无线传感器网络复习题目

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1、1、无线传感器的特点P6~P10答：传感器网络是集成了监测、控制以及无线通信的网络系统，节点数目庞大（上千甚至上万），节点分布密集；由于环境影响和能量耗尽，节点容易出现故障，环境干扰和节点故障易造成网络拓扑结构的变化；通常情况下，大多数传感器的节点是固定不动的。另外，传感器节点具有的能量、处理能力、存储能力和通信能力都十分有限。大规模为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，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，

2、传感器节点部署很密集，在面积较小的空间内，密集部署了大量的传感器节点。自组织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。动态性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、；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。可靠性WSN特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，节点可能工作在露天环境中，遭受日晒、风吹、雨淋，甚至遭到人或动物的破坏。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。应用相关的网络以数据为中心由于传感器节点随机部署，构成的传感器网络与节点编号之间的关系是完全动态的，表现为节点编号与节点位置没有必然联系。用户使用传感器网络查询事件时，直接将

4、所关心的事件通告给网络，而不是通告给某个确定编号的节点。网络在获得指定事件的信息后汇报给用户。这种以数据本身作为查询或传输线索的思想更接近于自然语言交流的习惯。1、无线传感器节点结构P5答：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。传感器模块负责监测区域内信息的采集和数据交换；处理器模块负责控制整个传感器节点的操作，存储和处理本身采集的数据以及其他节点发来的数据；无线通信模块负责与其他传感器节点进行无线通信，交换控制消息和收发采集数据；能量供应模块为传感器节点提供运行所需的能量，通常采用微型电池。（耗电情况：传感器节点体积微小，通常携带能量十分有

5、限的电池，传感器节点消耗能量的模块包括传感器模块、处理器模块和无线通信模块。）1、星型网和网状网的定义及优缺点答：星型网是指网络中的各节点设备通过一个网络集中设备连接在一起，各节点成星状分布的网络连接方式。优点：星型拓扑结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时星型拓扑结构的网络延迟时间较小，传输误差较低。缺点：中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。管理信息集中汇总到管理节点上，

6、信息流拥挤。网状网是一种新型的无线网络架构，它的核心指导思想是让网络中的每个节点都可以发送和接收信号。类型优缺点优点缺点星型网（集中式）易实现、易诊断、易隔离单点失效、负载过重、安装维护成本高网状网（分布式）易管理、易部署潜在的安全问题1、隐蔽站、暴露站问题（原因及解决方案）P61~P64答：隐蔽站问题是指无线节点没能检测出信道上已经存在的信号而导致冲突发生。（假设节点A向B发送数据，由于节点C接收不到A发送的信号[因为距离较远]，C就错误地认为网络中没有数据在传送。如果C也向B发送数据，那么，A和C同时发送给B的数据就会在B处发生冲突。）暴露站问题是指在无线局域网中，在不发生

7、干扰的情况下，可允许同时多个工作站进行通信。（假设C要向D发送数据，此时，B正向A发送数据，C检测到信道上存在信号[B向A发送的信号]，认为信道忙，于是放弃向D的发送。其实，B向A发送数据并不影响C与D的通信。）解决方案：解决此两种问题可以用信道预约。原理为：预留机制要求源节点和目标节点在发送数据前交换简短的控制帧，即发送请求帧RTS和允许发送帧CTS。如节点A先向B发送一个RTS，节点B返回一个CTS进行应答。两个帧中都有一个字段表示这次数据交换需要的时间长度，其他帧的MAC头也会捎带这一