1、第一章1. 無線傳感器節點一般包括那三種組件無線模塊、傳感模塊、可編程模塊2. ZigBEE標準定義了哪幾種傳輸方式？周期數據傳輸、間歇性數據傳輸、重復低時延傳輸3.無線傳感器網絡概念無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network，WSN)是一種全新的信息獲取平臺，能夠實時監測和采集網絡分布區域內各種檢測對象的信息，并將這些信息發送到網關節點，以實現復雜的指定范圍內目標檢測與跟蹤，具有快速展開，抗毀性強等特點，有著廣闊的應用前景。4.傳感器網絡的三個基本要素：傳感器，感知對象，觀察者5.三種主要的標準化：ZigBEE標準、WirelessHART標準、6LowPAN標準第二章無

2、線傳感器網絡主要在以下6個應用領域得到了迅速發展1.軍事應用2.環境應用3.醫療應用4.家庭應用5.工業應用6.智慧城市第三章1. 簡述影響傳感網設計的因素有哪些？A. 硬件限制、B.容錯（可靠性）、C. 可擴展性、D. 生產成本、E. 傳感網拓撲、F. 操作環境（應用）、G. 傳輸媒介、H. 能量消耗（生命周期）2.無線傳感設備有哪幾個基本部件組成的？每個部件的主要作用是什么？傳感單元：感應單元具有從外界收集信息的能力。根據觀察到的現象，傳感器產生模擬信號，然后被ADC轉換成數字信號，送入處理單元。處理單元：控制傳感器節點執行感知操作、運行相應的算法并控制與其他節點無線通信的整個過程。收發機

3、單元：實現兩個傳感器節點間的通信。能量單元：為傳感器節點的每個部件供電。定位系統：提供傳感器節點的物理位置。移動裝置：與傳感單元協作，完成操作，并由處理單元控制傳感器節點的移動。供能裝置：熱能、動能和振動能量的能源采集技術來產生能量。3. 無線傳感器網絡預部署策略應滿足那些需要？（1）、減少安裝成本（2）、消除任何預組織與預計劃的成本（3）、增加組織的靈活性（4）、提升自組織與容錯性能4.對于一個收發機而言，數據通信功耗簡單模型有哪幾部分構成？發射機輸出的功率、收發機電子器件消耗的能量5. 請寫出發射機和接收機簡化能量模型的功耗計算公式。6. 若使網絡的容錯率達到99%，廣播半徑內需要部署多少

4、傳感器節點？7. 假定每個節點有相同的可靠性，前面的等式變為：R(t)=1-1-R0(t)n代入 f = (1-R0) 0.99 = (1 fN) ，f=0.1 N=28. 源節點與Sink節點相距500米，節點的廣播半徑為10米，那么將1 Mbit 的數據從源節點傳輸到Sink節點處，使用能量簡化模型，需消耗多少能量？（假定所有鄰居節點均能偷聽（ overhearing ）到每個節點的廣播。）500 meters / 10meters = 50發送 /接收節點對 (一個節點發送，一個節點接收)ETx (k,D) = Eelec * k + eamp * k * d2 ETx = 50 nJ/

5、bit * 10-6 *103 + 100 pJ/bit/m2 . 10-9 *103 *102 =0.05J + 0.01 J = 0.06 JERx (k,D) = Eelec * kERx = 0.05 JEpair = ETx + ERx = 0.11JEALL=50* Epair = 50* 0.11 =5.5 J第四章1. 物理層的主要任務是什么？物理層能實現哪些功能？物理層的主要任務：將比特流轉換成適合在無線信道中傳輸的信號物理層的主要功能如下：為數據終端設備(Data Terminal Equipment，DTE)提供傳送數據的通路。 傳輸數據。 其他管理工作。2. WSN R

6、F通信的主要技術包括哪些？窄帶通信、擴頻和超寬帶（UWB）技術3. 簡述窄帶通信最不適用于WSN的原因是什么？主要原因在于該技術是以犧牲能量效率來換取寬帶效率的。最主要的是隨著調制級數的增加，帶寬效率緩慢提高但能量效率顯著下降。4. 簡述RF 無線通信中，發送端和匯聚節點傳播信息的步驟。（1） 、信源編碼（數據壓縮）：在發送端，用信源編碼器對信源進行編碼，信源編碼就是根據信息的統計特性用一些信息位表示信息源，組成源碼字。信源編碼同時包含了數據壓縮。（2） 、信道編碼（差錯控制編碼）：信道編碼器對源碼字進行編碼以減少無線信道差錯對信源產生的影響，信道編碼包括差錯控制編碼。（3） 、交織和調制：經

7、過信道編碼的碼字進行交織來抑制突發錯誤，交織技術可以避免大片連續誤比特的情況。（4） 、無線信道傳播：傳輸波形在信道中傳播。5. 請解釋分組碼表示的碼組各個參數的含義。分組碼的碼組（n,k,t)n是分組長度、k是信息長度、t是最大糾錯位數。6.簡述目前主要的三種調制方法。（1）、幅移鍵控（ASK）：ASK調制根據將要發送的比特來調制波形的振幅。最簡單的ASK調制形式是開關控鍵（OOK），它在數字1時發送波形而在數字0時不發送波形。（2）、頻移鍵控（FSK）：波形的頻率隨著發送信息比特的變化而變化。根據信號選擇頻率的不同，可以在匯聚節點把信號檢測出來。（3）、相移鍵控（PSK）：PSK根據發送比

8、特改變波形的相位(t)。相應地在匯聚節點可以根據接收信號的相位變化將發送比特映射出來。7.簡述造成無線信道失真的原因主要有哪幾種？衰減Attenuation 信號強度隨距離的增加而減弱反射與折射Reflection/refraction 信號在表面反彈; 進入材料衍射Diffraction 陡峭邊緣產生新波形散射Scattering 粗糙表面的多重反射8. 對于自動請求重傳，采用CRC-16差錯監測機制，數據包的有效載荷為l比特，其發送信號的誤包率是多少？9. 簡述IEEE802.15.4網絡拓撲結構有哪幾種？星狀、網狀、樹狀第五章1. WSN中，介質訪問控制協議分為哪幾類？這些方案依賴于哪兩

9、種基本的多址接入機制？（1）基于競爭的MAC、基于預留的MAC、包含以上兩種方案的混合MAC。（2）載波偵聽多址接入（CSMA）和時分多址接入（TDMA）2. 簡述WSN 中，在通信過程中能耗主要來源于哪些方面？碰撞：在無線信道上，若有兩個節點同時發送數據，則這兩個發送節點都將發射不成功，會造成能量的大量浪費。持續偵聽：在WSN中的接收節點無法預測數據何時到達，另外每個節點還需要偵聽各節點的擁塞狀況，節點須始終保持偵聽狀態，以防特殊情況的發生，這里包含了許多沒必要的偵聽，浪費了許多能量。控制開銷：為了保證無線傳感器網絡的可靠性，MAC層協議需要使用一些控制分組來調節節點狀態，這些控制分組中不存

10、在有用的數據，要消耗一部分的能量。3. 什么是載波偵聽？什么是虛擬載波偵聽？簡述載波偵聽退避機制工作原理。（1）載波偵聽：指節點在特定時隙偵聽信道，為接入無線信道的活動做準備。（2）虛擬載波監聽(Virtual Carrier Sense)：源站將它還要占用信道的時間（包括目的站發回確認幀所需時間）在其 MAC 幀首部字段“持續時間”中填入指示給所有其他站，其他所有站會在這段時間都停止發送數據, 大大減少了沖突的機會。（3）一旦當前的傳輸結束，節點會等待另一個IFS。若信道在此期間保持空閑，則在發送自己的數據包之前，節點會在一系列數值之中隨機選擇一個作為等待時隙的數目。退避通過定時器執行，每經

11、過一個被稱為時隙的特定時間段就會遞減退避定時器的計數，節點進入退避周期后，第一個退出退避的節點在時鐘計時結束時開始傳輸。其他終端檢測到新的傳輸并暫停它們的退避計時器直到當前傳輸完成，在下一個競爭周期中重新開始計時。 4. 請圖示畫出802.11 MAC的 CSMA/CA源站、目的站點以及其它站點信道訪問機制。5. 802.11MAC 中，無線站點監聽時如何判定信道“忙”？為何無線站點監聽到信道空閑還要再等待？（1）A：802.11 標準規定在物理層的空中接口進行載波監聽，通過收到的相對信號強度是否超過一定的門限數值來判定是否有其他的無線站點在信道上發送數據。（2）A：此時可能有多個站點都在監聽

12、，而其他的站點可能有更高優先級的幀要發送，如其有，就要讓高優先級幀先發送（高優先級幀需等待的幀間間隔時間較短，可優先獲得發送權，低優先級幀需等待的幀間間隔時 間較長，須等待較長時間。SIFS PIFS DIFS EIFS）6.幀間間隔長度取決于該站欲發送的幀的類型。高優先級幀需要等待的時間較短，可優先獲得發送權，低優先級幀就必須等待較長的時間。（T ）7.簡述使用 SIFS 幀間間隔的場合？ (1) 應答 ACK 幀 (2) 應答 CTS 幀 (3) 過長的 MAC 幀分片后的數據幀 (4) 應答 AP 探詢幀 (5) PCF 方式中接入點 AP 發送出的任何幀。8. 什么是隱終端？什么是顯終

13、端？無線通信中常用什么方法解決應終端問題以及現終端問題？（1）隱終端是指在接收接點的覆蓋范圍內而在發送節點的覆蓋范圍外的節點。（2）顯終端是指在發送接點的覆蓋范圍內而在接收節點的覆蓋范圍外的節點。（3）CSMA/CA機制9. 簡述802.11MAC二進制指數退避方法第 i 次退避時，在 2i+2 個時隙中隨機選擇一個。例 第1次退避在8個時隙中隨機選擇一個（以太網第1次沖突后在2個時隙中選）；第2次退避在16個時隙中隨機選擇一個（以太網那第2次沖突后在4個時隙中選）。根據該時隙數設置一個退避計時器進行減1計時，當計時器時間減小到0時就開始發送數據。若時間還未減到0信道又變為忙，則凍結該計時值重

14、新等待信道變為空閑、再經過時間DIFS后，繼續啟動退避計時器（從剩下的時間開始）。這樣規定有利于該繼續啟動計時器的站更早地接入信道中。10.簡述無線接入過程有哪幾個階段？ (1) 掃描階段、(2) 認證階段、(3) 關聯階段11. 簡述S-MAC的基本思想。(1)采用周期性睡眠和監聽方法減少空閑監聽帶來的能量損耗。對周期性睡眠和監聽的調度進行同步，同步節點采用相同的調度，形成虛擬簇，同時進行周期性睡眠和監聽，適合多跳網絡。(2)當節點正在發送數據時，根據數據幀特殊字段讓每個與此次通信無關的鄰居節點進入睡眠狀態，減少串擾帶來的能量損耗。(3)采用消息傳遞機制，減少控制數據帶來的能量損耗。12.什

15、么是占空比？若某一無線傳感器網絡節點偵聽時間是400ms睡眠時間是1.6s，請計算該節點占空比是多少？占空比=偵聽時間/整幀持續時間占空比=0.2=20%13.S-MAC協議基本的節能手段是依靠傳感器節點定期進入睡眠狀態從而減少節點空閑偵聽的時間來實現的。（ T）14.S-MAC中，節點是如何選擇與維護調度的？15.簡述S-MAC中自適應偵聽基本思想。基本思想是當一個節點在其通信范圍內得知相鄰的節點要傳輸數據時就睡眠并記錄其傳輸數據的時間，只有當其相鄰的節點傳輸數據結束后才能醒來一個短暫的時間，這時它可以通過偵聽信道查看信道的狀態（忙或空閑），判斷是否有數據需要傳輸。16. 簡述S-MAC中關

16、鍵技術有哪些？（1） 周期性監聽和睡眠、（2）串擾避免、（3）多跳感知、（4）自適應監聽 （5）消息傳遞、（6）定性評價17. B-MAC協議基于哪兩種機制？18. CCA機制的主要目的是什么？CCA機制有哪兩個階段組成？簡述CCA機制工作原理。（1） 區分噪聲和信號，準確評估信道活動。（2） 噪聲基準估計階段和信號檢測階段。（3） 經過傳輸，節點首先采取一個信道樣本來更新噪聲基準評估，然后，在傳輸任何數據包之前，利用幾個信道本來確定是否存在異常。如果發現異常，那么假設信道空閑并傳輸數據包。另一方面，如果沒有異常存在，那么信道被判定為忙。20. 低功耗偵聽的主要思想是什么？其目標是什么？其目標

17、是減小和固定占空比協議相關的“偵聽功耗”。24.簡述B-MAC協議的優缺點。優點：1.提供一個有效的載波偵聽機制，大部分錯誤可以被檢測；2.噪聲基準評估機制使MAC協議能夠適應周邊環境；3.輕量級協議，占用空間小；4.靈活多變，為上層用戶提供各種接口，方便再次開發。缺點：1.沒有解決隱終端問題，在高密度流量的網絡中無線信道不能充分利用；2.同步前導碼過長，在流量負載較高時長生較大開銷；3.CCA機制引了入額外的復雜性，也在一定程度上增加了接入時延。25.T-MAC中采用什么方法來解決早睡問題？未來請求發送、滿緩沖區優先26. 簡述T-MAC中滿緩沖區優先的方法。當節點的緩沖區快滿時，節點對收到

18、的RTS分組不回復CTS，而是立即向緩沖區內數據的接收節點發送RTS，建立連接之后發送數據，以減輕緩沖區負載。27. Sift協議的設計目的是什么？N個節點同時監測到一個事件，希望在最短時間內有R個節點(R=N)無沖突發送事件消息。28. TRAMA協議有哪四個主要階段構成的？簡述每個階段的功能。（1） 鄰節點發現：在該階段，節點需要發現它們的鄰節點，這樣就能夠確定潛在的接收機和發射機。（2） 流量信息交換：在該階段，節點需要告知它們的目標接收機它們的流量信息。（3） 時間調度表建立：基于來自鄰節點的流量信息，節點確定了在一幀內發送和接收數據包的時隙。然后這些表在節點間互相交換。（4） 數據傳

19、輸：基于已建立的時間調度表信息，節點可以切換到活躍模式并在給定的時隙通信。29.TRAMA協議操作由哪幾個機制構成？鄰居協議（NP）、調度交換協議（SEP)、自適應選擇協議（AEA)30. 簡述ZMAC協議的基本思想。（1）采用CSMA機制作為基本方法 （2）競爭加劇時使用TDMA機制（3）引入時間幀，為節點分配時隙 （4）節點可以選擇任何時隙發送數據 （5）在分配的時隙發送優先級更高31. ZMAC協議由哪幾個階段組成的？啟動階段主要由哪幾部分構成的？（1） 啟動階段和通信階段（2） 鄰節點發現 時隙分配 本地幀交換 同步全局時鐘32. IEEE 802.15.4標準提供了一種基于哪幾種方式

20、的混合接入方式？基于CSMA和TDMA的混合接入機制。33. Z-MAC中的本地幀尺寸是由什么決定的？由時間幀的規則決定的。第六章1. WSN的應用依靠傳感器的反饋與環境進行交互作用，在這些交互中，數據鏈路層的主要目的是什么？進行數據幀檢測、介質訪問和差錯控制。2. WSN中，差錯控制方案的主要目的是什么？在無線信道上提供可靠的通信3.簡述差錯控制方案的目標。無差錯、按順序、無重復、無丟包4. WSN中差錯控制機制分為哪4種？功率控制、ARQ、FEC和HARQ5. 基于自動重發的差錯控制主要依靠什么來保證可靠性？重傳丟包或損壞的數據包6. ARQ策略的基本原理可以概括為什么？可以概括為N回退方

21、式，選擇性重發和停止等待。7. FEC和HARQ編碼的差錯恢復可以通過哪兩種方式實現？跳距延伸、發射功率控制8. FEC編碼提供了糾錯彈性， 是以增加哪些方面的成本為代價？以編碼/解碼的能源和時延開銷以及由于傳輸和接受長數據包的通信開銷為代價的。9. 源節點與Sink間的距離為D，請計算其跳數期望。E(D)+1，其中Edn 是跳距均值，Rinf 為傳輸半徑第七章1. WSN中路由協議的功能主要有幾個方面？ 搜索滿足條件的從源節點到目的節點的優化路徑 轉發數據分組2. 簡述Flooding路由協議優缺點。優點：路徑容錯性好，傳輸延時短缺點：內爆、數據重疊、資源浪費 在數據傳輸時能量消耗巨大，網絡

22、生命周期一般較短，不適應大規模的網絡3. 什么是內爆？什么是數據重疊？內爆：重復的信息會被多次傳輸到同一個節點數據重疊：同一區域的多個節點可能會同時發現相同現象或目標的檢測數據，使得一個節點先后收到這些節點發送的相同數據。4.SPIN協議的設計目標是什么？能夠解決Flooding以及Gossiping協議的內爆、重疊及資源利用不合理現象。5. SPIN協議中使用了哪幾種類型的消息？廣告（ADV）消息、請求（REQ）消息與數據（DATA）消息6. 定向擴散路由協議建立路由的過程包括哪幾個階段？（1）、興趣擴散 （2）、梯度建立 （3）、路徑增強 （4）、數據傳輸7. 簡述LEACH路由協議的核心

23、思想。（1）、LEACH協議分為兩個階段操作，即創建階段(set-up phase)和就緒階段(ready phase)。創建階段和就緒階段所持續的時間總和稱為一輪(round)（2）、在創建階段，LEACH協議隨機選擇一個傳感器節點作為簇頭節點(cluster head node)，隨機性確保簇頭與基站之間數據傳輸的高能耗成本均勻地分攤到所有傳感器節點。（3）、具體的選擇辦法是：一個傳感器節點隨機選擇0和1之間的一個值，如果選定的值小于某一個閾值T(n)，則這個節點成為簇頭節點。T(n)值按右邊公式計算：T(n)=, nG 0, 其他（4）、.在簇頭節點選定后，該簇頭節點對網絡中所有節點進行

24、廣播，廣播數據包含有該成為簇頭節點的信息。一旦傳感器節點收到廣播數據包，根據接收到的各個簇頭節點廣播信號強度，該節點選擇信號強度最大的簇頭節點加入，向其發送成為其成員的數據包。簇形成后，簇頭節點采用TDMA策略分配通道使用權給簇內節點。（5）、一旦處于就緒階段，簇頭節點開始接收簇內各節點采集的數據，然后采用數據融合和數據壓縮等技術進行匯聚，將整合后的數據傳輸給Sink節點。在就緒階段持續了一段時間后，網絡又進入了另一輪的創建階段。8.在TEEN協議中定義了兩個門限，這兩個門限的作用是什么？TEEN協議通過利用這兩個門限值來提供基于響應的應用。9.簡述分層路由協議的優缺點。優點：可擴展性好；簇頭

25、能限制網絡內部的流量；能源效率高；延長了網絡的生命周期。缺點：太依賴簇頭，面臨魯棒性問題；簇的形成需要額外信號；頻繁改變簇頭以增加開銷為代價；內部的簇通信仍然是一個重大挑戰；簇頭與匯聚節點通信使用更高的發射功率，不適用于大規模網絡。10.SAR路由協議主要的目標是什么？選擇匯聚節點的單跳鄰節點作為根節點，建立一個多樹結構。11.簡述SAR路由協議的優缺點。SAR路由協議的優點： 能夠提供QoS保證 SAR路由協議的不足： A.節點中的大量冗余路由信息耗費了存儲資源 B.路由信息維護、節點QoS參數與能耗信息的更新均需較大開銷12. 基于地理位置的路由協議-MECN的思想和目標分別是什么？Ide

26、a：給定一個通信網絡，估算一個高效能的子網絡目標：該子網絡使得網絡中任何一對節點間通信的功耗最小第八章1. 無線傳感器網絡中數據傳輸分為兩種形式？上行模式、下行模式2. WSN的傳輸協議根據功能可以劃分為哪幾種？擁塞控制協議、可靠傳輸協議、多路復用協議3. WSN有兩種基本的可靠傳輸機制是什么？ 丟失恢復、發送速率調整4. RMST主要目標是什么？它提供了傳輸層協議所需要的哪幾種功能？（1） 主要目標是提供端到端的可靠傳輸（2） 可靠傳輸協議與多路復用協議5. RMST協議有哪幾種操作模式？無緩存模式、緩存模式6.RMST協議的工作于緩存模式對應于端到端的可靠傳輸（T ）7.RMST可提供Sensor-to-Sink的逐跳與端到端的可靠傳輸，（不）能保證分組的順序到達，也（不）能提供實時保證。（ F ）8.R