第一章无线传感器网络概述1.无线传感器网络的基本概念无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的成本很低、微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一种多跳自组织网络系统，其目的是协作地感知、采集和处理覆盖范围内感知对象的信息，并发送给观察者或者用户。

2.典型的无线传感器网络结构包括哪几部分？传感节点、汇聚节点以及互联网或通信卫星和管理节点。

3.无线传感器网络的体系结构（协议栈）描述无线传感器网络的协议栈，并简述各层的功能。

无线传感器网络的协议栈包括物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层，与互联网协议的五层相对应。

另外还包括能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。

各层的功能：物理层：负责数据传输的介质规范，如规定了传感器工作频率、工作温度、数据调制、信道编码、定时、同步等标准。

研究目标是设计低成本、低功耗和小体积，简单但健壮的传感器节点。

数据链路层：负责数据成帧、帧检测、介质访问和差错控制。

网络层：主要实现数据融合，负责路由生成和路由选择；主要功能包括分组路由、路由互联、阻塞控制。

传输层：负责数据流的传输控制。

应用层：获取数据并进行初步处理，包括一系列用于检测任务的应用层软件。

4.无线传感器网络的基本特点传感器节点体积小，能量有限传感器节点计算和存储能力有限通信半径小，带宽低传感器节点数量大且具有自适应性无中心和自组织网络动态性强以数据为中心第二章物理层及信道介入技术1.频率分配：1W以下无线电波是目前WSN的主流传输方式。

对于无线传感器网络来说，频段的选择必须根据应用场合来选择。

因为频率的选择直接决定无线传感器网络节点的无线尺寸、电感的集成度以及节点功耗。

ISM波段是首要的选择。

频率的选择是影响无线传感器网络性能、成本的重要参数。

基于竞争的MAC协议。

即节点在需要发送数据时采用某种机制随机地使用无线信道，基于固定分配的MAC协议。

即节点发送数据的时刻和持续时间是按照协议规定的标准来执行，这样以来就避免了冲突，基于按需分配的MAC协议。

即根据节点在网络中所承担数据量的大小来决定其占用信道的时间。

4.IEEE802.11 MAC协议（基于竞争）IEEE802.11 MAC协议有分布式协调（DCF）和点协调（PCF）两种控制方式。

适用范围：PCF通过接入点来协调节点的数据收发，通过设置好的一定间隔时间查询当前哪些节点有数据发送的请求DCF 是通过物理载波帧听和虚拟载波侦听来确定无线信道的状态，其中物理载波帧听由物理层提供，而虚拟载波侦听由MAC层提供。

1.TDMA技术（时分复用）（基于固定分配）时分复用机制就是为每个无线传感器节点分配独立的用于数据收发的时隙，而节点在其他空闲时隙内转入睡眠节能状态。

2.IEEE802.15.4标准体系结构包括：物理层、介质访问层（MAC）、业务特定汇聚子层（SSCS）、逻辑链路控制字层(LLC)、高层。

物理层的功能:1、激活和休眠无线电收发器。

2、当前信道能量监测:测量目标信道中接收信号的功率强度，检测结果是有效信号功率和噪声信号功率之和。

4、空闲信道评估:判断信道是否空闲5、数据的发送与接收MAC指介质访问控制子层。

MAC子层1、MAC子层提供两种服务: MAC通用部分子层提供MAC层数据服务; MAC子层管理实体提供MAC层管理服务。

2、业务特定汇聚子层SSCS:为MAC层接入LLC子层提供聚合服务。

LLC子层可以使用SSCS的服务接口访问IEEE802. 15.4网络，为应用层提供链路层服务。

3、IEEE802.15. 4对高层没有具体定义。

3.ZigBee网络结构第三章路由、覆盖与拓扑技术Flooding：1）基本思想：节点在收到信息后以广播的方式向邻居节点转发数据包，邻居节点重复执行上述过程，直到数据包到达目的地或者该数据包的生命周期结束。

2）主要缺点：信息内爆,部分重迭现象,网络资源利用不合理。

Gossiping该方法在每次进行数据包转发时，只向一个邻居节点转发，因此可以避免信息内爆的现象，但不能解决重迭现象和网络资源利用不合理的问题。

3.定向扩散（DD）路由协议（以数据为中心，基于查询）汇聚节点根据不同的应用需求定义不同的兴趣请求消息，并通过洪泛的方式将兴趣请求消息数据包发送至全网或者局部网络的传感器节点。

该过程主要分为三个阶段：兴趣消息扩散、数据传输梯度建立、路径加强。

4.LEACH是第一个低功耗自适应分簇路由协议，基本思想是将节点组织成簇结构形式，每个簇有一个簇头节点，其他节点为非簇头节点。

所有的非簇头节点只与本簇的簇头节点通信，而簇头节点收集簇内非簇头节点的数据，进行融合后传输到汇聚节点。

LEACH 协议轮转选取簇头节点。

执行过程分为：选举簇头阶段、成簇阶段、稳定状态阶段。

5.拓扑控制技术基本概念拓扑控制技术：在保证网络的连通性和覆盖度的前提下，通过一定的功率控制或骨干节点的选择算法，剔除节点间不必要的无线通信链路，生成一个能量高效的数据转发的优化网络拓扑结构第四章无线传感器网络定位、跟踪与时间同步技术2.定位机制信标节点：已知节点坐标或者位置信息的节点。

未知节点：坐标或者位置信息未知的节点。

定位方法：三边定位法、多边极大似然估计法、角度测量法。

3.DV-HOP定位方法过程：1）计算未知节点与每个信标节点的最小跳数2）计算未知节点与信标节点间的距离：估算平均每跳距离，用最小跳数乘以平均每跳距离，得到未知节点与信标节点的估计距离。

3）根据三边定位或多边定位算法计算未知节点的坐标。

4.无线传感器网络时间同步技术时间同步模型：时钟模型和通信模型通信模型：单向报文传递、双向报文交换、广播参考报文、参数拟合技术第五章无线传感器网络安全2.密钥管理分类按照所依托的密码管理基础分类：对称密钥体制的密钥管理方案、非对称密钥体制的密钥管理方案按照网络的逻辑结构分类：分布式的密钥管理方案（节点分布对等）、层簇式的密钥管理方案（分层分组）按照网络运行后密钥是否更新分类：静态密钥管理、动态密钥管理按照网络密钥链接性程度分类：随机分配的密钥管理方案、确定分配的密钥管理方案3.对称和非对称密钥管理方案在对称密钥管理方面，通信双发使用相同的密钥对数据进行加密、解密，具有密钥长度较短，计算、通信和存储开销较小等特点，但是安全性不高，比较适用于无线传感器网络。

在非对称密钥管理方面，节点拥有不同的加密和解密密钥，同时非对称密钥管理对节点的计算、存储和通信等要求比较高。

第六章无线传感器网络中间件1.中间件概念中间件：中间件是介于操作系统和各种分布式应用程序之间的一个软件层。

主要作用是建立分布式软件模块之间互操作的机制，屏蔽底层分布式环境的复杂性和异构性，为处于上层的应用软件提供运行与开发环境，帮助用户灵活、高效地开发和集成复杂的应用软件。

为什么要在无线传感器网络中引入中间件技术概念层面讲，中间件为开发人员提供一个熟悉的编程范式；从功能层面讲，中间件解决节点的嵌入式本质和分布式问题。

2.无线多媒体传感器网络的基本概念无线多媒体传感器网络通常是具有计算、存储和通信能力的多媒体传感器节点，通过自组织方式形成的分布式感知网络，具备协作感知、采集、处理和传输网络覆盖区域内音频、视频、静态图像、数值数据等多媒体信息的能力。

3.无线多媒体传感器网络的特点（有别于传统无线传感器网络的特点）1）节点以及网络能力增强；2）感知媒体丰富，多种异构数据共存；3）处理任务复杂；4）对环境全面有效感知。

第七章无线传感器网络数据管理技术1.无线传感器网络数据管理的基本概念以感知数据管理和处理为中心，把数据库技术和网络技术紧密结合，从逻辑概念和软硬件技术两个方面实现一个高性能的以数据为中心的网络系统，为用户提供一个有效的感知数据空间或感知数据库管理的处理系统，使用户如同使用普通数据库管理系统和数据处理系统一样在传感器网络上进行感知数据的管理和处理，允许用户以数据本身作为查询获取需要的信息。

2.无线传感器网络数据管理系统与分布式数据库系统存在的差异？1.两者需要提供的服务方式存在差异；2.两者管理的数据具有不同的特征；3.两者管理的数据具有不同的误差特点；4.两者数据管理的目标不同；5.两者数据管理处理查询方式存在差异；6.两者采用的查询处理技术不同；7.采用的存储技术不同。

3.无线传感器网络数据存储结构？根据数据存储位置的差异，分为网外集中式存储方案、网内分层存储方案、网内本地存储方案、以数据为中心的网内存储方案。

4.数据查询处理技术查询类型（根据时间）：历史查询、快照查询、连续查询5.什么是数据融合利用计算机技术对按时序获得的若干传感器的观测信息在一定准则下加以自动分析、综合，以完成所需的决策和估计任务而进行信息处理的过程。

6.应用层的数据融合如何进行？利用分布式数据库技术，对采集到的数据进行筛选以达到融合的效果。

8.读懂TinySQL查询语句1）SELECT room number, AVERAGE(light), AVERAGE (volume)FROM sensorsGROUP BYroom nurberHAVING AVERAGE(light) >2 AND AVERAGE (voLume) >mEPOCH DURATION 10min该查询表示每10min检查次平均亮度超过阈值2并且平均温度超过阀值m的房间，并返回房间号码及亮度和温度的平均值。

2）试用TinySQL查询语句表示：查询传感器网络中所有磁力强度（Mag）大于x的节点的亮度值（Light），采样间隔是8分钟。

SELECT Light,Mag FROM sensors GROUP BY Light HAVING Mag>x DURATION 8min;9.TINYDB系统的组成分为两大部分：传感器网络软件和客户端软件传感器网络软件包括4个构件：传感器节点目录和模式管理器、查询处理器、存储管理器、网络拓扑管理器。

客户端软件包括2部分：类SQL语言的解析处理模块和基于JAVA的应用程序界面。

第八章物联网环境下的无线传感器网网络接入技术1.什么是多网络融合系统？在传统无线传感器网络的基础上，利用网关接入技术，实现无线传感器网络与以太网、无线局域网、移动通信网等多种网络的融合。

3.网关的分类1）基于INTERNET的无线传感器网络网关2）基于无线通信的无线传感器网络网关3）利用公用电话网的无线传感器网络网关第九章无线传感器网络硬件设计1.无线传感器网络硬件系统的主要组成1）普通传感器节点2）汇聚节点3）网关节点第十章无线传感器网络的应用1.无线传感器应用于农业中的主要关键技术1）体系结构选择在一定的区域中部署大量的无线传感器节点2）节点无线传感器网络节点的要求:体积小、异构性、精度高、生命周期长3）能最管理部署在传感器网络中不同位置的节点对能量的消耗也不尽相同，网络边缘的节点主要能量用于感知环境数据2.医疗健康护理系统总体架构？网关设备负责连接无线传感器网络与无线局域网和以太网，基站负责无线传感器节点和设备节点的管理。