2023年无线传感器网络试题.pdf

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1、 无线传感器网络一、填 空 题（每题4分，共计6 0 分）1 .传感器网络的三个基本要素：传感器、感知对象、用户（观测者）2 .传感器网络的基本功能：协作式的感知、数据采集、数据解决、发布感知信息3、3 .无线传感器节点的基本功能：采集数据、数据解决、控制、通信4 .无线通信物理层的重要技术涉及：介质选择、频段选取、调制技术、扩频技术5 .扩频技术按照工作方式的不同，可以分为以下四种：直接序列扩频、跳频、跳时、宽带线性调频扩频6 .定向扩散路由机制可以分为三个阶段：爱好扩展阶段、梯度建立阶段、途径加强阶段7 .无线传感器网络特点：大规模网络、自组织网络、可靠的网络、以数据为中心的网络、应用相关

2、的网络8 .无线传感器网络的关键技术重要涉及：网络拓扑控制、网络协议、时间同步、定位技术、数据融合及管理、网络安全、应用层技术9 .I E E E 8 0 2.1 5.4标准重要涉及：物理层。介质访问控制层1 0 .简述无线传感器网络后台管理软件结构与组成：后台管理软件通常由数据库、数据解决引擎、图形用户界面和后台组件四个部分组成。1 1 .数据融合的内容重要涉及：多传感器的目的探测、数据关联、跟踪与辨认、情况评估和预测1 2 .无线传感器网络可以选择的频段有：_ 8 0 0 M H z_ 9 1 5 M 、2.4 G H z、5 G H z1 3 .传感器网络的电源节能方法：.休 眠（技术）

3、机制、数据融合1 4 .传感器网络的安全问题：（1）机密性问题。（2）点到点的消息认证问题。（3）完整性鉴别问题。1 5 .8 0 2.1 1 规定三种帧间间隔：短帧间间隔S I F S,长 度 为 2 8 sa）、点协调功能帧间间隔P I F S 长 度 是 S I F S 加一个时隙（s l o t）长度，即 7 8 sb）分布协调功能帧间间隔D I F S ,D I F S 长度=P I F S+1 个时隙长度,D I F S 的长度为1 2 8s1 6.任意相邻区域使用无频率交叉的频道是，如：1、6、1 1 频 道。1 7 .8 0 2.1 1 网络的基本元素S S I D 标示了一个

4、无线服务，这个服务的内容涉及了：接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等1 8 .传感器是将外界信号转换为电信号的装置，传感器一般由敏感元件、转换元件、转换电路三部分组成1 9 .传感器节点由传感器模块、解决器模块、无线通信模块和能量供应模块四部分组成2 0 .物联网是在计算机互联网的基础上，运 用 R F I D、无线数据通信等技术，构造一个覆盖万物的网络。R I F D 无线辨认、嵌入式系统技术、能量供应模块和纳米技术列为物联网关键技术。二、基本概念解释（每题5分，共 4 0 分）1 .简述无线网络介质访问控制方法C S M A/C A的工作原理C S M A/C A 机制：当某个

5、站点（源站点）有数据帧要发送时，检测信道。若信道空闲，且 在 D I F S 时间内一直空闲，则发送这个数据帧。发送结束后，源站点等待接受AC K 确认帧。假如目的站点接受到对的的数据帧，还需要等待S I F S 时间，然后向源站点发送AC K 确认帧。若源站点在规定的时间内接受到AC K 确认帧，则说明没有发生冲突，这一帧发送成功。否则执行退避算法。2 .8 0 2.1 1 无线L AN 提供的服务有哪些？8 0 2.1 1 规定每个遵从该标准的无线局域网必须提供9种服务，这些服务分为两类，5 种分布式服务和4种站服务。分布式服务涉及到对单元（cel l）的成员关系的管理，并且会与其它单元中

6、的站点进行交互。由 AP 提供的5种服务将移动节点与AP 关联起来，或者将它们与AP 解除关联。（1）建立关联：当移动站点进入一个新的单元后，立即通告它的身份与能力。能力涉及支持的数据速率、需 要 P C F 服务和功率管理需求等。A P 可以接受或拒绝移动站点的加入。假如移动站点被接受，它必须证明它自己的身份。解除关联。无论是AP 还是站点都可以积极解除关联，从而中止它们之间的关系重建关联。站点可以使用该服务来改变它的首选AP。(4)分发。该服务决定如何将发送到A P 的帧发送出去。假如目的站在同一个A P 下，帧可以被直接发送出去，否则必须通过有线网络转发。集 成。假如一个帧需要通过一个非

7、8 0 2.1 1 网络(具有不同的编址方案或帧格式)传输，该服务可将8 0 2.1 1 格式转换成目的网络规定的格式站服务4种站服务用于管理单元内的活动。身份认证。当移动站点与A P 建立了关联后，A P 会向移动站点发送一个质询帧,看它是否知道以前分派给它的密钥；移动站点用自己所知道的密钥加密质询帧，然后发回给A P ,就可以证明它是知道密钥的：假如A P 检核对的，则该移动站点就会被正式加入到单元中。解除认证。一个以前通过认证的站想要离开网络时，需要解除认证。保 密。解决加密和解密，加密算法为R C 4。(4)数据传递。提供了一种数据传送和接受方法3 .简述无线传感器网络系统工作过程无线

8、传感器网络(W S N)是大量的静止或移动的传感器以自组织和多跳的方式构成的无线网络，目的是协作地采集、解决和传输网络覆盖地区内感知对象的监测信息,并报告给用户4 .为什么无线传感器网络需要时间同步，简述R B S、T P S N 时间同步算法工作原理？在分布式的无线传感器网络应用中，每个传感器节点都有自己的本地时钟。不同节点的晶体振荡器频率存在偏差，以及湿度和电磁波的干扰等都会导致网络节点之间的运营时间偏差，R B S 同步协议的基本思想是多个节点接受同一个同步信号，然后多个收到同步信号的节点之间进行同步。这种同步算法消除了同步信号发送一方的时间不拟定性。这种同步协议的缺陷是协议开销大T P

9、 S N 协议采用层次型网络结构，一方面将所有节点按照层次结构进行分级，然后每个节点与上一级的一个节点进行时间同步，最终所有节点都与根节点时间同步。5 .为什么无线传感器网络需要节点定位，简述基于距离的定位算法三边测量算法、三角测量算法的工作原理？传感器节点的自身定位是传感器网络应用的基础。许多应用都规定网络节点预先知道自身的位置，并在通信和协作过程中运用位置信息完毕应用规定。若没有位置信息，传感器节点所采集的数据几乎是没有应用价值的。所以，在无线传感器网络的应用中，节点的定位成为关键的问题。基于距离的定位算法：通过测量节点与信标节点间的实际距离或方位进行定位三边测量算法：已知A、B、C三个节

10、点的坐标，以及它们到节点D的距离，拟定节点D的坐标三角测量算法：已知A、B、C三个节点的坐标，节点D相对于节点A、B、C的角度，拟定节点D的坐标；6 .无线传感器网络体系结构涉及哪些部分，各部分的功能分别是什么？无线传感器网络体系结构涉及物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层和能量管理平台、移动管理平台和任务管理平台。这些管理平台使得传感器节点可以按照能源高效的方式协同工作，在节点移动的传感器网络中转发数据，并支持多任务和资源共享。7 .简述基于Z i g B e e 无线传感器网络架构?说明节点设备类型的不同与功能？基于Z i g B e e 无线传感器网络节点的核心部件采用C h i

11、p c o n 公司生产的2.4 G H z 射频系统单芯片C C 2 4 3 0。该单芯片上整合了 Z i g B e e R F 前端、内存和微控制器等。其结构框图如图所示。ZigBee无线组网8051MCUADCPIOPHY 层二 MAC 层二图3 CC2430 ZigBee芯片结构Z i g B e e 的逻辑设备按其功能可分为协调器、路由器和终端设备。协调器的作用在于启动网络初始化、组织网络节点和存储各节点信息。路由器设备的作用是管理每对节点的路由信息。终端设备相称于网络中的叶节点，可以是任意类型的物理设备。8.简述无线传感器应用的开发过程，系统仿真常用哪些软件平台？开发过程依据软件

12、工程的思想，结合无线传感器网络及嵌入式系统开发的特性，总结在开发无线传感器网络应用过程中的经验，整个开发过程分为分析、设计、实现和测试四个阶段分析阶段:整个开发过程始于分析阶段，这个阶段显示系统应当做什么。指出系统要实现的目的，在分析阶段，要分析具体的应用背景及用户或用户代表对系统的盼望，并给出明确的定义，在此基础上分析员要可以准确地定义系统的需求。设计阶段:依据系统需求，设计选用适合目的系统的硬件平台、软件系统等。使用模块化原则，使用结构图将系统应用程序先划分为较小的部分，以便可以容易理解和解决.在模块划分的过程中，要尽量达成模块间的松散藕合，以提高可重用性，使维护修改更容易，实现新的用户需

13、求。实现阶段:完毕系统软硬件平台的定制和创建实际的程序。根据目的系统的设计和需求，定制传感器节点的功能，并对W S N 操作系统（软件平台）进行淘汰，剔除开发目的系统所不需要的部分，以节省有限的空间，提高系统运营效率。测试阶段:将编译成功的应用程序导人节点进行测试。目前无线传感器网络使用的仿真工具重 要 有 N S 2、T in y O S、O P N E T、O M N E T+等等。其中T in y O S 是专门针对无线传感器网络的特点而研究开发的。N S 2:N S 是一种可扩展、以配置和可编程的时间驱动的仿真工具,它是由R E A L 仿真器发展而来.在N S 的设计中，使用C+和

14、O T C L 两种程序设计语言，C+是一种相对运营速度较快但是转换比较慢的语言，所 以 C+语言被用来实现网络协议，编 写 NS底层的仿真引擎；O T C L 是运营速度较慢，但可以快速转换的脚本语言，正好和C+互补,所以O T C L 语言被用来配置仿真中各种参数，建立仿真的整体结构，O T C L 的脚本通过调用引擎中各类属性、方法,定义网络的拓扑,配置源节点、目的节点建立链接,产生所有事件的时间表,运营并跟踪仿真结果,还可以对结果进行相应的记录解决或制图.N S 可以提供有线网络、天线网络中链路层及其上层精确到数据包的一系列行为仿真。N S 中的许多协议都和真实代码十分接近,其真实性和

15、可靠性是非常高的OPNE T 重要特点涉及以下几个方面：（1）采用面向对象的技术,对象的属性可以任意配置，每 一 对 象 属 于 相 应 行 为 和 功 能 的 类，可 以 通 过 定 义 新 的 类 来 满 足 不 同 的 系 统 规定；（2）OPNE T 提供了各种通信网络和信息系统的解决构件和模块；（3）OPNE T 采用图形化界面建模，为使用者提供三层（网络层、节点层、进程层）建模机制来描述现实的系统；（4）OPNE T 在过程层次中使用有限状态机来对其它协议和过程进行建模,用户模型及OPNE T内置模型将会自动生成C语言实现可执行的高效、高离散事件的模拟流程；（5）OPNE T 内建

16、了很多性能分析器,它会自动采集模拟过程的结果数据；（6）OPNE T 几乎预定义了所有常用的业务模型,如均匀分布、泊松分布等T i n y OS 是专门针对传感器研发出的操作系统。使用的语言为n e s C 语言。T i n y OS 操作系统中常用的仿真平台重要是T OS S I M 和 A v r o r a（1）T OS S I M （T i n y OS s i m u l a t i o n）是一个支持基于T i n y OS 的应用在PC 机上运营的模拟器.T OS S I M 运营和传感器硬件相同的代码,仿真编译器能直接从T i n y OS 应用的组件表中编译生成仿真程序。(2

17、)A v r o r a 是一种专门为A t m e l 和 M i c a 2 节点上以A V R 单片机语言编写的程序提供仿真分析的工具。9 .无线传感器网络的路由协议有哪些类型？路由协议的设计规定？由协议重要分为四类:基于聚簇的路由协议、以数据为中心路由协议、基于地理位置路由协议和能量感知路由协议现有的无线传感器网络路由协议设计以节能、延长网络生命周期为重要目的。(D Q o S 路由。目前传感器网络路由协议的研究重点重要集中在能量效率上，而在未来的研究中也许还需要解决由视频和成像传感器以及实时应用引起的Q o S 问题。(2)支持移动性。目前的W SN s 路由协议对网络的拓扑感知能力

18、和移动性的支持比较差，如何在控制协议开销的前提下，支持快速拓扑感知是一个重要挑战。(3)安全路由。由于W SN s 的固有特性，其路由协议极易受到安全威胁，是网络袭击的重要目的，设计简朴、有效、合用于W SN s 的安全机制是此后努力的方向。(4)有效功耗。W SN s 中数据通信最为耗能，此后尽量通过使用数据融合技术、数据传输中采用过滤机制来减少通信量,并通过让各节点平均消耗能量来保持通信量的负载均衡。(5)容错性。由于W SN s 节点容易发生故障，应尽量运用节点易获得的网络信息计算路由,以保证在路由出现故障时可以尽快得到恢复，可采用多途径传输来提高数据传输的可靠性1 0 .无线传感器网络

19、常用操作系统有哪些？各有哪些特点？W SN 的操作系统(W SN O S)是 W SN 系统的基本软件环境，是许许多多的W SN 应用软件开发的基础。W SN 0 S不是特定的系统/用户界面，也不是特定的一系列系统服务，而是定义了一套通用的界面框架，允许应用程序选择服务和实现；它提供框架的模块化，以便适应硬件的多样性，同时允许应用程序重用通用的软件服务和抽象。同其他操作系统同样，W SN 0 S是为了方便开发应用，提供物理设备的抽象和高协调性的通用函数实现。它的独特性在于，资源极端受限(解决器速度、存储器大小、内存大小、通讯带宽、资源数量以及电源受限)，设备特殊性和缺少一致的抽象层次。因此，W

20、S N O S 的设计策略必须是一个资源库，从中抽取一部分组成应用。它致力于提供有限资源的并发，而不是提供接口或形式。伯克利开发的T i ny O S正是这样一套WS N O S 系统 T i ny O S 2.0：美国加州大学伯克利分校开发，事件驱动，基于组件，使用ne sC编写，ne sC:使用C 作为其基础语言，支持所有的C 语言词法和语法，增长了组件(c ompone nt)和 接 口(i nt e rf a c e)的关键字定义，定义了接口及如何使用接口表达组件之间关系的方法，目前只支持组件的静态连接，不能实现动态连接和配置 M a nt i s O S 0.9.5 (M u lt

21、i mod a l N e t w orks of I n-si t u S e nsors)：美国克罗拉多大学开发，轻量级的基于抢占的多线程无线传感器网络操作系统，编程语言为c 语言，整个内核占用的R A M 小于5 0 0 个字节，适合于无线传感器网络中解决复杂任务(例如加密解密，数据融合，定位，时间同步等)的需求 S O S 1.7：美国加州大学洛杉矶分校开发，提供了很好的动态增长和删除模块的功能，内核和应用程序模块中都使用动态存储，实现了优先级调度，使用标准C 语言和编译器1 1 .WS N 和 A d-h oc 网络、传统无线宽带网络相比的差异，以及WS N 的特点。WS N 是 A

22、 d h oc 网络的一种典型应用，但 WS N 与传统的A d h oc 网络存在以下区别：1、WS N 节点数量更为庞大，分布更为密集；2、WS N 节点更容易失效，网络拓扑变化频繁；3、WS N 重要使用广播通信机制，而 A d h o c 网络是基于点对点的通信；4、W S N 节点的动力能源、运算能力、存储器大小均受局限；5、W S N 不必拥有全球统一标记符；6、W S N 以数据为中心。正是由于W S N 与 A d h o c 网络存在以上的显著区别，导致A d h o c 网络的许多研究成果不能合用于W S N,也导致两者的应用存在着显著差别。由于A d h o c 网络具有

23、节点对等、多跳无中心接入、不依赖网络基础设施、抗毁性强等特点，使得它的应用领域与普通的通信网络有着非常大的区别。1 2 .传感器节点的组成和特点。结构：节点可以组成三种拓朴结构：星型结构、网状结构(M e sh)和簇状结构(C l u st e rt re e）。节点以自组织形式构成网络、每个节点都可以自主采集数据，数据通过单跳方式或多跳中继方式送到汇聚节点（S i n k节点）。汇聚节点将收集的数据发送到远程的控制中心，或 通 过RS 2 3 2接口把数据发送给P C机进行数据解决和存储。特点：（1）网络节点密度高，数量大：（2）节点的计算和存储能力有限；（3）节点体积微小，通常携带能量十分

24、有限的电池，节点能量有限；（4）通信能力有限，传感器网络的通信带宽较窄，节点间的通信单跳距离通常只有几十到几百米，因此在有限的通信能力下如何设计网络通信机制以满足传感器网络的通信是必须考虑的问题；（5）各传感器节点位置随机分布，具有自组织特性。1 3.S-M A C协议的实现手段和特点基于竞争的随机访问M A C协议是载波侦听多路访问（C S M A）接入方式。在无线局域网I E E E8 0 2.1 1 M A C协议的分布式协调工作模式中，就采用了带冲突避免的载波侦听多路访问（C S M A w i t h C o l l i si o n A v o i d a n c e,C S M

25、A/C A）协议，它是基于竞争的无线网络M A C协议的典型代表。C S M A/C A机制:在信号传输之前，发射机先侦听介质中是否有同信道载波，若不存在，意味着信道空闲，将直接进入数据传输状态；若存在载波，则在随机退避一段时间后重新检测信道。这种介质访问控制层的方案简化了实现自组织网络应用的过程。1 4.M A C层中共享介质避免冲突的重要方法在8 0 2.1 1无线局域网协议中，冲突的检测存在一定的问题，这个问题称为 N e a r/F a r”现象，这是由于要检测冲突，设备必须可以一边接受数据信号一边传送数据信号，而这在无线系统中是无法办到的。鉴于这个差异，在8 0 2.1 1中 对C

26、S M A/C D进 行 了一些调 整，采用了新的协议C S M A/C A（C a r r ie r S e n se M ul tip l e A c c e ss w ith C o l l isio n A v o id a n c e）或 者D C F （D istr ib ute d C o o r d in a tio n F un c tio n）C S M A/C A 运用 A C K 信号来避免冲突的发生，也就是说，只有当客户端收到网络上返回的A C K信号后才确认送出的数据已经对的到达目的地址。1 5 .目前无线传感器网络采用的重要传输介质有哪些？各有何特点？目前无线传感

27、器网络采用的重要传输介质涉及无线电、红外线和光波等。(1)无线通信的介质涉及电磁波和声波。电磁波是最重要的无线通信介质，而声波一般仅用于水下的无线通信。根据波长的不同，电磁波分为无线电波、微波、红外线、毫米波和光波等，其中无线电波在无线网络中使用最广泛。(2)无线电波是容易产生，可以传播很远，可以穿过建筑物，因而被广泛地用于室内或室外的无线通信。无线电波是全方向传播信号的，它能向任意方向发送无线信号，所以发射方和接受方的装置在位置上不必规定很精确的对准。16 .什么是me s h 网络？me s h 网络有何特点？无线me s h 网络，由me s h r o ut e r s 和 me s

28、h c lie n t s 组成，其中me s h r o ut e r s 构成骨干网络，并和有线的in t e r n e t 网相连接，负责为me s h c lie n t s 提供多跳的无线in t e r n e t连接。无线Me s h 网络(也称为“多 跳(mult i-h o p)”网络，它是一种与传统无线网络完全不同的新型无线网络技术。特点：1.快速部署和易于安装。2.非视距传输(NLO S)。3.健壮性。4.结构灵活。5 .高带宽。17.什么是调制技术？为什么W S N物理层要进行调制机制设计？a)调制技术是把基带信号变换成传输信号的技术。它将模拟信号抽样量化后，以二进制

29、数字信号 1”或 0”对光载波进行通断调制，并进行脉冲编码(P C M)。数字调制的优点是抗干扰能力强,中继时噪声及色散的影响不积累，因此可实现长距离传输。它的缺陷是需要较宽的频带，设备也复杂。b)调制技术的最终目的就是使得调制以后的信号对干扰有较强的抵抗作用，同时对相邻的信道信号干扰较小，解调方便且易于集成。18 .调制方式B P S K、O-Q P S K是什么含义？(1)B P S K全 称：B in a r y P h a s e S h if t Ke yin g。把模拟信号转换成数据值的转换方式之一。是运用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式的一种。B P S K使用了基准

30、的正弦波和相位反转的波浪，使一方为0,另一方为1,从而可以同时传送接受 2 值(1比特)的信息。由于最单纯的键控移相方式虽抗噪音较强但传送效率差，所以经常使用运用4个相位的Q P S K 和运用8个相位的8 P S K。(2)偏移四相相移键控信号简称“O-Q P S K”。全 称 为 o f f s e t Q P S K,也就是相对移相方式0 Q P S K。它具有一系列独特的优点，已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。在数字信号的调制方式中Q P S K 四相移键控是最常用的一种卫星数字信号调制方式，它具有较高的频谱运用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简

31、朴。1 9 .什么是贪婪(贪心)算法？贪心算法(又称贪婪算法)是指，在对问题求解时，总是做出在当前看来是最佳的选择。也就是说，不从整体最优上加以考虑，他所做出的仅是在某种意义上的局部最优解。贪心算法不是对所有问题都能得到整体最优解,但对范围相称广泛的许多问题他能产生整体最优解或者是整体最优解的近似解。贪婪算法(G r e e d y a l g o r it h m)是一种对某些求最优解问题的更简朴、更迅速的设计技术。用贪婪法设计算法的特点是一步一步地进行，常以当前情况为基础根据某个优化测度作最优选择，而不考虑各种也许的整体情况，它省去了为找最优解要穷尽所有也许而必须花费的大量时间，它采用自顶

32、向下，以迭代的方法做出相继的贪心选择，每做一次贪心选择就将所求问题简化为一个规模更小的子问题，通过每一步贪心选择，可得到问题的一个最优解，虽然每一步上都要保证能获得局部最优解，但由此产生的全局解有时不一定是最优的，所以贪婪法不要回溯。贪婪算法是一种改善了的分级解决方法。其核心是根据题意选取一种量度标准。然后将这多个输入排成这种量度标准所规定的顺序，按这种顺序一次输入一 个量。假如这个输入和当前已构成在这种量度意义下的部分最佳解加在一起不能产生一个可行解，则不把此输入加到这部分解中。这种可以得到某种量度意义下最优解的分级解决方法称为贪婪算法。对于一个给定的问题，往往也许有好几种量度标准。初看起来

33、，这些量度标准似乎都是可取的，但事实上，用其中的大多数量度标准作贪婪解决所得到该量度意义下的最优解并不是问题的最优解，而是次优解。因此，选择能产生问题最优解的最优量度标准是使用贪婪算法的核心。2 0.G P S R 协议数据转发模式有哪些？区别是什么？传送模式：贪婪转发模式和周边转发模式。贪婪转发模式：若节点是距离目的节点最近的一个中转节点，则源节点将分组转发至节点”，假如某个邻节点与网关接点的距离小于自身到网关的距离，则保持当前模式，同时转发给选定的邻节点，假如满足不了上述规定，则将数据分组中的模式判断标志位设立为就改变数据模式为周边转发模式周边转发模式：该模式使用简朴的平坦图遍历算法）其执

34、行的过程如图,所示）事实上，当一个数据分组在节点（处进入周边转发模式时，#$%$也会在平坦图&/”上逐步靠近目的节点外的面上按照右手法则将该数据分组转发到该面的第一条边上，节点（同时也拟定了用于转发该数据分组的第一个面，这样的面被节点（到节点%的连线（%所分割！当一个数据分组进入到周边转发模式时，#$%$&会记录下模式切换点$）的位置信息，并将它保存在数据分组中!保存$）位置信息的目的是为了在后面的转发过程中判断数据分组是否可恢复为贪婪转发模式!一旦某一节点收到了周边转发模式的数据分组，#$%$&一方面会对保存在数据分组中的位置信息$）和该节点的位置信息进行比较,假如该转发节点到目的节点%的欧

35、氏距离比$）到目的节点%的欧氏距离小，则#$%$&标志该数据分组为贪婪转发模式，重新进入模式-的转发执行过程）在周边转发模式中，假如所要遍历的面的下一条边在数据分组中已有了记录，表白此时数据分组进入到了路由环路中，丢弃该数据分组2 1.什么路由空洞？如何产生的？如何解决？使用贪婪转发策略会出现所谓路由空洞缺欠。(b)Void avoiding(b)避开空洞Fig.4 Void emergence and void avoiding in GPSR protocol(a)Void esrgei(a)空涧出现如 图 1 所示 S 为源节点 D 为 目 的 节 点 I、J 是 以 T 为圆心 T 的

36、感应半径为半径的圆和以D 为圆心 TD为半径的圆的两个交点 在这里我们称两个圆的交点为路由空洞的顶点。按照贪婪算法思想 从 S选择离D最近的邻 居 A 为下一跳 同理A 选 择 T 为下一跳。但 是 T 的所有邻居都比自己到D的距离远 也就是说产生了路由空洞 如 图 1中阴影所示。要解决空洞现象，可以使用周边转发机制。2 2.说明MECN、TBF、边界定位三种路由协议的设计思想，具体实现过程，特点及合用场合。(1)MECNMECN协议为每个节点设立了转发区域。转发区域可以表达为一组节点集，发送节点通过转发区域内的节点发送数据，与直接将数据传诵到目的节点相比，这种方式需要的能量比较少。MECN的

37、重要思想是构建子网，规定子网内部所含节点数目比较少并且任意两个节点之间传输数据都消耗更少的能量。这样，不必考虑网络内所有的节点。就可以发现全局最小能量的途径。这对每个考虑到自身转发区域的节点来说，运用本地搜索就可以实现到达目的节点的最小能量消耗MECN的运营分2个阶段完毕第一阶段：获取二维平面的位置信息，并构建包含所有发送节点外围的外围图。外围图的构建由节点内部的本地计算来完毕。第二阶段：在外围图中搜索最优途径，搜索过程采用以能量消耗作为代价度量的分布式B e l m a n F o n d 最短途径算法来实现M E C N 具有自动重配置的特点，因此可以动态的适应节点的失效和网络的分布。但该

38、协议是在假定网络内每2个节点都可以直接通信，即网络是在充足连接的前提下提出的，这在实际环境中不容易作到。尽管M E C N 协议最初是为无线自组网设计的，但该协议同样使用于节点固定或者较少移动的无线长期网络(2)T B FT B F (T e m p o r a r y B l o c k F l o w)是指两个无线资源实体所使用的一个物理连接，以达成在 P D C I I 上支持单向传递L L C P D U 的目的。T BF 是一个基于源站和基于位置的路由协议。T BF 不同于G P R S 协议和通常的源站路由协议。通信中的T BF-T e m p o r a r y Bl o c k

39、 F l o w 临时块流；工业中的T BF-T h e r m a lBo n d i n g F i l m 热熔胶膜该协议重要有以下几个特点：可运用G P R S 协议的方法或其他方法避开空洞；通过指定不同的轨道参数，容易实现多途径传播、广播、对特定区域的广播和多播；允许网络拓扑变化，可避免传统源站路由协议的缺陷。现代网络发展中的不利因素重要是：随着网络规模变大,途径加长,沿途节点进行计算的开销也相应增长;且需要G P S 定位系统或其他定位方法协助计算节点位置信息。(3)边界定位路由协议边界定位路由协议.一般基于地理位置信息的路由协议，均规定每个节点具有.感知位置信息的能力，这在传感器

40、网络中往往无法实现。2 3.定向扩散路由和谣传路由有何区别？定向扩散路由协议(D i r e c t e d D i f f u s i o n)简称D D 路由协议,是一种典型BL 1117 C-33c的以数据为中心，基于查询的路由机制。汇聚节点根据不同的应用需求定义不同的爱好（I n t e r e s t）请求消息，并通过洪泛的方式将爱好请求消息数据包发送至全网或者局部网络的传感器节点。爱好请求消息用来表达查询内容，反映终端用户希望获得全网不同类型的数据服务，例如，监测区域中环境的温度、湿度、光照度以及流媒体应用等。在进行爱好消息洪泛发送过程的同时.，每个节点根据缓存中的爱好列表，沿着爱

41、好消息发送方向的反向建立数据传输梯度（G ra d i e n t）,当爱好消息到达源节点后，源节点则将数据沿着之前建立好的传输梯度进行正向传输，直到汇聚节点。定向扩散路由协议为了可以适应网络拓扑的动态变化,采用周期性地对网络进行路由维护与更新，其重要分为3 个阶段：爱好消息扩散、数据传输梯度建立、途径加强谣传路由（R um o r）协议.假如si n k 点的一次查询只需一次上报，D i re c te d D i f f usi o n协议开销就太大了，R um o r协议正是为解决此问题而设计的.该协议借鉴了欧氏平面图上任意两条曲线交叉几率很大的思想.当节点监测到事件后将其保存，并创建称为A g e n t的生命周期较长的涉及事件和源节点信息的数据包,将其按一条或多条随机途径在网络中转发.收到A g e n t的节点根据事件和源节点信息建立反向途径,并将A g e n t再次随机发送到相邻节点,并可在再次发送前在A g e n t中增长其已知的事件信息.si n k 点的查询请求也沿着一条随机途径转发，当两途径交叉时则路由建立；如不交叉,si n k 点可f l o o d i n g 查询请求.在多si n k 点、查询请求数目很大、网络事件很少的情况下,R um o r协议较为有效.但假如事件非常多,维护事件表和收发A g e n t带来的开销会很大.