无线传感器网络试题试题

《无线传感器网络》

一、填空题(每题4分,共计60分)

1.传感器网络的三个基本要素:传感器、感知对象、用户(观察者)

2.传感器网络的基本功能:协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3、

3.无线传感器节点的基本功能:采集数据、数据处理、控制、通信

4.无线通信物理层的主要技术包括:介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术

5.扩频技术按照工作方式的不同,可以分为以下四种:直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线

性调频扩频

6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段:兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段

7.无线传感器网络特点:大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、

应用相关的网络

8.无线传感器网络的关键技术主要包括:网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、

数据融合及管理、网络安全、应用层技术

9.IEEE 802、15、4标准主要包括:物理层。介质访问控制层

10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成:后台管理软件通常由数据库、数据处理

引擎、图形用户界面与后台组件四个部分组成。

11.数据融合的内容主要包括:多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估与

预测

12.无线传感器网络可以选择的频段有:_800MHz___915M__、2、4GHz、___5GHz

13.传感器网络的电源节能方法:_休眠(技术)机制、__数据融合

14.传感器网络的安全问题:(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性

鉴别问题。

15.802、11规定三种帧间间隔:短帧间间隔SIFS,长度为 28 s

a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度就是 SIFS 加一个时隙(slot)长度,即78 s

b)分布协调功能帧间间隔DIFS ,DIFS长度=PIFS +1个时隙长度,DIFS 的长度为 128

s

16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道就是,如:1、6、11频道。

17.802、11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务,这个服务的内容包括了:接入速率、

工作信道、认证加密方法、网络访问权限等

18.传感器就是将外界信号转换为电信号的装置,传感器一般由敏感元件、转换元件、转换

电路三部分组成

19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块与能量供应模块四部分组成

20.物联网就是在计算机互联网的基础上,利用RFID、无线数据通信等技术,构造一个覆盖

万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块与纳米技术列为物联网关键技术。

21.建设无线校园网必须的设备有:

二、基本概念解释(每题5分,共40分)

1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理

CSMA/CA机制:

当某个站点(源站点)有数据帧要发送时,检测信道。若信道空闲,且在DIFS时间内一直空闲,则发送这个数据帧。发送结束后,源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧,还需要等待SIFS时间,然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧,则说明没有发生冲突,这一帧发送成功。否则执行退避算法。

2.802、11无线LAN提供的服务有哪些？

?802、11规定每个遵从该标准的无线局域网必须提供9种服务,这些服务分为两类,5种分布式服务与4种站服务。

分布式服务涉及到对单元(cell)的成员关系的管理,并且会与其它单元中的站点进行交互。由AP提供的5种服务将移动节点与AP关联起来,或者将它们与AP解除关联。

?⑴建立关联:当移动站点进入一个新的单元后,立即通告它的身份与能力。能力包括支持的数据速率、需要PCF服务与功率管理需求等。 AP可以接受或拒绝移动站点的加入。如果移动站点被接受,它必须证明它自己的身份。

?⑵解除关联。无论就是AP还就是站点都可以主动解除关联,从而中止它们之间的关系

?⑶重建关联。站点可以使用该服务来改变它的首选AP 。

?⑷分发。该服务决定如何将发送到AP的帧发送出去。如果目的站在同一个AP下,帧可以被直接发送出去,否则必须通过有线网络转发。

?⑸集成。如果一个帧需要通过一个非802、11网络(具有不同的编址方案或帧格式)传输,该服务可将802、11格式转换成目的网络要求的格式

站服务4种站服务用于管理单元内的活动。

?⑴身份认证。当移动站点与AP建立了关联后, AP会向移动站点发送一个质询帧,瞧它就是否知道以前分配给它的密钥;移动站点用自己所知道的密钥加密质询帧,然后发回给AP ,就可以证明它就是知道密钥的;如果AP检验正确,则该移动站点就会被正式加入到单元中。

?⑵解除认证。一个以前经过认证的站想要离开网络时,需要解除认证。

?⑶保密。处理加密与解密,加密算法为RC4。

⑷数据传递。提供了一种数据传送与接收方法

3.简述无线传感器网络系统工作过程

无线传感器网络(WSN)就是大量的静止或移动的传感器以自组织与多跳的方式构成的无线网络,目的就是协作地采集、处理与传输网络覆盖地域内感知对象的监测信息,并报告给用户

4.为什么无线传感器网络需要时间同步,简述RBS、TPSN时间同步算法工作原理？

在分布式的无线传感器网络应用中,每个传感器节点都有自己的本地时钟。不同节点的晶体振荡器频率存在偏差,以及湿度与电磁波的干扰等都会造成网络节点之间的运行时间偏差,

RBS同步协议的基本思想就是多个节点接收同一个同步信号,然后多个收到同步信号的节点之间进行同步。这种同步算法消除了同步信号发送一方的时间不确定性。这种同步协议的缺点就是协议开销大

TPSN协议采用层次型网络结构,首先将所有节点按照层次结构进行分级,然后每个节点与上一级的一个节点进行时间同步,最终所有节点都与根节点时间同步。

5.为什么无线传感器网络需要节点定位,简述基于距离的定位算法三边测量算法、三角测

量算法的工作原理？

传感器节点的自身定位就是传感器网络应用的基础。许多应用都要求网络节点预先知道自身的位置,并在通信与协作过程中利用位置信息完成应用要求。若没有位置信息,传感器节点所采集的数据几乎就是没有应用价值的。所以,在无线传感器网络的应用中,节点的定位成为关键的问题。

基于距离的定位算法:通过测量节点与信标节点间的实际距离或方位进行定位

三边测量算法:已知A、B、C三个节点的坐标,以及它们到节点D的距离,确定节点D的坐

标

三角测量算法:已知A、B、C三个节点的坐标,节点D相对于节点A、B、C的角度,确定节点D的坐标;

6.无线传感器网络体系结构包括哪些部分,各部分的功能分别就是什么？

无线传感器网络体系结构包括物理层、数据链路层、网络层、传输层与应用层与能量管理平台、移动管理平台与任务管理平台。这些管理平台使得传感器节点能够按照能源高效的方式协同工作,在节点移动的传感器网络中转发数据,并支持多任务与资源共享。

7.简述基于ZigBee无线传感器网络架构?说明节点设备类型的不同与功能？

基于ZigBee无线传感器网络节点的核心部件采用Chipcon公司生产的 2、4GHz射频系统单芯片CC2430。该单芯片上整合了ZigBee RF前端、内存与微控制器等。其结构框图如图所示。

ZigBee的逻辑设备按其功能可分为协调器、路由器与终端设备。

协调器的作用在于启动网络初始化、组织网络节点与存储各节点信息。

路由器设备的作用就是管理每对节点的路由信息。

终端设备相当于网络中的叶节点,可以就是任意类型的物理设备。

8.简述无线传感器应用的开发过程,系统仿真常用哪些软件平台？

开发过程

依据软件工程的思想,结合无线传感器网络及嵌入式系统开发的特征,总结在开发无线传感器网络应用过程中的经验,整个开发过程分为分析、设计、实现与测试四个阶段

分析阶段:整个开发过程始于分析阶段,这个阶段显示系统应该做什么。指出系统要实现的目标,在分析阶段,要分析具体的应用背景及用户或用户代表对系统的期望,并给出明确的定义,在此基础上分析员要能够准确地定义系统的需求。

设计阶段:依据系统需求,设计选用适合目标系统的硬件平台、软件系统等。使用模块化原则,使用结构图将系统应用程序先划分为较小的部分,以便能够容易理解与处理。在模块划分的过程中,要尽量达到模块间的松散藕合,以提高可重用性,使维护修改更容易,实现新的用户需求。

实现阶段:完成系统软硬件平台的定制与创建实际的程序。根据目标系统的设计与需求,定制传感器节点的功能,并对WSN操作系统(软件平台)进行裁减,剔除开发目标系统所不需要的部分,以节省有限的空间,提高系统运行效率。

测试阶段:将编译成功的应用程序导人节点进行测试。

目前无线传感器网络使用的仿真工具主要有NS2、TinyOS、OPNET、OMNET++等等。其中

TinyOS就是专门针对无线传感器网络的特点而研究开发的。

NS2:NS就是一种可扩展、以配置与可编程的时间驱动的仿真工具,它就是由REAL仿真器发展而来、在NS的设计中,使用C++与OTCL两种程序设计语言, C++就是一种相对运行速度较快但就是转换比较慢的语言,所以C++语言被用来实现网络协议, 编写NS底层的仿真引擎; OTCL就是运行速度较慢,但可以快速转换的脚本语言,正好与C++互补,所以OTCL 语言被用来配置仿真中各种参数,建立仿真的整体结构, OTCL的脚本通过调用引擎中各类属性、方法,定义网络的拓扑,配置源节点、目的节点建立链接,产生所有事件的时间表,运行并跟踪仿真结果,还可以对结果进行相应的统计处理或制图、NS可以提供有线网络、无线网络中链路层及其上层精确到数据包的一系列行为仿真。NS中的许多协议都与真实代码十分接近,其真实性与可靠性就是非常高的

OPNET主要特点包括以下几个方面:(1)采用面向对象的技术,对象的属性可以任意配置,每一对象属于相应行为与功能的类,可以通过定义新的类来满足不同的系统要求; (2)OPNET提供了各种通信网络与信息系统的处理构件与模块;(3) OPNET采用图形化界面建模,为使用者提供三层(网络层、节点层、进程层)建模机制来描述现实的系统;(4) OPNET在过程层次中使用有限状态机来对其它协议与过程进行建模,用户模型及OPNET内置模型将会自动生成C语言实现可执行的高效、高离散事件的模拟流程;(5) OPNET 内建了很多性能分析器,它会自动采集模拟过程的结果数据;(6)OPNET几乎预定义了所有常用的业务模型,如均匀分布、泊松分布等

TinyOS就是专门针对传感器研发出的操作系统。使用的语言为nesC语言。

TinyOS操作系统中常用的仿真平台主要就是TOSSIM与Avrora

(1)TOSSIM(TinyOS simulation)就是一个支持基于TinyOS的应用在PC机上运行的模拟器、TOSSIM运行与传感器硬件相同的代码,仿真编译器能直接从TinyOS应用的组件表中编译生成仿真程序。

(2)Avrora就是一种专门为Atmel与Mica2节点上以AVR单片机语言编写的程序提供仿真分析的工具。

9.无线传感器网络的路由协议有哪些类型？路由协议的设计要求？

由协议主要分为四类:基于聚簇的路由协议、以数据为中心路由协议、基于地理位置路由协议与能量感知路由协议

现有的无线传感器网络路由协议设计以节能、延长网络生命周期为主要目的。

(1)QoS 路由。目前传感器网络路由协议的研究重点主要集中在能量效率上, 而在未来的研究中可能还需要解决由视频与成像传感器以及实时应用引起的QoS 问题。

(2)支持移动性。目前的WSNs 路由协议对网络的拓扑感知能力与移动性的支持比较差,如何在控制协议开销的前提下,支持快速拓扑感知就是一个重要挑战。

(3)安全路由。由于WSNs 的固有特性,其路由协议极易受到安全威胁, 就是网络攻击的主要目标, 设计简单、有效、适用于WSNs 的安全机制就是今后努力的方向。

(4)有效功耗。WSNs 中数据通信最为耗能,今后尽量通过使用数据融合技术、数据传输中采用过滤机制来减少通信量,并通过让各节点平均消耗能量来保持通信量的负载均衡。

(5)容错性。由于WSNs 节点容易发生故障,应尽量利用节点易获得的网络信息计算路由, 以确保在路由出现故障时能够尽快得到恢复,可采用多路径传输来提高数据传输的可靠性10.无线传感器网络常用操作系统有哪些？各有哪些特点？

WSN的操作系统(WSNOS)就是WSN系统的基本软件环境,就是许许多多的WSN应用软件开发的基础。WSNOS不就是特定的系统/用户界面,也不就是特定的一系列系统服务,而就是定义了一套通用的界面框架,允许应用程序选择服务与实现;它提供框架的模块化,以便适应硬件的多样性,同时允许应用程序重用通用的软件服务与抽象。同其她操作系统一样,WSNOS就是为

了方便开发应用,提供物理设备的抽象与高协调性的通用函数实现。它的独特性在于,资源极端受限(处理器速度、存储器大小、内存大小、通讯带宽、资源数量以及电源受限),设备特殊性与缺乏一致的抽象层次。因此,WSNOS的设计策略必须就是一个资源库,从中抽取一部分组成应用。它致力于提供有限资源的并发,而不就是提供接口或形式。伯克利开发的TinyOS 正就是这样一套WSNOS系统

?Tiny OS 2、0:美国加州大学伯克利分校开发,事件驱动,基于组件,使用nesC编写,nesC:使用C作为其基础语言,支持所有的C语言词法与语法,增加了组件(component)与接口(interface)的关键字定义,定义了接口及如何使用接口表达组件之间关系的方法,目前只支持组件的静态连接,不能实现动态连接与配置

?Mantis OS 0、9、5 (Multimodal Networks of In-situ Sensors) :美国克罗拉多大学开发,轻量级的基于抢占的多线程无线传感器网络操作系统,编程语言为c语言,整个内核占用的RAM小于500个字节,适合于无线传感器网络中处理复杂任务(例如加密解密,数据融合,定位,时间同步等)的需求

?SOS 1、7:美国加州大学洛杉矶分校开发,提供了很好的动态增加与删除模块的功能 ,内核与应用程序模块中都使用动态存储,实现了优先级调度,使用标准C语言与编译器11.WSN与Ad-hoc网络、传统无线宽带网络相比的差异,以及WSN的特点。

WSN就是Ad hoc网络的一种典型应用,但WSN与传统的Ad hoc网络存在以下区别:

1、WSN节点数量更为庞大,分布更为密集;

2、WSN节点更容易失效,网络拓扑变化频繁;

3、

WSN主要使用广播通信机制,而Ad hoc网络就是基于点对点的通信;4、WSN节点的动力能源、运算能力、存储器大小均受局限;5、WSN不必拥有全球统一标识符;6、WSN以数据为中心。

正就是由于WSN与Ad hoc网络存在以上的显著区别,导致Ad hoc网络的许多研究成果不能适用于WSN,也导致两者的应用存在着显著差别。

由于Ad hoc网络具有节点对等、多跳无中心接入、不依赖网络基础设施、抗毁性强等特点,使得它的应用领域与普通的通信网络有着非常大的区别。

12.传感器节点的组成与特点。

结构:节点可以组成三种拓朴结构:星型结构、网状结构(Mesh)与簇状结构(Cluster tree)。节点以自组织形式构成网络、每个节点都可以自主采集数据,数据通过单跳方式或多跳中继方式送到汇聚节点(Sink节点)。汇聚节点将收集的数据发送到远程的控制中心,或通过RS232接口把数据发送给PC 机进行数据处理与存储。

特点:(1)网络节点密度高,数量大;(2)节点的计算与存储能力有限;(3)节点体积微小,通常携带能量十分有限的电池,节点能量有限;(4)通信能力有限,传感器网络的通信带宽较窄,节点间的通信单跳距离通常只有几十到几百米,因此在有限的通信能力下如何设计网络通信机制以满足传感器网络的通信就是必须考虑的问题;(5)各传感器节点位置随机分布,具有自组织特性。

13.S-MAC协议的实现手段与特点

基于竞争的随机访问MAC协议就是载波侦听多路访问(CSMA)接入方式。在无线局域网IEEE 802、11 MAC协议的分布式协调工作模式中,就采用了带冲突避免的载波侦听多路访问(CSMA with Collision Avoidance,CSMA/CA)协议,它就是基于竞争的无线网络MAC 协议的典型代表。CSMA/CA机制:在信号传输之前,发射机先侦听介质中就是否有同信道载波,若不存在,意味着信道空闲,将直接进入数据传输状态;若存在载波,则在随机退避一段时间后重新检测信道。这种介质访问控制层的方案简化了实现自组织网络应用的过程。

14.MAC层中共享介质避免冲突的主要方法

在802、11无线局域网协议中,冲突的检测存在一定的问题,这个问题称为"Near/Far"

现象,这就是由于要检测冲突,设备必须能够一边接受数据信号一边传送数据信号,而这在无线系统中就是无法办到的。

鉴于这个差异,在802、11中对CSMA/CD进行了一些调整,采用了新的协议CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)或者DCF(Distributed Coordination Function)。 CSMA/CA利用ACK信号来避免冲突的发生,也就就是说,只有当客户端收到网络上返回的ACK信号后才确认送出的数据已经正确到达目的地址。

15.目前无线传感器网络采用的主要传输介质有哪些？各有何特点？

目前无线传感器网络采用的主要传输介质包括无线电、红外线与光波等。

(1)无线通信的介质包括电磁波与声波。电磁波就是最主要的无线通信介质,而声波一般

仅用于水下的无线通信。根据波长的不同,电磁波分为无线电波、微波、红外线、毫米波与光波等,其中无线电波在无线网络中使用最广泛。

(2)无线电波就是容易产生,可以传播很远,可以穿过建筑物,因而被广泛地用于室内或

室外的无线通信。无线电波就是全方向传播信号的,它能向任意方向发送无线信号,所以发射方与接收方的装置在位置上不必要求很精确的对准。

16.什么就是mesh网络？mesh网络有何特点？

无线mesh网络,由mesh routers与mesh clients组成,其中mesh routers构成骨干网络,并与有线的internet网相连接,负责为mesh clients提供多跳的无线internet连接。无线Mesh网络(也称为“多跳(multi-hop)”网络,它就是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。

特点:1、快速部署与易于安装。

2、非视距传输(NLOS)。

3、健壮性。

4.结构灵活。

5.高带宽。

17.什么就是调制技术？为什么WSN物理层要进行调制机制设计？

a)调制技术就是把基带信号变换成传输信号的技术。它将模拟信号抽样量化后,以二

进制数字信号“1”或“0”对光载波进行通断调制,并进行脉冲编码(PCM)。数字调

制的优点就是抗干扰能力强,中继时噪声及色散的影响不积累,因此可实现长距离

传输。它的缺点就是需要较宽的频带,设备也复杂。

b)调制技术的最终目的就就是使得调制以后的信号对干扰有较强的抵抗作用,

同时对相邻的信道信号干扰较小,解调方便且易于集成。

18.调制方式BPSK、O-QPSK就是什么含义？

(1) BPSK全称 : Binary Phase Shift Keying。把模拟信号转换成数据值的转换方式

之一。就是利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。BPSK使用了基准的正弦波与相位反转的波浪,使一方为0,另一方为1,从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。由于最单纯的键控移相方式虽抗噪音较强但传送效率差,所以常常使用利用4个相位的QPSK与利用8个相位的8PSK。

(2) 偏移四相相移键控信号简称“O-QPSK”。全称为offset QPSK,也就就是相对移相方

式OQPSK。它具有一系列独特的优点,已经广泛应用于无线通信中,成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控就是最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。

19.什么就是贪婪(贪心)算法？

贪心算法(又称贪婪算法)就是指,在对问题求解时,总就是做出在当前瞧来就是最好的选择。也就就是说,不从整体最优上加以考虑,她所做出的仅就是在某种意义上的局部最优解。贪心算法不就是对所有问题都能得到整体最优解,但对范围相当广泛的许多问题她能产生整体最优解或者就是整体最优解的近似解。

贪婪算法(Greedy algorithm)就是一种对某些求最优解问题的更简单、更迅速的设计技术。用贪婪法设计算法的特点就是一步一步地进行,常以当前情况为基础根据某个优化测度作最优选择,而不考虑各种可能的整体情况,它省去了为找最优解要穷尽所有可能而必须耗费的大量时间,它采用自顶向下,以迭代的方法做出相继的贪心选择,每做一次贪心选择就将所求问题简化为一个规模更小的子问题,通过每一步贪心选择,可得到问题的一个最优解,虽然每一步上都要保证能获得局部最优解,但由此产生的全局解有时不一定就是最优的,所以贪婪法不要回溯。

贪婪算法就是一种改进了的分级处理方法。其核心就是根据题意选取一种量度标准。然后将这多个输入排成这种量度标准所要求的顺序,按这种顺序一次输入一个量。

如果这个输入与当前已构成在这种量度意义下的部分最佳解加在一起不能产生一个可行解,则不把此输入加到这部分解中。这种能够得到某种量度意义下最优解的分级处理方法称为贪婪算法。

对于一个给定的问题,往往可能有好几种量度标准。初瞧起来,这些量度标准似乎都就是可取的,但实际上,用其中的大多数量度标准作贪婪处理所得到该量度意义下的最优解并不就是问题的最优解,而就是次优解。因此,选择能产生问题最优解的最优量度标准就是使用贪婪算法的核心。

20.GPSR协议数据转发模式有哪些？区别就是什么？

传送模式:贪婪转发模式与周边转发模式。

贪婪转发模式:若节点就是距离目的节点最近的一个中转节点,则源节点将分组转发至节点",如果某个邻节点与网关接点的距离小于自身到网关的距离,则保持当前模式,同时转发给选定的邻节点,如果满足不了上述要求,则将数据分组中的模式判断标志位设置为就改变数据模式为周边转发模式

周边转发模式:该模式使用简单的平坦图遍历算法)其执行的过程如图,所示)实际上,当一个数据分组在节点(处进入周边转发模式时,"#$%$&会在平坦图&/"上逐步靠近目的节点%的面上按照右手法则将该数据分组转发到该面的第一条边上,节点(同时也确定了用于转发该数据分组的第一个面,这样的面被节点(到节点%的连线(%所分割!当一个数据分组进入到周边转发模式时,"#$%$&会记录下模式切换点$)的位置信息,并将它保留在数据分组中!保存$)位置信息的目的就是为了在后面的转发过程中判断数据分组就是否可恢复为贪婪转发模式!一旦某一节点收到了周边转发模式的数据分组,"#$%$&首先会对保存在数据分组中的位置信息$)与该节点的位置信息进行比较,如果该转发节点到目的节点%的欧氏距离比$)到目的节点%的欧氏距离小,则"#$%$&标志该数据分组为贪婪转发模式,重新进入模式-的转发执行过程)在周边转发模式中,如果所要遍历的面的下一条边在数据分组中已经有了记录,表明此时数据分组进入到了路由环路中,丢弃该数据分组

21.什么路由空洞？如何产生的？怎样解决？

使用贪婪转发策略会出现所谓路由空洞缺欠。

如图1所示S为源节点D为目的节点I、J就是以T为圆心T的感应半径为半径的圆与以D为圆心TD为半径的圆的两个交点在这里我们称两个圆的交点为路由空洞的顶点。按照贪婪算法思想从S选择离D最近的邻居A为下一跳同理A选择T为下一跳。但就是T的所有邻居都比自己到D的距离远也就就是说产生了路由空洞如图1中阴影所示。要解决空洞现象,可以使用周边转发机制。

22.说明MECN、TBF、边界定位三种路由协议的设计思想,具体实现过程,特点及适用场合。

(1) MECN

MECN协议为每个节点设置了转发区域。转发区域可以表示为一组节点集,发送节点通过转发区域内的节点发送数据,与直接将数据传诵到目的节点相比,这种方式需要的能量比较少。

MECN的主要思想就是构建子网,要求子网内部所含节点数目比较少并且任意两个节点之间传输数据都消耗更少的能量。这样,不必考虑网络内所有的节点。就可以发现全局最小能量的路径。这对每个考虑到自身转发区域的节点来说,利用本地搜索就可以实现到达目的节点的最小能量消耗

MECN的运行分2个阶段完成

第一阶段:获取二维平面的位置信息,并构建包含所有发送节点外围的外围图。外围图的构建由节点内部的本地计算来完成。

第二阶段:在外围图中搜索最优路径,搜索过程采用以能量消耗作为代价度量的分布式BelmanFond最短路径算法来实现

MECN具有自动重配置的特点,因此可以动态的适应节点的失效与网络的分布。但该协议就是在假定网络内每2个节点都可以直接通信,即网络就是在充分连接的前提下提出的,这在实际环境中不容易作到。尽管MECN协议最初就是为无线自组网设计的,但该协议同样使用于节点固定或者较少移动的无线长期网络

(2) TBF

TBF(Temporary Block Flow)就是指两个无线资源实体所使用的一个物理连接,以达到在PDCH上支持单向传递LLC PDU的目的。

TBF就是一个基于源站与基于位置的路由协议。TBF不同于GPRS协议与通常的源站路由协议。通信中的TBF----Temporary Block Flow 临时块流; 工业中的TBF----Thermal Bonding Film 热熔胶膜

该协议主要有以下几个特点:可利用GPRS协议的方法或其她方法避开空洞;通过指定不同的轨道参数,容易实现多路径传播、广播、对特定区域的广播与多播;允许网络拓扑变

化,可避免传统源站路由协议的缺点。现代网络发展中的不利因素主要就是:随着网络规模变大,路径加长,沿途节点进行计算的开销也相应增加;且需要GPS定位系统或其她定位方法协助计算节点位置信息。

(3)边界定位路由协议

边界定位路由协议、一般基于地理位置信息的路由协议, 均要求每个节点具备、感知位置信息的能力, 这在传感器网络中往往无法实现。

23.定向扩散路由与谣传路由有何区别？

定向扩散路由协议(Directed Diffusion)简称DD路由协议,就是一种典型BL1117C-33C 的以数据为中心,基于查询的路由机制。汇聚节点根据不同的应用需求定义不同的兴趣(Interest)请求消息,并通过洪泛的方式将兴趣请求消息数据包发送至全网或者局部网络的传感器节点。兴趣请求消息用来表示查询内容,反应终端用户希望获得全网不同类型的数据服务,例如,监测区域中环境的温度、湿度、光照度以及流媒体应用等。在进行兴趣消息洪泛发送过程的同时,每个节点根据缓存中的兴趣列表,沿着兴趣消息发送方向的反向建立数据传输梯度( Gradient),当兴趣消息到达源节点后,源节点则将数据沿着之前建立好的传输梯度进行正向传输,直到汇聚节点。

定向扩散路由协议为了能够适应网络拓扑的动态变化,采用周期性地对网络进行路由维护与更新,其主要分为3个阶段:兴趣消息扩散、数据传输梯度建立、路径加强谣传路由(Rumor)协议、如果sink点的一次查询只需一次上报,Directed Diffusion 协议开销就太大了,Rumor协议正就是为解决此问题而设计的、该协议借鉴了欧氏平面图上任意两条曲线交叉几率很大的思想、当节点监测到事件后将其保存,并创建称为Agent的生命周期较长的包括事件与源节点信息的数据包,将其按一条或多条随机路径在网络中转发、收到Agent的节点根据事件与源节点信息建立反向路径,并将Agent再次随机发送到相邻节点,并可在再次发送前在Agent中增加其已知的事件信息、sink点的查询请求也沿着一条随机路径转发,当两路径交叉时则路由建立;如不交叉,sink点可flooding查询请求、在多sink点、查询请求数目很大、网络事件很少的情况下,Rumor 协议较为有效、但如果事件非常多,维护事件表与收发Agent带来的开销会很大、

基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现

南京航空航天大学 硕士学位论文 基于无线传感器网络的环境监测系统设计与实现 姓名：耿长剑 申请学位级别：硕士 专业：电路与系统 指导教师：王成华 20090101

南京航空航天大学硕士学位论文 摘要 无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN）是一种集成了计算机技术、通信技术、传感器技术的新型智能监控网络，已成为当前无线通信领域研究的热点。 随着生活水平的提高，环境问题开始得到人们的重视。传统的环境监测系统由于传感器成本高，部署比较困难，并且维护成本高，因此很难应用。本文以环境温度和湿度监控为应用背景，实现了一种基于无线传感器网络的监测系统。 本系统将传感器节点部署在监测区域内，通过自组网的方式构成传感器网络，每个节点采集的数据经过多跳的方式路由到汇聚节点，汇聚节点将数据经过初步处理后存储到数据中心，远程用户可以通过网络访问采集的数据。基于CC2430无线单片机设计了无线传感器网络传感器节点，主要完成了温湿度传感器SHT10的软硬件设计和部分无线通讯程序的设计。以PXA270为处理器的汇聚节点，完成了嵌入式Linux系统的构建，将Linux2.6内核剪裁移植到平台上，并且实现了JFFS2根文件系统。为了方便调试和数据的传输，还开发了网络设备驱动程序。 测试表明，各个节点能够正确的采集温度和湿度信息，并且通信良好，信号稳定。本系统易于部署，降低了开发和维护成本，并且可以通过无线通信方式获取数据或进行远程控制，使用和维护方便。 关键词：无线传感器网络，环境监测，温湿度传感器，嵌入式Linux，设备驱动

Abstract Wireless Sensor Network, a new intelligent control and monitoring network combining sensor technology with computer and communication technology, has become a hot spot in the field of wireless communication. With the improvement of living standards, people pay more attention to environmental issues. Because of the high maintenance cost and complexity of dispose, traditional environmental monitoring system is restricted in several applications. In order to surveil the temperature and humidity of the environment, a new surveillance system based on WSN is implemented in this thesis. Sensor nodes are placed in the surveillance area casually and they construct ad hoc network automatieally. Sensor nodes send the collection data to the sink node via multi-hop routing, which is determined by a specific routing protocol. Then sink node reveives data and sends it to the remoted database server, remote users can access data through Internet. The wireless sensor network node is designed based on a wireless mcu CC2430, in which we mainly design the temperature and humidity sensors’ hardware and software as well as part of the wireless communications program. Sink node's processors is PXA270, in which we construct the sink node embedded Linux System. Port the Linux2.6 core to the platform, then implement the JFFS2 root file system. In order to facilitate debugging and data transmission, the thesis also develops the network device driver. Testing showed that each node can collect the right temperature and humidity information, and the communication is stable and good. The system is easy to deploy so the development and maintenance costs is reduced, it can be obtained data through wireless communication. It's easy to use and maintain. Key Words: Wireless Sensor Network, Environment Monitoring, Temperature and Humidity Sensor, Embedded Linux, Device Drivers

无线传感器网络试题库1教学内容

无线传感器网络试题 库1

《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知 信息 3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频 技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳 频、跳时、宽带线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路 径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为 中心的网络、应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同 步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术 9.IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据 库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识 别、情况评估和预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、2.4GHz、___5GHz

13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。 (2) 点到点的消息认证问题。 (3) 完整性鉴别问题。 15.802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为 28 s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是 SIFS 加一个时隙(slot)长度，即 78 s b)分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为 128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括 了：接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 18.传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换 元件、转换电路三部分组成 19.传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四 部分组成 20.物联网是在计算机互联网的基础上，利用RFID、无线数据通信等技术，构 造一个覆盖万物的网络。RIFD无线识别、嵌入式系统技术、能量供给模块和纳米技术列为物联网关键技术。 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制:

无线传感器网络的特点

无线传感器网络的特点 大规模网络 为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。 传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。 自组织网络在 传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传

感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，

从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。 可靠的网络 传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。

(中文)基于无线传感器网络桥梁安全监测系统

基于无线传感器网络的桥梁安全检测系统 摘要 根据桥梁监测无线传感器网络技术的桥梁安全监测系统，以实现方案的安全参数的需要；对整个系统的结构和工作原理的节点集、分簇和关键技术，虽然近年来在无线传感器网络中，已经证明了其潜在的提供连续结构响应数据进行定量评估结构健康，许多重要的问题，包括网络寿命可靠性和稳定性、损伤检测技术，例如拥塞控制进行了讨论。 关键词：桥梁安全监测；无线传感器网络的总体结构；关键技术 1 阻断 随着交通运输业的不断发展，桥梁安全问题受到越来越多人的关注。对于桥梁的建设与运行规律，而特设的桥梁检测的工作情况，起到一定作用，但是一座桥的信息通常是一个孤立的片面性，这是由于主观和客观因素，一些桥梁安全参数复杂多变[1]。某些问题使用传统的监测方法难以发现桥梁存在的安全风险。因此长期实时监测，预报和评估桥梁的安全局势，目前在中国乃至全世界是一个亟待解决的重要问题。 桥梁安全监测系统的设计方案，即通过长期实时桥跨的压力、变形等参数及测试，分析结构的动力特性参数和结构的评价科关键控制安全性和可靠性，以及问题的发现并及时维修，从而确保了桥的安全和长期耐久性。 近年来，桥梁安全监测技术已成为一个多学科的应用，它是在结构工程的传感器技术、计算机技术、网络通讯技术以及道路交通等基础上引入现代科技手段，已成为这一领域中科学和技术研究的重点。 无线传感器网络技术，在桥梁的安全监测系统方案的实现上，具有一定的参考价值。 无线传感器网络（WSN）是一种新兴的网络科学技术是大量的传感器节点，通过自组织无线通信，信息的相互传输，对一个具体的完成特定功能的智能功能的协调的专用网络。它是传感器技术的一个结合，通过集成的嵌入式微传感器实时监控各类计算机技术、网络和无线通信技术、布式信息处理技术、传感以及无线发送收集到的环境或各种信息监测和多跳网络传输到用户终端[2]。在军事、工业和农业，环境监测，健康，智能交通，安全，以及空间探索等领域无线传感器网络具有广泛应用前景和巨大的价值。 一个典型的无线传感器网络，通常包括传感器节点，网关和服务器，如图1

(完整版)无线传感器试题库

无线传感器网络试题 一填空题 1、传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。 2、感知目标、网络节点、用户构成了无线传感器网络的三个要素。 3、无线传感器网络的通信协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层与互联网协议栈的五层协议相对应 4、无线传感器网络的产业化障碍包括四个方面。它们分别是：大规模组网问题、大规模组网问题实用化低功耗技术、微型化加剧信号串扰、可靠性提高资源需求 二、判断题 1、无线通信是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式（对） 2、SINK节点：亦称网关节点，与簇头结点的功能完全相同。（错） 3、通过拓扑控制自动生成的良好的网络拓扑结构，能够提高路由协议和MAC协议的效率，可为数据融合、时间同步和目标定位等很多方面奠定基础，有利于节省节点的能量来延长网络的生存期。（对） 4、美国军方最先开始无线传感器网络技术的研究。（对） 三、选择题

1、最先开始无线传感器网络技术的研究的国家是（B） A中国B美国C日本D韩国 2、无线传感器网络的特点包括（C） （1）可快速部署 （2）可自组织 （3）隐蔽性强和高容错性 （4）成本高，代价大 A （1）（2）（4） B （2）（3）（4） C （1）（2）（3） D（1）（3）（4） 3、将“信息社会技术”作为优先发展领域之一。其中多处涉及对WSN 的研究，启动了EYES 等研究计划的组织是（D） A日本总务省 B韩国信息通信部 C美国国防部 D欧盟 4、与无线传感器网络的兴起无关的技术是（A） A虚拟运营技术 B无线通信 C片上系统（SOC） D低功耗嵌入式技术

无线传感器网络的应用与影响因素分析

无线传感器网络的应用与影响因素分析 摘要：无线传感器网络在信息传输、采集、处理方面的能力非常强。最初，由于军事方面的需要，无线传感网络不断发展，传感器网络技术不断进步，其应用的范围也日益广泛，已从军事防御领域扩展以及普及到社会生活的各个方面。本文全面描述了无线传感器网络的发展过程、研究领域的现状和影响传感器应用的若干因素。关键词：无线传感器网络；传感器节点；限制因素 applications of wireless sensor networks and influencing factors analysis liu peng (college of computer science,yangtze university,jingzhou434023,china) abstract:wireless sensor networks in the transmission of informa- tion,collecting,processing capacity is very strong.initially,due to the needs of the military aspects of wireless sensor networks,the continuous development of sensor network technology continues to progress its increasingly wide range of applications,from military defense field to expand and spread to various aspects of social life.a comprehensive description of the development

基于无线传感器网络的智能交通系统的设计

一、课题研究目的 针对目前中国的交叉路口多，车流量大，交通混乱的现象研究一种控制交通信号灯的基于无线传感器的智能交通系统。 二、课题背景 随着经济的快速发展，生活方式变得更加快捷，城市的道路也逐渐变得纵横交错，快捷方便的交通在人们生活中占有及其重要的位置，而交通安全问题则是重中之重。据世界卫生组织统计，全世界每年死于道路交通事故的人数约有120 万，另有数100 万人受伤。中国拥有全世界1. 9 %的汽车，引发的交通事故占了全球的15 % ，已经成为交通事故最多发的国家。2000 年后全国每年的交通事故死亡人数约在10 万人，受伤人数约50万，其中60 %以上是行人、乘客和骑自行车者。中国每年由于汽车安全方面所受到的损失约为5180 亿(人民币)，死亡率为9 人/ 万·车，因此，有效地解决交通安全问题成为摆在人们面前一个棘手的问题。 在中国，城市的道路纵横交错，形成很多交叉口，相交道路的各种车辆和行人都要在交叉口处汇集通过。而目前的交通情况是人车混行现象严重，非机动车的数量较大，路口混乱。由于车辆和过街行人之间、车辆和车辆之间、特别是非机动车和机动车之间的干扰，不仅会阻滞交通，而且还容易发生交通事故。根据调查数据统计，我国发生在交叉口的交通事故约占道路交通事故的1/ 3，在所有交通事故类型中居首位，对交叉口交通安全影响最大的是冲突点问题，其在很大程度上是由于信号灯配时不合理(如黄灯时间太短,驾驶员来不及反应)，以及驾驶员不遵循交通信号灯，抢绿灯末或红灯头所引发交通流运行的不够稳定。随着我国经济的快速发展，私家车也越来越多，交通控制还是延续原有的定时控制，在车辆增加的基础上，这种控制弊端也越来越多的体现出来，造成了十字交叉路口的交通拥堵和秩序混乱，严重的影响了人们的出行。智能交通中的信号灯控制显示出了越来越多的重要性。国外已经率先开展了智能交通方面的研究。 美国VII系统(vehicle infrastructure integration)，利用车辆与车辆、车辆与路边装置的信息交流实现某些功能，从而提高交通的安全和效率。其功能主要有提供天气信息、路面状况、交叉口防碰撞、电子收费等。目前发展的重点主要集中在2个应用上: ①以车辆为基础; ②以路边装置为基础。欧洲主要是CVIS 系统(cooperative vehicle infrastructure system)。它有60 多个合作者，由布鲁塞尔的ERTICO 组织统筹，从2006 年2 月开始到2010年6月，工作期为4年。其目标是开发出集硬件和软件于一体的综合交流平台，这个平台能运用到车辆和路边装置提高交通管理效率，其中车辆不仅仅局限于私人小汽车，还包括公共交通和商业运输。日本主要的系统是UTMS 21 ( universal traffic management system for the 21st century , UTMS 21)。是以ITS 为基础的综合系统概念,由NPA (National Police Agency) 等5个相关部门和机构共同开发的，是继20 世纪90 年代初UTMS 系统以来的第2代交通管理系统，DSSS是UTMS21中保障安全的核心项目，用于提高车辆与过街行人的安全。因此，从国外的交通控制的发展趋势可以看出，现代的交通控制向着智能化的方向发展，大多采用计算机技术、自动化控制技术和无线传感器网络系统，使车辆行驶和道路导航实现智能化，从而缓解道路交通拥堵，减少交通事故，改善道路交通环境，节约交通能源，减轻驾驶疲劳等功能，最终实现安全、舒适、快速、经济的交通环境。

无线传感器网络技术试题

无线传感器网络技术试 题 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998

一、填空题 1. 传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2. 传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息 3. 无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4. 传感节点中处理部件用于协调节点各个部分的工作的部件。 5. 基站节点不属于传感器节点的组成部分 6. 定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7. 无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 8. NTP时间同步协议不是传感器网络的的时间同步机制。 物理层。介质访问控制层 10. 从用户的角度看，汇聚节点被称为网关节点。 11. 数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13. 传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14. 分布式系统协同工作的基础是时间同步机制 15. 无线网络可以被分为有基础设施的网络与没有基础设施的网络，在无线传感器网络，Internet网络，WLan网络，拨号网络中，无线传感器网络属于没有基础设施的网络。 16. 传感器网络中，MAC层与物理层采用的是IEEE制定的IEEE协议

17. 分级结构的传感器网络可以解决平面结构的拥塞问题 18. 以数据为中心特点是传感器网络的组网特点，但不是Ad-Hoc的组网特点 19. 为了确保目标节点在发送ACK过程中不与其它节点发生冲突，目标节点使用了SIFS帧间间隔 20. 典型的基于竞争的MAC协议为CSMA 二、选择题 1.无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、（）、计算模块、存储模块和电源模块。A A．传感模块模块 C网络模块 D实验模块 2..在开阔空间无线信号的发散形状成（）。A A．球状 B网络 C直线 D射线 3.当前传感器网络应用最广的两种通信协议是（）D A. B. C. D. 4.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构，下列哪种不是。D A．星型结构、B网状结构C簇树型结构D树形结构 5.下面不是传感器网络的支撑技术的技术。B A．定位技术B节能管理C时间同步D数据融合 6.下面不是无线传感器网络的路由协议具有的特点D A．能量优先 B.基于局部拓扑信息 C.以数据为中心 D预算相关 7.下面不是限制传感器网络有的条件C A电源能量有限 B通信能力受限 C环境受限 D计算和存储能力受限

无线传感器网络的应用研究

1武警部队监控平台架构介绍与设计 1.1监控系统的系统结构 基站监控系统的结构组成如上图所示，主要由三个大的部分构成，分别是监控中心、监控站点、监控单元。整个系统从资金、功能以及方便维护性出发，我们采用了干点加节点方式的监控方法。 监控中心（SC）：SC的定义是指整个系统的中心枢纽点，控制整个分监控站，主要的功能是起管理作用和数据处理作用。一般只在市级包括（地、州）设置相应的监控中心，位置一般在武警部队的交换中心机房内或者指挥中心大楼内。 区域监控中心（SS）：又称分点监控站，主要是分散在各个更低等级的区县，主要功能是监控自己所负责辖区的所有基站。对于固话网络，区域监控中心的管辖范围为一个县/区；移动通信网络由于其组网不同于固话本地网，则相对弱化了这一级。区域监控中心SS的机房内的设备配置与SC的差不多，但是不同的是功能不同以及SS的等级低于SC,SS的功能主要是维护设备和监控。 监控单元（SU）：是整个监控系统中等级最低的单元了，它的功能就是监控并且起供电，传输等等作用，主要由SM和其他供电设备由若干监控模块、辅助设备构成。SU侧集成有无线传感网络微设备，比如定位设备或者光感，温感设备等等。 监控模块（SM）：SM是监控单元的组成部分之一，主要作用监控信息的采集功能以及传输，提供相应的通信接口，完成相关信息的上传于接收。

2监控系统的分级管理结构及监控中心功能 基站监控系统的组网分级如果从管理上来看，主要采用两级结构：CSC集中监控中心和现场监控单元。CSC主要设置在运营商的枢纽大楼，主要功能为数据处理，管理远程监控单元，对告警信息进行分类统计，可实现告警查询和存储的功能。一般管理员可以在CSC实现中心调度的功能，并将告警信息进行分发。而FSU一般针对具体的某一个基站，具体作用于如何采集数据参数并进行传输。CSC集中监控中心的需要对FSU采集的数据参数进行报表统计和分析，自动生产图表并为我们的客户提供直观，方便的可视化操作，为维护工作提供依据，维护管理者可以根据大量的分析数据和报表进行快速反应，以最快的速度发现网络的故障点和优先处理点，将人力资源使用在刀刃上。监控中心CSC系统的功能中，还有维护管理类，具体描述如下： 1）实时报警功能 该系统的报警功能是指发现机房里的各种故障后，通过声音，短信，主界面显示的方式及时的上报给操作者。当机房内的动力环境，空调，烟感，人体红外等等发生变量后，这些数据通过基站监控终端上传到BTS再到BSC。最后由数据库进行分类整理后存储到SQLSEVRER2000中。下面介绍主要的几种报警方式： 2)声音报警 基站发生告警后，系统采集后，会用声卡对不一样的告警类别发出对应的语音提示。比如：声音的设置有几种，主要是以鸣叫的长短来区分的。为便于引起现场维护人员的重视紧急告警可设置为长鸣，不重要的告警故障设置为短鸣。这样一来可以用声音区分故障的等级，比方某地市的中心交换机房内相关告警声音设置，它的开关电源柜当平均电流达到40AH的时候，提示声音设置为长鸣，并立即发生短信告警工单。如果在夜晚机房无人值守的情况下：

基于无线传感网络的大型结构健康监测系统_尚盈

文章编号:1004-9037(2009)02-0254-05 基于无线传感网络的大型结构健康监测系统 尚　盈　袁慎芳　吴　键　丁建伟　李耀曾 (南京航空航天大学智能材料与结构航空科技重点实验室,南京,210016) 摘要:针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判别了集中载荷模拟的损伤位置。本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成。为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块。实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易维护和搭建移动方便等优点。 关键词:无线传感网络;结构健康监测;层次路由协议;自组织竞争网络中图分类号:T P2;T P9 文献标识码:A 　基金项目:国家“八六三”高技术研究发展计划(2007AA 032117)资助项目;国家自然科学基金(60772072,50420120133)资助项目;航空基金(20060952)资助项目。　收稿日期:2007-09-05;修订日期:2008-04-17 Large -Scale Structural Health Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks S hang Ying ,Yuan Shenf ang ,Wu J ian ,Ding J ianw ei ,L i Yaoz eng (T he A ero nautic Key La bo rat or y o f Smart M ater ial and Str uct ur e,N anjing U niv ersit y o f Aer onautics and A str onautics,N anjing,210016,China) Abstract :Aimed at the large-scale structure and anisotropy nature o f the carbon fiber compos-ite material w ing box ,a large-scale structural health m onitoring system based on w ireless sen-sor netw orks is presented .A kind of artificial neural netw ork is designed to distinguish the damag e locatio n simulated by the co ncentrated load .The sy stem co nsists o f the sensor data ac-quisition,the w ireless sensor netw or ks,and the terminal monitoring sub-sy stem s.To im pro ve the performance o f the system ,the signal conditio ning circuit and the hierarchical routing pro -to col are designed based o n w ireless sensor netw orks ,the prog rams of data acquisition and Sink node are ex ploited.Experimental result pro ves that the system has advantag es of flexibili-ty o f deplo yment,low maintenance and deploym ent costs . Key words :w ir eless senso r netw or ks ;str uctural health monitoring ;hierarchical routing ;self -org anizing com petitive netw o rk 引 言 结构健康监测技术是采用智能材料结构的新概念,利用集成在结构中的先进传感/驱动元件网络,在线实时地获取与结构健康状况相关的信息(如应力、应变、温度、振动模态、波传播特性等),结 合先进的信号信息处理方法和材料结构力学建模 方法,提取特征参数,识别结构的状态,包括损伤,并对结构的不安全因素在其早期就加以控制,以消除安全隐患或控制安全隐患的进一步发展,从而实现结构健康自诊断、自修复、保证结构的安全和降低维修费用[1]。 无线传感网络节点具有局部信号处理的功能, 第24卷第2期2009年3月数据采集与处理Jour nal of D ata A cquisition &P ro cessing Vo l.24N o.2M a r.2009

《无线传感器网络》试题.

《无线传感器网络》试题 一、填空题（每题4分，共计60分） 1、传感器网络的三个基本要素：传感器，感知对象，观察者 2、传感器网络的基本功能：协作地感知、采集、处理和发布感知信息 3、无线传感器节点的基本功能：采集、处理、控制和通信等 4、传感器网络常见的时间同步机制有： 5、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术 6扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种： ：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频 7、定向扩散路由机制可以分为三个阶段：周期性的兴趣扩散、梯度建立和路径加强 8、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络 9、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等 10、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准 11、简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 12、数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和预测 13、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ 5GHZ

14、传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合等， 15、传感器网络的安全问题：(1) 机密性问题。(2) 点到点的消息认证问题。(3) 完整性鉴别问题。 16、802.11规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28 s 、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS 加一个时隙(slot)长度，即78 s 分布协调功能帧间间隔DIFS ，DIFS长度=PIFS +1个时隙长度，DIFS 的长度为128 s 17、任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 18、802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括了：接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等 19、传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成 20、传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成 二、基本概念解释（每题5分，共40分） 1.简述无线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理 CSMA/CA机制: 当某个站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且在DIFS时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接收ACK确认帧。如果目的站点接收到正确的数据帧，还需要等待SIFS时间，然后向源站点发送ACK确认帧。若源站点在规定的时间内接收到ACK确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。

无线传感器网络与RFID技术复习题

无线传感器网络与RFID技术复习题 一、填空题 1、传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、观察者（用户）。 2、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术。 3、无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关的网络。 4、无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术等。 5、传感器节点由传感器模块、处理器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成。 6、无线传感器网络的组成模块分为：通信模块、传感模块、计算模块、存储模块和电源模块。 7、传感器网络的支撑技术包括：时间同步、定位技术、数据融合、能量管理、安全机制。 8、传感器节点通信模块的工作模式有发送、接收和空闲。 9、传感器节点的能耗主要集中在通信模块。 10、当前传感器网络应用最广的两种通信协议是：zigbee、IEEE802.15.4。 11、ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支持三种拓扑结构：星型(Star)结构、网状（Mesh）结构、簇树型（Cluster Tree）结构。 12、根据对传感器数据的操作级别，可将数据融合技术分为以下三类：特征级融合、数据级融合、决策级融合。 13、信道可以从侠义和广义两方面理解，侠义的信道（信号输出的媒质），分为（有线信道和无线信道）；广义信道（包括除除传输媒质还包括有关的转换器）广义信道按照功能可以分为（模拟信道）和（数字信道）。 14、无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ、5.8GHZ。 15、无线通信物理层的主要技术包括：介质的选择、频段的选择、调制技术和扩频技术。 16、IEEE 802.15.4标准主要包括：物理层和MAC层的标准。 17、传感器网络中常用的测距方法有：到达时间/到达时间差(ToA/TDoA)、接收信号强度指示(RSSI)、到达角(AoA)。

无线传感器网络技术的应用

无线传感器网络技术的应用 摘要：无线传感器网络(WSN)是新兴的下一代传感器网络，在国防安全和国民经济各方面均有着广阔的应用前景。本文介绍了无线传感器网络的组成和特点，讨论了无线传感器网络在军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通等方面的现有应用，最后提出无线传感器网络技术需要解决的问题。 关键词：无线传感器网络，军事、瓦斯监测系统、智能家具，环境监测，农业。交通。 1．无线传感器网络研究背景以及发展现状 随着半导体技术、通信技术、计算机技术的快速发展，90年代末，美国首先出现无线传感器网络（WSN）。1996年，美国UCLA大学的William J Kaiser教授向DARPA提交的“低能耗无线集成微型传感器”揭开了现代WSN网络的序幕。1998年，同是UCLA大学的Gregory J Pottie教授从网络研究的角度重新阐释了WSN的科学意义。在其后的10余年里，WSN网络技术得到学术界、工业界乃至政府的广泛关注，成为在国防军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物结构监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车间和仓库管理以及机场、大型工业园区的安全监测等众多领域中最有竞争力的应用技术之一。美国商业周刊将WSN网络列为21世纪最有影响的技术之一，麻省理工学院(MIT)技术评论则将其列为改变世界的10大技术之一。WSN是由布置在监测区域内传感器节点以无线通信方式形成一个多跳的无线自组网（Ad hoc），其目的是协作的感知，采集

和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者是WSN的三要素。将Ad hoc技术与传感器技术相结合，人们可以通过WSN感知客观世界，扩展现有网络功能和人类认识世界的能力。WSN技术现已经被广泛应用。图为WSN基本结构。 WSN经历了从智能传感器，无线智能传感器到无线传感器三个发展阶段，智能传感器将计算能力嵌入传感器中，使传感器节点具有数据采集和信息处理能力。而无线智能传感器又增加了无线通信能力，WSN将交换网络技术引入到智能传感器中使其具备交换信息和协调控制功能。 无线传感网络结构由传感器节点，汇聚节点，现场数据收集处理决策部分及分散用户接收装置组成，节点间能够通过自组织方式构成网络。传感器节点获得的数据沿着相邻节点逐跳进行传输，在传输过程中所得的数据可被多个节点处理，经多跳路由到协调节点，最后通过互联网或无线传输方式到达管理节点，用户可以对传感器网络进行决策管理、发出命令以及获得信息。无线传感器网络在农业中的运用是推进农业生产走向智能化、自动化的最可行的方法之一。近年来国际上十分关注WSN在军事，环境，农业生产等领域的发展，美国和欧洲相继启动了WSN研究计划，我国于1999年正式启动研究。国家自然科学基金委员会在2005年将网络传感器中基础理论在一篇我国20年预见技术调查报告中，信息领域157项技术课题中7项与传感器网络有直接关系，2006年初发布的《国家长期科学与技术发展

无线传感器网络试题库附答案

无线传感器网络试题库附答案 《无线传感器网络》 一、填空题（每题4分，共计60分） 1.传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户(观察者) 2.传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息3、 3.无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据处理、控制、通信 4.无线通信物理层的主要技术包括：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术 5.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带 线性调频扩频 6.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩展阶段、梯度建立阶段、路径加强阶段 7.无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、 应用相关的网络 8.无线传感器网络的关键技术主要包括：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、 数据融合及管理、网络安全、应用层技术

9.IEEE标准主要包括：物理层。介质访问控制层 10.简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据处理 引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。 11.数据融合的内容主要包括：多传感器的目标探测、数据关联、跟踪与识别、情况评估和 预测 12.无线传感器网络可以选择的频段有：_800MHz___915M__、、___5GHz 13.传感器网络的电源节能方法：_休眠（技术）机制、__数据融合 14.传感器网络的安全问题：(1)机密性问题。(2)点到点的消息认证问题。(3)完整 性鉴别问题。 15.规定三种帧间间隔：短帧间间隔SIFS，长度为28s a)、点协调功能帧间间隔PIFS长度是SIFS加一个时隙(slot)长度，即78s b)分布协调功能帧间间隔DIFS，DIFS长度=PIFS+1个时隙长度，DIFS的长度为128 s 16.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11频道。 17.网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容

无线传感器网络练习题(1)

一、填空 1.无线传感器网络系统通常包含汇聚节点、传感器节点、管理节点。 2.传感器节点一般由通信模块、传感器模块、存储模块和电源模块 组成。 3.无线传感器节点的基本功能是：采集数据、数据处理、控制和通 信。 4.传感器节点通信模块的工作模式有发送、接收和空闲。 5.无线通信物理层的主要技术包括介质的选择、频段的选择、调制 技术和扩频技术。 6.扩频技术按照工作方式的不同，可以分为四种：直接序列扩频、 跳频、跳时和宽带线性调频扩频。 7.目前无线传感器网络采用的主要传输介质包括无线电波、光纤、 红外线等。 8.无线传感器网络可以选择的频段有：868MHz、915MHz、和5GHz。 9.传感器网络的电源节能方法：休眠机制、数据融合。 10.根据对传感器数据的操作级别，可将数据融合技术分为一下三类： 决策级融合、特征级融合、数据级融合。 11.根据融合前后数据的信息含量分类（无损失融合和有损失融合） 12.根据数据融合与应用层数据语义的关系分类（依赖于应用的数据 融合、独立于应用的数据融合、结合以上两种技术的数据融合）13.定向扩散路由机制可以分为三个阶段：兴趣扩散、梯度建立、路 径加强。

14.无线传感器网络的关键技术主要包括：时间同步机制、数据融合、 路由选择、定位技术、安全机制等。 15.无线传感器网络通信安全需求主要包括结点的安全保证、被动抵 御的入侵能力、主动反击入侵的能力。 16.标准用于无线局域网，标准用于低速无线个域网。 17.规定三种帧间间隔：SIFS、PIFS、DIFS。 18.标准为低速个域网制定了物理层和MAC子层协议。 19.ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，通常它的网络层支 持三种拓扑结构：网状网络、树形网络、星型网络。 20.传感器网络中常用的测距方法有：接收信号强度指示、到达时间 差、到达角。 21.ZigBee网络分4层分别为：物理层、网络层、应用层、数据链路 层。 22.与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有以 下特点：能量优先、基于局部拓扑、以数据为中心、应用相关。 23.数据融合的内容主要包括：目标探测、数据关联、跟踪与识别、 情况评估与预测。 24.无线传感器网络信息安全需求主要包括数据的机密性、数据鉴别、 数据的完整性、数据的实效性。 25.传感器结点的限制条件是电源能量有限、通信能力有限、计算和 存储能力有限。