无线传感网试卷A.doc

南京工程学院试卷（A）
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2011/2012学年 第1学期

课程所属部门： 通信工程学院 课程名称： 无线传感网

考试方式： 闭卷 使用班级： 无线081，光线081，电信081/082

命 题 人： 刘传清 教研室主任审核： 主管领导批准：

班级 学号 姓名
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
总 分
得分

一、填空题（本题20空 ,每空1分,共20分）
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. SPIN的英文全称是 Sensor Protocol for Information via Negotiation 。
3. 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。
4.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。
5. nesC语言的基本单元是组件，组件分为 和 两种。
6．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 、
以及 无线设备之间的互联。
7．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 。
8．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 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。

9. Zigbee网络中的设备分为 、 和终端设备三种类型。
10. 无线传感器节点是由 、 、 以及能源模块四部分组成。

二、单项选择题(请在每小题的4个备选答案中，选出一个最佳答案，共10小题；每小题2分，共20分)

1．Zigbee标准定义的物理层信道频率为（ ） 
A、800MHz  B、900MHz 
C、2.4GHz D、450MHz
2．在无线传感器网络MAC协议设计时，能量作为第一因素，除了（ ）以外，其它都是设计中应该考虑的因素
A、竞争引起的碰撞冲突。 B、控制分组的开销。
C、空闲监听引起的能量消耗。  D、计算复杂度。
3．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（ ）
A、基于组件化设计 B、嵌入式操作系统
C、采用nesC语言编程 D、基于windows平台的操作系统
4．nesC语言中的makefile文件的主要功能是（      ）。
A、可执行文件 B、编译并连接组件和配件
C、仅仅编译文件为二进制代码 D、连接组件和配件文件。
5．TinyOS操作系统中，完成编译和下载程序的命令是（ ）。
A、make antc3 install
B、make antc3
C、makefile antc3
D、makeflie antc3 install

6．有关无线传感器网络的描述正确的是（ ）
A、基于数据为中心的网络 B、基于IP为中心的网络
C、基于用户为中心的网络 D、基于ID为中心的网络
7．IEEE802.15.4标准采取的MAC协议是（ ）
A、CSMA/CA B、CSMA/CD
C、SMAC D、ZigBee协议
8．在无线传感器网络中，基于flooding的路由协议的主要缺点是（ ）
A、竞争引起了能量消耗 B、引起广播风暴
C、数据内爆和重叠 D、网络吞吐量低
9. 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（ ）
A、进行网内信息处理，减少冗余数据传输，从而降低能量消耗
B、由于传感网感知信息的具有很高的不可靠性，融合可以获取更加准确的信息
C、可以减少数据传输量和传输拥塞，提高数据收集效率
D、保证端到端数据传输的可靠性
10. 有关WSN网络融合网关的作用是（ ）
A、完成协议的转换 B、实现协议的代理
C、数据融合 D、数据路由

三、是非题（对划“√”，错划“×”，本题共5小题，每小题2分，共10分）
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。
（ ）

四、画出WSN网络结构图，说明各子系统的功能实体的主要作用（10分)
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。

五、名词解释（10分）
1、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)。

2、LEACH
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。

六、简述题（10分）
1、简述WSN与ad hoc网络的异同点
（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：
l 移动自组网：节点数量通常在几十或上百
l 传感器网络：节点数目往往高出好几个数量级
（b） 节点密度：
l 移动自组网：小
l 传感器网络：大（冗余部署的结果）
（c） 拓扑变化的原因：
l 移动自组网：节点运动
l 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：
l 移动自组网：较强
l 传感器网络：十分有限
2、比较SMAC协议和TMAC协议的异同点
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。

七、（10分）简述DD路由协议的工作过程
p 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）（7分）

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（1分）
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。（1分）
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）。（1分）

八、（10分）综合思考题：人民生活水平的提高，私家车剧增，停车问题变得越来越严重，自动停车与管理系统已提到日程，设计一个基于无线传感器网络的自动停车管理系统。要求实现功能：
（1）停车入口处显示车位信息
（2）管理中心监控车位信息
（3）车位占用信息统计
根据以上要求，设计传感网网络分布图（定位方案或其他技术），车辆信息采集方案。
答：要求（1）LED显示车位信息：给出车库分布图，采取定位方案，信标节点分布，车位检测节点分布；（4分）
（2）车辆检测方案（4分）
（3）汇集结点网关方案（2分）
（1）忙时话务量为：