WSN复习总结.docx

题型：选择15*2+填空15*2+判断10*1+简答5*2+应用5*4第一部分1、我国物联网十二五规划锁定的重点示范应用领域：智能环保、智能交通、智能医疗、智能工业、智能农业、智能物流、智能电网、智能安防、智能家居2、低成本、低功能和对等通信，是短距离无线通信技术的三个重要特征和优势。3、红外线进行点对点的数据传输协议，通信距离一般在0到1m之间，传输速度最快可达到16Mbps,通信介质为波长900nm左右的近红外线。4、目前蓝牙通信协议，支持一个蓝牙设备可同时与其他7台蓝牙设备建立连接；支持语音传输。5、无线保真技术是指WiFi技术，使用的是2.4GHz附近的频段通信。6、RFID是一种非接触式的自动识别技术。7、ZigBee技术特点主要包括：数据传输速率低。只有10kb/s250kb/s,专注于低传输应用。功耗低。在低耗电待机模式下，两节普通五号干电池可使用6个月至2年。这也是ZigBee的支持者所一直引以为豪的独特优势。 低成本。因为ZigBee数据传输速率低，协议简单，所以大大降低了成本；积极投入ZigBee开发的Motorola以及Philips，均已在2003年正式推出芯片，飞利浦预估，应用于主机端的芯片成本和其它终端产品的成本比蓝牙更具有价格竞争力。 网络容量大。每个ZigBee网络最多可支持255个设备，也就是说每个ZigBee设备可以与另外254台设备相连接。 有效范围小。有效覆盖范围1075m之间，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。 工作频段灵活。使用的频段分别为2.4GHz、868MHz（欧洲）915MHz（美国），均为免执照频段。8、世界上最早的无线电计算机通信网使用的协议是：ALOHA协议9、无线个域网简写是：WLAN，WPAN，WIFI，ZigBee10、无线自组织网络简述：即MANET（Mobile Ad Hoc Network），是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。11、无线自组织网络一定需要固定设备支持：X12、简述传感器网络的特点：1大规模网络 2自组织网络 3多跳路由 4. 动态性网络 5以数据为中心的网络，6兼容性应用的网络13、WSN网络的传感器节点的限制有那三个主要限制？1电源能量有限、2通信能力有限、3计算和存储能力有限14、传感器网络的关键技术有哪些：1网络拓扑控制2网络协议3网络安全4时间同步5定位技术6数据融合7数据管理 8无线通信技术9嵌入式操作系统10应用层技术15、无线传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、汇聚节点(sink node)和管理节点。16、传感器节点一般包含四个模块：（1）数据采集模块 （2）处理控制模块 （3）无线通信模块（4）能量供应模块 17、无线传感器网络的协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。18、无线传感器网络（WSN）的路由协议的一个核心功能是？路由协议负责将数据分组从源节点通过网络转发到目的节点，它主要包括寻找源节点和目的节点间的优化路径、并沿此优化路径正确转发数据包等两个方面的功能。19、传感器网络路由机制设计，要考虑：（1）能量高效。（2）可扩展性。（3）鲁棒性。（4）快速收敛性。20、WSN路由协议分类根据节点在路由过程中是否有层次结构、作用是否有差异，可分为平面路由协议和层次路由协议。21、简述Flooding（泛洪）协议的机制和优缺点。WSN节点产生或收到数据后向所有邻节点广播，直到数据包过期或到达目的地。该路由不进行维护网络拓扑和相关路由算法，只负责以广播形式转发数据包，因此效率并不高。该协议具有严重缺陷：内爆(Implosion，节点几乎同时从邻节点收到多份相同数据)、交叠(Overlap，节点先后收到监控同一区域的多个节点发送的几乎相同的数据)、盲目利用资源(节点不考虑自身资源限制，在任何情况下都转发数据)，造成资源的浪费。22、在WSN中，介质访问控制MAC协议的主要作用？MAC协议决定了无线信道的使用方式，在传感器节点间分配有限的通信资源，构建传感器网络的底层基础结构。23、WSN的MAC协议设计要考虑的特性：（1）能量有效性。（2）可扩展性。（3）冲突避免。（4）信道利用率。（5）延迟。（6）吞吐量。（7）公平性24、MAC协议的能量有效性，需要分析的因素：（1）空闲侦听（Idle listening）。（2）消息碰撞（Message collision）。（3）窃听（Overhearing）。（4）控制报文开销（Control-packet overhead）。（5）发送失效(Overemitting)。25、S-MAC、T-MAC、P-MAC三种MAC协议周期侦听/睡眠执行过程不同机制。S-MAC协议的基本内容和原理：1、S-MAC（Sensor MAC）协议是在802.11MAC协议的基础上，针对传感器网络的节省能量需求而提出的传感器网络MAC协议；2、基本工作原理：S-MAC协议采用的主要机制包括：周期性侦听和睡眠、流量自适应侦听机制、串音避免、消息传递；S-MAC协议通过采用周期性侦听/睡眠工作方式来减少空闲侦听，周期长度是固定不变的，节点的侦听活动时间也是固定的；T-MAC协议的基本内容和原理：1、T-MAC（TimeoutMAC）协议是在S-MAC协议的基础上提出的，最重要的设计目标是减少能量消耗；2、基本工作原理：T-MAC协议在保持周期长度不变的基础上，根据通信流量动态地调整活动时间，用突发方式发送信息，减少空闲侦听时间。26、WSN节省能量的主要措施有：休眠和数据融合。27、拓扑控制在WSN研究中的重要性，有哪几个主要方面：（1）拓扑控制是一种重要的节能技术；（2）拓扑控制保证覆盖质量和连通质量；（3）拓扑控制能够降低通信干扰、提高MAC(media access control)协议和路由协议的效率、为数据融合提供拓扑基础；（4）拓扑控制能够提高网络的可靠性、可扩展性等其他性能。28、拓扑控制研究的两个主流研究方向：功率控制和睡眠调度。29、WSN中，所有节点都以最大功率工作时所生成的拓扑称为UDG？QUDG，Gabriel图(GG)，相关邻近图(RNG) P7330、传感器节点定位简述：WSN的定位问题是指对于一组未知位置坐标的网络节点，依靠有限的位置已知的锚节点，通过测量未知节点至其余节点的距离或跳数，或者通过估计节点可能处于的区域范围，结合节点间交换的信息和锚节点的已知位置，来确定每个节点的位置。31、已知自身位置的传感器节点称为：信标节点（beacon node）或锚点（anchor）。32、简述WSN中邻居节点、到达时间、到达时间差的概念。邻居节点：传感器节点通信半径范围以内的所有其他节点，称为该节点的邻居节点；到达时间(T0A)：信号从一个节点传播到另一个节点所需要的时间，称为信号的到达时间；到达时间差(TDOA)：两种不同的传播速度的信号从一个节点传播到另一个节点所需要的时间之差称为信号的到达时间之差。33、WSN常用的测距方法：RSSI,TOA,TDOA,AOA P18134、常用的定位计算方法：三边定位与求解，三角定位与求解，极大似然估计法,最小最大法，其中最小最大法与距离无关 P17835、WSN节点间传递的过程包括：1)Send Time 2)Access Time 3)Transmission Time 4)Propagation Time 5)Reception Time 6)Receive Time36、WSN时间同步算法考虑的性能指标有：网络能量效率、可扩展性、精确度、健壮性、寿命、有效范围、成本和尺寸、直接性37、简述基于参考广播的时间同步协议(RBS)：是一个典型的接受者接受者模式的同步算法。它是利用无线链路层广播信道特点，一个节点发送广播消息，在同一广播域的其它节点同时接收广播消息，并记录该点的时间戳。之后接收节点通过消息交换它们的时间戳，通过比较和计算达到时间同步。P17438、简述WSN时间同步协议(TPSN)算法：算法分两步：分级和同步。第一步的目的是建立分级的拓扑网络，每个节点有个级别。只有一个节点定为零级，叫做根节点。在第二步，i级节点与i-1级节点同步,最后所有的节点都与根节点同步,从而达到整个网络的时间同步。P17139、WSN物理层的攻击方法常见的是（1）拥塞攻击（2）物理破坏。P25140、抵御单频点的拥塞攻击，可使用 宽频 和 跳频 方法。P25141、WSN链路层的常见攻击类型有：（1）碰撞攻击（2）耗尽攻击 （3）非公平竞争 P25242、简述WSN耗尽攻击及其应对方法。P252耗尽攻击指利用协议漏洞,通过持续通信的方式使节点能量资源耗尽。应对耗尽攻击的一种方法是限制网络发送速度,节点丢弃多余的数据请求;另一种方法是对同一数据包的重传次数进行限制。43、WSN路由层遭受的攻击类型：P253（1）虚假路由信息（2）选择转发（3）女巫（Sybil）攻击（4）槽洞（Sinkhole）攻击（5）虫洞（Wormholes）攻击（6）Hello flood攻击（7）告知收到欺骗44、WSN安全要求方面：P248(1)数据保密性 (2)数据认证(3)数据完整性 (4)数据实时性(5)密钥管理 (6)真实性(7)扩展性 (8)可用性(9)自组织性 (10)鲁棒性45、IEEE 802.15工作组，致力于 WPAN 网络的 物理层（PHY）和 媒体访问子层（MAC）的标准化工作。46、IEEE 802.15.1标准，又称蓝牙无线个人区域网络标准。47、IEEE 802.15.4标准，针对低速率无线个人区域网络（low-rate wireless personal area network,LR-WPAN）制定标准。该标准把 低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标。P26348、LR-WPAN网络中有两种设备：全功能设备（full-function device, FFD）和精简功能设备（reduced-function device, RFD）。WSN中的协调器属于哪种设备？WSN路由器属于那种设备？ P367WSN中的协调器属于全功能设备, WSN路由器属于全功能设备49、IEEE 802.15.4网络有两种基本的网络拓扑结构：星型网络、点对点网络。智能家居适合用那个结构？P263P366智能家居适合用星型网络拓扑结构50、IEEE 802.15.4标准只定义了那两层的协议：PHY层和数据链路层的MAC子层。P26351、简述ZigBee协议：ZigBee标准定义了一种网络协议，这种协议能够确保无线设备在低成本、低功耗和低数据速率网络中的互操作性。ZigBee协议栈构建在IEEE 802.15.4标准基础之上，802.15.4标准定义了MAC和PHY层的协议标准。MAC和PHY层定义了射频以及相邻的网络设备之间的通讯标准。而ZigBee协议栈则定义了网络层，应用层和安全服务层的标准。 P27052、ZigBee的技术有哪些特点？P270（1）数据传输率低：10Kb/s250Kb/s，专注于低速数据传输方面的应用；（2）功耗低：在低功耗模式下，两节普通5号电池可使用624个月；（3）成本低：ZigBee数据传输率低，协议简单，大大降低了成本；（4）网络容量大：网络可容纳65000个设备；（5）时延短：典型搜索设备时延为30ms，休眠激活时延为15ms，活动设备信道接入时延为15ms；（6）网络的自组织、自愈能力强，通信可靠；（7）数据安全：ZigBee提供了数据完整性检查和鉴权功能，采用AES-128加密算法，各个可灵活确定其安全属性；（8）工作频段灵活。53、ZigBee无线通信使用的频段有3个：分别是2.4GHz的ISM频段、欧洲的868MHz频段、以及美国的915MHz频段，而不同频段可使用的信道分别是16、1、10个，均为免费频段。在中国采用2.4G的ISM频段，是免申请和免使用费的频率，在2.4G的频段上具有16个信道，带宽为250K。54、ZigBee标准规定可以在一个单一的网络中容纳65535个节点，所有的ZigBee网络节点都属于以下三种类型中的一种：Coordinator（协调器），Router（路由器），End Device（终端设备）P27155、ZigBee网络可以实现星型、树型和网状三种网络拓扑形式。56、IAR Embedded Wordbench是一个WSN应用开发工具。它实现了ZigBee协议，使用C语言编写程序。57、CC2530是TI公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应用的片上系统。它集成了一个高性能2.4GHz DSSS(直接序列扩频)射频收发器核心和工业级的8051控制器。P5858、CC2530芯片有48个引脚。21个通用I/0引脚，1个通用的16位和2个8位定时器；2个支持多种串行通信协议的USART；8路输入ADC；P5959、CC2530的P1_0端口设置为输出口的编程是： 详见实验一 P1SEL = 0x01; P1DIR |= 0x01;60、IAR 集成了程序编写、编译、下载、调试等开发工具，其中烧写下载使用了SmartRF Flash Programmer工具。第二部分1、 TinyOS的概念 P36TinyOS是一个开源的嵌入式操作系统，主要应用于无线传感器网络方面，它是一种基于组件（Component-Baseed）的架构，能够快速实现各种应用，是为传感器网络节点而设计的一个事件驱动的操作系统。2、 nesC是标准的C语言吗？ P37不是，nesC是对C的扩展，它体现TinyOS的结构化概念和执行模型而设计。3、 IAR开发WSN应用程序的流程。IAR开发WSN应用程序的流程：1、硬件连接；2、新建IAR项目工程选择模版、目录、取文件名；3、把C程序加入到项目中，并保存；4、设置项目参数；5、编译、下载、调试；6、观察结果。4、 ZigBee协议栈，规定了那三种；类型的设备，各自的功能?建立网络标识符PAD_ID由哪个设备决定？P271ZigBee协议定义的三类设备：1、Coordinator(协调器):协调器负责启动整个网络；2、Router(路由器)：允许其他设备加入网络，多跳路由和协助它自己的由电池供电的子终端设备的通信；3、End-Device（终端设备）：终端设备没有特定的维持网络结构的责任，它可以睡眠或者唤醒，因此他可以是一个电池供电设备。建立网络标识符PAD_ID由协调器设备决定。5、 IAR进行ZigBee应用开发，如何设置固定的PAN_ID? P280在文件f8wConfig.cfg中的ZDO_CONFIG_PAN_ID参数可以设置为00x3FFF的一个值。协调器使用这个值，作为它要启动的网络的PAN ID。如果要改成广播传送形式就将这个参数设置为0xFFFF6、Z-Stack有几种寻址模式？终节点一般使用哪种模式？ P272Z-Stack有4种寻址模式：1、单点传送（Unicast）；2、间接传送（Indirect）；3、广播传送（Broadcast）；4、组寻址（Group Addressing）。终节点一般使用组寻址7、简述一下Z-Stack的路由协议AODV需要维护的存储表格有哪些？ P2771、路由表，设备在路由表中保存数据包参与路由所需的信息，每一条路由表记录都包含目的地址，下一级节点和连接状态；2、路径发现表，这个表用来保存路径发现过程中的临时信息。8、Z-Stack的2007版本，函数AF_DataRequest是在哪个模块层定义的？Z-Stack的2007版本，函数AF_DataRequest是在ZDO模块层定义的(不确定)9、Z-Stack的2007版本，有哪几个主要协