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-1-中南大学考试试卷2014--2015学年下学期（1）时间100分钟无线传感器网络课程48学时3学分考试形式：闭卷专业年级：物联网12级总分100分，占总评成绩70%试题共8页，答案直接写在答题纸上，记得填姓名哦姓名：一、选择题。（选出一个正确答案，并将其代号写在相应题中的括号内。每小题2分，共14分）1、Confirm的意思是（D）A请求原语B指示原语C响应原语D确认原语2、ZigBee适应的应用场合___________。（D）A.个人健康监护B.玩具和游戏C.家庭自动化D.上述全部3、Zigbee不支持的网络拓扑结构式：（）CA．星型B．树型C．环型D．网状4、下面哪一项不是WSN的强项。（）CA．自组织B.分布式C.安全性D.节点平等5、对于WSN来说，下面哪种说法不对。（）CA.节点能力不高B.能量供应不好C.节点变化性不强D.网络规模很大6、产生载波频率在WSN中，是属于哪一层的事务。（）AA．物理层B.数据链路层C.网络层D.以上都不是7、S-MAC协议是属于（）AA．基于竞争的MAC协议B．基于分配的MAC协议C．混合型MAC协议D.跨层MAC协议二、填空题。（每空1分，共30分）1.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2.无线传感器网络的收发模块的4个状态按能耗递减分别为发送；接收；空闲；睡眠。3.WSN一般使用ISM频段，ISM是指无须注册的公用频段，ISM频段主要用于工业、科学和医疗。ISM就是这三个词汇的缩写。4.TRAMA协议由近邻协议（NP）、分配交换协议（SEP）和自适应选举算法（AEA）三个部分组成。5.无线传感器网络器网络的特征包括自组织，分布式，节点平等，可靠性要求高，节点资源有限，网络规模大，时效性等。6.ISM频段是指无须注册的公用频段、具有大范围的可选频段、没有特定的标准，可以灵活使用，ZSTACK将ISM频段划分为16个信道。7.ZStack中如果节点正在休眠，则广播信息将会被保持在它的父节点，直到该休眠设备获得该信息或该信息时间溢出。8.Z-Stack中OSAL的任务通过函数指针来调用，参数有任务标识符（taskID）和对应的事件（event）9.ZStack支持三种网络拓扑，即星形网络，树形网络，网状网络。10.对于差分脉冲位置调制机制，它采用两个32-chipPN码，I、Q通道各一个，通过周期性移动PN码（共16个移位值），将信息以差分方式放置在每个通道的符号内。11.地波是指沿地球表面附近的空间传播的波。12.无线传感器网络中，信道共享容易造成两个问题数据冲突和串扰。13.S-MAC把时间分割成许多时隙，在每个时隙中又划分为侦听和睡眠两个状态。14.ZigBee中，端点（EndPoint）定义了一个设备内的一个通信实体，一个特定的应用通过它来执行。ZDO的端点号是0。15.基于竞争的MAC协议--T-MAC协议中，采用满缓冲区优先和未来请求发送两种方法解决早睡问题。16.相对于传统网络，WSN具有以下特征：1）大规模分布式应用2）以数据为中心3）基于局部拓扑信息4）基于应用5）数据的融合17.SPIN协议通过节点之间的协商，解决Flooding协议和Gossiping协议的内爆和重叠问题。内爆是指节点在同一时刻收到多份相同的数据；重叠是指节点多次收到同一地区关于同一事件的数据。18.相对于传统网络，WSN在安全性方面有所不同：1因为是无线，所以说不够安全。这是难免的；因为是平等的，不可能有中心节点来分配公钥密码机制来统一调配；因为每个节点能力有限，（计算能力，存储能力，能量等），不可能有复杂的加解密。19.为了实现传输层对上层透明，可靠的数据传输服务，传输层主要研究链路的流量控制和拥塞避免，保证数据能够有效无差错地传输到目的节点。20.PFSQ为了保证网络的可靠性，采用了三种机制来确保数据的可靠传输：缓存机制；NACK确认机制；逐跳错误恢复机制。21.WSN中，靠近sink节点的地方，数据流很大。首先要发现拥塞，一般有两种方法：1根据队列缓冲的利用率2根据信道的空闲状况。22.在ZigBee协议栈中，绑定是基于设备应用层端点的绑定，而且绑定只能在互为“补充的”设备间被创建。三、简答题（40分。尽可能简单）1、什么是AdHoc网络？Adhoc网是一种多跳的、无中心的、自组织无线网络，又称为多跳网（Multi-hopNetwork）、无基础设施网（InfrastructurelessNetwork）或自组织网（Self-or-ganizingNetwork）。整个网络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意方式动态地保持与其它节点的联系。在这种网络中，由于终端无线覆盖取值范围的有限性，两个无法直接进行通信的用户终端可以借助其它节点进行分组转发。每一个节点同时是一个路由器，它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。2、逻辑链路与物理链路有何区别？物理链路就是一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。逻辑链路就是数据链路，是物理链路加上必要的通信规程。数据链路则是另一个概念。这是因为当需要在一条线路上传送数据时，除了必须有一条物理线路外，还必须有一些必要的规程来控制这些数据的传输。3、分析UWB技术的优势。系统结构实现简单；高速的数据传输；功耗低；安全性高；多径分辨能力强；定位精确；工程简单造价便宜4、介绍LEACH协议的主要阶段。主要包括建立阶段和数据传输阶段。在建立阶段：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；在数据传输阶段：非簇首节点负责采-2-集数据，如果需要发送数据，就用最小的能耗发送给它的簇首节点；非簇首节点节点在分配给他的时间片上发送数据，在不属于自己时隙的期间可以进入睡眠状态以节省能耗，而簇首节点则必须始终处于接收状态；所有非簇首节点的TDMA时隙都轮过后，簇首节点对接收到的数据进行融合压缩，然后直接发送给Sink节点。5、分析GPSR协议的优缺点。优点：采用局部最优的贪婪算法，不需要维护网络拓扑，路由开销小；可适用于静态和移动的WSN网络；缺点：需要地理位置信息的支持；需要维护邻居节点位置信息。6、说明zigbee网络建立的主要过程。首先未加入网络的协调器节点建立ZigBee网络；处于激活状态的设备可以直接加入网络，也可以通过关联操作加入到网络中，设备寻找父设备，经过父设备的同意加入网络；设备加入到网络之后，网络就会为其分配网络地址；设备节点的离开有两种不同的情况：第一种是子设备向父设备请求离开网络，第二种是父设备要求子设备离开网络。每个网络中的节点维护一个邻居列表，其中包含传输范围内所有节点的信息。7、分析T-MAC协议的未来发送机制的过程和优缺点。未来请求发送：采用提前通知需要接收数据的节点的方法来实现早睡的避免：当中继节点C接收到CTS后，除了触发自己保持监听状态之外，还发送一个FRTS分组给下一节点D，FRTS分组中含有下一节点D需要等待的时间，在此空闲状态中，下一节点必须要保持侦听状态。在中继节点C发送FRTS时看哪个节点会干扰源节点A发送的数据，因此源节点A需要延迟原数据的发送响应的时间，但是又必须保持对信道的占用，因此源节点A在这段时间内发送一个与FRTS一样长度的分组，该分组不包含任何有用的数据，然后才接着发送有用数据信息。从而数据传到中继节点C之后中间节点D还是处于唤醒状态，保证数据的实时传输。由于采用了未来请求发送机制，协议需要增加一个FRTS分组传输的时间，该方法提高了系统吞吐量和实时性，但是多了一些控制消息，相应地要消耗能量。8、ZStack的协议栈结构为APP，HAL，MAC，MT，NWK，OSAL，Profile，Security，Services，Tools，ZDO，ZMac，ZMain和Output。，简述期中HAL，MT，Profile这三层的功能。HAL（Hardware(H/W)AbstractionLayer）：硬件层目录，包含有与硬件相关的配置和驱动及操作函数。MT（MonitorTest）：实现通过串口可控各层，与各层进行直接交互。Profile：AF（Applicationwork）层目录，包含AF层处理函数文件。9、举一个您认为是WSN应用的最好的例子，简要介绍一下如何实现的。四、程序题1、#defineled1P1_0#defineled2P1_2//这两条语句的含义是定义P1_0为led1P1_2为led2voidled_init(void){P1SEL=0x00;//P1为普通I/O口P1DIR|=0x05;//P1.0P1.2输出led1=0;led2=0;}voidio_init(void){P0IEN|=0X02;//设置为中断方式PICTL&=~0X02;//下降沿触发IEN1|=0X20;//允许P0口中断;P0IFG=0x00;//初始化中断标志位EA=1;//这一条语句的含义开总中断};#pragmavector=P0INT_VECTOR__interruptvoidP0_ISR(void)//这表示是什么程序P0中断服务程序{P0IFG=0;led1=~led1;//这一条语句的含义是led1取反，让led1闪烁P0IF=0;}2、floatgetTemperature(void)//ADC获得到实际温度值程序{unsignedintvalue;ADCCON3=(0x3E);//选择1.25V为参考电压；14位分辨率；对片内温度传感器采样ADCCON1|=0x30;//选择ADC的启动模式为手动ADCCON1|=0x40;//启动AD转化while(!(ADCCON1&0x80));//等待ADC转化结束value=ADCL2;//低字节的高6位，高字节的低两位构成温度值value|=(ADCH6);//取得最终转化结果，存入value中returnvalue*0.06229-311.43;//根据公式计算出温度值}3、下面程序是人体感应传感器中的两个子程序，请加相应注释。voidled_init(void)//LED灯初始化{P1SEL=0x00;//P1为普通I/O口P1DIR|=0x05;//P1.0P1.1输出led1=0;led2=1;}voidio_init(void){P0SEL&=~0x80;//设置P0.7为普通io口P0DIR&=~0x80;//设置P0.7为输入}-3-4、#defineRELAY1P0_3#defineRELAY2P0_5#definekey1P0_1#definekey2P0_4voidmain(void)//继电器板实验{charsave_key1=1;charsave_key2=1;EA=0;xtal_init();io_init();while(1){if(key1==0&&save_key1==1){RELAY1^=1;//什么情况下执行到此按键按下并且与上一次检测时发生了变化}if(key2==0&&save_key2==1){RELAY2^=1;//^=这个运算符怎么理解与前一次继电器的状态相比，改变继电器状态}save_key1=key1;save_key2=key2;Delay(10);}}5、进行点对点通信实验voidmain(void){halMcuInit();hal_led_init();hal_uart_init();basicRfConfig.panId=PAN_ID;网络ID号basicRfConfig.channel=RF_CHANNEL;basicRfConfig.ackRequest=TRUE;#ifNODE_TYPE//NODE_TYPE是干什么用的区分发送节点还是接收节点，分别编译不同程序basicRfConfig.myAddr=SEND_ADDR;#elsebasic