無線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理及方法復(fù)習(xí)題

簡述無線網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)訪問掌握方法CSMA/CA的工作原理CSMA/CA當(dāng)某個站點(diǎn)〔源站點(diǎn)〕DIFS時間內(nèi)始終空閑，則發(fā)送這個數(shù)據(jù)幀。發(fā)送完畢后，源站點(diǎn)等待接收ACK確認(rèn)幀。假設(shè)目的站SIFSACK確認(rèn)幀。假設(shè)源站點(diǎn)在規(guī)定的時間內(nèi)接收到ACK確認(rèn)幀，則說明沒有發(fā)生沖突，這一幀發(fā)送成功。否則執(zhí)行退避算法。802.11無線LAN802.11規(guī)定每個遵從該標(biāo)準(zhǔn)的無線局域網(wǎng)必需供給9種效勞，這些效勞分為兩類，54〔cell〕AP5APAPPCF效勞和功率治理需求等。AP可以承受或拒絕移動站點(diǎn)的參加。假設(shè)移動站點(diǎn)被承受，它必需證明它自己的身份。⑵解除關(guān)聯(lián)。無論是AP⑶重建關(guān)聯(lián)。站點(diǎn)可以使用該效勞來轉(zhuǎn)變它的首選AP。⑷分發(fā)。該效勞打算如何將發(fā)送到APAP幀可以被直接發(fā)送出去，否則必需通過有線網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)。802.11〔具有不同的編址方案或幀格式〕802.114⑴身份認(rèn)證。當(dāng)移動站點(diǎn)與APAP看它是否知道以前安排給它的密鑰；移動站點(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；假設(shè)AP被正式參加到單元中。⑵解除認(rèn)證。一個以前經(jīng)過認(rèn)證的站想要離開網(wǎng)絡(luò)時，需要解除認(rèn)證。⑶保密。處理加密和解密，加密算法為RC4。⑷數(shù)據(jù)傳遞。供給了一種數(shù)據(jù)傳送和接收方法簡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工作過程無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)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(luò)，目的是協(xié)作地采集、處理和傳輸網(wǎng)絡(luò)掩蓋地域內(nèi)感知對象的監(jiān)測信息，并報(bào)告給用戶為什么無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要時間同步，簡述RBS、TPSN時間同步算法工作原理？差，RBS同步協(xié)議的根本思想是多個節(jié)點(diǎn)接收同一個同步信號，然后多個收到同步信號的節(jié)點(diǎn)缺點(diǎn)是協(xié)議開銷大TPSN協(xié)議承受層次型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，首先將全部節(jié)點(diǎn)依據(jù)層次構(gòu)造進(jìn)展分級，然后每個節(jié)點(diǎn)與上一級的一個節(jié)點(diǎn)進(jìn)展時間同步，最終全部節(jié)點(diǎn)都與根節(jié)點(diǎn)時間同步。為什么無線傳感器網(wǎng)絡(luò)需要節(jié)點(diǎn)定位，簡述基于距離的定位算法三邊測量算法、三角測量算法的工作原理？自身的位置，并在通信和協(xié)作過程中利用位置信息完成應(yīng)用要求。假設(shè)沒有位置信息，傳感器節(jié)點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)幾乎是沒有應(yīng)用價值的。所以，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中，節(jié)點(diǎn)的定位成為關(guān)鍵的問題。基于距離的定位算法：通過測量節(jié)點(diǎn)與信標(biāo)節(jié)點(diǎn)間的實(shí)際距離或方位進(jìn)展定位三邊測量算法：A、B、CDD坐標(biāo)三角測量算法：A、B、CD相對于節(jié)點(diǎn)A、B、CD無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造包括哪些局部，各局部的功能分別是什么？無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)造包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層和能量治理方式協(xié)同工作，在節(jié)點(diǎn)移動的傳感器網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，并支持多任務(wù)和資源共享。簡述基于ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)?說明節(jié)點(diǎn)設(shè)備類型的不同與功能？ZigBeeChipcon公司生產(chǎn)的2.4GHz單芯片CC2430。該單芯片上整合了ZigBeeRF。ZigBee協(xié)調(diào)器的作用在于啟動網(wǎng)絡(luò)初始化、組織網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和存儲各節(jié)點(diǎn)信息。路由器設(shè)備的作用是治理每對節(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。簡述無線傳感器應(yīng)用的開發(fā)過程，系統(tǒng)仿真常用哪些軟件平臺？開發(fā)過程傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用過程中的閱歷，整個開發(fā)過程分為分析、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和測試四個階段分析階段:整個開發(fā)過程始于分析階段，這個階段顯示系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)做什么。指出系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的定義，在此根底上分析員要能夠準(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、軟件系統(tǒng)等。使用模塊化的用戶需求。實(shí)現(xiàn)階段:完成系統(tǒng)軟硬件平臺的定制和創(chuàng)立實(shí)際的程序。依據(jù)目標(biāo)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和需求，WSN要的局部，以節(jié)約有限的空間，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。測試階段:將編譯成功的應(yīng)用程序?qū)斯?jié)點(diǎn)進(jìn)展測試。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)使用的仿真工具主要有NS2、TinyOS、OPNET、OMNET++等等。其中TinyOSNS2:NS是一種可擴(kuò)展、以配置和可編程的時間驅(qū)動的仿真工具,它是由REAL仿真器進(jìn)展而來.在NSC++和OTCL兩種程序設(shè)計(jì)語言,C++是一種相對運(yùn)行速度較快但是轉(zhuǎn)換比較慢的語言，所以C++語言被用來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,編寫NS底層的仿真引擎;OTCLC+OTCL用來配置仿真中各種參數(shù),建立仿真的整體構(gòu)造,OTCL的腳本通過調(diào)用引擎中各類屬性、仿真結(jié)果,還可以對結(jié)果進(jìn)展相應(yīng)的統(tǒng)計(jì)處理或制圖.NS可以供給有線網(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)絡(luò)中鏈NS中的很多協(xié)議都和真實(shí)代碼格外接近,其真實(shí)性和牢靠性是格外高的OPNET主要特點(diǎn)包括以下幾個方面:(1)承受面對對象的技術(shù),對象的屬性可以任意配置,每一對象屬于相應(yīng)行為和功能的類,可以通過定義的類來滿足不同的系統(tǒng)要求；(2)OPNET(3)OPNET化界面建模,為使用者供給三層(網(wǎng)絡(luò)層、節(jié)點(diǎn)層、進(jìn)程層)建模機(jī)制來描述現(xiàn)實(shí)的系統(tǒng)；OPNET在過程層次中使用有限狀態(tài)機(jī)來對其它協(xié)議和過程進(jìn)展建模,用戶模型及OPNETC(5)OPNET建了很多性能分析器,它會自動采集模擬過程的結(jié)果數(shù)據(jù)；(6)OPNET幾乎預(yù)定義了全部常用的業(yè)務(wù)模型,如均勻分布、泊松分布等TinyOS是特地針對傳感器研發(fā)出的操作系統(tǒng)。使用的語言為nesC語言。TinyOSTOSSIMAvroraTOSSIM(TinyOSsimulation)是一個支持基于TinyOSPC器.TOSSIMTinyOS生成仿真程序。Avrora是一種特地為AtmelMica2節(jié)點(diǎn)上以AVR真分析的工具。無線傳感器網(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)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)以節(jié)能、延長網(wǎng)絡(luò)生命周期為主要目的。QoS路由。目前傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的爭論重點(diǎn)主要集中在能量效率上,而在將來的爭論中可能還需要解決由視頻和成像傳感器以及實(shí)時應(yīng)用引起的QoS問題。WSNs路由協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涓兄α亢鸵苿有缘闹С直容^差,如何在掌握協(xié)議開銷的前提下,支持快速拓?fù)涓兄且粋€重要挑戰(zhàn)。WSNs的固有特性,其路由協(xié)議極易受到安全威逼,是網(wǎng)絡(luò)攻擊的主要目標(biāo),設(shè)計(jì)簡潔、有效、適用于WSNs的安全機(jī)制是今后努力的方向。有效功耗。WSNs中數(shù)據(jù)通信最為耗能,今后盡量通過使用數(shù)據(jù)融合技術(shù)、數(shù)據(jù)傳輸中承受過濾機(jī)制來削減通信量,并通過讓各節(jié)點(diǎn)平均消耗能量來保持通信量的負(fù)載均衡。WSNs節(jié)點(diǎn)簡潔發(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,以確保在路由消滅故障時能夠盡快得到恢復(fù),可承受多路徑傳輸來提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)睦慰啃詿o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(WSNOSWSN系統(tǒng)的根本軟件環(huán)境，是許很多多的WSN。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)效勞，而是定義了一套通性，同時允許應(yīng)用程序重用通用的軟件效勞和抽象。同其他操作系統(tǒng)一樣，WSNOS是為了便利受限〔處理器速度、存儲器大小、內(nèi)存大小、通訊帶寬、資源數(shù)量以及電源受限，設(shè)備特別性和缺乏全都的抽象層次。因此，WSNOS的設(shè)計(jì)策略必需是一個資源庫，從中抽取一局部組成應(yīng)用。它致力于供給有限資源的并發(fā)，而不是供給接口或形式。伯克利開發(fā)的TinyOS正是這樣一套WSNOSTinyOS2.0：美國加州大學(xué)伯克利分校開發(fā)，大事驅(qū)動，基于組件，使用nesCnesC:使用CC〔component〕和接口〔interface〕的關(guān)鍵字定義，定義了接口及如何使用接口表達(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)動態(tài)連接和配置MantisOS0.9.5(MultimodalNetworksofIn-situSensors)美國克羅拉多大學(xué)c內(nèi)核占用的RAM500〔例如加密解密，數(shù)據(jù)融合，定位，時間同步等〕的需求SOS1.7：美國加州大學(xué)洛杉磯分校開發(fā)，供給了很好的動態(tài)增加和刪除模塊的功能，CWSNAd-hocWSNWSN是AdhocWSN與傳統(tǒng)的Adhoc1、WSN節(jié)點(diǎn)數(shù)量更為浩大，分布更為密集；2、WSN節(jié)點(diǎn)更簡潔失效，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁；3、WSNAdhoc4、WSN的動力能源、運(yùn)算力量、存儲器大小均受局限；5、WSN不必?fù)碛腥蚪y(tǒng)一標(biāo)識符；6、WSN正是由于WSNAdhocAdhoc能適用于WSN，也導(dǎo)致兩者的應(yīng)用存在著顯著差異。Adhoc特點(diǎn)，使得它的應(yīng)用領(lǐng)域與一般的通信網(wǎng)絡(luò)有著格外大的區(qū)分。傳感器節(jié)點(diǎn)的組成和特點(diǎn)。構(gòu)造：節(jié)點(diǎn)可以組成三種拓樸構(gòu)造：星型構(gòu)造、網(wǎng)狀構(gòu)造(Mesh)和簇狀構(gòu)造(Clustertree)。節(jié)點(diǎn)以自組織形式構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)、每個節(jié)點(diǎn)都可以自主采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)通過單跳方式或多跳中繼方式送到會聚節(jié)點(diǎn)(Sink節(jié)點(diǎn))。會聚節(jié)點(diǎn)將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程的掌握中心，或通過RS232PC機(jī)進(jìn)展數(shù)據(jù)處理和存儲。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)算和存儲力量有限；(3)節(jié)點(diǎn)體積微小，通常攜帶能量格外有限的電池，節(jié)點(diǎn)能量有限；(4)通信力量有限，傳感器網(wǎng)絡(luò)的下如何設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)通信機(jī)制以滿足傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信是必需考慮的問題；(5)各傳感器節(jié)點(diǎn)位置隨機(jī)分布，具有自組織特性。S-MAC基于競爭的隨機(jī)訪問MAC協(xié)議是載波偵聽多路訪問(CSMAIEEE802.11MAC協(xié)議的分布式協(xié)調(diào)工作模式中，就承受了帶沖突避開的載波偵聽多路訪問(CSMAwithCollisionAvoidance，CSMA/CA)協(xié)議，它是基于競爭的無線網(wǎng)絡(luò)MAC典型代表。CSMA/CA時間后重檢測信道。這種介質(zhì)訪問掌握層的方案簡化了實(shí)現(xiàn)自組織網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的過程。MAC在802.11無線局域網(wǎng)協(xié)議中，沖突的檢測存在肯定的問題，這個問題稱為“Near/Far“在無線系統(tǒng)中是無法辦到的。鑒于這個差異，在802.11中對CSMA/CD進(jìn)展了一些調(diào)整，承受了的協(xié)議CSMA/CA(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionAvoidance)或者DCF(DistributedCoordinationFunction)。CSMA/CAACKACK信號后才確認(rèn)送出的數(shù)據(jù)已經(jīng)正確到達(dá)目的地址。目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)承受的主要傳輸介質(zhì)有哪些？各有何特點(diǎn)？目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)承受的主要傳輸介質(zhì)包括無線電、紅外線和光波等。無線通信的介質(zhì)包括電磁波和聲波。電磁波是最主要的無線通信介質(zhì)，而聲波一般僅用于水下的無線通信。依據(jù)波長的不同，電磁波分為無線電波、微波、紅外線、毫米波和光波等，其中無線電波在無線網(wǎng)絡(luò)中使用最廣泛。無線電波是簡潔產(chǎn)生，可以傳播很遠(yuǎn)，可以穿過建筑物，因而被廣泛地用于室內(nèi)以放射方和接收方的裝置在位置上不必要求很準(zhǔn)確的對準(zhǔn)。什么是meshmeshmesh網(wǎng)絡(luò)，由meshroutersmeshclients組成，其中meshroutersinternetmeshclients供給多跳的無線internet連接。無線Mesh網(wǎng)絡(luò)〔也稱為“多跳multi-ho完全不同的型無線網(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)。強(qiáng)健性。構(gòu)造敏捷。高帶寬。什么是調(diào)制技術(shù)？為什么WSN物理層要進(jìn)展調(diào)制機(jī)制設(shè)計(jì)？制數(shù)字信號”或?qū)廨d波進(jìn)展通斷調(diào)制，并進(jìn)展脈沖編碼PCM。數(shù)字調(diào)制它的缺點(diǎn)是需要較寬的頻帶，設(shè)備也簡單。調(diào)制技術(shù)的最終目的就是使得調(diào)制以后的信號對干擾有較強(qiáng)的抵抗作用，同時對相鄰的信道信號干擾較小，解調(diào)便利且易于集成。BPSK、O-QPSKBPSKBinaryPhaseShiftKeying。把模擬信號轉(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，從而可以同時傳送承受2(14QPSK88PSK。O-QPSoffsetQPS，也就是相對移相方式OQPSK。它具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于無線通信中，成為現(xiàn)代通信中一種格外重要的調(diào)制解調(diào)方式。在數(shù)字信號的調(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)也較為簡潔。什么是貪欲〔貪心〕算法？〔又稱貪欲算法心算法不是對全部問題都能得到整體最優(yōu)解體最優(yōu)解或者是整體最優(yōu)解的近似解。貪欲算法〔Greedyalgorithm〕是一種對某些求最優(yōu)解問題的更簡潔、更快速的設(shè)計(jì)技不肯定是最優(yōu)的，所以貪欲法不要回溯。個輸入和當(dāng)前已構(gòu)成在這種量度意義下的局部最正確解加在一起不能產(chǎn)生一個可行解貪欲算法。是使用貪欲算法的核心。GPSR傳送模式：貪欲轉(zhuǎn)發(fā)模式和周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式。點(diǎn)“，假設(shè)某個鄰節(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，同置為就轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)模式為周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式：該模式使用簡潔的平坦圖遍歷算法)其執(zhí)行的過程如圖,所示)實(shí)際上，“#$%$&/節(jié)點(diǎn)%的面上依據(jù)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用于轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)分組的第一個面，這樣的面被節(jié)點(diǎn)(到節(jié)點(diǎn)%的連線(%所分割!當(dāng)一個數(shù)據(jù)分組進(jìn)入到周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式時，“#$%$&會記錄下模式切換點(diǎn)$在數(shù)據(jù)分組中!保存$)位置信息的目的是為了在后面的轉(zhuǎn)發(fā)過程中推斷數(shù)據(jù)分組是否可恢復(fù)為貪欲轉(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，“#$%$&首先會對保存在數(shù)據(jù)分組中的位置信息$節(jié)點(diǎn)%的歐氏距離比$“#$%$&標(biāo)志該數(shù)據(jù)分組為貪欲轉(zhuǎn)發(fā)組什么路由空洞？如何產(chǎn)生的？怎樣解決？使用貪欲轉(zhuǎn)發(fā)策略會消滅所謂路由空洞缺欠。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為半徑的圓的兩個交點(diǎn)在這里我們稱兩個圓的交點(diǎn)為路由空洞的頂點(diǎn)依據(jù)貪欲算法思想從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的全部鄰居都比自己到D的距離遠(yuǎn) 影所示要解決空洞現(xiàn)象，可以使用周邊轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。說明MECNTBFMECNMECN協(xié)議為每個節(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)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節(jié)點(diǎn)之達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的最小能量消耗MECN2的構(gòu)建由節(jié)點(diǎn)內(nèi)部的本地計(jì)算來完成。BelmanFondMECN具有自動重配置的特點(diǎn)，因此可以動態(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)境中不簡潔作到。盡管MECN協(xié)議最初是為無線自組網(wǎng)設(shè)計(jì)的，但該協(xié)議同樣使用于節(jié)點(diǎn)固定或者較少移動的無線長期網(wǎng)絡(luò)TBFTBF〔TemporaryBlockFlow〕是指兩個無線資源實(shí)體所使用的一個物理連接，以到達(dá)PDCHLLCPDUTBFTBF不同于GPRS協(xié)議。通信中的TBF----TemporaryBlockFlow臨時塊流；工業(yè)中的TBFThermalBondingFilm熱熔膠膜該協(xié)議主要有以下幾個特點(diǎn)：可利用GPRS協(xié)議的方法或其他方法避開空洞；通過指定不同的軌道參數(shù),簡潔實(shí)現(xiàn)多路徑傳播、播送、對特定區(qū)域的播送和多播；允許網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓?可避開