标节点和未知节点之间的协调，比较简单，容易实现。?DV-Hop：距离向量-跳段类似于传统网络中的距离向量路由机制。计算未知节点与每个信标节点的最小跳数；计算未知节点与信标节点的实际跳段距离；利用三边测量法或极大似然估计法计算自身位置。?Amorphous定位算法：将节点的通信半径作为平均每跳段距离，定位误差大。计算未知节点与每个信标节点的最小跳数；假设网络中节点的通信半径相同，平均每跳距离为节点的通信半径，未知节点计算到每个信标节点的跳段距离；利用三边测量法或极大似然估计法计算自身位置。④APIT算法：首先确定多个包含未知节点的三角形区域，这些三角形区域的交集是一个多边形，它确定了更小的包含未知节点的区域；然后计算这个多边形区域的质心，并将质心作为未知节点的位置。 3、典型定位案例
（补充：1、计算节点位置的基本方法：传感器节点定位过程中，未知节点在获得对临近接信标节点的距离，或获得邻近的信标节点与未知节点之间的相对角度后，通过下列方法计算自己的位置：多边测量法（三边测量法）、三角测量法、极大似然估计法。
2、定位算法分类：1）基于距离的定位算法和距离无关的定位算法2）递增式.的定位算法和并发式的定位算法3）基于信标节点的定位算法和无信标节点的定位算法。）
第七章数据融合技术（数据融合是将多份数据或信息进行处理，组合出更有效，更符合
用户需求的数据的过程。） 1、数据融合的作用
答：在传感器网络中，数据融合起着十分重要的作用：1）节省整个网络的能量；2）增强所收集数据的准确性3）提高搜集数据的效率。 2、数据融合的分类
1）根据融合前后数据的信息含量划分：?无损失融合，将多个数据分组打包成一个数据分组，而不改变各个分组所携带的数据内容的方法；?有损失融合，省略一些细节信息或降低数据的质量，从而减少需要存储或传输的数据量，以达到节省存储资源或能量资源的目的。 。2）根据数据融合与应用层数据语义之间的关系划分：?依赖于应用的数据融合（ADDA），对应用层数据进行数据处理，可以根据应用需求获得最大限度的数据压缩，可能导致结果数据中损失的信息过多。?独立于应用的数据融合（AIDA），保持了网络协议层的独立性，不对应用层数据进行处理，不会导致信息丢失，但数据融合效率没有ADDA高。?结合以上两种技术的数据融合，结合以上两种的优点。3）根据融合操作的级别划分：?数据级融合，最底层的融合，操作对象是传感器通过采集得到的数据，面向数据的融合。?特征级融合，通过一些特征提取手段将数据表示为一系列的特征向量，以反映事物的属性，面向监测对象特征的融合。?决策级融合，最高级的融合，依据特征级融合提取的数据特征，对监测对象进行判别，分类，并通过简单的逻辑运算，执行满足应用需要的决策，面向应用的融合。 （补充：网络层中的数据融合 1，地址为中心的路由（AC路由）：每个源节点沿着到汇聚节点的最短路径转发数据，是不考虑数据融合的路由。2，数据为中心的路由（DC路由）：数据在转发途中，中间节点根据数据的内容，对来自多个数据源的数据进行融合操作。） 1、仿真要求：无线传感器网络仿真是一种使用软件模拟实际网络设备和网络链路的统计模型，并模拟网络流量的传输、记录网络运行过程中的各种参数，对不同类型的数据进行统计分析，得出网络性能的评估结果，以便对网络进行设计或优化的仿真技术。目前现有的模拟仿真技术在实现WSN的仿真上存在不少问题。 2、主要仿真软件：（1）基于通用网络的仿真平台：NS2，OPNET，还有其他通用网络环境下的仿真环境，如GloMoSim、SsensorSim、EmStar等；（2）基于TinyOS的仿真平台 ：TOSSIM，OMNET++，PowerTOSSIM。
ATOS平台应用开发过程：1、创建应用程序：用户进入Cygwin环境后，执行命令cd apps
后，将切换目录到apps下，在此目录下可以建立自己的项目目录，建立目录可以执行命令mkdir [name],其中[name]是项目目录的名称；或者用户也可以通过资源管理器建立目录，apps在Windows环境下的目录为${ATOS_PATH}\\cygwin\\opt\\atos\\apps，${ATOS_PATH}为AtosDevKit的安装目录。在建立好目录以后编写应用程序。2、进行编译：在Cygwin环境下，进入项目目录，在项目目录下，执行命令make antc3。Make是编译指令，antc代表编译的平台。3、烧录程序：进入Cygwin环境，在MyApp目录下，执行命令：make antc3 install便可以对程序进行编译并将编译后的程序烧录进芯片。（注：若程序已成功编译，仅进行下载，则可使用命令：make antc3 reinstall）
静态路由实验：1、路由控制端：执行cd/opt/atos/Atosenet/ANTProfileRoute/Server
执行make antc3 install GRP=01 NID=F0； 2、节点端：执行cd/opt/atos/Atosenet/ANTProfileRoute/Node；执行make antc ASO=LIGHT TYPE=3 install GRP=01 NID=02；3、基站端：执行cd/opt/atos/Atosenet/ANTProfileRoute/BaseStation；执行make antc3 install GRP=01 NID=01
1. 无线传感器网络是由大量的具有感知能力的传感器节点，通过自组织方式构成的 无线网络。
2. DD路由协议的英文全称是Directed Diffusion 。
3. DMAC协议的核心思想是采用交错调度机制，是一种基于TDMA信道接入方式，节点将周
期划分为发送时期 、 接收时期 、 睡眠时期 三部分，可以很好地解决SMAC /TMAC协议在数据转发中的走
走停停问题，降低了数据传输时延。
4. TinyOS是专门针对WSN设计的采用 nesC 语言编写的嵌入式（或linux） 操作系统。 5．ZigBee是一种低复杂度以及近距离、低功耗、低数据速率、 低成本 的双向无线通信技
术，完整的协议栈只有32 KB，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。 6．IEEE802.15.4对物理层和数据链路层的MAC层进行了定义。每个MAC子层的帧是由帧头 、
上层数据 和 帧尾（帧校验） 三部分组成。其中MAC子层设备地址有两种格式： 16 位的短地址和 64 位的扩展地址。 7. IEEE802.15.4标准定义了四种类型的帧，分别是 信标帧 、 数据帧 ，确认帧 、 命
令帧 。
8. Zigbee网络中的设备分为 协调器 、 路由器 和 终端设备 三种类型。 9. 无线传感器网络是由大量的具有感知能力的 传感器 节点，通过 自组织 方式构成的
无线网络。
10. SPIN的英文全称是 Sensor Protocol for Information via Negotiation 。
11. 根据信息的含量，WSN数据融合可以分为 有损融合 和 无损融合 两种方式。 12.DMAC协议的核心思想是采用交错调度机制，是一种基于TDMA的信道接入方式，节点将
周期划分为 发送时期、 接收时期 、 睡眠时期 三部分，可以很好地解决SMAC /TMAC协议在数据转发中的走走停停问题，降低了数据传输时延。 13. nesC语言的基本单元是组件，组件分为 模块 和 配件 两种。 14．IEEE802.15.4标准针对低速率无线个域网络制定的标准，其目标是提供 近距离 、 低成本 以及 低数据速率 无线设备之间的互联。 15．Chipcon公司推出的无线收发芯片CC2420和CC2430的主要区别是CC2430集成了 8051
内核 。
16．IEEE802.15.4对物理层和数据链路层的MAC层进行了定义。其中MAC子层设备地址有
两种格式：即64位全局唯一的地址，设备将在它的生命周期中一直拥有它和 16 位的短地址，它在网络中是唯一的，用来在网络中鉴别设备和发送数据。
17. Zigbee网络中的设备分为 协调器 、 路由器 和终端设备三种类型。
18. 无线传感器节点是由 传感器模块 、 处理模块 、 无线通信模块 以及能源模块四部分组成。 1．有关无线传感器网络的正确描述是（基于数据为中心的网络）
2．除了（协议设计的计算复杂度）以外，在信道接入时，能量消耗的主要原因是
3．Chipcon公司的无线收发芯片CC2420采取的物理层通信频率是2.4GHz的ISM频段，其
传输数据率是（250kbps）
4．nesC语言中的makefile文件的主要功能是（编译并连接组件和配件 ）。
5．TinyOS操作系统中，完成编译和下载程序的命令是（make antc3 install ）。 6． Zigbee标准定义的物理层信道数为（27） 7．ZigBee采取的MAC协议是（CSMA/CA）
8．在无线传感器网络中，基于flooding的路由协议的主要优点是（路由传输时延小 ） 9. 有关无线传感器网络数据融合的主要作用的表述，正确的是（进行网内信息处理，减少
冗余数据传输，从而降低能量消耗）
10. 有关WSN网络数据融合网关的作用是（完成不同网络协议的转换） 11．Zigbee标准定义的物理层信道频率为（2.4GHz）
12．在无线传感器网络MAC协议设计时，能量作为第一因素，除了(计算复杂度）以外，其
它都是设计中应该考虑的因素.
13．TinyOS是专门针对传感器网络设计的操作系统，有关它的描述，以下哪项不正确（基
于windows平台的操作系统 ）
14．nesC语言中的makefile文件的主要功能是（ 编译并连接组件和配件 ）。 15．TinyOS操作系统中，完成编译和下载程序的命令是（make antc3 install）。 16．有关无线传感器网络的描述正确的是（ 基于数据为中心的网络 ） 17．IEEE802.15.4标准采取的MAC协议是（CSMA/CA）
18．在无线传感器网络中，基于flooding的路由协议的主要缺点是（数据内爆和重叠） 19. 有关无线传感器网络数据融合的主要作用的表述，哪项不准确（保证端到端数据传输的可靠性）
20. 有关WSN网络融合网关的作用是（完成协议的转换）
1、基于TDMA方式的MAC协议的优势是节点间不会发生碰撞，而降低了碰撞重传的能耗，其能量消耗主要发生在分簇算法的首领选择过程中。（√ ）
2、Gossiping协议和flooding协议相比，Gossiping协议在路由过程中，仅仅转发一个节点或几个节点，从而提高了整个网络的生命周期。 (√ )
3、IEEE802.15.4标准定义了路由层以下各层。 （× ） 4、Sched.McuSleep -> Sleep的意义是Sched调用Sleep的McuSleep （√ ）
5、ZigBee是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32 KB，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。（√ ） 1、FFD和RFD答：FFD是全功能设备（full-function device，），RFD是精简功能设备（reduced-function device，）。FFD设备之间以及FFD设备与RFD设备之间都可以通信。RFD设备之间不能直接通信，只能与FFD设备通信，或者通过一个FFD设备向外转发数据。与RFD相关联的FFD设备称为该RFD的协调器（coordinator）。RFD设备主要用于简单的控制应用，如灯的开关、被动式红外线传感器等。
2、RSSI答：全称是Received Signal Strength Indication，表示接收的信号强度指示。无线发送层的可选部分，用来判定链接质量，以及是否增大广播发送强度。可以通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点的距离，进而根据相应数据进行定位计算，如无线传感的
ZigBee网络CC2431芯片的定位引擎就采用的这种技术、算法。
3、网络协调器答：Coordinator协调器负责启动整个网络。它也是网络的第一个设备。协调器选择一个信道和一个网络ID(也称之为PAN ID，即Personal Area Network ID)，随后启动整个网络。 ZigBee协调器也可以用来协助建立网络中安全层和应用层的绑定(bindings)。 4、LEACH答：LEACH是Low-Energy Adaptive Clustering Hierarchy的缩写。是最早的一种分层路由算法，主要考虑簇内节点能耗，簇头作为一定区域所有节点的代理，负责和Sink的通信。非簇头节点可以使用小功率和簇头节点通信；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；簇头选举算法的设计成为本协议的重要问题，要求保证公平性。和网络生存周期最大。
四、画出WSN网络节点结构图，说明各子模块的功能和作用
答：节点结构图如图，其中包括三大部分：感知模块，数据处理模块，无线通信模块；感知模块完成环境数据的采集，包括传感器和AD转换器；数据处理完成节点的各种控制和数据的融合处理等，有微处理器和存储器组成；通信模块实现节点间的无线通信功能。由网络层、MAC层和无线收发组成。
感知模块传感器A/D转换器数据处理模块微处理器存储器无线通信模块网络层MAC无线发送/接收器电源产生器电源供给模块
五、画出WSN网络结构图，说明各子系统的功能实体的主要作用
答：体系结构图如图，其中包括三大部分：传感网络部分，汇集结点，管理节点； 传感网主要完成环境信息的检测和控制，汇集结点完成传感网的数据和管理中心的互联，主要完成数据融合，协议转换等，管理节点实现传感网的管理和控制命令操作。
卫星互联网汇聚节点CEDBA传感器节点管理节点用户监测区域
六、（15分）简述基于WSN的近距离无线通信技术，比较各自的优缺点 1、近距离的无线通信技术有红外、激光、超声波等外，还有常用的无线通信技术： 802.11b、802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、UWB、RFID等；2、利用激光作为传输媒体，功耗比用电磁波低，更安全。缺点是：只能直线传输；易受大气状况影响；传输具有方向性。这些缺点决定这不是一种理想的传输介质。3、红外线的传输也具有方向性，距离短，不需要天线。4、UWB具有发射信号功率谱密度低、系统复杂度低、对信道衰落不敏感、安全性好、数据传输率高、能提供数cm的定位精度等优点；缺点是传输距离只有10 m左右，隔墙穿透力不好。5、802.11b因为功耗高而应用不多。6、Bluetooth工作在2.4 GHz频段，传输速率可达10 Mbps；
缺点是传输距离只有10 m左右，完整协议栈有250 KB，不适合使用低端处理器，多用于家庭个人无线局域网，在无线传感器网络中也有所应用。7、802.15.4(ZigBee) 是一种近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线通信技术，完整的协议栈只有32 KB，可以嵌入各种设备中，同时支持地理定位功能。以上特点决定ZigBee技术非常适合应用在无线传感器网络中。
七、简述WSN与ad hoc网络的异同点 答：（1）相同点都是通过自组织的方式进行通信；（2）不同点：（a）节点规模：移动自组网：节点数量通常在几十或上百；传感器网络：节点数目往往高出好几个数量级。（b）节点密度：移动自组网：小；传感器网络：大（冗余部署的结果）。（c）拓扑变化的原因：移动自组网：节点运动；传感器网络：节点休眠调度、环境干扰或节点故障引起。（d）节点处理能力：移
动自组网：较强；传感器网络：十分有限 八、比较SMAC协议和TMAC协议的异同点
答：都是基于竞争的MAC协议。TMAC协议是在SAMC协议之后，通过优化而来，TAMC协议是一种自适应调整占空比的方法：通过动态调整调度周期中的活跃时间长度来改变占空比，从而改善了SMAC协议的固定时隙方式，但是也带来了早睡问题。 九、简述DD路由协议的工作过程 DD路由协议分为三个阶段：兴趣扩散（采用泛洪）；梯度建立（反向建立）；强化路径（Sink节点会收到多条路径，选最优路径，进行加强，以后的数据按照加强路径传送）
事件源节点事件源节点兴趣Sink节点梯度Sink节点Sink节点事件源节点（a）兴趣扩散（b）梯度建立（c）路径加强
1.兴趣扩散阶段：Sink节点查询兴趣消息：兴趣消息采用泛洪的方法传播到网络；有和兴趣匹配数据的节点发送数据；兴趣扩散阶段建立节点到Sink的路径。
2.数据传播阶段：当传感器节点采集到与兴趣匹配的数据时，把数据发送到梯度上的邻居节点，并按照梯度上的数据传输速率设定传感器模块采集数据的速率。
3.路径加强阶段：定向扩散路由机制通过正向加强机制来建立优化路径，并根据网络拓扑的变化修改数据转发的梯度关系。兴趣扩散阶段是为了建立源节点到汇聚节点的数据传输路径，数据源节点以较低的速率采集和发送数据，称这个阶段建立的梯度为探测梯度（probegradient）。汇聚节点在收到从源节点发来的数据后，启动建立到源节点的加强路径，后续数据将沿着加强路径以较高的数据速率进行传输。加强后的梯度称为数据梯度（datagradient）。