无线和移动计算复习.docx

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无线和移动计算复习

一、填空

1、无线通信系统有两种网络结构：

有基础设施网和无基础设施网。

2、无线局域网的优点表现在移动性、灵活性、可伸缩性、经济性等方面。

3、无线局域网系统由站（STA）、无线介质（WM）、无线接入点（BS）、分布式系统（DS）四部分组成。

4、无线局域网的站STA服务包括

（1）认证（Authentication）、

（2）解除认证（Deauthentication）、（3）保密（Privacy）；

分布式系统服务包括

（1）联结（Association）、

（2）重新联结（Reassociation）、（3）解除联结（Disassociation）、（4）分布（Distribution）、（5）集成（Integration）。

5、802.11定义三种类型的MAC帧，即控制帧、数据帧和管理帧。

6、802.11MAC支持两种操作模式：

单点协调功能（PCF）和分布协调功能（DCF）。

7、低速WPAN主要为近距离网络互连而设计，采用IEEE802.15.4标准。

8、ZigBee网络层主要实现组建网络、为新加入节点分配地址、路由发现、路由维护等功能，支持多种网络拓扑。

9、在普通的通信系统中，信道共享方式有3种：

点对点、点对多点和多点共享。

10、AdHoc网络是由一组带有无线收发装置的移动终端组成的一个多跳的、临时性自治系统，整个网络没有固定的基础设施。

11、自组网中，根据节点获得信道的方式分类，主要有三类：

固定分配、随机接入和受控接入。

12、Adhoc链路层解决的主要问题包括介质接入控制，以及数据的传送、同步、纠错以及流量控制。

13、在Adhoc网络中，为了解决隐藏终端和暴露终端问题，引入了RTS-CTS握手机制。

14、在Adhoc网络中，RTS-CTS握手机制常用退避算法包括二进制指数退避算法、倍数增线性减算法。

15、FAMA（FloorAcquisitionMultipleAccess）协议的宗旨：

保证节点在发送之前，首先获得信道的使用权，从而实现无冲突的数据分组传送过程。

16、DBTMA（DualBusyToneMultipleAccess）是在CSMA和RTS/CTS会话机制的基础上，综合了两者的优点来提高系统性能。

DBTMA中将通道划分为：

数据通道、控制通道，在控制信道上增加两个频带彼此分开的窄带忙音BTr（接收忙音）和BTt（发送忙音），分别用来指示某站正在数据信道上接收和发送数据。

17、路由选择算法可以分为非自适应和自适应两大类。

TCP/IP中两种典型的自适应路由算法分别为：

距离矢量路由算法（DVA）和链路状态路由算法（LSA）。

18、在无线网络中，应用于同步的MAC协议的时隙的分配方式一般有三种：

中心分配机制、固定分配机制、竞争方式。

19、先验式路由协议又称为表驱动（table-driven）路由协议。

按需路由协议也称为反应式路由协议。

20、DSR协议主要包括两个过程：

路由建立和路由维护。

21、ZigBee是一种短距离、低功率、低速率无线接入技术，工作于2.4GHzISM频段，传输速率为20~250kbps，传输距离为10~100m。

22、IEEE802.15.4协议共定义了4种类型的帧：

信标帧、数据帧、确认帧和MAC命令帧。

23、传感器网络的支撑技术包括：

 定位技术 、时间同步、数据融合、 能量管理、安全机制。

23.传感器网络的基本功能：

协作式的感知、数据采集、数据处理、发布感知信息

25、DD（directeddiffusion，定向扩散）协议是以数据为中心的路由算法，是一种基于查询的路由机制。

整个过程可以分为兴趣扩散、梯度建立以及路径加强三个阶段。

26、IP移动性支持的工作过程分为代理搜索、转交地址布告和报文正常发送和接收三个阶段。

二、选择题

1、IEEE802.11规定MAC层采用（）协议来实现网络系统的集中控制。

A

A、CSMA/CAB、CSMA/CDC、CSMAD、ALOHA

2、无线自组网MAC协议设计中，要解决的的关键技术问题，下面描述不正确的是：

（C）

A、隐藏终端和暴露终端问题B、MAC协议的公平接入

C、节点的路由选择问题D、MAC协议中的功率控制

3、在IEEE802.11DCF中定义了四种帧间间隔，它们的关系是：

（B）

A、PIFS

C、SIFS

4、在WLAN中用来解决隐藏节点的问题所用到的传输技术为：

（C） 

A. CSMA/CA  B. CSMA/CD  C. CTS/RTS D. CTS-to-self 

5、OLSR协议的核心是（B）

A、路由选择B、多点中继

C、功率控制D、冲突检测

6、属于FAMA协议簇研究的关键问题的是：

（A）。

A、得出一系列保证数据分组无冲突发送的约束条件。

B、得出一组帧间间隔之间的关系式

C、利用载波侦听、冲突避免防止数据包冲突

D、得出一组使用信道的约束条件

7、关于距离矢量协议的的描述，错误的是：

（B）

A、便于实现是其最大优点B、能及时被删除过时的路由

C、需要很长的收敛时间D、最大跳数的限制网络规模

8、以下关于无线传感器网络，错误的是（   D）。

A、无线传感器网络是Adhoc技术与传感器技术的结合

B、传感器、感知对象和观察者构成传感器网络的3个要素

C、无线传感器网络是由部署在监测区域内大量的、廉价的微型传感器结点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的Adhoc网络

D、无线传感器网络起步于20世纪90年代末，现在已经过时，技术发展停滞

9、IEEE802.11标准定义了（   A）。

   A、无线局域网技术规范   B、电缆调制解调器技术规范

C、近距离个人无线网络标准   D、宽带网络技术规范

10、DBTMA双忙音多址接入协议报文交互次序（B）。

A、RTR-DATAB、RTS-CTS-DATA

C、RTS-CTS-DATA-ACKD、RTS-CTS-Ds-Data-ACK

11、属于AdHoc多信道接入协议的是（D）

A、MACAWB、802.11DCFC、DBTMAD、MMAC

12、在RIP的基础上，通过引入序列号机制，解决距离矢量协议固有的路由环路和收链时间过长问题的路由协议是（A）。

A、DSDVB、OLSRC、OSPFD、DSR

13、 TDOA测距方法通常采用的信号为：

射频信号和（C）。

A、红外信号B、激光信号C、超声波信号D、微波信号

14、ZigBee主要界定了网络、安全和应用框架层，它的网络层不支持哪种拓扑结构：

（B）D

A、星型结构B、树型结构C、网状结构D、簇树型结构

15、下列协议中，不属于表驱动路由协议的是：

（D）

A、DSDVB、OLSRC、CGSRD、DSR

三、判断题

1、无线信道的物理特性，决定了它所能提供的网络带宽要比有线信道低得多，加上竞争共享信道产生的碰撞、信号衰减、信道间干扰等因素，移动终端可得到的实际带宽远远小于理论上的最大带宽值。

（）

2、802.11网络的基本元素SSID标示了一个无线服务，这个服务的内容包括了：

接入速率、工作信道、认证加密方法、网络访问权限等。

（）

3、AdHoc网络层主要功能包括：

邻居发现、分组路由、拥塞控制和网络互联等。

（）

4、AdHoc传输层主要功能是向应用层提供可靠的端到端服务，使上层与通信子网相隔离，并根据网络层的特性来高效地利用网络资源，包括寻址、复用、流控、按序交付、重传控制、拥塞控制等。

（）

5、CSMA/CA的基础是载波侦听，802.11根据WLAN的媒体特点提出了两种载波检测方法，检测信道是否繁忙。

一种是基于物理层的载波检测CS，另一种是虚拟CS方式，通过MAC报头或RTS/CTS中的NAV来实现。

（）

6、无线个人区域网是一种短距离无线通信网，它是将具有不同功能的单一设备在小范围内实现无线连接、微小网自主组网的通信技术。

（）

7、低成本、低功耗和对等通信是短距离无线通信技术的三个重要特征和优势。

（）

8、IEEE802.15.4标准只定义了PHY层和数据链路层的MAC子层。

PHY层由射频收发器以及底层的控制模块构成。

MAC子层为高层访问物理信道提供点到点通信的服务接口。

（）

9、一个好的adhoc路由协议应当满足以下要求：

分布式运行方式、提供无环路路由、按需进行协议操作、具有可靠的安全性、提供设备休眠操作和对单向链路的支持。

（）

11.传感器网络的电源节能方法：

休眠（技术）机制、数据融合。

（）

四、简述题

1、AdHoc网络具有哪些特点？

（1）动态变化的网络拓扑结构

（2）无中心网络的自组性

（3）多跳组网方式

（4）有限的无线传输带宽

（5）移动终端的自主性和局限性

（6）安全性差,扩展性不强

（7）存在单向的无线信道

2、IEEE802.15.4标准定义的LR-WPAN网络具有哪些特点？

1）在不同的载波频率下实现了20kbps、40kbps和250kbps三种不同的传输速率；

 2）支持星型和点对点两种网络拓扑结构；

 3）有16位和64位两种地址格式，其中64位地址是全球惟一的扩展地址；

 4）支持冲突避免的载波多路侦听技术（carriersensemultipleaccesswithcollisionavoidance,CSMA-CA）；

 5）支持确认（ACK）机制，保证传输可靠性。

3、IEEE802.15.4物理层定义了物理无线信道和MAC子层之间的接口，提供物理层数据服务和物理层管理服务。

物理层数据服务从无线物理信道上收发数据，物理层管理服务维护一个由物理层相关数据组成的数据库。

物理层数据服务包括哪五方面的功能？

（1）激活和休眠射频收发器；

（2）信道能量检测（energydetect）；

 （3）检测接收数据包的链路质量指示（linkqualityindication,LQI）；

 （4）空闲信道评估（clearchannelassessment,CCA）；

 （5）收发数据。

4、无线传感网络WSN的特点。

（1）网络规模大

（2）低速率

（3）低功耗（4）低成本

（5）短距离（6）高可靠

（7）动态性

5、无线传感器网络的路由协议具有哪些特点？

答：

（1）能量优先，

（2）基于局部拓扑信息（3）以数据为中心（4）应用相关 

6.无线传感器网络体系结构包括哪些部分，各部分的功能分别是什么？

无线传感器网络体系结构包括物理层、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能够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SPIN（sensorprotocolforinformationvianegotiation）路由算法思想。

SPIN路由算法是一种以数据为中心的自适应通信路由协议。

节点仅广播采集数据的属性描述信息（元数据meta-data）而不是数据本身，当有相应的请求时，才向目的地发送数据信息。

其目标是通过使用节点间的协商制度和资源自适应机制，解决传统泛洪法（Flooding）存在的不足之处。

8、简述移动IPv4的主要思想。

（1）移动节点移动到外地链路上，得到一个转交地址；

（2）移动节点将转交地址报告给家乡代理；

（3）通信对端将报文发送到移动节点的家乡链路；

（4）家乡代理截获报文，通过隧道将报文转发给移动节点；

（5）移动节点要发送报文时，将外地链路上的路由器作为缺省网关。

五、应用题

1、论述CSMA/CA协议的原理

1）欲发送数据的站先检测信道。

在802.11标准中规定了在物理层的空中接口进行物理层的载波监听。

2）通过收到的相对信号强度是否超过一定的门限数值就可判定是否有其他的移动站在信道上发送数据。

3）当源站发送它的第一个MAC帧时，若检测到信道空闲，则在等待一段时间DIFS后就可发送。

4）没有高优先级的帧要发送，源站发送了自己的数据帧。

5）目的站若正确收到此帧，则经过时间间隔SIFS后，向源站发送确认帧ACK。

6）若源站在规定时间内没有收到确认帧ACK（由重传计时器控制这段时间），就必须重传此帧，直到收到确认为止，或者经过若干次的重传失败后放弃发送。

（一个工作站希望在无线网络中传送数据，如果没有探测到网络中正在传送数据，则附加等待一段时间，再随机选择一个时间片继续探测，如果无线网路中仍旧没有活动的话，就将数据发送出去。

接受端的工作站如果收到发送端送出的完整的数据则回发一个ACK数据报，如果这个ACK数据报被接收端收到，则这个数据发送过程完成，如果发送端没有收到ACK数据报，则或者发送的数据没有被完整地收到，或者ACK信号的发送失败，不管是那种现象发生，数据报都在发送端等待一段时间后被重传。

）

2、论述AODV协议的优缺点

优点：

1）基于传统的距离向量路由机制，思路简单易懂

2）支持中间节点应答，能使源节点迅速获得路由，有效减少了广播数，但存在过时路由问题

3）节点只存储需要的路由，减少了内存的需要和不必要的复制

4）快速响应路径上的断链，避免路由环路

5）具有网络的可扩充性

缺点：

路由建立时延较长。

3、说明AODV是怎样综合DSR和DSDV的，并论述AODV的特点。

1）使用DSR中基于广播的路由发现机制

2）每个节点都维护路由表，采用DSDV逐跳（Hop-by-Hop）路由、序列号，数据分组不再携带完整的路由信息，仅维护活跃的路由。

3）AODV特点：

A）与DSDV协议相比,采用按需路由,不需要维护整个网络的拓扑信息,只有在发送分组且没有到目的节点的路由时才发起路由发现过程；

B）与DSR协议相比,由于节点建立和维护路由表,分组中不需携带完整的路由信息；

C）仅适用于对称信道；

D）路由表仅维护一条到目的节点的路由。

4.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。

许多应用都要求网络节点预先知道自身的位置，并在通信和协作过程中利用位置信息完成应用要求。

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三个节点的坐标，以及它们到节点D的距离，确定节点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，确定节点D的坐标。

5.描述TDoA测距机制的工作原理。

解答：

节点同时发射两种不同传播速度的无线信号，接收节点根据两种信号到达的时间差以及这两种信号的传播速度，计算两个节点之间的距离。

假设发射节点同时发射无线射频信号和超声波信号，接收节点记录下这两种信号的到达时间为T1、T2，无线射频信号和超声波信号的传播速度分别为c1、c2, 那么两点之间的距离为（T2-T1）*S，其中S=c1*c2/（c1-c2）。

6、与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有哪些特点？

答：

与传统网络的路由协议相比，无线传感器网络的路由协议具有以下特点：

（1）能量优先。

传统路由协议在选择最优路径时，很少考虑节点的能量消耗问题。

而无线传感器网络中节点的能量有限，延长整个网络的生存期成为传感器网络路由协议设计的重要目标，因此需要考虑节点的能量消耗以及网络能量均衡使用的问题。

（2）基于局部拓扑信息。

无线传感器网络为了节省通信能量，通常采用多跳的通信模式，而节点有限的存储资源和计算资源，使得节点不能存储大量的路由信息，不能进行太复杂的路由计算。

在节点只能获取局部拓扑信息和资源有限的情况下，如何实现简单高效的路由机制是无线传感器网络的一个基本问题。

（3）以数据为中心。

传统的路由协议通常以地址作为节点的标识和路由的依据，而无线传感器网络中大量节点随机部署，所关注的是监测区域的感知数据，而不是具体哪个节点获取的信息，不取决于全网唯一的标识。

传感器网络通常包含多个传感器节点到少数汇聚节点的数据流，按照对感知数据的需求、数据通信模式和流向等，以数据为中心形成消息的转发路径。

（4）应用相关。

传感器网络的应用环境千差万别，数据通信模式不同，没有一个路由机制适合所有的应用，这是传感器网络应用相关性的一个体现。

设计者需要针对每一个具体应用的需求，设计与之适应的特定路由机制。

7、论述WSN层次化路由机制的优、缺点。

（1）簇头融合了成员节点的数据之后再进行转发，减少了数据通信量，从而节省了网络能量。

（2）成员节点大部分时间可以关闭通信模块，由簇头构成一个更上一层的连通网络来负责数据的长距离路由转发。

这样既保证了原有覆盖范围内的数据通信，也在很大程度上节省了网络能量。

（3）成员节点的功能比较简单，无须维护复杂的路由信息，这大大减少了网络中路由控制信息的数量，减少了通信量。

（4）分簇拓扑结构便于管理，有利于分布式算法的应用，可以对系统变化作出快速反应，具有较好的可扩展性，适合大规模网络。

（5）与平面路由相比，更容易克服传感器节点移动带来的问题。

缺点：

就是簇头节点容易成为网络的瓶颈，因此要求路由算法具有一定的容错性；同时簇的负载均衡也是分布式成簇的一大挑战。