程度上決定著通信系統的質量。根據調制中采用的基帶信號的類型，。表3.1ISM應用中的可用頻段5.程度上決定著通信系統的質量。根據調制中采用的基帶信號的類型，。表3.1ISM應用中的可用頻段5.調制技術P48什么是調制協議是在802.1lMAC協議的根底上，針對傳感器網絡的.z易地通過障礙物，但電波能量隨著與信號源距離r的增大而急劇減小題型：共計38～39題，計算題較少，原理題很多（1）選擇題15’（2）填空題10’無線傳感器網絡(WSN)是大量的靜止或移動的傳感器以自組織和多跳的方式構成的無無線傳感器網絡的三個根本要素：傳感器、感知對象、用戶；無線傳感器網絡的根本功能：協作式的感知、采集、處理和發布感知信息。無線傳感器網絡三個功能：數據采集、處理和傳輸；對應的現代信息科技的三大根底技術：傳感器技術、計算機技術和通信技術；傳感器網絡網關原理是什么.傳感器節點見后2要點介紹。有線的或無線的方式將數據傳送給最終用戶計算機。網關會聚節點只需要具有處理器模塊和量供給和更多內存資源與計算能力的增強型傳感器節點，也可以是一個帶有無線通信接口的源模塊負責節點供電，節點由嵌入式軟件系統支撐，運行網絡的五層協議。能量分配管理在各個層中，能量是怎么考慮的..-節省能量需求而提出的。S-MAC協議的適用條件是傳感器網信息后通過隨機退避算法減小沖突。.-節省能量需求而提出的。S-MAC協議的適用條件是傳感器網信息后通過隨機退避算法減小沖突。2.MAC協議分哪幾種.思想性偵聽和睡眠機制S-MAC協議將時間分為幀，幀長度由應用程序決定。幀內分監聽工作階段和睡眠階段。監聽/睡眠階段的持續時間傳感器網絡以數據應用為中心物理層負責載波頻率的產生、信號調制、解調；數據鏈路層負責媒體接入和過失控制；用優化是根據應用需求優化調度任務。點，必須使用多跳路由。傳感器節點是什么.CPU選用嵌入式.哪些是嵌入式.哪些不是嵌入式.傳感器節點是采用自組織方式進展組網以及利用無線通信技術進展數據轉發的，節點都說嵌入式系統是一種專用的計算機系統，作為裝置或設備的一局部。通常，嵌入式Web技術嵌入式Web技術嵌入式系統是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上，所有帶有數字含操作系統，但大多數嵌入式系統都是由單個程序實現整個控制邏輯。每一層處理哪些事.傳感器節點為了節約能量進入休眠。無線傳感器網絡節點的體系有分層的網絡通信協議、網絡管理平臺和應用支撐平臺三局部組成。傳輸層和應用層組成。（3）應用支撐平臺建立在網絡通信協議和網絡管理技術的根底之上，包括一系列基于監測任務的應用層軟同步、定位、應用效勞接口、網絡管理接口。模較小，一般采用平面構造。如果網絡規模很大，則必須采用分級網絡構造。感器節點〔sensornode〕，會聚節點〔sinknode說，由于它并不需要立即得到所有的數據，因此協議不需要周期性的感器節點〔sensornode〕，會聚節點〔sinknode說，由于它并不需要立即得到所有的數據，因此協議不需要周期性的使用的是時間預留的方法預測信道的忙閑狀況。網絡在得知網絡忙閑有效性和可靠性有很大的影響，采用什么方法調制和解調往往在很大從圖1.13中可知傳感器節點的絕大局部能量消耗在無線通信模塊。傳感器節點傳輸信息時要比執行計算時更消耗電能，傳輸l比特信息100m距離需要的能量大約相當于執行3000條計算指令所消耗的能量。通常無線通信的能量消耗與通信距離的關系符合如下規律：為3，即假定通信能耗與距離的三次方成正比。隨著通信距離的增加，能耗會急劇增加。在滿足通信連通性的前提下應盡量減少單跳的通信距離。一般而言，傳感器節點的無線通信半徑在100m以內比較適宜。的處理器能力比較弱，存儲器容量比較小。為了完成各種任務，傳感器節點需要完成監測數何利用有限的計算和存儲資源完成諸多協同任務成為傳感器網絡設計所需要考慮的問題。無線傳感器網絡以數據為中心無線傳感器網絡除了具有AdHoc網絡的移動性、斷接性、電源能力局限性等共同特征應用相關性、動態性、網絡規模大和需要高的可靠性等。2003年美國"技術評論"雜志評出對人類未來生活產生深遠影響的十大新興技術，傳感器網絡被列為第一。P25思考題第2章微型傳感器的根本知識本章不會出現答題，可能會出現簡答題傳感器一般由敏感元件、轉換元件和根本轉換電路組成。敏感元件是傳感器中能感受或響應被測量的局部。轉換元件是將敏感元件感受或響應的隨著半導體器件與集成技術在傳感器中的應用，傳感器的根本轉換電路可安裝在傳感器控制信息來得知信道情況，而不是實際檢測物理信道。虛擬載波監聽度任務。傳感器節點的處理能力、存儲能力相對較弱，通信距離也有能量消耗問題不是這類網絡考慮的重點。在無線傳感器網絡中，節點。線性范圍越寬，則說明傳感器的工作量程越大。傳感器工作在線性控制信息來得知信道情況，而不是實際檢測物理信道。虛擬載波監聽度任務。傳感器節點的處理能力、存儲能力相對較弱，通信距離也有能量消耗問題不是這類網絡考慮的重點。在無線傳感器網絡中，節點。線性范圍越寬，則說明傳感器的工作量程越大。傳感器工作在線性A/D轉換，變成數字量，供計算機或者微處理器處理。敏度越高，測量范圍往往越窄，穩定性會越差。傳感器的靈敏度指傳感器到達穩定工作狀態時，輸出變化量與引起變化的輸入變化量之是最小二乘法求出的擬合直線的斜率。（2）*響應特性傳感器的動態性能是指傳感器對于隨時間變化的輸入量的響應特性。它是傳感器的輸出值能真實再現變化著的輸入量的能力反映，即傳感器的輸出信號和輸入信號隨時間的變化曲線希望一致或相近。傳感器的響應特性良好，意味著傳感器在所測的頻率范圍內滿足不失真測量的條件。另外，實際傳感器的響應過程總有一定的延遲，但希望延遲的時間越小越好。（3）線性范圍越寬，則說明傳感器的工作量程越大。生非線性誤差。任何傳感器很難保證做到絕對的線性，在*些情況下，在許可限度內，也可以在近似線性區域內使用。的因素是時間與環境。（5）*重復性重復性是指在同一工作條件下，輸入量按同一方向在全測量范圍內連續變化屢次所得特征曲線的不一致性，在數值上用各測量值正反行程標準偏差最大值的兩倍或三倍于滿量程的百分比來表示。（6）*漂移由于傳感器內部因素或外界干擾的情況下，傳感器的輸出變化稱為漂移。當輸入狀態為在其它因素不變的情況下，輸出隨著時間的變化產生的漂移稱為時間漂移。.2*802.11MAC協議的退避機制P55圖.2*802.11MAC協議的退避機制P55圖3.36.*典會遇到信道不可靠和嚴重干擾等問題。另外，一些傳感器節點的天線的終端探測節點向監控中心報告采集的數據。在這類監控和檢測的應的斜率。（2）*響應特性傳感器的動態性能是指傳感器對于隨時間度。一般以溫度變化1度時，輸出的最大偏差與滿量程的百分比來表示。傳感器精度指測量結果的可靠程度，它以給定的準確度來表示重復*個讀數的能力，其差相對傳感器滿量程輸出的百分數。（8）*分辨率入零點附近的分辨力稱為閾值，即產生可測輸出變化量時的最小輸入量值。遲滯是指在一樣工作條件下作全測量范圍校準時，在同一次校準中對應同一輸入量的正百分比來表示同時會改變電壓輸出值。磁阻傳感器的用途較多，最典型的應用是用于車輛探測。磁感應探測原理：運動車輛的每個局部都會產生一個可重復的對地球磁場的擾動，不磁場變化的大小，磁場大小的變化說明了對地磁場整體的干擾程度。圖2.16最簡單的運動車輛產生單軸磁信號運動車輛探測信號分析：地球的磁場在很廣闊的區域內是恒定的，可以看作是均勻磁場。大的鐵磁物體會引起地球磁場的擾動。這些擾動在汽車發動機和車輪處尤為明顯，但也取決于在車輛內部、車頂或后備箱中有沒有其它鐵磁物質。在道路中間和旁邊放置磁阻傳感器，可以探測由于車輛經過而導致的畸變磁場，從而監測車輛的存在，在此根底上推導車輛類型、行駛方向等交可能的簡單。P45思考題第3章傳感器網絡的通信與組網技術*〔1〕為數據終端設備(DTE)提供傳送數據的通路：絡采用的主要傳輸介質包括無線電、紅外線和光波等。在無線電頻率引起變化的輸入變化量之比，即K=輸出變化量絡采用的主要傳輸介質包括無線電、紅外線和光波等。在無線電頻率引起變化的輸入變化量之比，即K=輸出變化量/輸入變化量=△YAdaptiveClusteringHierarchy)。該時磁場的變化關系圖2.16最簡單的運動車輛產生單軸磁信號運動輸包括激活物理、傳輸數據和終止物理。所謂"激活物理〞就是不管有多少物理介質參與，都需要將通信的兩個數據終端設備連接起來，形成一條通路。或并行、半雙工或全雙工、同步或異步傳輸的需要。物理層還負責其他的一些管理工作，如信道狀態評估、能量檢測等。2.DTE、DCTEP47送、接收數據能力的設備，如計算機、I/O設備終端。質之間的數據通信設備或電路連接設備，如調制解調器。〔1〕無線通信物理層的介質選擇：等，其中無線電波在無線網絡中使用最廣泛。接收方的裝置在位置上不必要求很準確的對準。直線傳播，且受障礙物阻擋的影響。無線電波易受發動機和其它電子設備的干擾。另外，由于無線電波的傳輸距離較遠，用戶之間的相互串擾也是需要關注的問題，所以每個國家和地區都有關于無線頻率管制方面的使用授權規定。（2）無線傳感器網絡的傳輸介質的選擇：目前無線傳感器網絡采用的主要傳輸介質包括無線電、紅外線和光波等。在無線電頻率選擇方面，ISM頻段是一個很好的選擇。因為ISM頻段在大多數國家屬于無須注冊的公用頻段。無線傳感器網絡節點之間通信的另一種手段是紅外技術。紅外通信的優點是無須注冊，并且抗干擾能力強。紅外通信的主要缺點是穿透能力差，要求發送者和接收者之間存在視距應用。信道不可靠和嚴重干擾等問題。另外，一些傳感器節點的天線可能在高度和發射功率方面比不上周圍的其它無線設備，為了保證這些低發射功率的傳感器網絡節點正常完成通信任務，要求所選擇的傳輸介質能支持強健的編碼和調制機制。*在低速無線個域網(LR-PAN)的802.15.4標準中，定義的物理層是在868MHz、915MHz、標準非常適合無線傳感器網絡的特點，是傳感器網絡物理層協議標準的最有力競爭者之一。前，掌握傳感器的根本特性是必要的。（1）*前，掌握傳感器的根本特性是必要的。（1）*靈敏度傳感器的靈敏時間進展讀數，其輸出偏離零值〔或原指示值〕。在其它因素不變的信。根據波長的不同，電磁波分為無線電波、微波、紅外線、毫米波塊。隨著集成電路工藝的進步，處理器和傳感器模塊的功耗變得很低目前基于該標準的射頻芯片也相繼推出，例如Chipcon公司的CC2420無線通信芯片。4.ISM頻段P49P50Medical頻段，工業、科學和醫療頻段，優點在與它是自由頻段，無須注冊，可選頻譜范圍大，實現起來靈活方便。缺點是功率受限，另外與現在多種無線通信應用存在相互干擾問題。表3.1ISM應用中的可用頻段什么是調制.什么是基帶信號.什么是寬帶.模擬的調頻、調副、調相.數字信號的的調頻、調副、調相.什么是藍牙.為什么在無線傳感器網絡中不能使用.變化，通常是周期性的電振蕩波。帶寬又叫頻寬是指在固定的的時間可傳輸的資料數量，亦即在傳輸管道中可以傳遞數據的能力。在數字設備中，頻寬通常以bps表示，即每秒可傳輸之位數。在模擬設備中，頻寬調制對通信系統的有效性和可靠性有很大的影響，采用什么方法調制和解調往往在很模擬調制是用模擬基帶信號對高頻載波的*一參量進展控制，使高頻載波隨著模擬基帶信號的變化而變化。數字調制是用數字基帶信號對高頻載波的*一參量進展控制，使高頻載波隨著數字基帶信號的變化而變化。目前通信系統都在由模擬制式向數字制式過渡，因此數字調制已經成為了主流的調制技術。基帶信號往往不能作為傳輸信號，因而要將基帶信號轉換為相對基帶頻率而言頻率非常信號。無線耳機、筆記本電腦、相關外設等眾多設備之間進展無線信息交換。利用"藍牙技術，工業、科學、醫學〕頻段。其數據速率為1Mbps。采用時分雙工傳輸方案實現全雙工傳輸。大量的無線傳感器節點的需要。藍牙一般距離為10m，如果要到100m的話要增加功率。什么是擴頻技術.輸的方式能滿足點到點、一點到多點、串行或并行、半雙工或全雙工作是均勻磁場。大的鐵磁物體會引起地球磁場的擾動。這些擾動在汽通信號稱為已調信號，而基帶信號稱為調制信號。調制技術通過改變大。通常取輸的方式能滿足點到點、一點到多點、串行或并行、半雙工或全雙工作是均勻磁場。大的鐵磁物體會引起地球磁場的擾動。這些擾動在汽通信號稱為已調信號，而基帶信號稱為調制信號。調制技術通過改變大。通常取n為3，即假定通信能耗與距離的三次方成正比。隨著通接收、解擴和恢復所傳信息數據。擴頻技術的優點包括：易于重復使用頻率，提高了無線頻譜利用率;抗干擾性強，誤碼率3.2MAC協議1.什么叫MAC.什么叫虛擬載波偵聽.P52MAC：介質控制(MediumAccessControl，MAC)協議。所謂MAC協議就是通過一組規則和過程來有效、有序和公平地使用共享介質。聽是通過控制信息來得知信道情況，而不是實際檢測物理信道。虛擬載波監聽使用的是時間預留的方法預測信道的忙閑狀況。網絡在得知網絡忙閑信息后通過隨機退避算法減小沖突。方式。根據上述的第三種分類方法，將傳感器網絡的MAC協議分為以下三種：給每個傳感器節點分配固定的無線信道使用時段，防止節點之間相互干擾。(2)隨機競爭接入方式。如果采用無線信道的隨機競爭接入方式，節點在需要發送數據時隨(3)競爭與固定分配相結合的接入方式。通過混合采用頻分復用或者碼分復用等方式，實現節點間無沖突的無線信道分配。3.RTS、CTS、NAV、ACKP54ACK確認幀信道的優先級：〔2〕PIFS(PCFIFS)：PCF方式下節點使用的幀間間隔。〔3〕DIFS(DCFIFS)：DCF方式下節點使用的幀間問隔。5.*CSMA/CA的虛擬載波偵聽P54圖3.1*CSMA/CA的根本機制P55圖3.2*802.11MAC協議的退避機制P55圖3.36.*典型MAC協議：S-MAC協議的原理與工作機制P56P57P58簡答、問題S-MAC協議(SensorMAC)。這種協議是在802.1lMAC協議的根底上，針對傳感器網絡的無線信號，所以發射方和接收方的裝置在位置上不必要求很準確的對。無線信道時分復用(TimeDivisionMultiple線傳感器節點的需要。藍牙一般距離為無線信號，所以發射方和接收方的裝置在位置上不必要求很準確的對。無線信道時分復用(TimeDivisionMultiple線傳感器節點的需要。藍牙一般距離為10m，如果要到100m的求使用水性傳輸介質，譬如能穿透水面的長波。復雜地形和戰場應用節省能量需求而提出的。S-MAC協議的適用條件是傳感器網絡的數據傳輸量不大，網絡內部能夠進展數據的處擴展性，減少節點能耗。S-MAC采用以下機制：S-MAC協議將時間分為幀，幀長度由應用程序決定。幀內分監聽工作階段和睡眠階段。監聽/睡眠階段的持續時間要根據應用情況進展調整。當節點處于睡眠階段時，關閉無線電波，以節省能量。當然節點需要緩存這期間收到的數據，以便工作階段集中發送。流量自適應偵聽機制的根本思想是在一次通信過程中，通信節點的鄰居在通信完畢后不立即進入睡眠狀態，而是保持偵聽一段時間。如果節點在這段時間內接收到RTS分組，則可以立刻接收數據，無須等到下一次調度轉入睡眠狀態直到下一次調度偵聽周期。〔3〕沖突和串音防止機制為了減少沖突和防止串音，S-MAC協議采用了與802.11MAC協議類似的虛擬和物理載執行S-MAC協議的節點進入睡眠狀態。〔4〕消息傳遞機制S-MAC協議采用了消息傳遞機制，可以很好地支持長消息的發送。由于無線信道的傳輸過失與消息長度成正比，短消息傳輸成功的概率要大于長消息。消息傳遞機制根據這一原理，將長消息分為假設干個短消息，采用一次RTS/CTS交互文的開銷，又可以提高消息發送的成功率。少通過一個中間節點。2.傳統無線網絡的首要目標、無線傳感器網絡的首要目標P59利用網絡帶寬。這些網絡的路由協議主要任務是尋找源節點到目的節點間通信延遲小的路徑，同時提高整個網絡的利用率，防止產生通信堵塞，并均衡網絡流量。通常能量消耗問題不是這類網絡考慮的重點。撲構造信息，路由協議要在局域網協議的根底上，選擇適宜的路徑。從各種應用的角度出發，將路由協議分為四類：段P49P50ISM頻段：Industrial段P49P50ISM頻段：Industrial，Scient果采用無線信道的隨機競爭接入方式，節點在需要發送數據時隨機使用。（4）穩定度穩定性表示傳感器經過長期使用之后，輸出特性不強機制來建立優化路徑，并根據網絡拓撲的變化來修改數據轉發的梯數據傳輸的能量消耗出發，討論最少能量消耗和最長網絡生存期等問題。（2）基于查詢的路由協議：在諸如環境檢測、戰場評估等應用中，需要不斷查詢傳感器節感器探測節點之間的命令和數據傳輸，同時傳感器探測節點的采集信息通常要進展數據融合，通過減少通信流量來節省能量，即數據融合技術與路由協議的設計相結合。（4）可靠的路由協議*定向擴散路由是一種經典的以數據為中心的路由協議。定向擴散路由機制可以分為周期性的興趣擴散、梯度建立和路徑加強三個階段:（1）興趣擴散階段：含有任務類型、目標區域、數據發送速率、時間戳等參數。每個節點在本地保存一個興趣列表，對于每一個興趣內容，列表中都有一個表項記錄發照梯度上的數據傳輸速率，設定傳感器模塊采集數據的速率。經過多個路徑的一樣數據。定向擴散路由機制通過正向加強機制來建立優化路徑，并根據網絡拓撲的變化來修改數據轉發的梯度關系。興趣擴散階段是為了建立源節點到會聚節點的數據傳輸路徑，數據源節4.LEACH路由協議〔補充〕小題明，與一般的平面多跳路由協議和靜態分層算法相比，LEACH可以將網絡生命周期延長15%。LEACH在運行過程中不斷的循環執行簇的重構過程，每個簇重構過程可以用回合的概簇頭節點的選擇、簇頭節點的播送、簇頭節點的建立和調度機制的生成。簇頭節點的選擇依據網絡中所需要的簇頭節點