⼀、名词解释1．⽆线传感器⽹络
WSN是wireless sensor network的简称，即⽆线传感器⽹络。⽆线传感器⽹络就是由部署在监测区域内⼤量的廉价微型传感器节点组成，通过⽆线通信⽅式形成的⼀个多跳的⾃组织的⽹络系统，其⽬的是协作地感知、采集和处理⽹络覆盖区域中被感知对象的信息，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了⽆线传感器⽹络的三个要素2．Wimax
WiMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access),即全球微波互联接⼊。WiMAX也叫802.16⽆线城域⽹或802.16。WiMAX是⼀项新兴的宽带⽆线接⼊技术，能提供⾯向互联⽹的⾼速连接，数据传输距离最远可达50km。传输速率能达到30-100Mbps或者更⾼，WiMAX还具有QoS保障、传输速率⾼、业务丰富多样等优点。WiMAX的技术起点较⾼，采⽤了代表未来通信技术发展⽅3.⽆线个域⽹
⽆线个域⽹采⽤⽆线介质代替传统的有线电缆，实现个⼈信息端的互联，组建个⼈信息⽹络。
WPAN是⼀种与⽆线⼴域⽹(WWAN)、⽆线城域⽹(WMAN)、⽆线局域⽹(WLAN)并列但覆盖范围相对较⼩的⽆线⽹络。在⽹络构成上，WPAN位于整个⽹络链的末端，⽤于实现同⼀地点终端与终端间的连接，如连接⼿机和蓝⽛⽿机等。WPAN所覆盖的范围⼀般在10m半径以内，必须运⾏于许可的⽆线频段。WPAN设备具有价格便宜、体积⼩、易操作和功耗低等优点。4．TDMA
TDMA(Time Division Multiple Access) 时分多址是把时间分割成周期性的帧(Frame)，每⼀个帧再分割成若⼲个时隙向基站发送信号，在满⾜定时和同步的条件下，基站可以分别在各时隙中接收到各移动终端的信号⽽不混扰。
同时，基站发向多个移动终端的信号都按顺序安排在预定的时隙中传输，各移动终端只要在指定的时隙内接收，就能在合路的信号中把发给它的信号区分并接收下来。5.⽆线⼴域⽹
⽆线⼴域⽹进⼀步扩展了传统的⽆线⽹络范围，是⼀种覆盖范围更⼴的⽆线⽹络，提供更⽅便和灵活的⽆线接⼊。特点传输距离<15km,传输速率⼤概3Mbps,发展速度更快。6．⽆线⾃组织⽹
⽆线⾃组织⽹⼜称⽆线对等⽹络，是由若⼲个⽆线终端构成的⼀个临时性，⽆中⼼的⽹络，⽹络中也不需要任何基础设施。这种⽹络具有其独特的优点和⽤途，可便捷地实现相互联接和资源共享。
⽆线⾃组织⽹络(mobile ad-hoc network)是⼀个由⼏⼗到上百个节点组成的、采⽤⽆线通信⽅式的、动态组⽹的多跳的移动性对等⽹络。其⽬的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。通常节点具有持续的能量供给。7.⽆线城域⽹
⽆线城域⽹（WMAN）是以⽆线⽅式构建的城域⽹，提供⾼速的互联⽹接⼊，它是在WLAN的基础上发展⽽来的。WMAN是为了满⾜宽带⽆线接⼊的需求，解决城域⽹的最后⼀公⾥接⼊问题，代替电缆，数字⽤户线，和光纤等，以IEEE 802.16标准为基础的⽆线城域⽹，覆盖范围达⼏⼗公⾥，传输速率⾼，并提供灵活、经济、⾼效的组⽹⽅式，⽀持固定和移动的宽带⽆线接⼊⽅式。8．FDMA
频分多址(frequency division multiple access, FDMA)，是把总带宽被分隔成多个正交的频道，每个⽤户占⽤⼀个频道。例如，把分配给⽆线蜂窝电话通讯的频段分为30个信道，每⼀个信道都能够传输语⾳通话、数字服务和数字数据。
频分多址是模拟⾼级移动电话服务(AMPS)中的⼀种基本的技术，是北美地区应⽤最⼴泛的蜂窝电话系统。采⽤频分多址，每⼀个信道每⼀次只能分配给⼀个⽤户。频分多址还⽤于全接⼊通信系统(TACS)。9.⽆线体域⽹
⽆线体域⽹，英⽂为Body Area Network(BAN)，通常是⼩型或微型的⽆线⽹络，是附着在⼈体⾝上的⼀种⽹络，由⼀套⼩巧可移动、具有通信功能的传感器和⼀个⾝体主站(或称BAN协调器)组成。
10.⽆线家居⽹
⽆线家居⽹全称⽆线家庭⾃动化⽹络，主要⾯向家庭或室内⽤户，实现舒适，⾼效的室内设施管理、监测和控制。相⽐有线⽹络⽅案，⽆线⽹络更易灵活和易扩展，安装实施更经济。但也存在技术挑战和难点。⼆、简答题
1．⽬前的⾻⼲⽹络⼤多为光纤传输，部分城市实现了光纤到户，为此是否可以完全⽤光纤取代所有其他类型的⽹络？答：不能取代所有其他类型的⽹络。由于光纤属于有线⽹络的范畴，⽆法取代⼀些只适⽤于⽆线⽹络的应⽤，如⽆线传感器⽹络（WSN）。
2．⽆线节点A和C同时想与B通信，此时会产⽣什么问题？如何解决？答：隐藏节点问题。可使⽤RTS和CTS机制，参考3.8.1节。
3．⽆线节点B想与A通信，同时，节点C想与D通信，此时会产⽣什么问题？如何解决？答：暴露节点问题。可采⽤RTS/CTS机制，参考3.8.2节。4.为什么说⽆线城域⽹解决了最后⼀千⽶的接⼊问题？试分析。
答：WMAN?能有效的解决有线⽅式⽆法覆盖的地区的宽带接⼊问题，有较完备的QoS机制，可根据业务需要提供实时。⾮实时不同速率要求的数据传输服务，为居民和各类企业宽带接⼊业务提供新的⽅案。5.⽆线传感器⽹络是在什么背景下产⽣的？具有什么现实意义？答：参考7.1.1节。
微电⼦学领域的微机电系统对智能传感器技术的发展起着⽀撑作⽤，其包含了微型机构、微型传感器、微型执⾏器、微型信号处理和控制电路、微型接⼝、微型通信、微型电源等部件。在微电⼦技术、嵌⼊式计算技术和通信技术的发展和⽀撑下，兼具感知、计算和通信能⼒的⽆线传感器⽹络进⼀步引起了⼈民的关注。
现实意义：WSN综合了传感器、嵌⼊式计算、分布式信息处理和⽆线通信等技术，能协作地实时监测、感知和采集⽹络区域内的各种环境和监测对象的信息并予以处理和传输，发送给需要的⽤户。WSN可使⼈们在任何时间、任何地点和任何环境条件下获得⼤量翔实可靠的物理世界的真实信息，可⼴泛应⽤于国防军事、公众安全、环境监测、交通管理、医疗卫⽣、制造业、野外作业和抢险抗灾等领域
6.⽆线传感器⽹络的⽹络结构有哪些？各具有什么特点？答：参考7.2.4节。
平⾯结构：平⾯结构⽐较简单，所有节点的地位平等，所以⼜称为对等式结构。源节点和⽬标节点间⼀般存在多条路径，⽹络负荷由这些路径共同承担，⼀般情况下不存在瓶颈，⽹络健壮性好。
分级结构：分级结构中，⼀个WSN被划分为多个簇，每个簇由⼀个簇头和多个簇头成员组成。簇头间可形成⾼⼀级⽹络，簇头负责簇间数据转发，簇成员只负责数据采集，这样就减少了路由控制信息的数量，可扩展性好。簇头可预先指定，也可由节点使⽤分簇算法随时选举产⽣，使分级结构有很强的抗破坏性。7.什么是⽆线个域⽹？它与其它⽆线⽹络相⽐有哪些不同？答：参考8.1.1节。
⽆线个域⽹采⽤⽆线介质代替传统有线电缆，实现个⼈信息终端的互连，组建个⼈信息⽹络。
传统有线⽹络中，各种外设与计算机间的连接与通信往往需要各种线缆直接联结，存在许多不便，因此对各种设备间的⽆线连接需求越来越强烈。于是?WPAN?应运⽽⽣，它是为了实现活动半径⼩(如⼏⽶)、业务类型丰富、⾯向特定群体的连接⽽提出的新型⽆线⽹络技术。WPAN?是⼀种与⽆线⼴域⽹(WWAN)、⽆线城域⽹(WMAN)、⽆线局域⽹(WLAN)并列但覆盖范围更⼩的⽆线⽹络。
8. ⽆线个域⽹可分为⼏类？具体各有什么特点？答：参考8.1.2节。
通常将WPAN按传输速率分为低速、⾼速和超速3类。
低速WPAN结构简单、数据率低、距离近、功耗低、成本低、可⼴泛⽤于⼯业、办公和家庭⾃动化及农业等。
⾼速WPAN适合⼤量多媒体⽂件。短时的⾳视频传输。
超⾼速WPAN，速率可达110-480Mbps 。⽀持IP语⾳，⾼清电视，家庭影院，数字成像和位置感知等信息的⾼速传输。其特点包括近距离的⾼速率，较远距离的低速率，低功耗，共享环境下的⾼容量，⾼扩展性。9. 什么是⽆线车载⽹络？它与其它⽆线⽹络相⽐有哪些不同？答：参考10.1节。
⽆线车载⽹络是智能交通的核⼼技术基础，作为新型的车辆通信⽹络，可实现车辆与车辆之间。车辆与路边基础设施之间的多跳⽆线通信，为车辆提供多种安全应⽤和⾮安全应⽤。
⽆线⽹络（wireless network）是采⽤⽆线通信技术实现的⽹络。⽆线⽹络既包括允许⽤户建⽴远距离⽆线连接的全球语⾳和数据⽹络，也包括为近距离⽆线连接进⾏优化的红外线技术及射频技术，与有线⽹络的⽤途⼗分类似，最⼤的不同在于传输媒介的不同，利⽤⽆线电技术取代⽹线，可以和有线⽹络互为备份。10. ⽆线车载⽹络如何根据应⽤分类？答：参考10.2.1节。
⽆线车载⽹络相关应⽤包括主动道路交通安全应⽤、交通效率和管理应⽤以及信息娱乐应⽤。1）主动道路交通安全应⽤
据统计，交通事故中有相当⽐例涉及交叉路⼝碰撞、迎⾯碰撞、追尾碰撞、和侧⾯碰撞。主动道路交通安全应⽤主要为司机提供信息和帮助，避免上述碰撞。预测碰撞的路边单元与车辆之间共享信息，可提供车辆位置、交叉位置、速度和距离导航等信息。此外，车辆与路边单元的信息交换可提⽰湿滑地段或坑洼地带等危险区域。2）交通效率和管理应⽤
交通效率和管理应⽤的重点是改善流量。交通协调和交通援助，提供最新位置，如地图信息和相关空间或时间信息。速度管理和导航合作是两种典型应⽤。速度管理主要帮助驾车⼈管理车速，顺利驾车，避免不必要的停车，常见的应⽤是监控速度限制通知和绿灯最优速度咨询等。⽽导航合作则通过车辆间合作和和车辆与路边单元协作，提供导航以提⾼交通效率，常见的应⽤是交通信息和建议⾏程以及合作⾃适应巡航控制。3）信息娱乐应⽤
4）⽆线车载⽹络的信息娱乐应⽤可分为两⼤类。⼀个是可以从本地得到的信息娱乐服务，如本地活动，本地电⼦商务和多媒体下载等。另⼀个是互联⽹服务，获知如何保险和⾦融服务、车队管理和停车区管理等。11. ⽆线车载⽹络的功能要求有哪些？
答：①⽆线通信能⼒、②⽹络通信能⼒、③汽车绝对定位能⼒、④其它车辆能⼒、⑤车辆通信安全能⼒，具体内容参考10.2.2节。三、问答题
1．试分析和⽐较⽆线⽹络和有线⽹络，可以从传输⽅式、组⽹结构等⽅⾯进⾏⽐较。
答：有线⽹络须架设电缆，挖掘电缆沟或架设架空明线；⽽⽆线链路则⽆需架线挖沟，线路开通速度快，将所有成本和⼯程周期统筹考虑，⽆线链路成本节省。有线⽹络电缆数量固定，通信容量有限，⽽⽆线⽹络相对更灵活，随时增加链路，安装、扩容⽅便。通信质量⽅⾯，⽆线⽹络和有线⽹络的通信质量均会随线路距离扩展⽽下降，如果配备中继设备，可予以改善。2．什么是Ad hoc⽹络和MANET？它具有哪些特点？
答：Ad hoc⽹是⼀种多跳的、⽆中⼼的、⾃组织⽆线⽹络，⼜称为多跳⽹（Multi-hop Network）、⽆基础设施⽹
（Infrastructureless Network）或⾃组织⽹（Self-organizing Network）。整个⽹络没有固定的基础设施，每个节点都是移动的，并且都能以任意⽅式动态地保持与其它节点的联系。在这种⽹络中，由于终端⽆线覆盖取值范围的有限性，两个⽆法直接进⾏通信的⽤户终端可以借助其它节点进⾏分组转发。每⼀个节点同时是⼀个路由器，它们能完成发现以及维持到其它节点路由的功能。
MANET 是移动Ad Hoc⽹络(⼜称移动多跳⽹或移动对等⽹)是⼀种特殊的在不借助任何中间⽹络设备的情况下，可在有限范围内实现多个移动终端临时互联互通的⽹络。MANET的特点：拓扑结构动态变化，⽆固定
通信设施，⽹络节点随机移动；资源有限，节点的能量和⽹络带宽有限；多跳通信，实现不同覆盖⽹络间的源与⽬标主机间的通信；安全性较低，⽆线信道易受窃听、篡改、伪造等攻击的威胁3．常见的⽹络安全威胁有哪些？如何进⾏有效防御？
答：安全威胁参考12.1.1节。防御技术参考12.2.2节
常见的⽹络安全威胁包括密码分析攻击、中间⼈攻击、洪范攻击、协议漏洞攻击、病毒、⽊马和蠕⾍等。
为了对付⽹络安全威胁，许多机构和研究者陆续开发出各种防御技术及相关软硬件产品，包括密码编码学、安全协议、防⽕墙、虚拟专⽹和⼊侵检测系统等。
4．什么是卫星⽹络？与其他⽆线⽹络相⽐有何不同？
答：卫星通信是指利⽤⼈造地球卫星作为中继站，转发两个或多个地球站之间进⾏通信的⽆线电信号。这⾥的地球站指位于地球表⾯(陆地、⽔上和低层⼤⽓中)的⽆线电通信站，⽽转发地球站信号的⼈造卫星称为通信卫星。卫星⽹络与其它通信⽅式相⽐，具有以下特点：①通信距离远，覆盖⾯积⼤，费⽤与通信距离⽆关。②便于实现多址连接通信。③通信频带宽，传输容量⼤。④机动灵活。⑤通信线路稳定可靠，传输质量⾼。⑥成本与通信距离⽆关。
5．⽆线传感器⽹络是在什么样的背景下产⽣的？具有怎样的现实意义？6.卫星⽹路的组⽹⽅式有哪些？各具有什么特点？
答：1）基于地⾯的组⽹⽅式：⽹络功能主要有地⾯⽹络提供，每颗卫星都是⼀个位于太空中的中继器，接受地⾯⽤户发来的数据刘，然后转发给地⾯站。地⾯站作为地⾯⽹络架构中的⽹关，⽽卫星则是扩展地⾯⽹络的⽆线⽹络的最后⼀跳。这种⽅式有全球星和ICO，
由于卫星在整个系统中负责最后⼀跳的连接，所以该组⽹⽅式的拓扑结构
较随意，卫星⽹络将⽹络功能与空间传输的数据相互分隔，允许各⾃考虑⽹络层和报⽂设计。
2）基于空间的组⽹⽅式：⽹络功能主要由卫星⽹络提供，每颗卫星都有着各⾃处理能⼒，⽽且卫星都作为⽹络路由器，可通过使⽤星际链路（ISL）和相邻卫星进⾏通信、空间组⽹⽅式中，卫星必须⽀持星载路由和交换机制。此时该卫星星座实际上就是⼀个独⽴系统或⾃治系统。
空间组⽹⽅式中，卫星之间可直接进⾏⽹络互连和路由，减少了星地间的通信量，⽽星地间通信所依赖的信道资源往往很有限。
7．⽆线传感器⽹络具有哪些特点？⾯临什么样的挑战？
答：WSN 除具有Ad Hoc ⽹络的⾃组织性等特征以外，还有许多特点：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。WSN ⾯临的挑战：①通信能⼒有限，需要⾼质量完成感知信息的处理与传输。②电源能量有限，需要节约能量，使⽹络⽣命周期最⼤化。③传感器计算能⼒有限，要让⼤量仅具有限计算能⼒的传感器进⾏协作分布式信息处理。④传感器数量⼤、分布范围⼴，软硬件必须具有⾼健壮性和⾼容错性。⑤⽹络动态性，WSN 应具有可重构性和⾃调整性。⑥⼤规模的分布式触发器。⑦感知数据流巨⼤。⑧以数据为中⼼。8.卫星⽹络的拓扑结构有哪些？各具有什么特点？
答：1）星型拓扑。通常由⼀颗卫星为中⼼节点，其他卫星通过中⼼进⾏通信，其优点是结构简单，轨道设计和实现的难度相对较⼩，便于管理和控制。但该结构也有其固有缺点：所有通信必须通过中⼼节点，中⼼负载很⼤，存在单点失败的可能，容错性略差。
2）环型结构：同⼀轨道⾯内的每颗卫星都和相邻卫星相连，构成封闭环形链路，从设计⾓度看，路由选择，通信接⼝和⽹络管理相对简单，实现较容易，且多个环形星座通过地⾯站互联，可形成较⼤地⾯覆盖，缺点是节点较多时传输速率低，时延长。
3）⽹状拓扑：每颗卫星⾄少和两颗其他卫星连接，铱星、Teledesic等系统都采⽤⽹状拓扑，其优点是星间链路有冗余备份，可靠性⾼，可实现全球
覆盖，数据传输速率快，时延⼩。缺点主要是需较多的卫星数量，建设成本⾼。9.什么是⽆线⽹状⽹，它具有什么优势？
答：⽆线⽹状⽹（WMN）是从AC Hoc⽹络中发展起来的新型⽹络技术，
也是动态、⾃组织、⾃配置的多跳宽带⽆线⽹络。与MANET不同，WMN 通过位置相对固定的⽆线路由器，互联多种⽹络，并接⼊⾼速⾻⼲⽹。其已被纳⼊到IEEE 802.11s、IEEE 802.16等标准中。WMN被认为是⽆线城域核⼼⽹的理想⽅式之⼀。相对于WLAN、WMN具有以下优势：1）快速部署和易于安装。安装节点简单，很容易新增节点来扩⼤覆盖范围和⽹络容量。WMN⼒图将有线设备和AP数量降⾄最低，减少了成本投⼊和安装时间。其配置和⽹管等功能与传统WLAN⼤部分相同，⽤户
能较快适应。
2）健壮性，通常使⽤多路由器传输数据，如果某个路由器故障，数据通过备⽤路径传输。相⽐于单跳⽹络，WMN不依赖于某个单⼀节点的性能。如节点有故障或收到⼲扰，数据将⾃动路由到备⽤路径进⾏传输，整个⽹络运⾏不受影响。
3）结构灵活。单跳WLAN中设备必须共享AP，如果⼏个⽤户同时访问⽹络，可能产⽣通信拥塞并将导致系统运⾏速度降低。⽽多跳WMN中，可通过不同节点同时连接到⽹络，不会导致系统性能降低。
4）⾼宽带。⽆线传输距离短，通常越容易获得⾼宽带，因为可减少各种⼲扰和其他不利因素。选择多个短跳传输数据即可获得更⾼⽹络宽带，WMN中节点不仅能收发数据，还能充当路由器为领节点转发数据，⽽更多节点互连和路径数量增加也使总宽带增加了。
5）低⼲扰。每个跳距离短，传输数据所需功率⼩。节点间的⽆线信号⼲扰也较⼩，⽹络信道质量和利⽤率⼤为提⾼，进⽽实现更⾼的⽹络容量。
10.UWB 可实现短距离的⾼速⽹络连接，请分析其如何组建应⽤于数字化家庭？
答：传统的通信技术是把信号从基带调制到载波，⽽UWB则通过具有很陡上升和下降沿的冲击脉冲直接调制数据，从⽽具有GHz量级的带宽，UWB解决了困扰传统⽆限技术已久的重⼤传播问题，开辟了⼀个具有极⾼空间容量的新⽆线信道。在发射距离较近的情况下，信号传播损耗较⼩，可以通过增加信号带宽来提⾼系统容量。UWB技术可利⽤⽤它系统实现简单，数据传输速率⾼，功耗低，安全性，定位精确⾼等特点，它的电路可被集成到单个的芯⽚上，⼯程简单，设备成本低。这样组建应⽤于数字化家庭。
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