文章目录

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• 无线传感器网络（双语）复习
• • 题型
  • 一 综述
  • • • • 1.无线传感器网络的概念
        • 无线传感网络的组成
        • 2.无线传感器网络的特点
        • 3.无线传感器网络有哪些应用领域
        • 4.影响传感器网络设计的因素有哪些
        • 5.无线传感器网络结点的基本结构（组成模块）
        • 6.传感器网络通信架构
        • 7.传感器节点通信模块的工作模式
        • 8.传感器网络的支撑技术
        • 9.传感器网络应用最广的两种通信协议
        • 10.传感器网络有哪些限制条件
  • 二 MAC
  • • • • 1.传感器通信的特点
        • 2.MAC协议的作用
        • 4.MAC如何负责媒体介入控制的
        • 5. question1:Why IEEE 802.11 defines a SIFS shorter than a DIFS
        • 6.qustions2:
        • 3.传感器网络能耗的特点
        • 4.WSN中能耗的来源
        • 5.最小化能源消耗的措施
  • 三 路由
  • • • • 1.什么是路由
        • 2.传感器网络中的路由协议有哪些特点
        • 3.平面、分层的路由结构各自的特点 以及他们的优缺点
        • 4.分层路由簇头的选择方式 簇的构建
  • 四 Localization
  • • • • 1.四种测距手段：
        • 2.简述RSSI测距原理和相应的理论依据
        • 3.什么是信标结点
        • 4. TDOA测距方法通常采用信号
  • 五 时间同步
  • • • • 1.时间同步的重要性
        • 2. 结合图分析时间同步
        • 3.TPSN 简单了解
  • 六 数据融合
  • • • • 1.数据融合的必要性 优势
        • 2.数据融合过程
        • 3.什么是数据融合
        • 4.数据融合在无线传感网络中的优点、作用
        • 5.简述传感器网络休眠机制的过程和目的
        • 6.基于簇的数据融合
  • 七 目标跟踪
  • • • • 1.DCTC（Dynamic Convoy Tree-Based Collaboration 基于动态护送树的协作）目标跟踪有哪几步
  • 八 翻译
  • • • 目标跟踪
      • 数据融合
      • 安全性
      • 定位
      • 路由
      • 时间同步

无线传感器网络（双语）复习

题型

1.中英文翻译

2.问答题

3.推导题

4.计算题

一 综述

1.无线传感器网络的概念

由静止或移动的传感器节点通过自组织和多跳的方式组成的网络，能够实时监测采集网络内监测对象的信息，并将信息上传给网关节点。

无线传感网络的组成

传感器节点、汇聚节点、管理节点、通讯网络

2.无线传感器网络的特点

1.传感器节点体积小、能量有限
2.传感器节点计算和存储能力有限
3.传感器节点通信半径小，带宽低
4.传感器节点数量大，自适应性
5.网络无中心和自组织
6.网络动态性强
7.网络以数据为中心

3.无线传感器网络有哪些应用领域

• 军事应用：战场监视、核生物化学攻击检测、打击效果评估、检测力量装备
• 环境应用：林火探测、洪水探测、精准农业
• 健康应用：检测人体数据、医院跟踪与监视病人与医生、医院中药物管理
• 其他应用：戒指传感器（检测穿戴者心理状态并传给心理医生）
• 家与商业：家庭自动化、智慧环境、交互式博物馆、管理控制、交通跟踪与检测、

4.影响传感器网络设计的因素有哪些

• 容错性
• 可扩展性
• 生产成本
• 硬件限制
• 传感网络拓扑
• 传输媒介
• 能量消耗

5.无线传感器网络结点的基本结构（组成模块）

通信模块、传感模块、计算模块、存储模块、电源模块

（能源单元、电源产生器、传感单元（传感器，数模转换器）、处理单元（处理器，存储器）、收发器、动装置、定位系统）

6.传感器网络通信架构

物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层

7.传感器节点通信模块的工作模式

发送、接收、空闲

8.传感器网络的支撑技术

定位技术、时间同步、数据融合、能量管理、安全机制

9.传感器网络应用最广的两种通信协议

zigbee 、IEEE802.15.4

10.传感器网络有哪些限制条件

1. 电源能量有限
2. 通信能力受限
3. 计算和存储能力受限

二 MAC

1.传感器通信的特点

2.MAC协议的作用

Medium Access Control,负责协调网络中各个节点对公共介质的访问。

4.MAC如何负责媒体介入控制的

802.11中的data transfer:

消耗大量能量与时间进行消息侦听而不接收消息。

发送方时间轴与接收方时间轴。

发送方监听信道直到信道不再忙碌，在经过一个DIFS之后如果发送方冲突需要随机避退，之后向接收方发送RTS请求帧，发送方接收到后经过一个SIFS后向发送方发送CTS清除帧，发送方收到后经过一个SIFS之后向接收方发送数据帧，接收方接收到之后经过一个SIFS后向发送方发送ACK确认帧，接收方接收到 后说明整个数据发送过程结束。

ACK：确认帧

RTS：request-to-send 请求帧

CTS：clear-to-send 清除帧

当信道不繁忙的时候需要经过一个DIFS，防止其他站有高优先级的帧要发送。

5. question1:Why IEEE 802.11 defines a SIFS shorter than a DIFS

SIFS：Short Inter Frame Spacing 短帧间间隔。是最短的时间区段，用来间隔需要立即响应的帧，如控制帧。

DIFS：Distributed Inter Frame Spacing 分布协调功能帧间间隔，由工作于DCF模式的站点使用。

SIFS 用来间隔需要立即响应的帧,如ACK CTS 等控制帧,有高优先级,DIFS用来间隔同步数据服务,有着低优先级;SIFS比DIFS短可以防止ACK等重要的控制包被杀死.

6.qustions2:

3.传感器网络能耗的特点

结点的能耗主要有无线电波（Radio），MCU和Sensors产生的能耗，其中无线电波产生的能耗最大，占主要部分。Radio有四种模式，发送模式，接受模式，闲置模式和睡眠模式，其中发送模式耗能最大，接受模式与闲置模式的耗能接近。

4.WSN中能耗的来源

• 有用的能耗：发送或接收数据；处理查询请求；向邻居发送请求和数据

• 无用的能耗：空闲时收听频道；因为碰撞重新发送；无意听到传感器接收到不属于它的包；生成与解决控制包；

5.最小化能源消耗的措施

使用旨在尽可能增加睡眠时间的协议。

三 路由

1.什么是路由

路由是指从某一网络设备（结点）出发，前往某个目的地的路径

2.传感器网络中的路由协议有哪些特点

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

3.平面、分层的路由结构各自的特点 以及他们的优缺点

• 平面路由

各节点在功能上地位相同

优点：没有特殊节点，网络流量均匀分散，路由算法易于实现

缺点：可扩展性小，在一定程度上限制了网络的规模

• 分层路由

网络被划分为大小不等的簇，节点可分为簇头节点和簇内成员节点两类，每个簇由一个簇头和多个簇内成员组成，根据一定算法选取某个节点作为簇头，用来管理和控制簇内成员节点，负责簇内信息收集和数据融合处理以及簇间转发。在分层的簇结构网络中，低一级网络的簇头是高一级网络中的簇内成员，由最高层簇头和汇聚节点通信。

优点：适合大规模的传感器网络环境；可扩展性好；

缺点：簇头节点的可靠性和稳定性对全网性能的影响较大；信息的采集和处理会消耗簇头节点的大量能量

4.分层路由簇头的选择方式 簇的构建

引用

分簇式路由协议的执行过程是以轮为单位的，每轮的基本循环过程：

1. 簇的建立阶段：每个节点选取一个介于0和1之间的随机数，如果该数小于某个阈值，该节点成为簇头。然后簇头向所有的节点广播自己成为簇头的消息，每个节点根据接收到广播信号的强弱来决定加入哪个簇，并回复该簇的簇头
2. 数据传输阶段：簇内所有节点按照TDMA时隙向簇头发送数据，簇头将数据融合之后把结果发送给汇聚节点。
3. 重新成簇：在持续工作一段时间后，网络重新就如启动阶段，进入下一轮簇头选取并重新建立簇。

四 Localization

1.四种测距手段：

• AOA :angle of arrival
• TOA :time of arrival
• TDOA: time different of arrival
• RSSI :the received signal strength indicator

2.简述RSSI测距原理和相应的理论依据

接收机通过测量射频信号的能量来确定与发送机的距离。将无线信号的发射功率和接收功率之间的关系表述为下式所示，其中PR是无线信号的接收功率，PT是无线信号的发射功率，r是收发单元之间的距离，n是传播因子，传播因子的数值大小取决于无线信号传播的环境。

3.什么是信标结点

通过其他方式预先获取位置坐标的节点

4. TDOA测距方法通常采用信号

射频信号、超声波信号

五 时间同步

1.时间同步的重要性

• 与现实世界连接
• 是传感器网络中的关键基础服务(是数据融合的基础)
• 对其他基础服务的高效工作很重要(定位)
• 许多协议需要时间同步(密码学、拓扑管理)

2. 结合图分析时间同步

发送方 需要发送时间、信道接入时间、数据发送时间、传输时间

接收方 需要信道接入时间、数据接收时间、读取数据时间

等 这些时间不确定，对精度有影响，因此存在误差

delay 包含以上所有的延时（发送延时、处理延时、传播延时）

offset 自身的时间偏差

3.TPSN 简单了解

六 数据融合

1.数据融合的必要性 优势

由于传感器结点功率有限,通信距离较短,因此需要网络内数据融合

2.数据融合过程

一个数据融合结点从多个结点中获取数据,再根据自己的协议将数据进行融合,再把融合后的数据发送给另一个结点或者是基站.

3.什么是数据融合

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。

4.数据融合在无线传感网络中的优点、作用

• 减少了流量负载
• 节省了网络能量
• 增加了收集的数据准确性
• 提高了数据收集效率

5.简述传感器网络休眠机制的过程和目的

休眠机制的主要思想是，当节点周围没有感兴趣的事件发生时，计算与通信单元处于空闲状态，把这些组件关掉或调到更低能耗的状态，即休眠状态。

6.基于簇的数据融合

每个节点将数据发送给簇头节点，簇头节点根据自己的协议将数据进行融合处理，再把融合后的数据上报

七 目标跟踪

1.DCTC（Dynamic Convoy Tree-Based Collaboration 基于动态护送树的协作）目标跟踪有哪几步

1. 当目标首次出现，护送树初步形成
2. 根节点从其他目标周围的节点中获取数据并进行处理
3. 当目标移动时，树成员改变
4. 如果需要树结构重新配置，然后回到第二步

八 翻译

• 无线传感网络 定位

sensors with a priori location information 信标节点

in cooperative localization 在协作定位过程中

in a peer-to-peer manner 以对等的方式

make measurements 进行测量

measurement-based statistical models 基于测量的统计模型

time-of-arrival(TOA) 到达时间

angle-of-arrival(AOA)到达角度

received-signal-strength(RSS) 接收强度

• 路由协议

a hop-by-hop communication 逐条通信

in this section 在本节中

multipath routing protocol for the architecture 多路径路由协议架构

CN to CH 簇成员到簇头

trade-off 权衡

data transmission reliability 数据传输可靠性

• 跟踪

it is of theoretical and practical significance for studying 有重要的学术价值和实用价值

inadequacies of LEACH algorithm LEACH分簇算法的不足

a vote based cluster head election mechanism 一种基于簇头的投票选举机制

properties of sensor networks 特性

data centric 以数据为中心

• 其他

stationary 静止的

Direct Diffusion 定位扩散路由

TDMA　时分多址

FDMA 频分多址

CDMA　码分多址

aggregated data 聚合数据

comprise of 包含

periodical report 定期报告

event triggered report 事件触发报告

energy constraints 能量约束

propagation time 传播时间

目标跟踪

in multiple modalities（形态） such as acoustic, seismic （地震的）and infrared. 在声学 红外

To facilitate detection 为了方便检测

data representation and control mechanisms 数据表示和控制机制

summary statistics 汇总统计量

retreat into 退入

a standby mode 待机模式

facilitate（促进） efficient hierarchical information fusion

Data dissemination 数据发布

Resource allocation 资源分配

Bounded communication 有界的沟通

Resource bottleneck 资源瓶颈

Redundant information 冗余信息

unified view 统一的观点

query 查询

message pruning 消息修剪

exceeds a predetermined threshold 超过预设的阈值

the continuous objects 连续对象

Continuously distributed 连续分布

split into multiple relatively smaller 分裂成相对较小的

data and action flow 数据和动作流

maintain an organizational hierarchy 维护一个组织层次结构

achieve energy efficient tracking solution 实现节能跟踪解决方案

数据融合

Resistance against attacks 抵抗攻击

comprises of 由……组成

Integrated sensors 集成传感器

a decision criterion 一个决策标准

at what instance（场合）

Periodical reporting 定期报告

arrives at a consensus 达成共识

a voting scheme 以投票方案

Majority voting 多数投票

Weighted voting 加权表决

Complete Agreement 完全一致

the popularity of voting 投票的普及度

arise from 来源

probability-based Bayesian 贝叶斯概率

Workload is balanced among nodes 工作负载在节点间均衡

perform efficient data fusion 进行有效的数据融合

extend the lifetime of the network. 延长网络生命周期

drains out 耗尽 终止 排尽

rounds of data fusion 数据融合的轮数

安全性

node capture 节点捕捉

pose new problems 造成新的问题

traffic 通信 流量

properties of sensor 传感器特性

定位

distance estimation 距离估计

relative distance 相对距离

refine the node positions 优化节点位置

Optimally the localization algorithm 最优定位算法

evaluate the relative angles 评估/估计

n a central server 在一个中央服务器中

coordinates（坐标） a priori（先验的） 先验坐标

Relative coordinates 相对坐标

路由

Node/link heterogeneity 不均匀

Homogeneous 均匀

in a reactive manner 以一种被动的方式

Contention-based 基于竞争的

Implosion & Overlap 内爆与重叠

Multi-path delivery for multiple sources, sinks, and queries 用于多资源、接收器、请求的多路径交付

Directed Diffusion 定向扩散

Interest Propagation 兴趣扩散

on-demand data querying mechanism 按需数据查询机制

Attribute-based naming scheme 基于属性的命名方案

application dependent 应用相关

Rumor Routing 谣言路由

Variation of directed diffusion 定向扩散的变化

agent 代理

cost 成本

Gradient-Based Routing 基于梯度的路由

the interest is diffused 兴趣被扩散

Threshold sensitive Energy Efficient Network protocol阈值敏感节能高校网络协议

High overhead 高开销

data aggregation 数据聚合

时间同步

infrastructure 基础设施

没想到会出画图题。让画分层路由与平面路由的图。划重点时也没说，PPT上也没有，只能按着自己理解胡乱画了。