无线传感网络复习题

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把老师发的无线传感网络复习题补充完答案

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。
  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、动态网络、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、嵌入式软件系统、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：定位技术、时间同步、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. 任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、11 频道。
  15. 无线传感器网络可以选择的频段有：868MHZ、915MHZ、2.4GHZ、5GHZ。
  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) 。
  18. 无线传感器网络的协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，还包括能量管理、移动管理和任务管理等平台。
  19. 无线传感器节点处于发送状态、接收状态、侦听状态和睡眠状态时单位时间内消耗的能量是依次减少的。
  20. IEEE 802.15.4 标准将无线传感器网络的数据链路层分为两个子层，即逻辑链路子层LLC 和介质访问控制子层MAC。
  21. Zigbee 的最低两层即物理层和 MAC 层使用IEEE 802.15.4协议标准，而网络层和应用层由Zigbee 联盟制定。
  22. 无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照网络应用的深度可以划分三种：简单排序、相对同步和绝对同步。
  23. 无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照时间同步的参考时间可以划分为内同步和外同步。
  24. 无线传感器网络的时间同步方法有很多，根据需要时间同步的不同应用需求以及同步对象的范围不同可以划分为局部同步和全网同步.
  25. 物理层帧由同步头，物理帧头和PHY负载构成。
  26. MAC 层有四种不同的帧形式：信标帧，数据帧，确认帧，命令帧
  27. MAC 帧一般格式由 MAC帧帧头，MAC帧有效载荷和MAC帧尾 构成。
  28. 典型的时间同步协议有：DMTS协议，PBS协议和TPSN协议。
  29. 数据融合的策略可以分为：应用层数据融合，路由层数据融合和独立的数据融合协议层.
  30. 定位技术分为：多边定位/三边定位和接收信号角度定位。
  31. 按照 OSI 模型，Zigbee 网络分为 4 层，从下向上分别为 物理层，MAC层，网络层和应用层。
  32. 根据标签的供电方式可以将RFID系统分为有源标签，无源标签，和半有源标签；根据工作频率可以分为低频标签，高频标签，超高频标签和微波标签。
  33. RFID 系统由读写器，标签和应用系统组成。
  34. ISO 标准体系分为 ISO14443，ISO15693和ISO18000三种。
  35. EPC Global 体 系 架 构 分 为 EPC物理对象交换标准，EPC基础设施标准和EPC数据对象交换标准 三部分。
  36. 蜂窝移动通信是采用 无线组网方式，在终端和网络设备之间通过无线信道连接起来，进而实现用户在活动中可以互相通信。
  37. GPRS 是一种以全球手机系统（GSM）为基础的数据传输技术，是GSM的延续。
  38. WIFI 全称为 Wireless Fidelity，又称IEEE802.11b，它的最大优点就是传输速度较高，可以达到11Mb/s。
  39. IEEE802.11 标 准 规 范 逻 辑 结 构 包 括 了 无线局域网的物理层 和 媒体访问控制层。
  40. 1997 年完成并公布的 IEEE802.11 标准的最初版本支持三种可选的物理层：调频序列扩频，直接序列扩频和红外物理层。
  41. 网关根据应用领域的不同，分类也不同，一般可以分为协议网关，应用网关和安全网关。
  42. 无线传感器网络网关属于协议网关的一种，可以转换不同的协议。
  43. RFID 系统通常由电子标签、读写器和计算机通信网络三部分组成。
  44. 在 RFID 系统工作的信道中存在有三种事件模型：①以能量提供为基础的事件模型②以时序方式提供数据交换的事件模型③以数据交换为目的的事件模型
  45. 典型的读写器终端一般由天线、射频模块、逻辑控制模块三部分构成。
  46. 控制系统和应用软件之间的数据交换主要通过读写器的接口来完成。一般读写器的 I/O 接口形式主要有：USB、WLAN、以太网接口、RS-232 串行接口、RS-485 串行接口。
  47. 根据电子标签工作时所需的能量来源，可以将电子标签分为有源/无源标签。
  48. 最常用的差错控制方法有奇偶校验、循环冗余校验、汉明码。
  49. RFID 系统按照工作频率分类，可以分为低频、高频、超高频、微波四类。
  50. 高频 RFID 系统典型的工作频率是13.56MHz。
  51. 超高频 RFID 系统遵循的通信协议一般是ISO18000-7、ISO18000-6。
  52. 目前国际上与 RFID 相关的通信标准主要有：ISO/IEC 18000 标准、EPC Global标准。

名词解释

  1. 信标：anchor/beacon:信标节点是位置信息已知的节点，。信标节点一般所占比例很小，通常通过手工配置或者配备GPS接收器来获取自身的位置信息。
  2. 跳数：两个节点之间间隔的跳段总数，称为这两个节点间的跳数。
  3. 无线自组织网络:无线自组织网络是一种独立组网的技术，由一组带有无线收发装置的可移动节点组成临时性多跳自治系统。
  4. 无线传感器网络(WSN)：无线传感器网络(Wireless Sensor Networks, WSN)是一种分布式传感网络，它的末梢是可以感知和检查外部世界的传感器。WSN中的传感器通过无线方式通信，因此网络设置灵活，设备位置可以随时更改，还可以跟互联网进行有线或无线方式的连接。通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络。
  5. 基带信号:信源（信息源，也称发送端）发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号，其特点是频率较低，信号频谱从零频附近开始，具有低通形式。根据原始电信号的特征，基带信号可分为数字基带信号和模拟基带信号（相应地，信源也分为数字信源和模拟信源），其由信源决定。
  6. 物理信道：物理信道就是实际的物理介质组成的信道,也是物理电路或无线\红外线等,是个物理概念.比如光纤和电话线等就可以组成物理信道.
  7. 逻辑信道：逻辑信道一般是指人为定义的信息传输信道。大致比较多，多是一些编码或分成不同的时隙来传送不同的信息。
  8. 路由选择：路由选择是指选择通过互连网络从源节点向目的节点传输信息的通道，而且信息至少通过一个中间节点。
  9. 路由协议：（Routing protocol）是一种指定数据包转送方式的网上协议。
  10. 超宽带（UWB）： 超宽带技术是一种新型的无线通信技术。它通过对具有很陡上升和下降时间的冲激脉冲进行直接调制，使信号具有GHz量级的带宽。
  11. 相对时间同步：节点维持其本地时钟的独立运行，动态获取并储存它与其他节点之间的时钟偏移和和时钟漂移，根据这些信息，实现不同节点本地时间值之间的相互转换，达到时间同步的目的。
  12. 绝对时间同步：节点的本地时间参考基准并保持时刻一致，因此除了正常的计时过程对节点本地时间进行修改外，节点本地时间也会被时间同步协议所修改。
  13. 时钟偏移：或称时钟偏斜，是指时钟信号到达数字电路各个部分所用时间的差异。对于大多数数字集成电路系统，例如计算机系统，各种信号都是根据系统时间脉冲信号的时钟频率进行同步的，这样这些信号就能在相同的步调上工作。
  14. 数据融合：数据融合是将多个传感器和信息源的多份数据和信息相关处理，去除冗余数据，组合出更有效、更符合用户需求的数据的过程。
  15. 容错技术：容错技术是容忍并防范局部错误的决策方法。

选择题

1、以下哪些选项不是无线传感器网络和移动自组织网络之间的区别？( D )
A.无线传感器网络通常比移动自组织网络的规模大（节点多）。 B.移动自组织网络更具移动性。
C.移动自组织网络的节点通常比无线传感器网络节点有更强大的存储能力。D.无线传感器网络的设计/部署成本比移动自组织网络高。

2、以下哪些选项是无线多媒体传感器网络(WMSN）所需要的？( D)
A.由于涉及视频/音频数据，因此它们需要更大的存储容量。B.它们需要考虑严格的服务质量。
C.它们需要高带宽。D.以上都是。

3、关于无线传感器网络定位的描述，以下哪些选项是正确的？(C))
A.无线传感器网络通常使用 CPS 进行定位。B.无线传感器网络能轻易达到小于 0.1 米的定位精度。
C.无线传感器网络能够使用三角形原理来定位一个节点。D.无线传感器网络定位并不需要时钟同步。

4、 一个传感器节点包括。( D)
A.模拟/数字传感器芯片 B.无线收发器
C. CPU/存储器 D.以上全部选项

5、在一个传感器网络中，节点中的能量主要被消耗在（ C）：
A.模拟传感部分 B.CPU 对信号处理的本地计算
C.无线多跳通信 D.唤醒/睡眠切换

6、关于传感器节点的存储器，下面哪项叙述是不正确的？（C ）
A.传感器节点只需要少量的数据存储和程序存储器。
B.如果数据需要存储较长时间，那么用闪存替代 SRAM 更加高效。
C.程序的执行发生在闪存中，而不是在 SRAM 中。
D.目前，SRAM 的容量通常小于 1MB。

7、 传感器节点的无线通信有以下哪些特征？（BC）
A.低功耗无线通信在接收状态下比发射状态下消耗更多能量。
B.无线通信系统的发射距离取决于几个关键因素，最直接的因素是传输功耗。
C.目前市面上大部分射频收发器采用基于 VCO 的无线通信体系结构，能够以各种不同的载波频率通信。
D.在调幅（AM）方式下编码和解码最为方便。并且不易受噪声影响。

8、以下哪项不是 TRAMA 协议中的状态？（D）
A.睡眠状态 B.接收状态 C．传输状态 D．唤醒状态

9、Z-MAC 协议综合了哪两种传统的 MAC 协议？（ D）
A. CDMA 和 TDMA B. FDMA 和 CSMA
C. CDMA 和 SDMA D. CSMA 和 TDMA

10、下列路由协议哪些是以数据为中心的路由协议？（）
A.谣传路由（Rumor Routing) B. MCFA C. SPEED D. GBR

题目有问题，书本上的只有：SPIN和DD（定向扩散）协议

11、下列行为中哪些不是用于数据扩散的？（C）
A.洪泛(flooding)B.闲聊(gossiping)
C.定向传播(directional propagation)D.以上都不是

12、SPIN 协议没有使用哪些数据分组? （C）
A. ADV B. REQ C. ACK D. DATA

13、下列哪一项不属于传输层的任务？（A ）
A.源节点到目的节点的可靠传输 B.网络拥塞检侧
C.网络拥塞避免 D.缓冲区管理

14、为什么无线传感器网络中不能采用 TCP?（D ）
A.TCP 在传感器中使用时开销过高
B.在无线传输每一跳中积累错误
C.TCP 能耗较大
D.A 和 B

15、以下哪个原因会导致传感器数据产生噪声？（D ）
A.硬件/电路噪声 B.运行环境 C.测量误差 D．以上皆是

16、下列关于传感器网络安全的描述中，哪些项是不正确的？（A ）
A.密钥管理包括密钥的生成和分发，它是保证传感器网络安全的重要环节。
B.传感器网络安全最重要的目标是要保证传输数据的机密性，其他安全目标是次要的。
C.传统网络的安全机制由于其计算开销过大而不适用于资源严格受限的传感器网络。
D.传感器网络的安全机制在无线传感器节点内占用较少的存储空间(小于 100K
字节)

17、下面不属于无线通信信道的是 （A） 。
A.光纤 B.自由空间信道 C.加性噪声信道 D.多径信道

18、下面哪些 MAC 层协议是竞争型协议 （ABD）。
A.SMAC 协议 B.TMAC 协议 C.SMACS 协议 D.PMAC 协议

19、下面那些 MAC 层协议是分配型 MAC 协议 （BCD）。
A.SMAC 协议 B.SMACS 协议 C.DMAC 协议 D.TRAMA 协议

20、下面哪些协议是以数据为中心的路由协议 （A）。
A.DD 协议 B.GAF 协议 C.TTDD 协议 D.SPEED 协议

21、下面哪些协议不是地理位置信息路由协议 （B）。
A.GPSR 协议 B.TTDD 协议 C.GAF 协议 D.GEAR 协议

22、下列哪一项是超高频 RFID 系统的工作频率范围？（B）
A、<150KHz B、433.92MHz 和 860～960MHz C、13.56MHz D、2.45～5.8GHz

23、ISO18000-3、ISO14443 和 ISO15693 这三项通信协议针对的是哪一类 RFID系统？（B）
A、低频系统 B、高频系统 C、超高频系统 D、微波系统

24、是电子标签的一个重要组成部分，它主要负责存储标签内部信息，还负责对标签接收到的信号以及发送出去的信号做一些必要的处理。（B）
A、天线 B、电子标签芯片 C、射频接口 D、读写模块

25、电子标签正常工作所需要的能量全部是由阅读器供给的，这一类电子标签称为（B）。
A、有源标签 B、无源标签 C、半有源标签 D、半无源标签

26、RFID 卡（C）可分为：主动式标签（TTF）和被动式标签（RTF）。
A、按供电方式分 B、按工作频率分 C、按通信方式分 D、按标签芯片分

27、下列物联网相关标准中那一个由中国提出的。（C）
A、IEEE802.15.4a B、IEEE802.15.4b C、IEEE802.15.4c D、IEEE802.15.4n

28 、数据采集和感知用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，主要（ABCD）。
A、传感器B、RFID
C、二维码
D、多媒体信息采集

29、RFID 标签的分类按标签芯片分（ABD）。
A、只读（R/O）标签B、CPU 标签
C、被动式标签（RTF） D、读写（R/W）标签

30、移动通信系统包括（ABCD）。
A. 无线电话 B. 无线寻呼 C. 陆地蜂窝移动通信 D. 卫星移动通信

31、GSM 系统中信道的频率间隔是（B）。
A．1.23MHz B. 200kHz
C. 400kHz D. 100kHz

32、移动通信中电波的传播方式主要有（ABC）。
A. 直射波 B. 反射波 C.地表面波 D. 水平面波

33、 RFID 属于物联网的哪个层 （A）
A 感知层 B 网络层 C 业务层 D 应用层

简述题

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、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，以及湿度和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。

3、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、传输层和应用层和能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。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，并支持多任务和资源共享。

物理层负责载波频率的产生、信号的调制解调和无线收发技术。
数据链路层负责数据成帧、帧校验、媒体接入和差错控制。
网络层负责路由的发现与维护，使得传感器节点可以进行有效的数据通信。
传输层负责数据流的传输控制，保证通信服务的质量。
应用层根据不同应用的具体要求，负责任务调度、数据分发等具体业务。
能量管理平台负责管理传感器节点如何使用能源。在各个协议层都需要节省能源。
移动管理平台负责监测并传输传感器节点的移动信息，维护其到汇聚节点的路由，使得传感器节点能动态跟踪邻居节点的位置。
任务管理平台负责平衡和调度监测任务。

4、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和能量感知路由协议。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和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和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, 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。

5、无线传感器网络的路由协议具有哪些特点？
（1）能量优先，（2）基于局部拓扑信息（3）以数据为中心（4）应用相关

6、什么是数据融合技术，它在传感器网络中的作用是什么？
数据融合是一种多源信息处理技术，它通过对来自同一目标的多源数据进行优化合成，获得比单一信息源更精确、完整的估计或判决。在传感器网络中的作用在于：节省整个网络的能量，增强所收集数据的准确性，提高数据收集效率。

7、 描述 TDoA 测距机制的工作原理。
节点同时发射两种不同传播速度的无线信号，接收节点根据两种信号到达的时间差以及这两种信号的传播速度，计算两个节点之间的距离。假设发射节点同时发射无线射频信号和超声波信号，接收节点记录下这两种信号的到达时间为 T1、T2，无线射频信号和超声波信号的传播速度分别为 c1、c2, 那么两点之间的距离为(T2-T1)S，其中 S=c1c2/(c1-c2)。

8、什么是无线传感器网络？构成无线传感器网络的三个基本要素是什么？
答：无线传感器网络是一种全新的信息获取平台，能够实时监测和采集网络分布区域内各种监测对象的数据，并将这些数据发送至网关节点，以实现范围内目标检测，追踪等。特点是快速展开，抗毁强。
三个基本要素是：传感器，感知对象，观察者。

9、无线传感器网络能量浪费的途径有哪些？
答：数据采集：终端节点在进行数据采集时，需要耗费节点的能量。数据处理：处理器在进行数据处理的过程中需要耗费能量。数据传输：数据传输需要使用终端RF模块，RF模块是节点能量消耗的主要模块。

10、无线传感器网络的网络拓扑结构有哪几种形式？并说明每一种拓扑结构的特点。
答：网络的拓扑结构是指网络中各结点之间互联的构形，不同拓扑结构的网络其信道的访问技术，利用率以及信息的延迟、吞吐量、设备开销各不相同，因此分别适用于不同用途的场合。常用的网络拓扑结构有星形、总线形、环形、网状及层次形几种。
星形网：它管理网中所有的通道，所以路径选择技术较简单，但它必须具有很高的可靠性，较强的计算能力，一旦中央交换结点机发生了故障，那么整个网络就无法工作。
环形网：整个网络采用同一传输介质，使信息很容易在网络中各工作站之间广播式传输。缺点是一个工作站的故障可能导致整个环路工作瘫痪，此外要在环上增加或删除一个工作站要断开环路，中断网络的正常工作。
总线网：使用广播式传输方式，大多数使用竞争的方法来使用网络的传输介质。

11、说明无线传感器网络物理层以及网络层的主要功能？
答：（1）物理层的网络互连设备为转发器（Repeater），在物理层间实现透明的二进制比特复制，以补偿信号衰减；
网络层的网络互连设备为路由器（Router），提供网络层间的协议转换，在不同的网络之间存储转发分组；
（2）网络层为建立网络连接和为上层提供服务,应具备以下主要功能：路由选择和中继；激活,终止网络连接；在一条数据链路上复用多条网络连接,多采取分时复用技术；差错检测与恢复；排序,流量控制；服务选择；网络管理；网络层标准简介。

12、什么是 ISM 无线频段？它有什么特点？
答：ISM(Industrial Scientific Medical) Band，是由ITU-R （ITU Radiocommunication Sector，国际通信联盟 无线电通信局）定义的。此频段主要是开放给工业、科学、医学三个主要机构使用，属于Free License，无需授权许可，只需要遵守一定的发射功率(一般低于1W)，并且不要对其它频段造成干扰即可。

13、简要说明在无线通信系统中，反射、绕射和散射这三种影响信号传播的基本机制。
答：

14、根据信道的分配方式的不同，无线传感器网络的 MAC 协议可以分为哪几种类型？每一种类型的典型协议有哪些？
答：时分复用无竞争接入方式、随机竞争接入方式、竞争与固定分配相结合的接入方式。

15、竞争型、分配型和混合型 MAC 协议各有什么特点？
答：基于竞争的MAC协议有以下优点：可根据需要分配信道，所以这种协议能较好的满足节点数量和网络负载的变化。能较好的适应网络拓扑的变化。不需要复杂的时间同步或控制调度算法。分配式的无线传感器网络MAC协议有如下优点：无冲突。无隐蔽终端问题。易于休眠，适合于低功耗网络。

16、基于竞争的 MAC 协议基本思想是什么？
答：当结点需要发送数据时，通过竞争方式使用无线信道。如果发送的数据产生了碰撞，就按照某种策略重发数据，直到数据发送成功或放弃发送。

17、S-MAC 协议的基本思想是什么？
答：当节点不需要发送数据时，尽可能地让它处于功耗较低的睡眠状态

18、简单分析 TRAMA 协议的特点。
答：TRAMA 协议在冲突避免、延时、宽带利用率等方面有较好的性能，但协议需要较大的储存空间来储存多跳邻居信息和分配信息。

19、简述典型的混合型 MAC 协议 ZMAC 协议的基本思想和特点。
答：基本思想：ZMAC引入了时间帧的概念，每个时间帧又分为若千个时隙。在ZMAC中，网络部署时每个节点都执行时隙分配的DRAND算法。时隙分配结束后，每个节点都会在时间帧中拥有一个时隙。分配时隙的节点称为该时隙的所有者，时隙所有者在对应的时隙中发送数据的优先级更高。
特点：1.ZMAC 协议是种混合型 MAC协议，可以根据网络中的信道 竞争情况来动态调整MAC协议所采用的机制，在CSMA和TDMA机制间进行切换。2.在网络数据量较小时， 竞争者较少， 协议工作在 CSMA机制下:在网络数据量较大时，竞争者较多，ZMAC协议工作在TDMA机制下，使用拓扑信息和时钟信息来改善协议性能。3.ZMAC 协议结合了竞争型MAC协议和分配型MAC协议的特点，能很好地适应网络拓扑的变化并提供均衡的网络性能。

20、简述竞争型 MAC 协议和分配型 MAC 协议的优点。
答：基于竞争的MAC协议有以下优点：可根据需要分配信道，所以这种协议能较好的满足节点数量和网络负载的变化。能较好的适应网络拓扑的变化。不需要复杂的时间同步或控制调度算法。
分配式的无线传感器网络MAC协议有如下优点：无冲突。无隐蔽终端问题。易于休眠，适合于低功耗网络。

21、RFID 系统主要由哪几部分组成？RFID 工作原理是什么。
（1）电子标签、读写器、RFID 中间件、应用系统
（2）标签进入磁场后，如果接收到阅读器发出的特殊射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量发送出存储在芯片中的产品信息（即 Passive Tag，无源标签或被动标签），或者主动发送某一频率的信号（即 Active Tag，有源标签或主动标签），阅读器读取信息并解码后，送至中央信息系统进行有关数据处理。

21、简述目前主流的近距离无线通信技术。
答：蓝牙技术、ZigBee技术、超宽带技术UWB、近场通信技术、Wi-Fi技术等。

22、简述目前主流广域网无线通信技术。
答：综合业务数字网，帧中继，异步传输模式，数字数据网

24、简述 ZigBee 与 IEEE802.15.4 标准的联系与区别。
IEEE802.15.4协议是国际无线电委员会定义的底层通信协议，而ZIGBEE是在底层协议的基础上，增加了一些应用层，网络层应用信息，起到了扩充细化IEEE802.15.4协议的作用！

25、简述与条形码相比 RFID 技术具有的优点
（1）可识别单个非常具体的物体。
（2）采用无线电射频，可以隔箱扫描
（3）可以同时对多个物体进行读识，可以整箱扫描。
（4）存储信息量大 可以重复擦写。
（5）易于构成网络应用环境

26、什么是 EPC,EPC 编码有何特点，简述 EPC 的好处
（1）EPC 的全称是 Electronic Product Code，中文称为产品电子代码。EPC 的载体是 RFID 电子标签，并借助互联网来实现信息的传递。EPC 旨在为每一件单品建立全球的、开放的标识标准，实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯，从而有效提高供应链管理水平、降低物流成本。EPC 是一个完整的、复杂的、综合的系统。
（2）编码容量大、兼容性强、应用广泛、具有合理性、国际性
（3）EPC 电子标签技术，可以实现数字化库房管理；并配合使用 EPC 编码，使得库存货品真正实现网络化管理。

27、简述目前研究的 MAC 协议并按竞争型、分配性和混合型方式进行分类说明。
答：竞争性：当无线节点需要发送数据时，主动抢占无线信道，当在其通信范围内的其他无线节点需要发送数据时，也会发起对无线信道的抢占，这就需要响应的机制来保证任一时刻在通信区域内只有一个无线节点获得信道的使用权。属于竞争型MAC协议包括：SMAC、TMAC、PMAC协议
分配型：分配型MAC协议通常采用TDMA(时分多址)、CDMA(码分多址)、FDMA(频分多址)等技术将一个物理信道分为多个子信道，并将子信道静态或动态地分配给需要通信的节点，避免冲突。属于分配型MAC协议包括：SMACS、TRAMA、DMAC
混合型：比较有代表性的混合型MAC协议：ZMAC。ZMAC协议是一种混合型MAC协议，此协议对竞争方式和分配方式进行了组合。采用CSMA机制作为基本方法，在竞争加剧时使用TDMA机制来解决信道冲突问题。

课后题

1、 简述无线传感器网络与物联网的关系
物联网的概念比传感器网络概念大一些，无线传感器网络是构成物联网感知层和网络层的一部分，是物联网的重要组成部分。

2、 简述物理层的功能
主要功能：在一条物理传输媒体上，实现数据链路实体之间透明地传输各种数据的比特流。
物理层的功能包括数据的发送与接收、物理能量信道的检测、射频收发器的激活与关闭、空闲信道评估、链路质量指示和物理层属性参数的获取与设置。这些功能是通过物理层服务访问接口来实现的。

3、 模拟调制的调制方式分为：幅度调制AM、频率调制FM、相位调制PM

4、 数字调制的调制方式分为：ASk幅度调制、FSK频率调制、PSK相位调制

5、 MAC层的功能：支持CSMA/CA的工作、PAN的建立和维护、关联和解除关联、信标帧的同步

6、 无线传感器网络路由层根据不同的应用将路由协议分为五类：数据为中心的路由协议、分层结构的路由协议、地理信息的路由协议、可靠的路由协议、按需的路由协议

数据为中心的路由协议：SPIN、DD
分层结构的路由协议:LEACH、PEASIS、TTDD、TEEN、APTEEN
地理信息的路由协议：GPSR、GAF、LAR、GEAR
可靠的路由协议：SPEED
按需的路由协议：DSDV、DSR、AODV

7、 经典的时间同步协议：DMTS、RBS和TPSN

DMTS：选择一个节点作为时间主节点广播同步时间
RBS：用于同步报文的多个接收者，适用于单跳网络和多跳网络
TPSN：提供传感器网络全网范围内节点间的时间同步，引入了双向报文交换协议

8、 数据融合的定义和要点
定义在上面名词解析
要点：
✧数据融合是多信源、多层次的处理过程，每个层次代表信息的不同抽象程度。
✧数据融合过程包括数据检测、 关联、估计与合并。
✧数据融合的输出 包括低层次上的状态身份估计和高层次上的总战术态势评估。

9、 无线传感器网络时间同步需要重点解决哪些问题？
✧如何设计时间同步协议，使得同步精度尽可能高，即同步误差尽可能得小。
✧如何设计满足应用需求的低功耗的时间同步协议，以尽可能地延长网络的生命周期。
✧如何设计可扩展性强的时间同步协议或算法，以适应不断扩大的网络规模和由此带来的系统动态性的增强。

10、 常见的Zigbee芯片和协议
最常见的Zigbee芯片为CX243X系列、CC253X系列、MC1322X系列
三种常见的协议栈：

  1. 非开源协议栈：Freescale、Microchip解决方案
  2. 半开源协议栈：ZStack
  3. 开源协议栈：Freakz

11、 Zigbee的定义
Zigbee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低成本的双向无线通讯技术，主要用于距离短、功耗低且传输速率不高的各种电子设备之间进行数据传输的应用

12、 Zigbee的特点
低功耗、低成本、大容量、可靠、时延短、灵活的网络拓扑结构

13、 RFID工作原理
✧由读写器通过发射天线发送特定频率的射频信号。
✧当电子标签进入有效工作区域时产生感应电流，从而获得能量，电子标签被激活，使得电子标签将自身编码信息通过内置的射频天线发送出去。
✧读写器的接收天线接收到从标签发送来的调制信号，经天线调节器传送到读写器信号处理模块，经解调和解码后将有效信息送至后台主机系统进行相关的处理。
✧读写器的应用系统根据逻辑运算识别该标签的身份，针对不同的设定作出相应的处理和控制，最终发出指令信号控制读写器完成相应的读写操作。

14、 GPRS技术的特点
高数数据传输、永远在线、按数据流量计费

15、 简述WIFI接入点的网络成员和结构
基本服务单元（BSS）、分配系统、站点、接入点、拓展服务单元

16、 网关的特点和功能
特点：
✧能耗方面: 具有寿命长，高能效、低成本等特点。
✧数据处理方面: 具有数据吞吐量大、计算能力、存储能力要求高等特点。
✧在通信距离方面: 网关的传输范围比普通的无线传感器网络节点较远，以保证数据传输到外网的监控中心。
功能：
✧扫描并选定数据传输的物理信道，分配无线传感器网络内的网络，发送广播同步帧，初始化无线传感器网络设备。
✧配合无线传感器网络所采用的MAC算法和理由协议，协助节点完成与邻居节点连接的建立和路由的形成。
✧对接收数据进行协议转换。
✧对从各个节点接收到的数据的具体应用和需求以及当前的带宽，自适应的启动数据融合算法，降低数据冗余度。
✧处理来自监控中心的控制命令。