传感网课程复习资料2016年解读.doc

传感网课程复习资料2016年 1、传感网的概念：就是由部署在监测区域内，由大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统。其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。传感器网络的三个要素：传感器、 感知对象和观察者 2、传感网的研究与发展： 答：传感器网络的研究起步于20实际90年代末期。从21世纪开始，传感器网络引起了学术界、军界和工业界的极大关注，美国和欧洲相继启动了许多关于无线传感器网络的研究计划。1、在军事领域：美国国防部和各军事部门焦躁开始启动传感器网络的研究。2、在民用领域：美国交通部1995年提出了“国家智能交通系统项目规划”，预计到2025年全面投入使用。3、学术界：美国自然科学基金委员会2003年制定了无线传感器网络研究计划。4、我国2004年起有更多的院校和科研机构加入到领域的研究工作中去。 传感网的关键技术与特点： 答：WSN的关键技术：网络拓扑控制、网络协议、网络安全、时间同步、定位技术、数据融合、数据管理、无线通信技术、嵌入式操作系统、应用层技术。特点：大规模网络、自组织网络、动态性网络、可靠性网络、应用性相关的网络、以数据为中心的网络。 传感网的主要应用领域 答：军事应用，环境观测和预报系统，医疗护理，智能家居，建筑物状态监控，其他方面的应用（如空间探索，智能尘埃等）。 物理层特点：功耗分布 答： 传感器节点的限制：电源能量有限，通信能力有限，计算和存储能力有限。 频率分配：由于在6GHz以下频段的波形可以进行很好的整形处理，能较容易地滤除不期望的干扰信号，所以当前大多数射频系统都是采用这个范围的频段。 物理层设计考虑：（1）低功耗问题。（2）低发射功率和小传播范围。（3）低占空系数问题。大多数硬件应用在大部分时间内不工作或工作于低功耗的待机状态。（4）相对较低的数据率。一般来说每秒几十或几百kb。（5）较低的实现复杂度和较低的成本。（6）较小的移动程度。 （7）对于全部节点来说，一个较小的形状系数。 2、WSN面临的挑战： 答：（1）低能耗：电池供电，不能及时补充能量，如何最大化工作周期；（2）实时性：及时反映监控区域事件的变化，如交通事故报告；（3）低成本：节点数量大，无法回收，易于隐藏等要求节点体积小，低成本；（4）安全和抗干扰：要求节点具有很好的抗干扰性能在各种复杂环境工作，节点数据不易被截获；（5）协作：要求节点协作通信工作完成一项任务，网络协作和数据协作都是关键技术。 物理层的通信信道： 答： （1）自由空间信道；（2） 多径信道；（3）加性噪声信道；（4）实际物理信道。 物理层的调制解调技术: 答：(1）模拟调制：基于正弦波的调制技术无外乎对其参数幅度A(t)、频率f(t), 相位φ(t)的调整。分别对应的调制方式为幅度调制（AM）、频率调制(FM)、相位调制(PM)；（2）数字调制：数字调制技术是把基带信号以一定方式调制到载波上进行传输。从对载波参数的改变方式上可把调制方式分成三种类型：ASK、FSK和PSK；（3）UWB通信技术超宽带（Ultra Wide Band）无线通信技术是近年来备受青睐的短距离无线通信技术之一，由于其具有高传输速率、非常高的时间和空间分辨率、低功耗、必威体育官网网址性好、低成本及易于集成等特点，被认为是未来短距离高数据通信最具潜力的技术；（4）扩频通信：按照扩展频谱的方式不同，现有的扩频通信系统可以分为：直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum）工作方式；跳变频率(Frequency Hopping)工作方式；跳变时间(Time Hopping)工作方式；宽带线性调频(Chirp Modulation)工作方式；混合方式。 物理层的主要短距离通信技术及特点。 答：技术：（1)802.11:在2GHz频段使用正交频分复用（OFDM）调制技术，使数据传输速率提高到20Mbit/s以上；能够与IEEE802.11ｂ的Wi-Fi系统互联互通，可共存于同一AP的网络里，从而保障了后向兼容性。系统结构的实现比较简单高速的数据传输功耗低安全性高多径分辨能力强定位精确工程简单造价便宜全球范围适用同时可传输语音和数据可以建立临时性的对等连接具有很好的抗干扰能力蓝牙模块体积很小、便于集成低功耗开放的接口标准成本低是一种分布式介质访问控制协议，网中的各个站（节点）都能独立地决定数据帧的发送与接收。每个站在发送数据帧之前，首先要进行载波监听，只有介质空闲时，才允许发送帧。这时，如果两个以上的站同时监听到介质空闲并发送帧，则会产生冲突现象，这时发送的帧都成为无效帧，发送随即宣告失败。每个站必须有能力随时检测冲突是否发生，一旦发生冲突，则应停止发送，以免介质带宽因传送无效帧而被白白浪费，然后随