重点
第一章 绪论
第三章 WSN 拓扑控制与覆盖技术
第四章 WSN 通信与组网技术
第五章 WSN 支撑技术
为重点
题型
选择（20，10*2）
名词解释（10 分，5*2）
简答 (25 分，5*5)
分析计算（35 分）
综合（10 分）
WSN 定义
WSN（Wireless Sensor Network）即无线传感器网络。
无线传感器网络是大量的静止的或移动的传感器以自组织或多跳的方式构成的无线网络。目的是协作地探测、处理和传输网络覆盖区域内感知对象的监测信息，并报告给用户。
WSN 特点
- 自组织性
- 以数据为中心
- 应用相关性
- 动态性
- 网络规模大
- 可靠性
各种拓扑结构的优缺点
平面网络结构
特点
- 所有节点对等，功能特性一致。
- （优点）结构简单，易维护，较好健壮性。
- （缺点）没有中心管理节点，采用自组织协同算法，组网算法较为复杂。
分级网络结构
特点
- 网络分为上层和下层，上层为中心骨干节点，下层一般为传感器节点。
- 一个或多个骨干节点，骨干节点之间、一般传感器之间采用平面网络结构。
- 骨干节点为对等结构。
- 分级网络以簇的形式存在，簇首和成员节点
- 扩展性好，便于集中管理。降低成本，提高网络覆盖率、可靠性。
- 开销大，硬件成本高，一般传感器之间不能直接通信。
混合网络结构
特点
- 网络骨干节点之间、一般传感器节点之间都采用平面网络结构。网络骨干节点与一般传感器节点之间采用分级网络结构。
- 一般传感器节点之间可以相互通信，不需要通过汇聚骨干节点来转发数据。
- 相较于分级网络节点，功能更强，硬件成本更高。
Mesh 网络结构
特点
- 通常只允许节点与其邻居节点直接通信。
- 网络内部节点一般相同。
- 节点之间存在多条通信路径，较强容错能力和健壮性。
- 虽然不同节点是对等地位，但某个节点可以被指定为簇首，执行额外功能，簇首节点失效，可以由其他节点接替。
- 由无线节点构成网络。
- 每个节点至少可以和一个其它节点通信。
- 自我形成：节点可以自动加入网络，也可以自动离开网络。
- 自愈功能：当网络中某个节点失效时，网络可以自动调整，使得网络仍然可以正常工作。
- 支持多跳路由：节点可以通过多跳路由的方式与网络中的任何节点通信。
- 功耗限制和移动性取决于节点类型。
- 多种网络接入方式，星型、Mesh 等。
定位
定义
根据有限的位置已知的节点（锚节点）来确定无线传感器网络中的其他节点（盲节点）的位置。
四类定位算法
- 基于测距的定位算法、距离无关的定位算法。
- 基于锚节点定位和无锚节点辅助的定位算法。
- 集中式计算定位与分布式计算定位。
- 紧密耦合定位与松散耦合定位。
性能分析
- 定位精度
- 规模
- 锚节点密度
- 节点密度
- 覆盖率
- 容错性和自适应性
- 功耗
- 成本
节点位置计算方法
- 三边测量法
- 三角测量法
- 极大似然估计法
- 最小最大法
基于测距的定位算法
三个阶段：测距、定位、校正
- RSSI(Radio Signal Strength Indicator) 定位算法基于接收信号强度，将信号强度转换为距离，然后根据距离计算位置。
- TOA(Time of Arrival) 定位算法基于信号传播速度，根据信号传播时间计算距离，然后根据距离计算位置。
- TDOA(Time Difference of Arrival) 定位算法基于信号传播速度，根据信号传播时间差计算距离，然后根据距离计算位置。
- AOA(Angle of Arrival) 定位算法基于到达角定位机制，通过测量信号的方向，多点定位。（两条线的交点）
距离无关的定位算法
- 质心定位算法
- 凸规划定位算法
典型定位算法
- Active Badge 定位算法
- Active Office 定位算法
- Cricket 定位算法
WSN 中存在的隐藏终端和暴露终端问题（书上未找到）
“隐藏终端”（Hidden Stations）：在通信领域，基站 A 向基站 B 发送信息，基站 C 未侦测到 A 也向 B 发送，故 A 和 C 同时将信号发送至 B，引起信号冲突，最终导致发送至 B 的信号都丢失了。”隐藏终端”多发生在大型单元中（一般在室外环境），这将带来效率损失，并且需要错误恢复机制。当需要传送大容量文件时，尤其需要杜绝”隐藏终端”现象的发生。
暴露终端是指在发送节点的覆盖范围内而在接收节点的覆盖范围外的节点，暴露终端因听到发送节点的发送而可能延迟发送。但是，它其实是在接收节点的通信范围之外，它的发送不会造成冲突。这就引入了不必要的延时。
隐藏终端和暴露终端问题产生的原因：
由于 ad hoc 网络具有动态变化的网络拓扑结构，且工作在无线环境中，采用异步通信技术，各个移动节点共享同一个通信信道，存在信道分配和竞争问题；为了提高信道利用率，移动节点电台的频率和发射功率都比较低；并且信号受无线信道中的噪声、信道衰落和障碍物的影响，因此移动节点的通信距离受到限制，一个节点发出的信号，网络中的其它节点不一定都能收到，从而会出现“隐藏终端”和“暴露终端”问题。
隐藏终端和暴露终端问题对 ad hoc 网络的影响：
隐藏终端”和“暴露终端”的存在，会造成 ad hoc 网络时隙资源的无序争用和浪费，增加数据碰撞的概率，严重影响网络的吞吐量、容量和数据传输时延。在 ad hoc 网络中，当终端在某一时隙内传送信息时，若其隐藏终端在此时隙发生的同时传送信息，就会产生时隙争用冲突。受隐藏终端的影响，接收端将因为数据碰撞而不能正确接收信息，造成发送端的有效信息的丢失和大量时间的浪费（数据帧较长时尤为严重），从而降低了系统的吞吐量和量。当某个终端成为暴露终端后，由于它侦听到另外的终端对某一时隙的占用信息，而放弃了预约该时隙进行信息传送。其实，因为源终端节点和目的终端节点都不一样，暴 露终端是可以占用这个时隙来传送信息的。这样，就造成了时隙资源的浪费。
隐藏终端和暴露终端问题的解决方法：
解决隐藏终端问题的思路是使接收节点周围的邻居节点都能了解到它正在进行接收，目前实现的方法有两种：一种是接收节点在接收的同时发送忙音来通知邻居节点，即 BTMA 系列；另一种方法是发送节点在数据发送前与接收节点进行一次短控制消息握手交换，以短消息的方式通知邻居节点它即将进行接收，即 RTS/CTS 方式。这种方式是目前解决这个问题的主要趋势，如已经提出来的 CSMA/CA、MACA、MACAW 等。还有将两种方法结合起来使用的多址协议，如 DBTMA。
对于隐藏发送终端问题，可以使用控制分组进行握手的方法加以解决。一个终端发送数据之前，首先要发送请求发送分组，只有听到对应该请求分组的应答信号后才能发送数据，而是收到此应答信号的其他终端必须延迟发送。
在单信道条件下使用控制分组的方法只能解决隐发送终端，无法解决隐藏接收终端和暴露终端问题。为此，必须采用双信道的方法。即利用数据信道收发数据，利用控制信道收发控制信号 .
数据融合
概念：充分利用网络中各个节点的信息，通过一定的算法，将各个节点的信息进行融合，得到更加准确的信息。
好处：
- 提高了信息的可信度、可靠性。
- 扩展系统的空间、时间覆盖能力。
- 减小系统的信息模糊程度。
- 改善系统的检测能力。
- 提高系统决策的正确性。
分类：
根据处理融合信息的方法不同：
- 集中式：所有节点的数据都发送到一个中心节点，由中心节点进行数据融合。
- 分布式：传感器对自己的数据单独进行处理，再将处理结果发送到中心节点，由中心节点进行数据融合。带宽要求低、计算速度快、可靠性和延续性好、系统生命力强。融合精度没有集中式高。
- 混合式：集中式和分布式相结合。系统结构变得复杂。
根据融合处理的数据种类不同：
- 时间融合：同一传感器在不同时间对目标的测量值进行融合。
- 空间融合：不同传感器同一时刻对目标的测量值进行融合。
- 时空融合：不同传感器在一段时间内对目标的测量值进行融合。
信息抽象程度不同：
- 数据级融合：对原始数据进行融合。
- 特征级融合：对数据进行特征提取，再进行融合。
- 决策级融合：对数据进行决策，再进行融合。优点：
- 灵活
- 带宽要求低
- 有效反映环境或目标的特征
- 具有容错性
- 通信量小，抗干扰能力强
- 对传感器依赖小
- 处理代价低
MAC层协议中的CSMA/CA协议
CSMA/CA协议是一种基于信道监听的MAC层协议，其工作原理是：在发送数据前，先监听信道，如果信道空闲，则发送数据；如果信道忙，则等待一段时间再监听，直到信道空闲，然后发送数据。如果信道忙，等待的时间超过了一个阈值，则放弃发送，等待下一次发送机会。
信道（通信介质资源）分配的方式（动、静态）区别
静态信道分配：在通信开始前，就已经确定了通信资源的分配情况，通信过程中不再改变。
动态信道分配：通信过程中，根据通信的需要，动态地分配通信资源。
RFID 系统的工作流程
RFID 的定义：
RFID（Radio Frequency Identification）射频识别技术，是一种无线通信技术，它利用电磁场自动识别标签（Tag）上的信息，存储的信息可以是一个电子产品代码，也可以是一个人的身份证号码，还可以是一个包裹的运输信息等等。
RFID 系统的组成：
- RFID 标签：由芯片和天线组成，用于存储和传输数据。
- 阅读器：用于读取标签中的数据。
RFID 系统的工作流程
阅读器向标签发送激励信号，激励信号的频率与标签的工作频率相同，标签接收到激励信号后，从中提取能量，激励标签工作。