《无线传感器网络原理与应用》复习题

一、填空题：

1.无线传感器网络的三个基本要素是：

2.无线传感器网络实现了、

3.无线传感器网络包括四类基本实体对象：目标、和

4.根据无线传感器网络系统架构，无线传感器网络系统通常包括传感器节点(sensor node)、 和 。

5.无线传感器节点通常包含四个模块，他们是：无线通信模块和 。

6.无线传感器网络的协议栈包括物理层、、、传输层和

7.无线传感器网络的MAC层和物理层协议采用的是国际电气电子工程师协会(IEEE)制定的

8.无线通信物理层的主要技术包括、、调制技术和 。

9.在无线通信系统中，有三种影响信号传播的基本机制：、绕射和 。

10.无线传感器节点处于、接收状态、侦听状态和时单位时间内消耗的能量是依次减少的。

11.无线传感器网络MAC协议根据信道的分配方式可分为、 和混合式三种。

12.根据无线传感器网络不同的应用可以将其路由协议分为五类，你知道的有： 、 、 。（任意给出3种）。

13. IEEE 802.15.4标准将无线传感器网络的数据链路层分为两个子层，即 和 。

14. Zigbee的最低两层即物理层和MAC层使用而网络层和应用层由 Zigbee联盟制定。

15. Zigbee协议中定义了三种设备，它们是：、和Zigbee终端设备。

16.Zigbee支持三种拓扑结构的网络，和

17.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照网络应用的深度可以划分三种： 、 和 。

18.无线传感器网络的时间同步方法有很多，按照时间同步的参考时间可以划分为 和 。

19.无线传感器网络的时间同步方法有很多，根据需要时间同步的不同应用需求以及同步对象的范围不同可以划分为 和 。

20.和 。

21.无线传感器网络典型的非测距定位算法有 APIT算法、 等。

22.无线传感器网络的数据融合策略可以分为、 以及 。

23.无线传感器网络的故障可以划分为三个层次：、 。

24. 根据网络提供服务的能力可以将QoS分为3种等级，、 。

25. 传感器网络的支撑技术包括：、、全机制等 。

26. 无线传感器节点的能耗主要集中在

二、名词解释：

1.无线自组织网络

2.无线传感器网络(WSN)

3.基带信号

4.模拟调制

5.数字调制

6.物理信道

7.逻辑信道

8.路由选择

9.路由协议

10.超宽带（UWB）

11.相对时间同步

12.绝对时间同步

13.时钟偏移

14.时钟漂移

15.数据融合

16.容错技术

17.部件级故障

18.节点级故障

19.网络级故障

20.覆盖空洞

21.服务质量(QoS)

22.连续查询

23.快照查询

三、多项选择题

1. 以下哪些选项不是无线传感器网络中“模拟传感器”和传感器之间的区别？

( )

A.无线传感器网络中的传感器具有模拟/数字转换功能。

B.无线传感器网络中的传感器通过微处理器完成一些本地数据处理任务。

C.传统的模拟传感器通常不需要电源输入。

D.传统的模拟传感器无法通过自组织方式加入无线网络。

2. 以下哪些选项不是无线传感器网络和移动自组织网络之间的区别？( )

A.无线传感器网络通常比移动自组织网络的规模大（节点多）。

B.移动自组织网络更具移动性。

C.移动自组织网络的节点通常比无线传感器网络节点有更强大的存储能力。

D.无线传感器网络的设计/部署成本比移动自组织网络高。

3. 以下哪典特征可以用来区分水下传感器网络和陆地传感器网络？( )

A.水下传感器网络通常不使用无线通信，而使用声波通信。

B.水下传感器网络的传感器是移动的，而陆地传感器网络中的传感器是固定的。

C.水下传感器网络的传感器比陆地传感器网络中的传感器贵。

D.水下传感器网络的传感器通常使用太阳能供电。

4. 以下哪些选项是无线多媒体传感器网络(WMSN）所需要的？( )

A.由于涉及视频/音频数据，因此它们需要更大的存储容量。

B.它们需要考虑严格的服务质量。

C.它们需要高带宽。

D.以上都是。

5. 关于无线传感器网络定位的描述，以下哪些选项是正确的？( )

A.无线传感器网络通常使用CPS进行定位。

B.无线传感器网络能轻易达到小于0.1米的定位精度。

C.无线传感器网络能够使用三角形原理来定位一个节点。

D.无线传感器网络定位并不需要时钟同步。

6. 一个传感器节点包括。( )

A.模拟/数字传感器芯片

B.无线收发器

C. CPU/存储器

D.以上全部选项

7. 模拟传感器与数字传感器的区别不包括以下哪些方面？( )

A.模拟传感器需要标准的芯片对芯片通信协议。

B.模拟传感器需要补偿与线性化，而数字传感器不需要。

C.从CPU接口的角度考虑，数字传感器优于模拟传感器。

D.数字传感器中不需要ADC。

8. 在一个传感器网络中，节点中的能量主要被消耗在（ ）：

A.模拟传感部分

B. CPU对信号处理的本地计算

C.无线多跳通信

D．唤醒/睡眠切换

9. 关于传感器节点的CPU，下面哪项叙述是不正确的？（ ）

A.普通台式或者便携式计算机CPU的运算能力远高于传感器节点所采用的CPU，传感器节点CPU通常被称为微处理器或徽控制器。

B.传感器节点CPU的工作颇率通常小于100MHz.

C.当CPU处于空闲或睡眠状态时，不消耗能量。

D. CPU的主要任务是执行通信协议以及在本地处理数据。

10. 关于传感器节点的存储器，下面哪项叙述是不正确的？（ ）

A.传感器节点只需要少量的数据存储和程序存储器。

B.如果数据需要存储较长时间，那么用闪存替代SRAM更加高效。

C.程序的执行发生在闪存中，而不是在SRAM中。

D.目前，SRAM的容量通常小于1MB。

11. 传感器节点的无线通信有以下哪些特征？（ ）

A.低功耗无线通信在接收状态下比发射状态下消耗更多能量。

B.无线通信系统的发射距离取决于几个关键因素，最直接的因素是传输功耗。

C.目前市面上大部分射频收发器采用基于VCO的无线通信体系结构，能够以各种不同的载波频率通信。

D.在调幅（AM）方式下编码和解码最为方便。并且不易受噪声影响。

12. 对于发送方，以下哪些操作是不需要的？（ ）

A.收到接收方应答后再发送下一个分组。

B.编码时增加错误检测位。

C.在MAC协议的协助下，等待无冲突发生。

D.将感知数据封装成不同分组。

13. 以下哪项不是TRAMA协议中的状态？（ ）

A.睡眠状态 B.接收状态 C．传输状态 D．唤醒状态

14. Z-MAC协议综合了哪两种传统的MAC协议？（ ）

A. CDMA和TDMA B. FDMA和CSMA

C. CDMA和SDMA D. CSMA和TDMA

15. 下列路由协议哪些是以数据为中心的路由协议？（ ）

A.谣传路由（Rumor Routing) B. MCFA C. SPEED D. GBR

16. 下列行为中哪些不是用于数据扩散的？（ ）

A.洪泛(flooding) B.闲聊(gossiping)

C.定向传播(directional propagation) D.以上都不是

17. SPIN协议没有使用哪些数据分组? （ ）

A. ADV B. REQ C. ACK D. DATA

18. 下列哪一项不属于传输层的任务？（ ）

A.源节点到目的节点的可靠传输

B.网络拥塞检侧

C.网络拥塞避免

D.缓冲区管理

19. 为什么无线传感器网络中不能采用TCP?（ ）

A.TCP在传感器中使用时开销过高

B.在无线传输每一跳中积累错误

C. TCP能耗较大

D. A和B

20. 以下哪个原因会导致传感器数据产生噪声？（ ）

A.硬件/电路噪声 B.运行环境 C.测量误差 D．以上皆是

21. 传统数据库通常不需要数据清理，是因为（ ）。

A.假定已经由独立数据库功能模块离线清理掉噪声数据。

B.数据源有明确的数据输入操作或事务活动。

C.传统数据库占据太多空间，不容易进行数据清理。

D. A和B

22. TinyDB有以下哪些特点？（ ）

A.数据查询命令格式与SQL相似。

B.基于事件的查询能避免轮询开销。

C.不能运行数据聚合查询。

D. A和B。

23. 以下特点中哪项不是数据聚合方案所具有的？（ ）

A.通常用于网内的数据减少。

B. AIDA的功能包括两个部件，一个是功能单元，用来聚合和分离网络包（单元）；另一个是AIDA聚合控制单元，用来自适应控制定时器的设定和期望的聚合程度的微调。

C. AIDA能动态地调整聚合的程度。

D. AIDA对其他网络协议层是不透明的。

24. 下列关于传感器网络安全的描述中，哪些项是不正确的？（ ）

A.密钥管理包括密钥的生成和分发，它是保证传感器网络安全的重要环节。

B.传感器网络安全最重要的目标是要保证传输数据的机密性，其他安全目标是次要的。

C.传统网络的安全机制由于其计算开销过大而不适用于资源严格受限的传感器网络。

D.传感器网络的安全机制在无线传感器节点内占用较少的存储空间(小于100K字节)

25. 下列关于传感器网络攻击的描述中，哪些项是不正确的？（ ）

A.攻击者不属于传感器网络中的成员节点，它无法获得存储于网络中成员节点内部的加密密钥。

B.侧信道攻击（Side-channel attack)是指任何利用密码芯片运算过程中泄露出来的各种物理值息(如功耗、执行时间、电磁辐射等)来破解密码系统的攻击。

C.干扰攻击(Jamming attack)是典型的物理层攻击。

D.链路层攻击总是试图破坏正常的介质访问控制操作。

26. 下列关于传感器网络中路由层攻击的描述中，哪些项是正确的？（ ）

A.攻击者能够对网络中的路由控制命令进行误导。

B.攻击者通过发动Sinkhole攻击能够把网络中的数据包吸引至自身处。

C. Sybil节点能够伪造新的身份。

D.以上描述均正确。

27. 虫洞攻击具备下列哪些特征？（ ）

A.恶意节点会把接收到的数据包通过低时延链路秘密发送给处于不同位置的另一恶意节点，由其对该数据包进行重放。

B.如果恶意节点的有效通信距离较大，那么它能够通过发送广播包欺骗网络中所有节点，使其认为该恶意节点为其邻居节点，这样会导致网络中大量的报文丢失。

C.由于传感器网络无线通信所固有广播特性，攻击者能够窃听到发送给其邻居节点的数据包并广播伪造的链路层应答报文。

D.恶意节点在发动虫洞攻击时总是试图隐藏自己身份。

28. 下列关于虫洞攻击的描述中，哪些项是正确的？（ ）

A.攻击者能够通过对路由报文进行封装的方式来建立虫洞。

B.两个攻击者能够利用恶劣的通信信道（相对于正常的传感器节点间的链路）来发动虫洞攻击。

C.两个恶意节点能够通过增大发射功率的方式建立虫洞。

D.为了发动虫洞攻击，恶意节点一般不遵守正常路由协议要求，而是在接收到数据包后立即转发，这样可以保证数据包最快到达目标节点并且造成该恶意节点与目标节点间链路数据传输延时最小的假象。

29. 下列关于时间同步安全的描述中。哪些项是正确的？（ ）

A.延迟攻击是一种试图以通过延迟时间消息数据包发送的方式来导致时间同步过程失败的攻击。

B.传统的加/解密方法能够解决时间同步过程中的安全问题。

C.孤立点检测方法旨在通过利用统计均值剔除异常值的方式来抵御延迟攻击，保证时间同步安全。

D.以上描述均不正确。

四、原理简述题

1. 什么是无线传感器网络？构成无线传感器网络的三个基本要素是什

么？

2. 无线传感器网络与现有无线网络的区别有哪些？

3. 无线传感器节点的局限性有哪些？

4. 无线传感器网络的特点有哪些？请作简要说明

5. 简述无线传感器网络的发展与应用面临哪些问题？

6. 请用图示描述无线传感器网络系统架构，并简要说明。

7. 典型的无线传感器节点硬件由哪些部分组成？各部分的功能是什么？

8. 无线传感器网络中硬件设计有什么特点？

9. 要实现动态能量管理对电源和处理器有什么要求？

10. 无线传感器网络能量浪费的途径有哪些？

11. 无线传感器网络的网络拓扑结构有哪几种形式？并说明每一种拓扑结

构的特点。

12. 什么是分级网络结构的无线传感器网络？其有哪些特点？

13. 从软件的构成和实现的角度看，无线传感器网络的软件包含哪些部分？

14. 说明无线传感器网络物理层以及网络层的主要功能？

15. 在网络中，物理接口标准的四个基本特性是指什么？

16. 什么是ISM无线频段？它有什么特点？

17. 扩频技术主要有哪几种形式？简要说明扩频技术的优点。

18. 简要说明在无线通信系统中，反射、绕射和散射这三种影响信号传播的

基本机制。

19. 对于一个理想的无线传输信道，如何计算接收机接收到的信号载波功

率？

20. 你认为当前无线传感器网络物理层设计面临的主要难点是什么？

21. 基于不同的业务特征，无线传感器网络的MAC协议应支持哪些不同的

通信模式？

22. 根据信道的分配方式的不同，无线传感器网络的MAC协议可以分为哪

几种类型？每一种类型的典型协议有哪些？

23. 无线传感器网络MAC协议的设计需要考虑哪些策略？

24. 无线传感器网络中的MAC层协议设计与其它无线协议的MAC层设计

有何不同之处？

25. 竞争型、分配型和混合型MAC协议各有什么特点？

26. 基于竞争的MAC协议基本思想是什么？

27. S-MAC协议的基本思想是什么？

28. S-MAC协议的实现应该解决哪些关键技术问题？

29. S-MAC与T-MAC在减少空闲侦听方面所采取的措施有什么不同？

30. TRAMA如何分布地分配时隙？

31. 简单分析TRAMA协议的特点。

32. TRAMA协议的基本思想是什么？它由哪些协议或算法组成？

33. 混合型的MAC一般有哪几种混合方式？

34. 为什么会出现混合型MAC协议？

35. 基于分配的MAC协议的基本思想是什么？它的优点是什么？

36. 简述典型的混合型MAC协议—ZMAC协议的基本思想和特点。

37. 请简述跨层MAC协议的基本思想。

38. 简述无线传感器网络的路由协议与传统网络的路由协议的不同特点？

39. 无线传感器网络路由协议的特点是什么？

40. 以数据为中心的路由协议有什么特点？

41. 举例说明在无线路由协议中什么是“内爆现象”和“重叠现象”？

42. 什么是内爆？什么是重叠？各自的解决难度怎么样？

43. SPIN路由算法主要在哪些方面改进了经典泛洪协议？

44. 简述以数据为中心的路由协议—SPIN协议的特点。

45. 什么是分层结构的路由协议？典型的分层路由协议有哪些？

46. 在分层路由协议LEACH协议中，是如何进行簇头选择的？

47. 简述地理位置信息路由协议—GPSR协议的实现机制。

48. 地理信息路由协议的难点在哪里？

49. 请简述可靠路由协议——SPEED协议的实现机制。

50. 请描述IEEE 802.15.4标准定义的个人无限局域网具有哪些特点？

51. IEEE802.15.4技术标准包含哪些内容？

52. 线网络介质访问控制方法CSMA/CA的工作原理

53. 简述什么是ZigBee技术？

54. ZigBee联盟主要负责制定ZigBee协议中哪些部分的标准？

55. ZigBee协议中的应用层包括哪几个部分？其中哪几个部分属于ZigBee

联盟规定范围？

56. 什么是ZigBee应用框架？

57. ZigBee设备对象包括哪些？

58. Zigbee作为一种无线通信技术具有哪些特点？

59. 简述Zigbee网络的形成过程

60. ZigBee协议标准包含哪些内容？

61. 基于ZigBee的无线传感器网络，其MAC层采用什么样的信道接入机

制？

62. 你如何理解IEEE802.15.4标准和ZigBee协议标准之间的关系？

63. 什么是UWB技术？请举例说明UWB技术的应用前景。

64. 请分析超宽带技术与传统的通信系统相比，其有哪些技术特点？

65. 无线传感器网络中常用的无线通信方式有哪些？各有什么特点？

66. 什么是时间同步？集中式系统和分布式系统对时间同步各有什么要

求？

67. 无线传感器网络的时间同步协议设计必须要哪三个方面的问题？

68. 什么是内同步？什么是外同步？

69. 无线传感器网络时间同步的作用是什么？

70. DMTS时间同步协议的基本思想是什么？举例说明其实现过程。

71. 简述TPSN时间同步协议的设计过程？

72. 简述协作同步机制的实现思路。

73. 简述萤火虫同步的技术特点。

74. 什么是无线传感器网络节点定位？节点定位问题的含义是什么？

75. 影响无线传感器网络定位算法性能的主要指标有哪些？

76. 请给出三边定位技术的计算模型。

77. 请给出接收信号强度测距法（ RSSI ）的计算模型。

78. 简述TOA测距的基本原理。

79. 什么是非测距的的定位技术？它有哪些典型算法？

80. 基于测距技术的定位和无需测距技术的定位各自有什么特点？

81. 基于测距技术的定位算法有哪些？各有什么特点？

82. 如何提高APIT定位算法的精度？

83. 请简述质心定位算法的基本原理。

84. DV-Hop定位算法的原理和特点？

85. 请简述DV-Hop定位算法的基本思想以及其实现过程。

86. 什么是数据融合技术？数据融合的三个要素是什么？

87. 什么是数据融合？

88. 无线传感器网络对数据融合有哪些要求？

89. 路由协议中有哪些数据融合方法？

90. 请简述独立于应用的数据融合机制AIDA的基本原理。

91. 你知道的数据融合主要方法有哪些？

92. 什么是失效、故障和差错？他们之间有什么关系？

93. 请问无线传感器网络故障有哪三个层次？

94. 无线传感器网络安全技术的设计主要包含哪两个方面？他们有什么关

系？

95. 请简述无线传感器网络的安全协议SPINS的基本原理。