1.無線傳感網：WSN（wireless sensor networks）、現場總線控制系統（FCS）、分佈式控制系統（DCS）
2.傳感網的三要素：傳感器、感知對象、觀察者
3.傳感器網絡節點的組成：傳感單元、處理和存儲單元、無線通信單元、能源供給。
4.什麼是無線傳感網？答：是由一組無線傳感器節點以Ad hoc（自組織）方式組成的無線網絡，其中包括普通節點和匯聚節點，目的是協作地感知、收集、處理傳感網所覆蓋的地理區域中感知對象的信息，並傳遞給觀察者。
5.傳感器節點的限制因素：電源能量有限、計算處理能力有限、通信能力有限
6.無線傳感網協議棧的組成：應用層、傳輸層（幫助維護WSN應用所需的數據流）、網絡層（解決傳輸層提供的數據的傳輸路由問題）、數據鏈路層、物理層（解決調製、發送、接收技術問題）、功率管理平面、移動管理平面、任務管理平面（分別監視傳感器節點之間的移動、任務分配，幫助傳感器節點協調感知任務和降低總功耗）。
7.無線傳感網的特點？答：①傳感網規模大，密度高②傳感器節點的能量、計算能力和存儲容量有限③無線傳感網的拓撲結構易變化，具有自組織能力④網絡的自動管理和高度的協作性⑤傳感節點具有數據融合能力⑥以數據爲中心的網絡⑦安全性問題嚴重
8.無線傳感網的關鍵技術及應用？答：①網絡拓撲控制②網絡協議③網絡安全④時間同步⑤定位技術⑥數據融合⑦數據管理⑧無線通信技術⑨嵌入式操作系統⑩應用層技術。應用：軍事、環境監測、工業、智能醫療、智能家居、建築物和大型設備安全狀態的監控、應急救援
9.無線傳感網發展的三階段？答：①傳統的傳感器系統②傳感網節點集成化③多跳自組網
10.通信過程中造成能量損耗主要體現在幾個方面（無線傳感網MAC協議設計面臨的問題）
（1）空閒監聽（idle listenning） （2）衝突重傳 （3）控制開銷 （4）串擾
11.基於爭型MAC協議類型（四種），區別，優點，特點
答：IEEE802.11MAC協議：有分佈式協調（DCF）和點協調（PCF）兩種訪問控制方式，其中DCF方式是IEEE802.11MAC協議的基本訪問控制方式。由於在無線信道中難以檢測到信號的碰撞，因而只能採用隨機退避的方式來減少數據碰撞的概率。在DFC工作方式下，節點在偵聽到無線信道忙之後，採用CSMA；CA機制和隨機退避機制，實現無線信道的共享。BCF工作方式是基於優先級的無競爭訪問，是一種可選的控制方式。IEEE802.11MAC協議中通過立即主動確認機制和預留機制來提高性能。
S-MAC協議：通過採用低佔空比的週期性監聽和睡眠的調度，減少了節點空閒監聽的能量損耗；通過採用串擾避免和消息傳遞機制，減少了串擾和控制數據包帶來的能量損耗；但是週期性睡眠給數據傳輸帶來額外的延遲，減少了系統吞吐量。
T-MAC協議：在S-MAC協議基本思想上，通過採用自適應調度方法，能較好地適應網絡流量的變化提高了網絡吞吐量。
Sift協議：是一種非常新穎的競爭型MAC協議，它充分考慮了無線傳感器網絡的業務特點，特別適合冗餘，競爭與空間相關的應用場景。Sift協議實現簡單，關鍵在於在固定長度的競爭窗口中選擇時隙時需要用到一種遞增的非均勻概率分佈，而不是傳統協議中可變長度競爭窗口。Sift協議提高了事件消息的實時性和網絡的帶寬利用率，但是沒有充分考慮能量效率。
第4 章
1、IEEE802.15.4標準爲LR-WPAN網絡制定了物理層和MAC子層協議，其定義的LR-WPAN網絡具有如下特點：
（1）在不同的載波頻率下實現了20Kbps、40kbps和250kbps三種不同的傳輸頻率；
（2）支持星型和點對點兩種網絡拓撲結構；
（3）有16位和64位兩種地址格式，其中64位地址是全球唯一的擴展地址；
（4）支持衝突避免的載波多路偵聽技術；
（5）支持確認（ACK）機制，保證傳輸可靠性。
2、IEEE802.15.4物理層數據服務包括以下五方面的功能：
（1）激活和休眠射頻收發器；
（2）信道能量檢測（energy detect）;
（3）檢測接收數據包的鏈路質量指示（link quality indication LQI）
（4）空閒信道評估（clear channel assessment CCA）；
（5）收發數據；
3、ZigBee定義多少個信道？
IEEE802.15.4協議物理層定義了27個物理信道，具體包括2.4GHz ISM頻段的16個信道，915MHz頻段的10個信道，以及868MHz頻段的1個信道。
4、物理層的幀結構
物理層數據幀由同步頭、物理幀頭和物理層負荷三部分。
（1）同步頭：由前導碼和數據包幀起始分隔符組成，其中前導碼被收發機用來從輸入碼流中獲得同步，它由32個二進制“0”組成，幀起始分隔符（SFD）字段長度爲一個字節，其固定值爲0xA7，標識一個物理幀的開始。
（2）物理幀頭：佔1個字節，其中7bit用來表示幀的長度，1bit保留。幀長度取值範圍爲0到物理層最大分組長度，值爲5時，表示MAC層業務數據單元（MPDU）的負載類型爲MAC確認幀，爲8到物理層最大分組長度時，表示爲一般數據分組。
（3）物理層負荷：即物理層業務數據單元（PSDU），也即MAC幀，長度可變，最大127字節。
5、IEEE802.15.4中規定的MAC幀包括四種類型：
（1）信標幀：信標幀的負載數據單元由四部分組成：超幀描述字段、GTS分配字段、待轉發數據目標地址字段和信標幀負載數據
（2）數據幀：用來傳輸上層發到MAC子層得數據，它的負載字段包含了上層需要傳送的數據。數據負載傳送至MAC子層時，被稱爲MAC服務數據單元（MSDU）
（3）確認幀
（4）命令幀：MAC命令幀用於組建PAN網絡，傳輸同步數據等
6、ZigBee協議主要特徵
（1）省電（2）可靠（3）廉價（4）短時延（5）大網絡容量（6）安全
7、網絡層功能
網絡層在MAC層與應用層之間提供合適的接口，通過激發MAC層得動作執行尋址和路由功能。主要任務包括：
（1）發起一個網絡並且分配網絡地址（網絡協調器）；
（2）向網絡中添加設備或從網絡中移除設備；
（3）將消息路由到目的節點；
（4）對發送的數據進行加密；
在網狀網絡中執行路由尋址並且儲存路由表
1.WSN路由協議的特點：能量優先；基於局部拓撲信息；以數據爲中心；應用相關。
2.路由協議分類：按源節點獲取路徑策略劃分（主動路由協議，按需路由協議，混合路由協議）。按通信的邏輯結構劃分（平面路由協議，層次路由協議）。按路由的發現過程劃分（以位置信息爲中心的路由協議）
3.能量路由：能量路由是最早提出的傳感網路由協議之一，它根據節點的可用能量（PA）或傳輸路徑上的能量需求，選擇數據的轉發路徑。節點可用能量就是節點當前的剩餘能量。
4.能量路由策略：最大PA路由，最小能量消耗路由，最小跳路路由，最大最小PA節點路由。
源節點：一般功能的傳感器節點，完成數據採集工作，匯聚節點是數據發送的目標節點。
能量多路徑路由協議包括：路徑建立，數據傳播，路由維護三個過程
5.能量多路徑路由的主要過程：發起路徑建立過程，判斷是否轉發路徑建立消息，計算能量代價，節點加入路徑條件，節點選擇概率計算，代價平均值計算。
6.洪泛路由協議的定義：洪泛路由協議是一種最早的路由協議，接收到消息的節點以廣播的形式轉發報文給所有的鄰居節點。
洪泛法的優點和缺點：優點是不用維護網絡拓撲結構和路由計算，實現簡單，適用於健壯性要求高的場合。 缺點是存在信息內爆，重疊（重疊現象）以及資源盲點等問題。
7.SPIN（基於信息協商機制的傳感網）協議：是一種以數據爲中心的自適應路由協議。考慮了WSN中數據冗餘問題
SPIN協議基本概念（工作原理）：元數據是原始感知數據的一個映射，用來描述原始感知數據。 SPIN協議採用三次握手協議來實現數據的交互，協議運行過程中使用三種報文數據，分別爲ADV,REQ和DATA。SPIN協議有兩種工作模式：SPIN1和SPIN2。
SPIN協議特點：SPIN協議下，節點不需要維護鄰居節點的信息，一定程度上能適應節點移動移動的情況。在能耗方面，比傳統模式減少一半以上。不適用於高密度節點分佈的情況。由於SPIN協議通過節點之間的協商，解決了flooding協議的內爆和重疊現象。SPIN協議不需要了解網絡拓撲結構，適合在節點可以移動的WSN中使用。SPIN協議通過使用協商機制和能量自適機制，節省了能量，解決了內爆的問題。SPIN協議引入了元數據的概念，通過這種數據壓縮方法來減少數據的傳輸量。
8.層次路由協議：LEACH協議，PEGASIS協議，TEEN協議。
LEACH協議：低功耗自適應聚類分級（LEACH）協議採用層次路由算法。
LEACH節約能量的主要原因：它運用了數據壓縮技術和分簇動態路由技術，通過本地的聯合工作來提高網絡的可擴展性和魯棒性，通過數據融洽來減少發送的數據量，通過把節點隨機的設置成“簇頭節點”來達到在網絡內部負載均衡的目的，防止簇頭節點的過快死亡。
分簇式路由協議的執行過程是以輪爲單位的，每輪循環的基本過程是：
簇的建立階段，數據傳輸階段，重新成簇。
LEACH協議的工作分爲兩個階段：簇的建立階段：負責簇的形式和簇頭的選舉
穩定階段：負責收集數據和給簇頭傳輸數據
LEACH協議的特點（優點）：利用了將區域劃分成簇，簇內本地化協調和控制的形式有效的進行了數據收集；獨特的選簇算法；首次運用了數據融合的方式。
LEACH協議的缺點：由於簇頭節點負責接受簇內成員節點發送的數據，進行數據融合，然後將數據傳送到基站，簇頭消耗能量比較大，是網絡中的瓶頸。
LEACH協議中簇頭選舉是隨機循環選舉。
簇頭選舉沒有根據節點的剩餘能量以及位置等因素。
LEACH協議要求節點之間以及匯聚節點之間均可以直接通信，網絡的擴展性不強。
PEGASIS協議：高能效採集傳感器信息系統 TEEN協議：閾值敏感的高效傳感器網絡協議
9.定向擴散路由：定向擴散（DD）路由協議是一種基於查詢的路由方法。
定向擴散路由機制包括四個階段：週期性的興趣擴散，梯度建立，數據傳播與路徑加強。
10.地理位置路由：優點：利用位置信息 缺點：路由空洞，死衚衕
11.傳感網路由協議分爲四類：能量感知路由協議，平面路由協議，層次路由協議，基於查詢的路由協議以及地理位置路由協議。
六
無線傳感網定位問題含義？指網絡通過特定方法提供節點位置信息
定位技術的方法及分類？答：基於距離的定位算法、與距離無關的定位算法。分類：①依是否依靠測量距離，分基於測距的定位和不需要測距的定位②依部署的場合不同，分爲室內定位和室外定位③依信息收集的方式，網絡收集傳感器數據用於節點定位被稱爲被動定位，節點主動發出信息用於定位被稱爲主動定位。
基於距離的定位方式的測距方法及特點?答：測距方法：①接收信號強度指示（RSSI）②到達時間（ToA）③到達時間差（TDoA）④到達角（AoA）節點定位計算方法：①三邊測量法②三角測量法③極大似然估計法
與距離無關的定位算法主要有？答：質心算法、距離向量-跳數（DV-Hop）算法、DV-Distance算法、近似三角形內點測試法（APIT算法）
簡述基於距離的定位和無距離的定位方式的優缺點？答：基於距離的定位機制通過實際測量節點間的距離或角度，定位精度相對較高，但對節點的硬件有很高要求，定位過程中消耗的能量相對多。 距離無關的定位機制無需實際測量節點間的絕對距離或方位就能夠計算未知節點的位置，對節點硬件要求低，使節點成本更適合於大規模的傳感網，定位性能受外界環境影響小，定位誤差相應較大，但精度能夠滿足多數傳感網使用的要求，是目前關注的定位機制。
第9章
1、數據融合也被稱作信息融合，是一種多源信息處理技術。它通過對來自同一目標的多源數據進行優化合成，獲得比單一信息源更精確、完整的估計或判斷。多傳感器數據融合是一種多層次、多方面的處理過程，這個過程是對多源數據進行檢測、互聯、估計和組合，並以更高的精度、較高的置信度得到目標的狀態估計和身份識別，以及完整的姿態估計和威脅評估，爲用戶提供有用的決策信息。
2、傳感器網絡中數據融合的作用：（廣義）
（1）提高信息的準確性和全面性
（2）降低信息的不確定性
（3）提高系統的可靠性
（4）增加系統的實用性
3、傳感網中數據融合的作用：（1）節省能量（2）增強所收集數據的難確性（3）提高數據的收集效率
4、數據融合技術的分類
（1）根據融合前後數據的信息含量分類：無損失融合、有損失融合
（2）根據數據融合與應用層數據語義之間的關係分類：依賴於應用的數據融合（ADDA）、獨立於應用的數據融合（AIDA）、結合以上兩種技術的數據融合
（3）根據融合操作的級別分類：數據融合、特徵級融合、決策級融合
5、數據融合的主要方法
（1）綜合平均法（2）卡爾曼濾波法（3）貝葉斯估計法（4）D-S證據推理法（5）統計決策理論（6）模糊邏輯法（7）產生式規則法（8）神經網絡方法