于傳統(tǒng)M-ary多進(jìn)制調(diào)制運(yùn)用于WSN物理層調(diào)制。多進(jìn)制調(diào)制通過(guò)單個(gè)符號(hào)發(fā)送多位數(shù)據(jù)得方法減少了發(fā)射時(shí)間,降低了發(fā)射功耗。.物理層主要功能,協(xié)議,解決問(wèn)題OSI物理層:物理層為建立,維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路實(shí)體之間的二進(jìn)制比特傳輸?shù)奈锢磉B接,提供機(jī)械的,電氣的,
6、功能的和鬼城性的特性。WSN物理層:向下直接與物理傳輸介質(zhì)相連,主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的調(diào)制,發(fā)送與接收,是決定WSN節(jié)點(diǎn)體積,成本以及功耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要功能:a.為數(shù)據(jù)終端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路,b.傳輸數(shù)據(jù),c.其他管理工作,如信道評(píng)估,能量檢測(cè)。無(wú)線(xiàn)電波使用頻段的限制,原因單信道無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)基本上都采用ISM波段第三章:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層的功能?數(shù)據(jù)鏈路層就是利用物理層提供的數(shù)據(jù)傳輸功能,將物理層的物理連接鏈路轉(zhuǎn)換成邏輯連接鏈路,保證鏈路的可靠性。同時(shí)數(shù)據(jù)鏈路層也向網(wǎng)絡(luò)層提供透明可靠的數(shù)據(jù)傳送服務(wù),負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)流多路復(fù)用,數(shù)據(jù)幀監(jiān)測(cè),媒體訪(fǎng)問(wèn)和差錯(cuò)控制,保證WSN內(nèi)
7、點(diǎn)到點(diǎn)以及點(diǎn)到多點(diǎn)的連接。MAC層協(xié)議的分類(lèi):按節(jié)點(diǎn)接入方式劃分:偵聽(tīng),喚醒,調(diào)度MAC協(xié)議按信道占用數(shù)劃分:?jiǎn)涡诺?,雙信道,多信道MAC協(xié)議按分配信道方式劃分:固定接入,隨機(jī)接入。其中競(jìng)爭(zhēng)MAC協(xié)議都屬于隨機(jī)接入?yún)f(xié)議MAC協(xié)議多余能量的消耗方面:碰撞,持續(xù)偵聽(tīng),控制開(kāi)銷(xiāo)三方面浪費(fèi)大量能量。MAC層的關(guān)鍵性問(wèn)題:能量效率問(wèn)題:降低能耗的主要方法是進(jìn)行節(jié)點(diǎn)睡眠調(diào)度,減小協(xié)議的復(fù)雜度可擴(kuò)展性:網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)分布結(jié)構(gòu)會(huì)動(dòng)態(tài)的變化,MAC層協(xié)議必須具備可擴(kuò)展性公平性:每個(gè)節(jié)點(diǎn)有相同的訪(fǎng)問(wèn)信道的權(quán)利;每個(gè)節(jié)點(diǎn)的能量保持大概的平衡,從而延長(zhǎng)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的壽命信道共享問(wèn)題:因?yàn)閃SN采用多跳共享方式,所以信道上數(shù)據(jù)
8、會(huì)產(chǎn)生沖突和串?dāng)_(節(jié)點(diǎn)接收了大量沒(méi)用信息)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)鏈路層常見(jiàn)的協(xié)議有哪幾種?各自的特點(diǎn)?各自適應(yīng)的應(yīng)用場(chǎng)景?2.1基于競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)議:S-MAC協(xié)議,T-MAC協(xié)議2.1.1S-MAC協(xié)議機(jī)制:節(jié)點(diǎn)工作模式分為偵聽(tīng)和睡眠狀態(tài)通過(guò)協(xié)商的一致性睡眠調(diào)度機(jī)制讓相鄰節(jié)點(diǎn)在相同時(shí)間活動(dòng),相同時(shí)間睡眠,從而形成虛擬簇通過(guò)突發(fā)傳遞和消息分割機(jī)制來(lái)減少消息的傳輸時(shí)延和控制消息的開(kāi)銷(xiāo)通過(guò)流量自適應(yīng)的偵聽(tīng)機(jī)制,減少網(wǎng)絡(luò)延時(shí)在傳輸過(guò)程中的累加效應(yīng)2.2基于分配的協(xié)議:SMACS協(xié)議,TRAMA協(xié)議,2.3混合型MAC協(xié)議:2.4跨層MAC協(xié)議.面向沖突,面向競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)議.基于競(jìng)爭(zhēng)的協(xié)議,有圖的協(xié)議.WSN協(xié)議結(jié)
9、構(gòu)模型,畫(huà)圖第三章:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層1無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層的主要功能?與OSI七層協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層的不同點(diǎn)。功能:路由的選擇,尋找一條從源結(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的最優(yōu)路徑路由的維護(hù),保證數(shù)據(jù)能夠沿著這條最優(yōu)路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)不同點(diǎn):傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)路由協(xié)議主要目的是減小網(wǎng)絡(luò)擁塞,保持網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換,提供高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)無(wú)線(xiàn)傳感器的特征:大規(guī)模分布式應(yīng)用,以數(shù)據(jù)為中心,基于局部拓?fù)湫畔?基于應(yīng)用,數(shù)據(jù)的融合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議面臨的問(wèn)題?最優(yōu)路徑選擇,安全性,Qos保證,能量高效利用和均衡節(jié)能,高擴(kuò)展性,容錯(cuò)性,數(shù)據(jù)融合技術(shù),通信量分布不均勻無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議可以分為哪幾種?基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議
10、,基于集群的路由協(xié)議,基于地理位置的路由協(xié)議基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議:能夠?qū)Ω兄臄?shù)據(jù)按照屬性命名,對(duì)相同屬性的數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中進(jìn)行融合操作,減少網(wǎng)絡(luò)中冗余數(shù)據(jù)的傳輸基于集群的路由協(xié)議:考慮路由算法的可擴(kuò)展性,分層的路由協(xié)議基于地理位置的路由協(xié)議:利用節(jié)點(diǎn)的地理位置來(lái)改變以有的路由算法4對(duì)比WSN各種路由協(xié)議的特點(diǎn)和異同點(diǎn)。泛洪協(xié)議的最主要優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)??jī)?yōu)點(diǎn):向節(jié)點(diǎn)廣播,直至數(shù)據(jù)到達(dá)目的地才停止缺點(diǎn):內(nèi)爆和重疊,浪費(fèi)了大量能量什么是基于數(shù)據(jù)的路由協(xié)議?舉例有哪幾種?SPIN路由算法(基于協(xié)商的路由算法)DD路由算法(定向擴(kuò)散路由算法)什么是基于集群的路由協(xié)議?舉例有哪幾種?分層的路由協(xié)議LEACH路由
11、協(xié)議:TEEN協(xié)議:什么是基于地理位置的路由協(xié)議?舉例有哪幾種?利用位置數(shù)據(jù),確定自己的路由協(xié)議,提高網(wǎng)絡(luò)性能GAF路由算法:使用地理位置協(xié)助改進(jìn)其余路由算法,以用來(lái)約束網(wǎng)絡(luò)中的路由搜索區(qū)域,減少網(wǎng)絡(luò)不必要的開(kāi)銷(xiāo)GEAR算法:利用地理位置來(lái)實(shí)現(xiàn)自己的路由策略什么是“洞現(xiàn)象,”舉例說(shuō)明如何減少洞造成的節(jié)點(diǎn)死亡?洞:某個(gè)節(jié)點(diǎn)的周?chē)鷽](méi)有任何鄰居節(jié)點(diǎn)比它到事件區(qū)域的路徑所耗費(fèi)的路徑代價(jià)更大解決方法:出現(xiàn)洞現(xiàn)象時(shí),選取臨界點(diǎn)中代價(jià)最小的節(jié)點(diǎn)作為下一跳節(jié)點(diǎn)仁路由,路由維護(hù),路由選擇2路由協(xié)議有哪幾類(lèi),區(qū)分無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的特點(diǎn):高效,均衡的利用好能量協(xié)議精簡(jiǎn),無(wú)復(fù)雜算法,無(wú)大容量冗余數(shù)據(jù)需要存儲(chǔ),控
12、制開(kāi)銷(xiāo)小網(wǎng)絡(luò)的互連通過(guò)sink節(jié)點(diǎn)來(lái)完成,其余節(jié)點(diǎn)不提供網(wǎng)外通信網(wǎng)絡(luò)無(wú)中心節(jié)點(diǎn),多采用基于數(shù)據(jù)或基于位置的路由算法機(jī)制由于節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)或者失效,一般采用多路徑備選第五章:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的傳輸層仁WSN的傳輸層協(xié)議特點(diǎn)降低傳輸層協(xié)議的能耗,進(jìn)行有效的擁塞控制,保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性.2.能否把TCP協(xié)議用于WSN,他們之間的關(guān)系不能a.TCP協(xié)議提供端到端的可靠信息傳輸,中間轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有數(shù)據(jù)處理能力而WSN要求節(jié)點(diǎn)能處理數(shù)據(jù)TCP三次握手機(jī)制,時(shí)間長(zhǎng)過(guò)程復(fù)雜.而WSN動(dòng)態(tài)性強(qiáng),實(shí)時(shí)性要求高,TCP沒(méi)有相應(yīng)的處理機(jī)制TCP可靠性要求高,而WSN有一定的數(shù)據(jù)包丟失或刪除TCP協(xié)議中的ACK反饋機(jī)制時(shí)延高,能
13、量消耗大,不適合WSNTCP每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有IP,在WSN中不現(xiàn)實(shí)第六章:通信標(biāo)準(zhǔn)仁Zigbee,IEEE802.15.4,藍(lán)牙之間的聯(lián)系,概念,特點(diǎn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)是一種低速率、近距離無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)主要包括:物理層,介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制層IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)R-WPAN網(wǎng)絡(luò)制定了物理層和MAC子層協(xié)議,其定義的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)具有如下特點(diǎn):1)在不同的載波頻率下實(shí)現(xiàn)了20Kbps、40kbps,100kbps和250kbps四種不同的傳輸頻率;2支持星型和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)兩種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);3)有16位和64位兩種地址格式,其中64位地址是全球唯一的擴(kuò)展地址;4)
14、支持沖突避免的載波多路偵聽(tīng)技術(shù);5)支持確認(rèn)(ACK)機(jī)制,保證傳輸可靠性。LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中,根據(jù)設(shè)備所具有的通信能力分為:全功能設(shè)備(FFD)精簡(jiǎn)功能設(shè)備RFD)IEEE802.15.4物理層數(shù)據(jù)服務(wù)包括以下五方面的功能:(1)激活和休眠射頻收發(fā)器(2)物理信道能量檢測(cè)(3)檢測(cè)接收數(shù)據(jù)包的鏈路質(zhì)量指示(4)空閑信道評(píng)估(5)收發(fā)數(shù)據(jù)(6)物理層屬性參數(shù)的獲取與設(shè)置MAC層功能1)協(xié)調(diào)器產(chǎn)生并發(fā)送信標(biāo)幀,普通設(shè)備根據(jù)協(xié)調(diào)器的信標(biāo)幀與協(xié)調(diào)器同步;2)支持PAN(個(gè)人域網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)的關(guān)聯(lián)和取消關(guān)聯(lián)的操作;3)支持無(wú)線(xiàn)信道的通信安全;4)使用CSMA/CA機(jī)制訪(fǎng)問(wèn)信道;5)支持時(shí)隙保障(GTS)機(jī)
15、制;6)支持不同設(shè)備的MAC層間可靠傳輸。Zigbee協(xié)議簡(jiǎn)介相對(duì)常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)通信標(biāo)準(zhǔn),比較緊湊、簡(jiǎn)單??煞譃?個(gè)層次:物理層/數(shù)據(jù)鏈路層,Zigbee堆棧層和應(yīng)用層。ZigBee協(xié)議主要特征省電可靠廉價(jià)短時(shí)延大網(wǎng)絡(luò)容量安全Zigbee網(wǎng)絡(luò)層功能網(wǎng)絡(luò)層在MAC層與應(yīng)用層之間提供合適的接口,通過(guò)激發(fā)MAC層動(dòng)作執(zhí)行尋址和路由功能。主要任務(wù)包括:網(wǎng)絡(luò)的建立設(shè)備的加入設(shè)備段地址的分配設(shè)備的離開(kāi)鄰居列表的維護(hù)Zigbee網(wǎng)絡(luò)層包括網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)實(shí)體和網(wǎng)絡(luò)層管理實(shí)體Zigbee應(yīng)用層:由應(yīng)用支持子層(APS)應(yīng)用框架(AF)Zigbee設(shè)備對(duì)象(ZDO)Zigbee設(shè)備:協(xié)調(diào)器、路由器、終端設(shè)備藍(lán)牙:短距離通
16、信,10m內(nèi)藍(lán)牙采用分散式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及快跳頻和短包技術(shù),支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)及點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信,采用時(shí)分雙工傳輸方案第七章:時(shí)間同步技術(shù)什么是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步?與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步有何不同?時(shí)間同步:使網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)間保持一致時(shí)間同步的三種情況:判斷事件發(fā)生的先后順序,相對(duì)同步,絕對(duì)同步時(shí)間同步的參考時(shí)間來(lái)源分:外同步和內(nèi)同步計(jì)數(shù)方式:硬件計(jì)數(shù)(晶振),軟件計(jì)數(shù)時(shí)鐘偏移:本地時(shí)間與真實(shí)時(shí)間的差值,用來(lái)描述計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確度時(shí)鐘漂移:本地時(shí)間變化率與1的差值,反映時(shí)鐘計(jì)數(shù)的穩(wěn)定性不同點(diǎn):現(xiàn)有傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步機(jī)制關(guān)心的是怎樣使同步誤差更小,不關(guān)心節(jié)點(diǎn)的計(jì)算復(fù)雜程度,通信的安全保障和能耗問(wèn)題,N
17、TP和GPS時(shí)間同步技術(shù)不適用于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)。時(shí)間同步的方法有哪些?哪些適合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)?為什么?DMTS同步:考慮報(bào)文的傳輸延遲,在設(shè)置本地時(shí)間時(shí),報(bào)文中嵌入的時(shí)間加上傳輸延遲即節(jié)點(diǎn)的本地時(shí)間。算法簡(jiǎn)單靈活,網(wǎng)絡(luò)流量小,能耗小,但沒(méi)考慮傳播延遲,編解碼影響,同步精度不高。RBS同步:消除發(fā)送時(shí)間和訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間所造成的傳輸時(shí)間誤差,從而提高同步精度。接收節(jié)點(diǎn)只需要比較接收節(jié)點(diǎn)接收?qǐng)?bào)文的時(shí)間誤差。但網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)大。TPSN同步:雙向報(bào)文交換協(xié)議,層次型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。分為層次發(fā)現(xiàn)階段和時(shí)間同步兩個(gè)階段。消除了訪(fǎng)問(wèn)時(shí)間帶來(lái)的時(shí)間同步時(shí)延,提高了時(shí)間同步的精度,協(xié)議的同步開(kāi)銷(xiāo)比較大。FTSP算法:使用單個(gè)廣播
18、消息實(shí)現(xiàn)發(fā)送節(jié)點(diǎn)與接收節(jié)點(diǎn)之間的時(shí)間同步,采用同步時(shí)間數(shù)據(jù)的線(xiàn)性回歸方法估計(jì)時(shí)鐘漂移和偏差。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題有哪些?傳輸延遲不可預(yù)測(cè),高能效,可擴(kuò)展,健壯列表比較時(shí)間同步技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn)?精度:FTSPRBSTPSN收斂性:TPSN收斂時(shí)間較長(zhǎng),RBS和FTSP收斂時(shí)間較短擴(kuò)展性:TPSN擴(kuò)展性最差魯棒性:RBSFTSPTPSN能耗方面:RBS能耗較大,TPSN相對(duì)較小,F(xiàn)TSP最小新型時(shí)間同步技術(shù):協(xié)作同步:遠(yuǎn)方節(jié)點(diǎn)直接接收到時(shí)間基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)的同步脈沖,中間節(jié)點(diǎn)只是起協(xié)調(diào)作用螢火蟲(chóng)同步:Pekin模型和M&S模型。優(yōu)點(diǎn)同步可直接在物理層而不需要以報(bào)文的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)任何同步信號(hào)
19、的處理方式均相同,與同步信號(hào)的來(lái)源無(wú)關(guān),因此擴(kuò)展性強(qiáng)機(jī)制簡(jiǎn)單,不需要對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的時(shí)間信息進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)間同步類(lèi)型解決的主要問(wèn)題TPSN,RBS協(xié)議,有圖的協(xié)議第八章:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)定位技術(shù)什么是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位技術(shù)?與傳統(tǒng)定位技術(shù)有何不同點(diǎn)?無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位:依靠網(wǎng)絡(luò)中少量的位置已知的節(jié)點(diǎn),通過(guò)鄰居節(jié)點(diǎn)間有限的通信和某種定位機(jī)制確定網(wǎng)絡(luò)中所有未知節(jié)點(diǎn)的位置。自定位:確定節(jié)點(diǎn)自身在系統(tǒng)中的位置目標(biāo)定位:確定目標(biāo)節(jié)點(diǎn)在系統(tǒng)中的位置定位的方法有哪些?哪些適合無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)?為什么?三邊定位法:角度定位法:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)定位的關(guān)鍵技術(shù)有哪些?列表比較定位技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)?類(lèi)型區(qū)分定位的基本原理
20、測(cè)量?jī)牲c(diǎn)之間的距離:根據(jù)接收信號(hào)的強(qiáng)度來(lái)計(jì)算距離根據(jù)信號(hào)傳播時(shí)間(TOA)或者時(shí)間差來(lái)計(jì)算距離(TDOA)根據(jù)接收信號(hào)相位差定位傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法特點(diǎn):自組織性,健壯性,節(jié)能性,分布式,可擴(kuò)展性第九章:容錯(cuò)設(shè)計(jì)技術(shù)什么是容錯(cuò)?無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)的重要性?容錯(cuò):當(dāng)由于種種原因在系統(tǒng)中出現(xiàn)了數(shù)據(jù),文件損壞或丟失時(shí),系統(tǒng)能夠?qū)⑦@些文件恢復(fù)到發(fā)生事故以前的狀態(tài),使系統(tǒng)能夠連續(xù)正常運(yùn)行的一種技術(shù)。什么是失效,故障,差錯(cuò)?失效:設(shè)備停止工作,不能夠完成所要求的功能故障:設(shè)備還能工作,但不能夠按照系統(tǒng)要求工作,得不到應(yīng)有功能差錯(cuò):設(shè)備出現(xiàn)了不正常的操作步驟或結(jié)果故障模型有哪幾種?故障避免,故障檢測(cè),故障隔離
21、,故障修復(fù)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的可靠性主要體現(xiàn)在哪幾方面?分別如何實(shí)現(xiàn)可靠性?事件的可靠性,數(shù)據(jù)包的可靠性基于空間相關(guān)性的故障診斷有哪三種策略?各自特征是什么?空間相關(guān)性:無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中相鄰節(jié)點(diǎn)的同類(lèi)傳感器之間所測(cè)量的值通常有很相近的特性多數(shù)投票策略:通過(guò)與鄰居節(jié)點(diǎn)測(cè)量值進(jìn)行比較,根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)在誤差范圍內(nèi)的個(gè)數(shù)。均值策略:計(jì)算鄰居測(cè)量值的平均值,判斷自己是否正確。中值策略:利用鄰居測(cè)量值的中值與自己的測(cè)量值進(jìn)行比較WSN故障層級(jí):部件級(jí),節(jié)點(diǎn)級(jí),網(wǎng)絡(luò)級(jí)第十章什么是QOS?無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的QOS需求有哪些?含義:應(yīng)用角度:QOS代表用戶(hù)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)所提供服務(wù)的滿(mǎn)意程度網(wǎng)絡(luò)角度:QOS代表網(wǎng)絡(luò)向用戶(hù)所提供的業(yè)務(wù)參數(shù)指標(biāo)需求:可用性,吞吐量,時(shí)延,時(shí)延變化,丟包率7舉例說(shuō)明WSN的QOS在各個(gè)協(xié)議層是如何實(shí)現(xiàn)的?應(yīng)用層QOS:系統(tǒng)生命周期,查詢(xún)響應(yīng)時(shí)間,事件檢測(cè)成功率,查詢(xún)結(jié)果數(shù)據(jù)的事件空間分辨率,數(shù)據(jù)可靠性,數(shù)據(jù)新穎度。數(shù)據(jù)管理層QOS:傳感器節(jié)點(diǎn)相互合作,實(shí)現(xiàn)高效的信息采集和分發(fā)策略。資源自適應(yīng)信息采集算法RAIG數(shù)據(jù)傳輸層QOS:PSFQ(快吸慢取得方式,可靠得數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議價(jià)),ESRT協(xié)議(新穎的數(shù)據(jù)傳輸方法)網(wǎng)絡(luò)層QOS:路由協(xié)議通過(guò)將數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)連通層QOS:保證網(wǎng)絡(luò)的感知覆蓋度和連通度MAC層QOS:提出基于沖突和載波監(jiān)聽(tīng)的MAC協(xié)議,目標(biāo)
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