传感器练习题

第一章1.WSN历史大体分为三个阶段，每个阶段的特点是什么？第一阶段：传统的传感器系统。特征在于传感器节点只产生探测数据流，没有计算机能力，且相互之间不能通信。第二阶段：传感器网络节点集成化。这阶段的技术特点是采用了现在微型化的传感器节点，这些节点可以同时具备感知能力，计算能力和通信能力。第三阶段：多跳自组网。这阶段特点是网络传输自组织，节点设计低功耗。2.无线网络的分类是什么？无线网络分为有基础设施网和无基础设施网，有基础设施网包括WIFI和WIMAX,无基础设施网包括移动Adhoc网络和无线传感器网络。3.什么是WSN？无线传感器网络(WSN)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、处理和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．WSN的网络体系结构是什么样的？传感器网络通常包括：传感器节点、汇聚节点和管理节点。5.传感器结点的结构由哪几部分组成，各部分的功能是什么？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转换。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。6.WSN改进型的协议栈体系结构是什么样的？定位和时间同步子层在协议栈中的位置比较特殊。它们既要依赖于数据传输通道进行协作定位和时间同步协商，同时又要为网络协议各层提供信息支持，如基于时分复用的MAC协议，基于地理位置的路由协议等都需要定位和同步信息。能量管理在每个协议层中都要增加能量控制代码，并提供给操作系统进行能量分配决策；QOS管理在各协议层设计队列管理、优先级控制或者带宽预留机制，并对特定应用的数据给予特别处理；拓扑控制利用物理层、链路层或路由层完成拓扑生成，反过来又为它们提供基础信息支持，优化MAC协议和路由协议的协议过程，提高协议效率，减少网络能量消耗；网络管理则要求协议各层嵌入各种信息接口，并定时收集协议运行状态和流量信息，协调控制网络中各个协议组件的运行。7.WSN与ADHOC网络有什么相同点与不同点？8.传感器结点受到哪三方面因素的限制？电源能量限制、通信能力受限、计算和存储能力受限。9.传感器网络的组网特点有哪些？无线传感器网络主要特点包括自组织性、以数据为中心、应用相关性、动态性、网络规模大和需要高的可靠性等。第二章练习11.WSN路由协议的定义是什么？WSN路由协议是一套将数据从源节点传输到目的节点的机制。2.WSN路由协议的设计目标有哪几点？满足应用需求低网络开销资源利用的整体有效性网络高吞吐率3.什么是数据中心网络、地址中心网络？4.WSN的网络体系结构是什么样的？5.WSN路由协议的要求是什么？1)能量高效（协议简单&节省能量&均衡消耗）2)可扩展性（网络范围&节点密度）3)鲁棒性（节点变化&拓扑变化）4）快速收敛性6.WSN路由协议的关键技术有哪些？考虑网络和节点能量优化（硬件限制）具有高可扩展性（网络规模&自组织）适应强网络拓扑变化（节点移动&无线信道）传感器网络路由中使用数据融合技术（数据为中心）传感器网络中流量分布不对称（数据收集网络&多源单Sink)7.WSN路由协议的四种分类是什么，每一类有哪些典型的路由协议？以数据为中心路由协议、集群结构路由协议、地理信息路由协议、QOS路由协议。以数据为中心路由协议:SPIN协议、DD协议。集群结构路由协议：LEACH协议、TEEN协议。8.SPIN协议是基于什么协议的改进，要改进的协议有什么缺点，SPIN协议如何改进？SPIN协议是对Flooding协议的改进。Flooding协议的缺点：内爆：节点向邻居节点转发数据包，不管其是否收到过相同的重叠：感知节点感知区域有重叠，导致数据冗余通过和邻居节点的协商来减少Flooding带来的内爆和重叠的影响9.SPIN协议中的元数据是什么？元数据：一种对源数据的映射，比源数据短10.SPIN协议的三部握手协议过程是怎样的？节点A有新数据，通过ADV发布新数据信息，使用元数据B节点收到ADV后，发现自己没有该数据，通过REQ向A请求新数据A节点向B节点传送源数据B节点融合新数据，并通过ADV发布新数据消息如果节点有ADV中描述的数据的副本就忽略该消息11.SPIN协议的优缺点？优点：部分解决了内爆和重叠问题不需要进行路由维护对网络拓扑变化不敏感，可用于移动WSN缺点：本质上SPIN还是向全网扩散新消息，开销比较大12.SPIN协议的兴趣catch中的条目有哪些内容？1)时间戳：指示接收到相关兴趣消息的最近时间2)若干梯度域：a)每个梯度和其邻居节点相关联b)每个梯度中含有一个指定的数据传输率3)持续时间：该兴趣消息的有效期13.DD协议通过SINK节点发送什么来启动路由建立过程？查询消息14.DD协议中的梯度域主要包括什么内容？每个梯度和其邻居节点相关联，每个梯度中含有一个指定的数据传输率15.DD路由机制可分为哪个阶段，每个阶段的具体内容是什么？16.DD路由协议的优缺点？优点数据中心路由，定义不同任务类型/目标区域消息；路径加强机制可显著提高数据传输的速率；周期性路由：能量的均衡消耗；缺点周期性的洪泛机制---能量和时间开销都比较大；节点需要维护一个兴趣消息列表，代价较大；第二章练习21.LEACH算法的主要内容是什么？1)簇头节点作为一定区域所有节点的代理，负责和Sink的通信；2)非簇头节点可以使用小功率和簇头节点通信；3)簇头节点可以对所辖区域节点数据进行融合，减少网络中传输的数据；4)簇头选举算法的设计，要求保证公平性2.LEACH算法如何进行簇头的选择？对于传感器节点n选择[0，1]之间的一个随机数，如果选定的值小于某一个阈值，那么这个节点成为簇头节点，阈值计算如下：k为一个网络中的簇头节点数的百分比，1/k代表传感器节点有机会再次参与簇头选择所需经历的轮数，r为当前轮数，G为前1/k轮中从未成为簇头的节点集合。3.采用LEACH算法的网络按照周期工作，每个周期分为两个阶段，这两个阶段的主要内容是什么？簇头建立阶段：节点运行算法，确定本次自己是否成为簇头；簇头节点广播自己成为簇头的事实；其他非簇头节点按照信号强弱选择应该加入的簇头，并通知该簇头节点；簇头节点按照TDMA的调度，给依附于他的节点分配时间片；数据传输阶段：节点在分配给他的时间片上发送数据4.LEACH算法的优缺点是什么？优点优化了传输数据所需能量；优化了网络中的数据量；缺点节点硬件需要支持射频功率自适应调整；无法保证簇头节点能遍及整个网络；周期性数据采集无法满足实时性5.TEEN算法的主要内容是什么？1)在簇的建立过程中与LEACH协议相同；2)在通信阶段采用非周期性采集；3)设定采集数据的硬阈值和软阈值，提高应对突发的实时性。6.在TEEN算法中的硬阈值和软阈值分别指的是什么？硬阈值：是被检测数据所不能逾越的阈值。在簇的稳定阶段，当节点首次检测到数据达到硬阈值，便打开收发器进行数据传送，同时将该检测值存入节点内部变量SV中。软阈值：是规定被检测数据的变动范围。在后期检测数据再次达到硬阈值，且与SV变量差距大于等于软阈值时，将再次打开收发器进行数据传送。7.TEEN优缺点：优点：适用于实时系统（响应型），可以对突发事件做出快速反应；缺点：不适用于需要持续采集数据（主动型）的应用环境。8.APTEEN算法的主要内容是什么？1)结合了响应型（TEEN）和主动型策略(LEACH)的混合网络协议；2)簇头由基站（SINK）指定；3)基站为每一个节点指定TDMA时间片；4)基站发起数据查询，由节点采集感兴趣的数据；5)节点可响应查询数据库，对特殊事件直接上报。9.什么是APTEEN算法的主动型和响应型策略？响应型策略：节点在检测到突发事件数据时会采用与TEEN相同的机制。主动性型策略：定义一个计数器，节点每发送一次数据就将该计数器清零，当计数器时间到达时，不管当前数据是否满足软、硬门限的要求都会发送这个数据。10.APTEEN优缺点：优点：适用于实时系统（响应型）、周期型采集系统（主动型）的应用环境；缺点：协议开销比较大11.TTDD算法的主要内容是什么？1)传感器节点不移动，Sink节点移动；2)多Sink；3)以源节点为中心建立格状网；4)运用代理，实现对移动Sink的透明传输；5)Sink通过泛洪查找感兴趣的事件，泛洪区域限定在一个网格区间；12.TTDD算法的格状网建立过程是什么样的？•源节点B的坐标(x,y)；•网格的边长为•B建立的格状网的交叉点坐标为•以B为中心建立网络的转发点选择与交叉点最近的点，如图中黑点•成为转发节点的点启动下一级转发节点的选取过程13.什么叫TTDD算法的上游节点和下游节点？上游节点转发节点在格状网建立阶段由源节点或者其它转发节点指定，这个指定本转发节点的源节点或者转发节点称为本转发节点的上游节点下游节点和上游节点的定义相反14.TTDD算法用户获取传感数据的过程是怎样的？15.TTDD如何实现对移动SINK的支持？直接转发节点第一个响应Sink查询的格状网中的转发节点初级代理(PA)Sink节点指定的一个节点，负责接收直接转发节点发送过来的数据直接代理(IA)Sink节点移动时动态指定IA，PA将数据传送给IA，由IA将数据提交给Sink。PA和IA可以是同一个节点。16.TTDD算法的优缺点？优点提出了一种新的应用场景支持多Sink以及Sink移动的网络环境缺点需要地理位置信息的支持网格大小不容易确定17.地理信息路由协议中节点通过哪些算法获致节点位置？下列方法可确定节点位置GPS(GlobalPositioningSystem)超声波三角定位系统标定18.地理位置信息路由协议的用途是什么？作为其它路由算法的辅助直接用于路由的计算19.LAR算法的主要内容是什么？结合地理位置信息控制洪泛路由算法的转发节点范围，降低网络开销；假定源节点S知道目的节点D在t0时刻的位置(xd,yd)和平均移动速度v，则可以估算出t1时刻D可能出现的区域：以(xd,yd)为中心，以v(t1-t0)为半径的圆内。源节点S发送的路由请求分组指明搜索的范围，其它节点接收到路由请求分组后，需要比较自己的位置是否在路由请求分组指明的搜索范围内，从而决定是否转发该分组。20.GAF算法的主要内容是什么？考虑到WSN中节点的冗余性，提出在维持网络连通性的前提下，利用节点的地理位置信息，适当关闭一些节点以降低节点的能量消耗，提高网络生存时间；利用节点的位置信息，组成虚拟网络，网络中的节点对于中继转发而言是等价的；这些节点通过分布式协商确定激活节点以及激活的时间。关闭的节点周期性地苏醒，和处于激活状态的节点交换角色以平衡能量消耗。对于两个相邻的虚拟网络A和B，所有A中的节点都可与B中的节点通信，反之亦然，因此在每个网络中的所有节点对于所有路径来说是等价的。21．在GAF算法中，若规定相邻网格中两个相隔最远的节点间的距离不能超过R，则虚拟网格边长r满足什么关系？22.GAF算法的节点如何进行状态转换？第二章练习31.GPSR算法的主要内容是什么？贪婪算法：采用逐步构造最优解的方法，在每个阶段，都选择一个看上去最优的策略，最终获得最优解。利用节点的地理位置信息转发节点选取：•选择邻居节点中离数据包目的节点更近的点作为转发节点2.什么是贪婪算法？贪婪算法：采用逐步构造最优解的方法，在每个阶段，都选择一个看上去最优的策略，最终获得最优解。3.GPSR算法的局部优化指的是什么，通过什么方法来解决？4.边界转发时的右手法则是什么，怎样依据右手法则进行边界转发？一个数据分组从节点y到达节点x；下一条边的选择：•下一边是以x为定点，沿(x，y)逆时针方向上的第一条边，图中