無線電網(wǎng)絡(luò)技術(shù)課后習(xí)題答案

-.-.可修編-第一章1.1如何理解計算機網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代社會的作用？答：在現(xiàn)代社會生產(chǎn)生活中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)信息的互通和流動，高速完善的網(wǎng)絡(luò)能使信息更快捷、準(zhǔn)確的傳輸，發(fā)揮強大的作用。網(wǎng)絡(luò)已成為信息社會的技術(shù)命脈和知識經(jīng)濟的發(fā)展基礎(chǔ)。1.2請給出計算機網(wǎng)絡(luò)的整體結(jié)構(gòu)。答：參考ISO/OSI模型以及TCP/IP模型。1.3目前的骨干網(wǎng)絡(luò)大多為光纖傳輸，部分城市實現(xiàn)了光纖到戶，為此是否可以完全用光纖取代所有其他類型的網(wǎng)絡(luò)？試分析。答：不能取代所有其他類型的網(wǎng)絡(luò)。電話線、有線電視線纜、雙絞線、電力線等在生活中大量存在，許多也基本能滿足不同實際需求，光纖鋪設(shè)較復(fù)雜、成本較高，適于新建網(wǎng)絡(luò)。1.4為什么網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧都以分層形式實現(xiàn)？各層主要完成哪些功能？答：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，所以采用結(jié)構(gòu)化的方法，將其分解為若干層次設(shè)置相應(yīng)的協(xié)議，便于維護和修改。各層次主要功能參考ISO/OSI模型以及TCP/IP模型。1.5無線網(wǎng)絡(luò)近幾年得到了快速發(fā)展，試分析其原因并給出對未來無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的看法。答：各種不同需求推動無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，未來發(fā)展體現(xiàn)多元化、便捷等特點。1.6試分析和比較無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)，可以從傳輸方式、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行比較。答：有線通信的開通必須架設(shè)電纜，或挖掘電纜溝或架設(shè)架空明線；而架設(shè)無線鏈路則無需架線挖溝，線路開通速度快，將所有成本和工程周期統(tǒng)籌考慮。無線擴頻的投資是相當(dāng)節(jié)省的。有線通信的質(zhì)量會隨著線路的擴展而急劇下降，如果中間通過電話轉(zhuǎn)接局，則信號質(zhì)量下降更快，到4、5公里左右已經(jīng)無法傳輸高速率數(shù)據(jù)，或者會產(chǎn)生很高的誤碼率，速率級別明顯降低，而對于無線擴頻通信方式，50公里內(nèi)幾乎沒有影響，一般可提供從64K到2M的通信速率。有線通信鋪設(shè)時需挖溝架線，成本投入較大，且電纜數(shù)量固定，通信容量有限；而無線擴頻則可以隨時架設(shè)，隨時增加鏈路，安裝、擴容方便。1.7試分析和比較無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)，可從傳輸方式、組網(wǎng)結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行比較。答：有線網(wǎng)絡(luò)須架設(shè)電纜，挖掘電纜溝或架設(shè)架空明線；而無線鏈路則無需架線挖溝，線路開通速度快，將所有成本和工程周期統(tǒng)籌考慮，無線鏈路成本節(jié)省。有線網(wǎng)絡(luò)電纜數(shù)量固定，通信容量有限，而無線網(wǎng)絡(luò)相對更靈活，隨時增加鏈路，安裝、擴容方便。通信質(zhì)量方面，無線網(wǎng)絡(luò)和有線網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量均會隨線路距離擴展而下降，如果配備中繼設(shè)備，可予以改善。1.9為什么現(xiàn)階段IPv6必須與IPv4共存，而不是直接取代？它們各有什么樣的特點？答：由于現(xiàn)階段大部分互聯(lián)網(wǎng)用戶使用IPv4，若直接升級到IPv6，必須將互聯(lián)網(wǎng)上所有節(jié)點都進(jìn)行修改，實施起來比較困難，所以使用IPv4/IPv6的形式進(jìn)行過度，不遠(yuǎn)的將來，IPv6將會得到全面使用，最終取代IPv4。IP是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議。目前IP協(xié)議的版本是IPv4，發(fā)展至今已經(jīng)使用了30多年。IPv4的地址位數(shù)為32位，也就是最多有2的32次方的電腦可以聯(lián)到Internet上。IPv6是下一版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，也可以說是下一代互聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議，IPv6除了一勞永逸地解決了地址短缺問題以外，還考慮了在IPv4中解決不好的其它問題，主要有端到端IP連接、服務(wù)質(zhì)量（QoS）、安全性、多播、移動性、即插即用等。第二章2.1無線電頻譜如何劃分？請簡單介紹ISM頻段。答：無線電可用來進(jìn)行聲音和圖像廣播、氣象預(yù)報、導(dǎo)航、無線電通信等業(yè)務(wù)。根據(jù)無線電波傳播及使用的特點，國際上將其劃分為12個頻段，通常的無線電通信只使用其中的第4~12頻段，無線電頻譜和波段的劃分如下表所示。序號頻段名稱頻段范圍(含上限不含下限)波段名稱ITU規(guī)定ISM(IndustrialScientificMedical，工業(yè)科學(xué)醫(yī)療)頻段，開放給工業(yè)、科學(xué)、醫(yī)療等三類機構(gòu)使用，無需授權(quán)，可免費使用。ISM頻段在各國規(guī)定并不統(tǒng)一，美國有3個頻段902-928MHz、2.4-2.4835GHz和5.725-5.850GHz，其中2.4GHz頻段各國通用。歐洲ISM低頻段為868MHz和433MHz。使用需遵守一定的發(fā)射功率(一般低于1W)，不要干擾其它頻段。許多無線網(wǎng)絡(luò)可工作于ISM頻段。2.2不同無線網(wǎng)絡(luò)采用的無線通信介質(zhì)各異。請列舉常見的幾類，并進(jìn)行對比。答：無線網(wǎng)絡(luò)通信方式主要有三類：⑴無線電波；⑵微波；⑶紅外線。無線電波通信是指利用自由空間（大氣層和外層真空）傳播的射頻頻段的電磁波進(jìn)行的通信，其原理在于導(dǎo)體中電流強弱的改變會產(chǎn)生無線電波。微波通信是指利用頻率為300M—300GHz之間的電磁波作為傳輸介質(zhì)進(jìn)行通信。它又可以細(xì)分為地面微波通信和衛(wèi)星微波通信兩大類。紅外通信是指以紅外線為載體，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ欧绞健?.3假設(shè)有一個波長為0.5mm的微波發(fā)射器，最大傳輸距離為50m，則其滿足最大傳輸距離的損耗為多大？2.4

常見的信號干擾和損耗有哪些？如何解決？

答：參考2.3.1節(jié)。

2.5

請簡述信號的調(diào)制過程，并對比常見的調(diào)制技術(shù)。

答：參考2.4.1節(jié)。2.6調(diào)頻擴頻和直接序列擴頻技術(shù)各有什么特點？答：跳頻擴頻(FHSS)是用一定的擴頻碼序列進(jìn)行選擇的多頻率頻移鍵控調(diào)制，使載波頻率不斷跳變。發(fā)送方用看似隨機的無線電頻率序列廣播信息，并以固定間隔從一頻率跳至另一頻率。而接收方接收時也同步跳轉(zhuǎn)頻率。竊聽者只能聽到無法識別的雜音，即使試圖在某一頻率上干擾，也只能影響有限的幾位信號。直接序列擴頻(DSSS)用高碼率的擴頻碼序列在發(fā)送方直接擴展信號頻譜，而接收方則用相同擴頻碼序列進(jìn)行解擴，即把頻譜拓寬的擴頻信號還原成原始信息。原始信號中每一位在傳輸中以多個碼片表示，即使用擴展編碼。這種擴展編碼能將信號擴展至更寬的頻帶范圍上，該頻帶范圍與使用碼片位數(shù)成正比。2.7復(fù)用技術(shù)和多址技術(shù)能提高無線傳輸?shù)男?，試比較分析常見的幾種復(fù)用和多址技術(shù)答：目前，常見的復(fù)用方式有頻分復(fù)用（FDM）、時分復(fù)用（TDM）、碼分復(fù)用（CDM）、空分復(fù)用（SDM）等。多址通信的方式有頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）、碼分多址（CDMA）、空分多址（SDMA）等。除了這些多址方式以外，其他復(fù)用方式也可以用在多址通信中，如極化復(fù)用和波分復(fù)用等，當(dāng)然多數(shù)情況下需和其它方式綜合運用。2.8

天線技術(shù)在無線網(wǎng)絡(luò)通信中起到了重要作用，試分析天線的主要技術(shù)指標(biāo)。

答：參考2.7.2節(jié)。2.9

MIMO包括哪些關(guān)鍵技術(shù)？

答：信道估計、空時信號處理、同步、分集等。具體分析見2.8節(jié)。2.10認(rèn)知無線電的功能和關(guān)鍵技術(shù)是什么？答：基本功能包括：分析無線環(huán)境，估計空間電磁環(huán)境中的干擾溫度和檢測頻譜空穴；信道狀態(tài)估計及容量預(yù)測；功率控制和動態(tài)頻譜管理。關(guān)鍵技術(shù)包括頻譜檢測、頻譜管理、功率控制等。2.12針對網(wǎng)絡(luò)仿真技術(shù)，請列舉不少于3種仿真平臺，分析對比其技術(shù)特點。答：OPNET、NS2、MATLAB等，具體技術(shù)特點可自行列舉和比較第三章3.1無線局域網(wǎng)具有什么特點？無線局域網(wǎng)存在哪些局限性？答：參考3.1.2節(jié)3.2試闡述無線局域網(wǎng)的組成和結(jié)構(gòu)。答：WLAN由站、無線介質(zhì)、無線接入點或基站、分布式系統(tǒng)等組成。WLAN根據(jù)物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為單區(qū)網(wǎng)和多區(qū)網(wǎng)；根據(jù)邏輯拓?fù)淇煞譃閷Φ仁酵負(fù)洹⒒A(chǔ)結(jié)構(gòu)式和線性、星形、環(huán)形等；根據(jù)控制方式可分為無中心分布式和有中心集中控制式兩種；根據(jù)與外網(wǎng)的連接性可分為獨立WLAN和非獨立WLAN。3.3IEEE802.11n是目前較常見的無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，請分析其技術(shù)特點。答：參考3.3.4節(jié)3.4常見的無線局域網(wǎng)MAC層優(yōu)化技術(shù)有哪些？各有什么特點？答：DCF主要有CSMA/CA，RTS/CTS兩種技術(shù)。EDCA特點：使用AIFS代替DIFS；最大最小競爭窗口的改變。3.5IEEE802.11有哪幾種幀間間隔(IFS)？請分析其含義和長度。答：IEEE802.11規(guī)定了4種IFS，以實現(xiàn)不同的訪問優(yōu)先級別，其時間長度關(guān)系為：SIFS<PIFS<DIFS<EIFS，具體含義和長度參考3.3.3節(jié)3.6部署大規(guī)模WLAN需要有效的AP和信道分配，請查閱文獻(xiàn)，了解研究進(jìn)展。答：請參考文獻(xiàn)【10】或查閱更新的文獻(xiàn)。3.7請使用某一種測量工具，測試你身邊的WLAN，對信道、數(shù)據(jù)包等進(jìn)行分析。答：可使用3.5.2節(jié)中介紹的工具測量你所在的校園無線網(wǎng)。3.8如下圖所示，無線節(jié)點A和C同時想與B通信，此時會產(chǎn)生什么問題？如何解決？答：隱藏節(jié)點問題。使用RTS和CTS控制信息來避免沖突。當(dāng)發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)前，先送出一個RTS包，告知在傳送范圍內(nèi)的所有節(jié)點不要有任何傳送操作。如果接收方目前空閑，則響應(yīng)一個CTS包，告訴發(fā)送方可開始發(fā)送數(shù)據(jù)，此CTS包也會告訴所有在接收方信號傳輸范圍內(nèi)的其他節(jié)點不要進(jìn)行任何傳輸操作。3.9如下圖所示，無線節(jié)點B想與A通信，同時節(jié)點C想與D通信，此時會產(chǎn)生什么問題？如何解決？答：暴露節(jié)點問題。采用RTS/CTS機制，當(dāng)一個節(jié)點偵聽到鄰近節(jié)點發(fā)出來的RTS，但卻沒有聽到相應(yīng)CTS，可以判定它本身是一個暴露節(jié)點，所以允許傳送數(shù)據(jù)到其他鄰近節(jié)點。這個節(jié)點可以成功送出RTS，但相應(yīng)的CTS不一定能被成功的收到。3.8請列舉兩個你熟悉的無線局域網(wǎng)應(yīng)用實例，分析其各項功能和技術(shù)特點。答：參考教材3.4節(jié)。第四章4.1為什么說無線城域網(wǎng)解決了最后一千米的接入問題？試分析。答：WMAN如WiMax能有效解決有線方式無法覆蓋地區(qū)的寬帶接入問題，有較完備的QoS機制，可根據(jù)業(yè)務(wù)需要提供實時。非實時不同速率要求的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，為居民和各類企業(yè)寬帶接入業(yè)務(wù)提供新方案4.2請簡單介紹IEEE802.16系列技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。答：參考表4.1。4.3WiMax協(xié)議體系結(jié)構(gòu)如何？答：參考4.2.3節(jié)。4.4請列舉WiMax的不同應(yīng)用場景？答：參考4.3.2節(jié)。4.5MWiMax的網(wǎng)絡(luò)切換包括哪幾種技術(shù)？各有什么特點？答：MWiMax切換主要涉及鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層和跨層融合。其中鏈路層切換分為硬切換(HHO)、宏分集切換(MDHO)和快速基站切換(FBSS)。特點參考4.4節(jié)。4.6試從多方面分析和比較WiMax與WiFi技術(shù)。答：可從傳輸范圍、傳輸速率、安全性進(jìn)行分析，請參考教材4.4節(jié)。4.8請針對移動通信的2G/3G/4G/5G技術(shù)，分析比較其技術(shù)特點。答：參考4.6節(jié)。4.10請在乘坐高鐵/動車等旅行時，測試寬帶服務(wù)的性能，列出結(jié)果和分析各種影響。答：可使用第3章介紹的有關(guān)測量工具軟件第五章5.1什么是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)？與其它無線網(wǎng)絡(luò)相比有何不同？答：衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的基本概念參考5.1.1節(jié)。相比其它無線網(wǎng)絡(luò)的特點參考5.1.3節(jié)。5.2請從衛(wèi)星制式、覆蓋區(qū)域范圍、用戶性質(zhì)、業(yè)務(wù)范圍等對無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類。答：參考表5.1。5.3衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)有哪些類型的軌道？各具有什么特點？答：參考5.2.1節(jié)。5.4未來的全球通信系統(tǒng)中，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)將是一個寬帶網(wǎng)絡(luò)，支持任何人在任何時間和任何地點進(jìn)行高效通信。為此，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)需要實現(xiàn)哪些關(guān)鍵技術(shù)？答：參考5.2.3節(jié)。5.5衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的鏈路有哪些？以具體衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)為例闡述。答：參考5.2.5節(jié)。5.6請簡單介紹移動衛(wèi)星系統(tǒng)(MSS)的通信標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計？答：參考5.5.1節(jié)和5.5.2節(jié)。5.7目前主要有哪些實際的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)？請予以簡單介紹。答：通信服務(wù)參考5.4節(jié)，定位導(dǎo)航服務(wù)參考5.6.2節(jié)。第六章6.1什么是Adhoc網(wǎng)絡(luò)和MANET？它們具有哪些特點？答：無線自組織(AdHoc)網(wǎng)絡(luò)又稱無線對等網(wǎng)絡(luò)，由若干個無線終端構(gòu)成的一個臨時性、無中心的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中亦不需要任何基礎(chǔ)設(shè)施。移動AdHoc網(wǎng)絡(luò)(MobileAdHocNetwork，MANET)，又稱移動多跳網(wǎng)或移動對等網(wǎng)，是一種特殊的在不借助任何中間網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的情況下，可在有限范圍內(nèi)實現(xiàn)多個移動節(jié)點臨時互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。MANET的特點：拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化，無固定通信設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點隨機移動；資源有限，節(jié)點的能量和網(wǎng)絡(luò)帶寬有限；多跳通信，實現(xiàn)不同覆蓋網(wǎng)絡(luò)間的源與目標(biāo)主機間的通信；安全性較低，無線信道易受竊聽、篡改、偽造等攻擊的威脅。特點參考6.1.3節(jié)。6.2MANET有哪些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)？各具有什么特點？試分析對比。答：MANET的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分兩種：對等式結(jié)構(gòu)和分級結(jié)構(gòu)。參考6.2.1節(jié)。6.3MANET路由協(xié)議如何分類？各有什么特點。答：參考6.3.2節(jié)。6.4請分析DSDV路由協(xié)議的特點和工作過程。答：參考6.3.3節(jié)“1.DSDV路由協(xié)議”。6.5請分析AODV路由協(xié)議的特點和工作過程。答：參考6.3.3節(jié)“2.AODV路由協(xié)議”。6.6請介紹一種具體的MANET地理位置路由協(xié)議。答：參考6.3.3節(jié)“4.LAR路由協(xié)議”。6.7在MANET中如何進(jìn)行IP地址分配？答：答：MANET路由協(xié)議并未考慮節(jié)點IP地址的分配，而假設(shè)節(jié)點IP地址已被事先分配好。但這實際上存在問題，必須考慮如何為新加入MANET的節(jié)點分配IP地址。下面是MANET中IP地址分配的幾種技術(shù)。①基于伙伴系統(tǒng)的分布式動態(tài)地址分配協(xié)議。通過地址池為節(jié)點分配IP地址，最初整個網(wǎng)絡(luò)僅一個節(jié)點A，擁有整個IP地址池。當(dāng)一個無IP地址的節(jié)點B加入網(wǎng)絡(luò)，它向A申請IP地址。A接受申請后，將IP地址池的一半地址分配給B，B可將收到地址池中的第一個地址作為自身地址。同時B還將發(fā)給A最新的IP地址表，此時A和B互稱為伙伴。②改進(jìn)的DHCP協(xié)議。此協(xié)議為每部分網(wǎng)絡(luò)選擇一個領(lǐng)導(dǎo)，領(lǐng)導(dǎo)扮演DHCP服務(wù)器的角色，通過其向新加入節(jié)點分配地址，領(lǐng)導(dǎo)擁有一個所有已被分配IP地址的列表。③基于硬件地址的IP地址分配。采用硬件MAC地址的已知網(wǎng)絡(luò)前綴和后綴組成相應(yīng)的IP地址。6.8什么是無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)？它具有哪些優(yōu)勢？答：無線網(wǎng)狀網(wǎng)(WirelessMeshNetwork,WMN)是從Adhoc網(wǎng)絡(luò)發(fā)展起來的新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，是動態(tài)、自組織、自配置的多跳寬帶無線網(wǎng)絡(luò)。與MANET不同，WMN通過位置相對固定的無線路由器，互聯(lián)多種網(wǎng)絡(luò)，并接入高速骨干網(wǎng)。已被納入IEEE802.11s、IEEE802.16等標(biāo)準(zhǔn)中，是無線城域核心網(wǎng)的理想方式之一。優(yōu)勢包括：①快速部署和易于安裝；②健壯性；③結(jié)構(gòu)靈活；④高帶寬；⑤低干擾。第七章7.1無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是在什么樣的背景下產(chǎn)生的？具有怎樣的現(xiàn)實意義？答：隨著通信技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)和傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展和日漸成熟，人們陸續(xù)研究開發(fā)出了各種具備感知、計算和通信能力的微型傳感器。而由許多微型傳感器共同構(gòu)成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步引起了人們的關(guān)注。WSN綜合了傳感器、嵌入式計算、分布式信息處理、無線通信等技術(shù)，能協(xié)作地實時監(jiān)測、感知、采集網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或被監(jiān)測對象的信息，并處理信息，進(jìn)一步獲取更詳盡準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，傳送給需要這些數(shù)據(jù)信息的用戶。WSN可使人們在任何時間、任何地點和任何環(huán)境條件下獲得大量詳實可靠的物理世界的真實信息，可廣泛應(yīng)用于國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、野外作業(yè)、搶險抗災(zāi)等領(lǐng)域。WSN被認(rèn)為是信息感知和采集的一場革命，在新一代網(wǎng)絡(luò)中具有非常關(guān)鍵的作用，將會對人類的未來生活方式產(chǎn)生巨大影響。7.2無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有哪些特點？面臨什么樣的挑戰(zhàn)？答：WSN除具有AdHoc網(wǎng)絡(luò)的自組織性等特征以外，還有許多特點：①網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大。②低速率。③低功耗。④低成本。⑤短距離。⑥高可靠。WSN面臨的挑戰(zhàn)：①通信能力有限，需要高質(zhì)量完成感知信息的處理與傳輸。②電源能量有限，需要節(jié)約能量，使網(wǎng)絡(luò)生命周期最大化。③傳感器計算能力有限，要讓大量僅具有限計算能力的傳感器進(jìn)行協(xié)作分布式信息處理。④傳感器數(shù)量大、分布范圍廣，軟硬件必須具有高健壯性和高容錯性。⑤網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性，WSN應(yīng)具有可重構(gòu)性和自調(diào)整性。⑥大規(guī)模的分布式觸發(fā)器。⑦感知數(shù)據(jù)流巨大。⑧以數(shù)據(jù)為中心。7.4無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有哪些？各具有什么特點？答：參考7.2.4節(jié)。7.5無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點組成結(jié)構(gòu)如何？請進(jìn)行簡單分析。答：參考7.2.2節(jié)7.6無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點體系結(jié)構(gòu)如何？各部分具有什么樣的作用？答：WSN節(jié)點的體系結(jié)構(gòu)由分層網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理平臺、應(yīng)用支撐組成。(1)分層的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議由物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層組成。(2)網(wǎng)絡(luò)管理平臺主要包括對節(jié)點自身管理以及用戶對WSN的管理，有拓?fù)淇刂?、服?wù)質(zhì)量管理、能量管理、安全管理、移動管理、網(wǎng)絡(luò)管理等。(3)應(yīng)用支撐平臺包括一系列檢測為主的應(yīng)用層軟件，并通過應(yīng)用服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)管理接口提供支持。7.7無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有怎樣的協(xié)議棧結(jié)構(gòu)？各層實現(xiàn)什么樣的功能？答：WSN的通信協(xié)議棧包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。(1)五層功能介紹①物理層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)調(diào)制、發(fā)送與接收。涉及具體傳輸介質(zhì)、所用頻段及調(diào)制方式等。②數(shù)據(jù)鏈路層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)幀封裝、幀檢測、介質(zhì)訪問和差錯控制等。WSN的MAC協(xié)議主要負(fù)責(zé)組網(wǎng)和共享信道接入。主要解決兩個問題：一是為數(shù)據(jù)傳輸建立連接，形成無線逐跳的通信基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，并提供網(wǎng)絡(luò)自組織的能力；二是為節(jié)點公平有效地分配通信資源。該層各環(huán)節(jié)都要體現(xiàn)有效的功率控制。③網(wǎng)絡(luò)層，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的路由轉(zhuǎn)發(fā)、節(jié)點間通信、支持多傳感器協(xié)作完成大型感知任務(wù)。WSN路由協(xié)議需具備的特征有：協(xié)議簡單、節(jié)能，以數(shù)據(jù)為中心，有數(shù)據(jù)融合能力，可擴展性和健壯性良好。④傳輸層，負(fù)責(zé)維護數(shù)據(jù)流，保證通信質(zhì)量。當(dāng)WSN需與其它網(wǎng)絡(luò)連接時，如基站節(jié)點與任務(wù)管理節(jié)點之間的連接可采用傳統(tǒng)TCP協(xié)議。但WSN內(nèi)部不能采用這些傳統(tǒng)協(xié)議，因為能源和內(nèi)存資源有限，需要一套代價較小的協(xié)議。⑤應(yīng)用層，提供各種實際應(yīng)用，解決各種安全問題。主要的應(yīng)用層協(xié)議有：傳感器管理協(xié)議(SMP)、任務(wù)分配與數(shù)據(jù)公告協(xié)議(TADAP)、傳感器查詢及數(shù)據(jù)分發(fā)協(xié)議(SQDDP)等。而密鑰管理和安全組播由基礎(chǔ)安全機制提供。7.8請簡單介紹分析定向擴散路由協(xié)議的特點。答：參考7.3.3節(jié)。7.9請簡單介紹分析S-MAC協(xié)議的特點。答：參考7.3.4節(jié)第八章8.1什么是無線個域網(wǎng)？它與其他無線網(wǎng)絡(luò)相比有哪些不同？答：無線個域網(wǎng)(WirelessPAN，WPAN)是一種采用無線連接的個域網(wǎng)。也是近年來個域網(wǎng)中應(yīng)用較多的類型。其主要通過無線電或紅外線代替?zhèn)鹘y(tǒng)有線電纜，實現(xiàn)個人信息終端的互聯(lián)，組建個人信息網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)中，各種外設(shè)與計算機間的連接與通信往往需要各種線纜直接聯(lián)結(jié)，存在許多不便，因此對各種設(shè)備間的無線連接需求越來越強烈。于是WPAN應(yīng)運而生，它是為了實現(xiàn)活動半徑小(如幾米)、業(yè)務(wù)類型豐富、面向特定群體的連接而提出的新型無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。WPAN是一種與無線廣域網(wǎng)(WWAN)、無線城域網(wǎng)(WMAN)、無線局域網(wǎng)(WLAN)并列但覆蓋范圍更小的無線網(wǎng)絡(luò)，它們的關(guān)系和通信范圍如圖8.1所示。P192WPAN主要應(yīng)用于個人用戶工作空間，其位于整個網(wǎng)絡(luò)鏈的末端，用于實現(xiàn)同一地點終端與終端間的連接。從技術(shù)角度分析，WPAN系統(tǒng)通?？煞譃橐韵?個層次。①應(yīng)用軟件和程序，由駐留在主機上的軟件模塊組成，控制網(wǎng)絡(luò)模塊的運行。②固件和軟件棧，負(fù)責(zé)管理連接建立，并規(guī)定和執(zhí)行QoS要求。③基帶裝置，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，包括編碼、封裝、檢錯和糾錯等，定義裝置運行的狀態(tài)，并與主控制器接口交互。④無線電收發(fā)，負(fù)責(zé)經(jīng)D/A(數(shù)/模)和A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換處理所有的輸入/輸出數(shù)據(jù)。它接收來自和到達(dá)基帶的數(shù)字信號，并接收來自和到達(dá)天線的模擬信號。WPAN設(shè)備具有價格便宜、體積小、易操作和功耗低等優(yōu)點，目標(biāo)是用無線代替?zhèn)鹘y(tǒng)線纜，實現(xiàn)個人信息終端的智能化互連，組建個人化的辦公或家用信息網(wǎng)絡(luò)。主要特點如下：高數(shù)據(jù)速率并行鏈路：>100Mbps。鄰近終端之間的短距離連接：典型為1~10m。標(biāo)準(zhǔn)無線或電纜橋路與外部因特網(wǎng)或廣域網(wǎng)的連接。典型的對等式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。中等用戶密度。8.2無線個域網(wǎng)可分為幾類？具體各有什么特點？答：WPAN的應(yīng)用范圍日益廣泛，涉及技術(shù)也越來越豐富，通常將WPAN按傳輸速率分為低速、高速和超高速三類。具體請參考教材8.1.3節(jié)。8.3常見的應(yīng)用于無線個域網(wǎng)的技術(shù)有哪些？試予以分析對比。答：WPAN的關(guān)鍵技術(shù)包括IrDA、HomeRF、UWB、藍(lán)牙技術(shù)、ZigBee技術(shù)等。分析對比請參考教材8.2節(jié)。8.4IEEE802.15包括哪些標(biāo)準(zhǔn)？答：請參照表8.2。8.5UWB可實現(xiàn)短距離的高速網(wǎng)絡(luò)連接，請分析其如何組建應(yīng)用于數(shù)字化家庭？答：參考8.3.2節(jié)。8.6為實現(xiàn)可靠傳輸，藍(lán)牙采用了哪些協(xié)議？各實現(xiàn)什么功能？答：(1)基帶協(xié)議負(fù)責(zé)建立微型網(wǎng)內(nèi)各藍(lán)牙設(shè)備之間的物理收發(fā)鏈路。藍(lán)牙收發(fā)模塊使用跳頻擴頻技術(shù)，分組在指定時隙、指定頻率上發(fā)送。在這一層上通過查詢和尋呼過程使不同藍(lán)牙設(shè)備的發(fā)送跳頻頻率和時鐘實現(xiàn)同步。不同基帶分組存在不同的物理鏈路：同步面向連接(SCO)和步無連接(ACL)，這兩種方式在同一射頻鏈路上可實現(xiàn)復(fù)用。ACL分組只適于數(shù)據(jù)傳輸，而SCO分組適用于語音及數(shù)據(jù)。基帶為所有語音和數(shù)據(jù)分組提供了不同級別的糾錯和加密機制，保證其可靠性與安全性，語音數(shù)據(jù)可直接通過基帶傳輸?；鶐殒溌饭芾砗涂刂葡⒎峙鋵ｉT信道。(2)鏈路管理協(xié)議(LMP)負(fù)責(zé)設(shè)備之間鏈路的建立和控制，包括控制和協(xié)商基帶分組的大小。還通過鑒權(quán)和加密過程，產(chǎn)生、交換并監(jiān)測鏈路字和加密字以保證其安全。LMP還控制藍(lán)牙設(shè)備的節(jié)電模式、工作周期及微型網(wǎng)內(nèi)藍(lán)牙設(shè)備的連接狀態(tài)。接收端的鏈路管理器分析并解釋LMP消息。LMP消息比用戶數(shù)據(jù)更為優(yōu)先。LMP消息不需要顯式確認(rèn)。(3)邏輯鏈路控制與適配協(xié)議(L2CAP)支持高層協(xié)議復(fù)用、分組的分段和重組、服務(wù)質(zhì)量。允許高層協(xié)議和應(yīng)用程序收發(fā)長至64k字節(jié)的數(shù)據(jù)。L2CAP只支持ACL分組，音頻或語音在SCO基帶鏈路運行。(4)服務(wù)發(fā)現(xiàn)協(xié)議(SDP)SDP是所有用戶模型的基礎(chǔ)。通過SDP可查詢設(shè)備信息、業(yè)務(wù)類型和業(yè)務(wù)特征。用戶可從相鄰設(shè)備的業(yè)務(wù)中挑選一個可用的，然后可在兩個或多個藍(lán)牙設(shè)備之間建立連接8.7請簡單介紹ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的特點。答：參考8.4.2節(jié)。8.8請簡單介紹Zigbee的組網(wǎng)過程。答：參考8.5.3節(jié)。第九章9.1從不同視角，存在不同的物聯(lián)網(wǎng)觀點，請予以簡單分析。答：參考9.1節(jié)。9.2請介紹基于SOA的物聯(lián)網(wǎng)中間件架構(gòu)層次。答：參考9.2.2節(jié)。9.3請介紹RFID的功能和特點。答：參考9.2.3節(jié)“1.RFID技術(shù)”。9.4請介紹NFC的功能和特點。答：參考9.2.3節(jié)“4.近場通信技術(shù)”。9.8物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)眾多，你更看好哪一個標(biāo)準(zhǔn)，為什么？答：結(jié)合9.4.1節(jié)，提出你自己的觀點。9.9物聯(lián)網(wǎng)將包含數(shù)量巨大的各種物體，尋址方面存在什么挑戰(zhàn)？應(yīng)當(dāng)如何解決？答：參考9.4.2節(jié)。9.10物聯(lián)網(wǎng)的安全和隱私方面尚不完善，請列出一些漏洞，并提出解決之道。答：參考9.4.3節(jié)。第十章10.1什么是無線車載網(wǎng)絡(luò)？它與其它無線網(wǎng)絡(luò)相比有哪些不同？答：參考10.1節(jié)。10.2無線車載網(wǎng)絡(luò)如何根據(jù)應(yīng)用分類？答：參考10.2.1節(jié)。10.3無線車載網(wǎng)絡(luò)的功能要求有哪些？答：①無線通信能力、②網(wǎng)絡(luò)通信能力、③汽車絕對定位能力、④其它車輛能力、⑤車輛通信安全能力，具體內(nèi)容參考10.2.2節(jié)。10.4美國國家ITS架構(gòu)分為幾個部分，各有哪些要素？答：分為4個子系統(tǒng)：中心、場地、車輛、乘客，具體要素參考10.3.2節(jié)。10.5簡單介紹WAVE協(xié)議棧的層次結(jié)構(gòu)。答：層次結(jié)構(gòu)見圖10.3，具體內(nèi)容參考10.3.2節(jié)。10.6歐洲的ITS使用CALM協(xié)議架構(gòu)，請分析其特點。答：參考10.3.4節(jié)。10.7請列舉無線車載網(wǎng)絡(luò)的各種技術(shù)挑戰(zhàn)。答：參考10.4節(jié)。10.9請列出一項你了解的無線車載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用或系統(tǒng)，分析其技術(shù)特點。答：例如“車對車通信報警系統(tǒng)”。第十一章11.1什么是WBAN，它有哪些組成部分？答：參考11.1.1節(jié)。11.2請介紹WBAN的技術(shù)要求？答：參考11.1.2節(jié)。11.5請簡單介紹無線室內(nèi)定位測量技術(shù)和評價標(biāo)準(zhǔn)。答：參考11.2.2節(jié)。11.8請簡單介紹無線家居網(wǎng)的組成和特點。答：參考11.3.1節(jié)。11.9無線家居網(wǎng)的典型技術(shù)方案中，你更看好哪一個或幾個標(biāo)準(zhǔn)，為什么？答：結(jié)合11.3.2節(jié)，提出你自己的看法。第十二章12.1常見的網(wǎng)絡(luò)安全威脅有哪些？如何進(jìn)行有效防御？答：安全威脅參考12.1.1節(jié)。防御技術(shù)參考12.2.2節(jié)。12.2常見的無線網(wǎng)絡(luò)安全威脅有哪些？有哪些對應(yīng)的防御方案？答：無線網(wǎng)絡(luò)安全威脅參考表12.1，防御方案參考表12.2。12.3什么是黑洞攻擊？請說明其攻擊過程。答：參考12.3節(jié)“2.黑洞(BlackHoles)攻擊”。12.4什么是蟲洞攻擊？請說明其攻擊過程。答：參考12.3節(jié)“3.蟲洞(WormHoles)攻擊”。12.5什么是女巫攻擊？攻擊者如何進(jìn)行身份偽造？答：參考12.3節(jié)“4.女巫(Sybil)攻擊”。12.6典型的WLAN安全技術(shù)有哪些？在實際場景中如何選擇和應(yīng)用？答：參考12.5.1節(jié)。12.7如何進(jìn)行安全的MANET通信？請給出自己的想法。答：各種MANET安全技術(shù)參考12.6節(jié)。12.8相比無安全機制的路由協(xié)議，MANET的安全路由協(xié)議有什么特點？答：參考12.6.5節(jié)。CDMA：CDMA（碼分多址：Code-DivisionMultipleaccess）是數(shù)字移動通信進(jìn)程中出現(xiàn)的一種先進(jìn)的無線擴頻通信技術(shù)，它能夠滿足市場對移動通信容量和品質(zhì)的高要求，具有頻譜利用率高、話音質(zhì)量好、保密性強、掉話率低、電磁輻射小、容量大、覆覆蓋廣等特點，可以大量減少投資和降低運營成本。CDMA最早由美國高通公司推出，近幾年由于技術(shù)和市場等多種因素作用得以迅速發(fā)展，目前全球用戶已突破5000萬，我國也在北京、上海等城市開通了CDMA電話網(wǎng)。GPRS：是一種蜂窩網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，用于通過移動電話提供因特網(wǎng)以及企業(yè)網(wǎng)訪問.GPRS（通用無線分組業(yè)務(wù)：GeneralPacketRadioService）是一種基于GSM系統(tǒng)的無線分