无线传感器网络技术原理及应用 许毅编著（转载请注明出处---https://www.cnblogs.com/qingl）
S-MAC协议：是针对传感器网络节省能量的需求设计的。S-MAC包括了从各种能量消耗方式中节省能耗的方法，比如：空闲侦听、冲突、串音和控制开销
定向扩散路由：采用邻节点间通信的方式来避免维护全局拓扑，采用查询驱动数据传送模式和局部数据聚集而减少网络数据流
三边测量法：以三个节点为中心的圆交点作为未知节点的估计位置
三角测量法：根据三角形的几何关系进行位置估算
CSMA/CA工作原理：在信号传输之前，发射机先侦听介质中是否有同信道载波，若不存在，则信道空闲，将直接进入数据传输状态；若存在载波，则在随机退避一段时间后重新检测信道
调制和解调：调制把基带信号变换成传输信号，解调则从载波中提取基带信号
TPSN协议：即传感器网络时间同步协议，目的是提供传感器网络全网范围内节点间的时间同步
LEACH协议：即低功耗自适应集簇分层型协议，通过随机循环地选择簇头节点将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中
TOA/TDOA：TDOA（到达时间差）定位是一种基于到达时间差进行定位的方法。通过测量信号到达监测站的时间，可以确定信号源的距离
路由空洞：在无线网络中，当某个节点在其传播到目标节点的路径上，有时候数据会被传输到一个没有比该节点更接近目的点的节点，则该节点的前向区域被称为路由空洞
mesh网络：即“无线网格网络”，是一个动态的可以不断扩展的网络架构
数据融合：利用计算机技术对按时序获得的多传感器观测信息在一定的准则下进行多级别、多方面、多层次信息检测、相关估计和综合，以获得目标的状态和特征估计，产生比单一传感器更精确、完整、可靠的信息、更优越的性能，而这种信息是任何单一传感器所无法获得的
DV-hop算法：
通过计算未知节点于锚节点的最小跳数，估算平均每跳的距离，并使用跳段距离代替实际距离来计算未知节点的定位坐标
1如何克服无线通信中存在的隐藏终端和暴露终端问题？
答：
在参数配置中，使用RTS/CTS协议，同时设置传送上限字节数。
单信道条件下，采用双信道方法，利用数据信道收发数据，利用控制信道收发控制信号。
2简述定向扩散路由协议的基本原理。
答：
使用基于属性的命名机制来描述数据，并通过向所有节点发送某个命名数据的Interest来完成数据收集。
节点对采集的信息进行简单的预处理后，利用本地化规则和加强算法建立一条到达目的节点的最佳路径。
3典型的无线传感器网络体系结构包括哪几个部分，各部分具体的功能是什么。
答：
网络通信协议：为个人或家庭范围内不同设备之间低速互联提供统一标准
网络管理平台：对传感器节点自身的管理和用户对传感器网络的管理
应用支撑平台：通过应用服务接口和网络管理接口来为终端用户提供各种具体应用的支持
4为什么无线传感器网络需要节点定位，简述基于距离的定位算法三边测量算法、三角测量算法的工作原理？
答：
传感器节点的自身定位是传感器网络应用的基础。许多应用都要求网络节点预先知道自身的位置，并在通信和协作过程中利用位置信息完成应用要求。若没有位置信息，传感器节点所采集的数据几乎是没有应用价值的。
基于距离的定位算法：通过测量节点与信标节点间的实际距离或方位进行定位
三边测量算法:已知A、B、C三个节点的坐标,以及它们到节点D的距离，确定节点D的坐标
三角测量算法:已知A、B、C三个节点的坐标,节点D相对于节点A、B、C的角度，确定节点D的坐标
5什么是mesh网络？mesh网络有何特点？
答：
Mesh网络即“无线网格网络”,它是“多跳”网络。无线mesh可以与其它网络协同通信。是一个动态的可以不断扩展的网络架构，任意的两个设备均可以保持无线互联。
特点：
1.节点互联互通
2.自组织、自管理
3.高带宽，高利用率
4.兼容性较好
5.具备多跳功能
6已知多边形ABCDE的顶点坐标分别为A（10,10），B（15,10），C（20,15），D（25,10），E（20,10），求其质心坐标。
答：
7简述TPSN时间同步协议的工作原理。
答：
>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。
>节点对之间的时间同步是基于发送者-接收者的同步机制。
8什么是调制技术？为什么WSN物理层要进行调制机制设计？
答：
>调制技术是把基带信号变换成传输信号的技术。
>使得调制以后的信号对干扰有较强的抵抗作用，同时对相邻的信道信号干扰较小，解调方便且易于集成。
9简述LEACH协议的工作原理。
答：
通过随机循环地选择簇头节点将整个网络的能量负载平均分配到每个传感器节点中。
10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。
答：
确定物理世界中事件之间的因果关系，消除传感器的冗余数据，在整体上促进传感器网络的工作，传感器节点之间需要遵循一个共同的时标。
参考广播协议(RBS)协议依靠在一系列接收器之间广播消息来实现同步。
TPSN依靠在MAC层的数据包的时间戳来使延时最小化，减小误差。
11使用三边测量法，已知锚节点A、B、C的坐标分别是（10, 10）（10, 20）（20, 10），锚节点到未知目标节点的距离分别为14.14、10、10，求目标节点的坐标位置。
答：
（小声比比：倒数第二个矩阵少了负一次幂…）
12 IEEE 802.15.4标准设计目标是什么？有哪些特点？
答:
主要针对低速无线个域网制定。目标是低能量消耗、低速率传输、低成本
特点：低速率、低功率、短距离传输
13无线传感器网络的通信传输介质有哪些？各有什么特点？
答：
目前主要传输介质包括无线电、红外线、光波等；
无线电：主要使用ISM频段，在全球范围内都具有可用性，具有很大的设计灵活性和设计空间。缺点：功率限制，无线电干扰。
红外线：优点是无需注册，抗干扰能力强，接收机成本低，容易设计；缺点是穿透能力差，要求发送者和接收者之间存在视距关系
14 SPIN协议簇如何解决Flooding所面临的三大挑战？SPIN协议的缺点是什么？
答：
使用基于数据描述的协商机制和能量自适应机制
缺点：没有考虑节能和多种信道条件下的数据传输问题
15 数据级、特征级、决策级融合各有什么特点？
答：
>数据级融合：直接在采集到的原始数据层上进行的融合，在传感器采集的原始数据未经处理之前就对数据进行分析和综合。这是最低层次的数据融合。
>特征级融合：属于中间层次，它先对来自传感器的原始数据提取特征信息。然后按特征信息对多传感器数据进行分类、汇集和综合。
>决策级融合：在最高级层进行的融合。决策级融合是一种高层次融合，融合之前，每种传感器的信号处理装置已完成决策或分类任务
16 无线传感器网络的节点限制表现在哪些方面？
答：
（1）电池能量有限
（2）通信能力有限
（3）计算和存储能力有限
17 如何理解无线传感器网络拓扑结构自组织以及以数据为中心？
答：
>自组织性：能够自动的进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议，自动形成转发检测数据的多条无线网络系统
>以数据为中心：以数据本身作为查询或传输线索的思想，更接近于自然语言交流的习惯，因此说传感器网络是一个以数据为中心的网络
作业：
1. 什么是无线传感器网络？
答：
无线传感器网络是大量静止或者移动的传感器，以自组织和多跳的方式构成无线网络，目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息、并报告给用户。
2. 传感器网络节点的使用限制因素有哪些？
答：
同上16题
3. 分析传感器的定义、分类及作用
答：
定义：能够把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号的器件或装置。
分类：1）按被测量与输出电量的转化原理划分：能量转换型和能量控制型
2）按测量原理划分：物理原理和化学原理
3）按被测量的性质划分：位移传感器、力传感器、温度传感器等
4）按输出信号划分：开关型、数字型、模拟型
作用：传感器处于测量系统的最前端，起着获取信息和转换信息的作用。
第三章
1. 拓扑控制的意义是什么？
答：
（1）在保证网络连通性和覆盖的条件下，尽量降低网络能耗，延长网络生存周期
（2）合理调节节点的通信范围，减少节点通信负载，使得节点在连通性和玩过通信范围之间取得一个平衡点，提高通信效率。
（3）辅助路由协议，确定转发节点，同时确定节点之间的邻居关系。
（4）数据融合策略选择
（5）采用冗余技术以保证网络的覆盖率和连通度。
2. 功率控制技术有哪些？
答：
基于节点度的功率控制，代表算法：本地平均算法（LMA）和本地邻居算法（LMN）
基于方向的功率控制，代表算法：CBTC算法
基于邻近图的功率控制，代表算法：DRNG算法、DLMST算法和DLSS算法
3. 层次性拓扑结构控制方法有哪些？
答：
（1）LEACH算法
（2）GAT算法
4. 覆盖感知模型的基本内容是什么？
答：
与覆盖问题直接相关的是传感器节点的感知模型，目前主要有两种基本感知模型，布尔感知模型和概率感知模型