传感器网络网络通信技术试题及答案

传感器网络网络通信技术试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.传感器网络中最常用的无线通信协议是（）。A.ZigBeeB.WiFiC.BluetoothD.GSM答案：A。ZigBee具有低功耗、低成本、低速率等特点，非常适合传感器网络的应用场景。WiFi功耗相对较高；Bluetooth通信距离有限；GSM主要用于蜂窝通信，成本和功耗对于传感器网络来说不太合适。2.以下哪种拓扑结构在传感器网络中具有较好的容错性（）。A.星型拓扑B.树型拓扑C.网状拓扑D.总线型拓扑答案：C。网状拓扑中节点之间有多条路径相连，当某个节点或链路出现故障时，数据可以通过其他路径传输，具有较好的容错性。星型拓扑中心节点故障会导致整个网络瘫痪；树型拓扑中根节点故障影响较大；总线型拓扑中总线故障会使整个网络受影响。3.传感器网络中数据融合的主要目的是（）。A.提高数据传输速率B.减少数据传输量C.增加数据准确性D.增强网络安全性答案：B。数据融合是将多个传感器的数据进行处理和合并，去除冗余信息，从而减少需要传输的数据量，降低网络能耗。虽然在一定程度上可能会提高数据准确性，但主要目的是减少传输量。对提高传输速率和增强网络安全性没有直接作用。4.在传感器网络中，MAC协议的主要功能是（）。A.提供端到端的可靠传输B.实现节点间的路由选择C.分配信道资源D.保障网络安全答案：C。MAC（MediumAccessControl）协议主要负责分配信道资源，决定哪个节点在何时可以使用共享信道进行数据传输。提供端到端可靠传输是传输层协议的功能；路由选择是网络层协议的功能；保障网络安全有专门的安全协议来实现。5.传感器节点的能量主要消耗在（）。A.感知数据B.数据处理C.数据传输D.节点休眠答案：C。数据传输需要节点的无线通信模块工作，其功耗相对感知数据和数据处理要高得多。节点休眠时功耗较低。6.以下不属于传感器网络特点的是（）。A.大规模B.自组织C.动态性D.高传输速率答案：D。传感器网络通常由大量的传感器节点组成，具有大规模的特点；节点可以自动组网，具有自组织性；网络拓扑结构会因节点加入、退出或故障等因素动态变化，具有动态性。但传感器网络中传输的数据量通常不大，对传输速率要求不高，更注重低功耗。7.传感器网络中定位技术的作用是（）。A.确定传感器节点的位置B.提高数据传输效率C.增强网络安全性D.降低节点能耗答案：A。定位技术的主要作用就是确定传感器节点在物理空间中的位置，这对于很多应用场景如环境监测中确定监测区域、目标跟踪等非常重要。与提高数据传输效率、增强网络安全性和降低节点能耗没有直接关系。8.以下哪种调制方式在传感器网络中应用较为广泛（）。A.ASKB.FSKC.PSKD.QAM答案：B。FSK（FrequencyShiftKeying）具有抗干扰能力较强、实现相对简单等优点，在传感器网络中应用较为广泛。ASK抗干扰能力较弱；PSK和QAM实现相对复杂，对硬件要求较高。9.传感器网络中时间同步的主要目的是（）。A.提高数据传输速率B.实现节点间的协作C.增强网络安全性D.降低节点能耗答案：B。时间同步可以使传感器节点在时间上保持一致，便于节点间的协作，如数据融合、协同感知等。对提高数据传输速率、增强网络安全性和降低节点能耗没有直接影响。10.以下关于传感器网络的分层体系结构，说法错误的是（）。A.物理层负责信号的调制解调B.数据链路层负责节点间的路由选择C.网络层负责数据包的转发D.应用层负责为用户提供应用服务答案：B。数据链路层主要负责数据的成帧、差错控制和介质访问控制等，节点间的路由选择是网络层的功能。物理层负责信号的调制解调；网络层负责数据包的转发；应用层为用户提供应用服务。二、多项选择题（每题3分，共15分）1.传感器网络中常用的路由协议有（）。A.LEACHB.AODVC.DSRD.ZRP答案：ABCD。LEACH（LowEnergyAdaptiveClusteringHierarchy）是一种低功耗自适应聚类分层路由协议；AODV（AdhocOnDemandDistanceVector）是按需距离矢量路由协议；DSR（DynamicSourceRouting）是动态源路由协议；ZRP（ZoneRoutingProtocol）是区域路由协议，它们都在传感器网络路由中有应用。2.传感器网络的安全威胁包括（）。A.节点捕获B.数据篡改C.拒绝服务攻击D.中间人攻击答案：ABCD。节点捕获会使攻击者获得节点的控制权；数据篡改会破坏数据的完整性；拒绝服务攻击会使网络无法正常工作；中间人攻击会窃取或篡改通信数据，这些都是传感器网络面临的安全威胁。3.传感器网络中数据融合的方法有（）。A.基于统计学的方法B.基于神经网络的方法C.基于聚类的方法D.基于小波变换的方法答案：ABCD。基于统计学的方法如均值、中位数等可以对数据进行融合；基于神经网络的方法可以通过训练网络对数据进行处理和融合；基于聚类的方法可以将相似的数据聚为一类进行融合；基于小波变换的方法可以对数据进行多尺度分析和融合。4.传感器节点的组成部分包括（）。A.传感器模块B.CPU模块C.无线通信模块D.能量供应模块答案：ABCD。传感器模块用于感知外界环境信息；CPU模块用于数据处理；无线通信模块用于数据的传输；能量供应模块为节点提供能量。5.传感器网络的应用领域包括（）。A.环境监测B.工业控制C.智能家居D.军事侦察答案：ABCD。传感器网络可以用于环境监测如气象、水质等监测；在工业控制中实现设备状态监测和自动化控制；在智能家居中实现家电控制、环境调节等；在军事侦察中用于战场态势感知等。三、判断题（每题2分，共10分）1.传感器网络中所有节点都需要具备全球定位系统（GPS）才能实现定位。（）答案：错误。传感器网络中并非所有节点都需要GPS来实现定位，有很多基于测距、非测距等的定位算法可以利用少量已知位置的节点来确定其他节点的位置。2.传感器网络的MAC协议不需要考虑节点的能量消耗。（）答案：错误。由于传感器节点能量有限，MAC协议需要考虑如何合理分配信道资源以降低节点能量消耗，延长网络寿命。3.数据融合可以完全消除传感器数据中的噪声。（）答案：错误。数据融合可以在一定程度上降低噪声的影响，但不能完全消除传感器数据中的噪声。4.传感器网络的拓扑结构一旦确定就不会改变。（）答案：错误。传感器网络具有动态性，节点的加入、退出、故障等因素会导致网络拓扑结构发生变化。5.传感器节点的休眠机制可以有效降低节点的能量消耗。（）答案：正确。节点在不需要工作时进入休眠状态，关闭不必要的模块，从而降低能量消耗。四、简答题（每题10分，共30分）1.简述传感器网络与传统无线网络的区别。答：（1）节点规模：传感器网络通常包含大量的传感器节点，具有大规模的特点；传统无线网络节点数量相对较少。（2）能量约束：传感器节点能量有限，能量消耗是设计网络协议和算法时需要重点考虑的因素；传统无线网络节点能量供应相对充足。（3）数据传输：传感器网络传输的数据量通常较小，对传输速率要求不高，更注重低功耗；传统无线网络可能需要传输大量的多媒体等数据，对传输速率要求较高。（4）网络拓扑：传感器网络拓扑结构动态变化频繁，具有较强的动态性；传统无线网络拓扑结构相对稳定。（5）应用场景：传感器网络主要用于环境监测、工业控制、智能家居等特定应用场景；传统无线网络主要用于提供通用的通信服务，如互联网接入等。2.简述传感器网络中数据融合的过程和优点。答：过程：（1）数据收集：从多个传感器节点收集原始数据。（2）数据预处理：对收集到的数据进行滤波、校准等预处理操作，去除噪声和误差。（3）数据融合：采用合适的融合方法如基于统计学、神经网络等方法对预处理后的数据进行处理和合并。（4）结果输出：输出融合后的数据。优点：（1）减少数据传输量：去除冗余信息，降低网络通信量，减少能量消耗。（2）提高数据准确性：综合多个传感器的数据，减少单个传感器的误差，提高数据的准确性和可靠性。（3）增强系统的鲁棒性：当部分传感器出现故障时，融合后的数据仍然可以反映环境信息。（4）降低存储需求：减少需要存储的数据量，降低节点的存储压力。3.简述传感器网络中时间同步的重要性和常用方法。答：重要性：（1）节点协作：时间同步可以使传感器节点在时间上保持一致，便于节点间的协作，如同时进行数据采集、协同感知等。（2）数据融合：在数据融合过程中，需要准确的时间信息来确保融合的数据是同一时刻或相近时刻的。（3）节能：节点可以根据时间同步进行休眠和唤醒操作，合理安排工作时间，降低能量消耗。常用方法：（1）RBS（ReferenceBroadcastSynchronization）：参考广播同步，通过广播参考消息来实现节点间的时间同步。（2）TPSN（TimingSyncProtocolforSensorNetworks）：传感器网络时间同步协议，采用分层结构，通过成对节点间的消息交换来实现全网时间同步。（3）FTSP（FloodingTimeSynchronizationProtocol）：泛洪时间同步协议，利用泛洪机制传播时间信息，实现高精度的时间同步。五、论述题（25分）论述传感器网络在智能交通系统中的应用和面临的挑战。答：应用：（1）交通流量监测：在道路上部署大量的传感器节点，实时监测车流量、车速等信息。这些信息可以传输到交通管理中心，用于交通信号灯的智能控制，根据车流量动态调整信号灯的时间，提高道路通行效率。（2）停车场管理：在停车场内安装传感器节点，实时监测车位的占用情况。车主可以通过手机等终端查询停车场内的空闲车位信息，方便快速找到停车位。同时，停车场管理方可以根据车位使用情况进行合理的收费和管理。（3）车辆状态监测：在车辆上安装传感器节点，监测车辆的行驶状态、轮胎压力、发动机温度等信息。这些信息可以及时反馈给车主和维修人员，实现车辆的故障预警和远程诊断，提高车辆的安全性和可靠性。（4）交通事故预警：通过传感器网络实时监测道路状况和车辆行驶情况，当检测到可能发生交通事故的危险情况时，及时向相关车辆和人员发出预警信息，减少交通事故的发生。面临的挑战：（1）能量供应：传感器节点需要长期稳定地工作，但能量有限。在智能交通系统中，节点分布广泛且数量众多，更换电池或充电困难，因此需要研究高效的能量收集和管理技术，如太阳能、振动发电等。（2）通信可靠性：智能交通系统对数据的实时性和可靠性要求较高。但道路环境复杂，存在信号遮挡、干扰等问题，可能导致数据传输中断或丢失。需要研究抗干扰能力强的通信协议和技术，提高通信的可靠性。（3）数据