（2）减小节点间通信干扰，提高网络通信效率。传感器网络中节点通常密集部署，如果每个节点都以大功率进行通信，会加剧节点之间的干扰，降低通信效率，并造成节点能量的浪费。另一方面，如果选择太小的发射功率，会影响网络的连通性。所以，拓扑控制中的功率控制技术是解决这个矛盾的重要途径之一。

（3）为路由协议提供基础。在传感器网络中，只有活动的节点才能够进行数据转发，而拓扑控制可以确定由哪些节点作为转发节点，同时确定节点之间的邻居关系。

（4）影响数据融合。传感器网络中的数据融合指传感器节点将采集的数据发送给骨干节点，骨干节点进行数据融合，并把融合结果发送给数据收集节点。而骨干节点的选择是拓扑控制的一项重要内容。

（5）弥补节点失效的影响。传感器节点可能部署在恶劣环境中，在军事应用中甚至部署在敌方区域中，所以很容易受到破坏而失效。这就要求网络拓扑结构具有鲁棒性以适应这种情况。

4-15传感器网络拓扑控制主要研究的问题是什么？

答：传感器网络拓扑控制主要研究的问题是：在满足网络覆盖度和连通度的前提下，通过功率控制和骨干网节点选择，剔除节点之间不必要的通信链路，形成一个数据转发的优化网络结构。具体地讲，传感器网络中的拓扑控制按照研究方向可以分为两类：节点功率控制和层次型拓扑结构组织。功率控制机制调节网络中每个节点的发射功率，在满足网络连通度的前提下，均衡节点的单跳可达邻居数目。层次型拓扑控制利用分簇机制，让一些节点作为簇头节点，由簇头节点形成一个处理并转发数据的骨干网，其他非骨干网节点可以暂时关闭通信模块，进入休眠状态以节省能量。

4-16 LR-WPAN具有哪些特点？

答：低速WPAN(LR-WPAN)是按照IEEE 802.15.4标准，为近距离联网设计的。IEEE 802.15.4标准包括工业监控和组网、办公和家庭自动化与控制、库存管理、人机接口装置以及无线传感器网络等。网络具有如下特点：

? ? ?

实现250kbit/s，40kbit/s，20kbit/s三种传输速率。 支持星形或者点对点两种网络拓扑结构。 具有16位短地址或者64位扩展地址。

? 支持冲突避免载波多路侦听技术（carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA-CA）。

? ? ? ? ?

用于可靠传输的全应答协议。 低功耗。

能量检测（Energy Detection， ED）。

链路质量指示（Link Quality Indication，LQI）。

在2450MHz频带内定义了16个通道；在915MHz频带内定义了10个通道；在868MHz频带内定义了1个通道。

4-17简述IEEE 802.15.4定义的LR-WPAN网络中具有的两种拓扑结构。

答：IEEE定义了两种不同类型的设备：一种是完整功能设备（Full-Functional Device，FFD），另一种是简化功能设备（Reduced-Functional Device，RFD）。

全功能设备（FFD）具有以下几个特点：能够在任何拓扑结构中工作；能够成为网络中的主协调器；能够成为一个协调器；能够同任何其他设备进行通信。

简化功能设备（RFD）具有以下几个特点：被限制在星形网络拓扑中；不能够成为网络协调器；只能够同网络中的协调器进行通信；实现起来非常简单。由于RFD非常简单，就像一个电灯开关或者一个红外线传感器，它们不需要发送大量的数据，并且一次只能同一个FFD关联，因此，RFD能够使用很少的资源和存储空间。

4-18简述ZigBee协议与IEEE 802.15.4标准的联系与区别。

答：IEEE 802.15.4仅定义了物理层和MAC层的规范。基于IEEE 802.15.4标准的ZigBee技术是一种新兴的近距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的无线通信技术。ZigBee协议栈建立在IEEE 802.15.4的PHY层和MAC子层规范之上。它实现了网络层和应用层。IEEE 802.15.4标准有IEEE负责制定，而ZigBee协议由ZigBee联盟制定。

4-19数据融合具有哪些显著特点。

答：数据融合具有如下4个显著特点：

1）信息的冗余性：同一个信号可能被不同传感器捕获，去除不必要的重复信息； 2）信息的互补性：一种传感器捕获一种特征，多种特征的结合将获得更全面信息； 3）信息处理的及时性：多传感器的并行采集与处理；

4）信息处理的低成本性：为获得准确信息，可用多种廉价的传感器协作来代替单个功能强大但高价的传感器。

4-20根据多传感器数据融合模型定义方法和无线传感器网络自身特点，数据融合可划分为哪些不同的型式？

答：根据多传感器数据融合模型定义方法和无线传感器网络自身特点，数据融合可根据节点处理层次、融合前后的数据信息量、信息抽象层次的不同而划分为不同的型式。

根据节点处理的层次，可分为集中式融合和分布式融合。 根据融合前后数据信息量的变化，可分为无损融合和有损融合。 根据信息抽象层次，可分为数据级融合、特征级融合、决策级融合。

第5章答案

5-1请简述M2M技术的定义。

答：随着各种信息通信手段（如Internet、遥感勘测、远程信息处理、远程控制等）的发展，加之地球上各类设备的不断增加，人们开始越来越多的关注于如何对设备和资产进行有效监视和控制，甚至如何用设备控制设备——―M2M‖理念由此起源。

M2M（Machine/Man-to-Machine/Man）是一种以机器智能交互为核心的、网络化的应用与服务。简单地说，M2M是指机器之间的互联互通。广义上来说，M2M可代表机器对机器、人对机器、机器对人、移动网络对机器之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。

5-2为什么电联组织ITU要大力推广M2M技术，认为M2M技术是物联网核心技术？

答：各种技术的发展使得网络及其应用变得无所不能，未来网络将会是通信网、互联网、物联网的融合。物联网是一个具有创新的潜力无限的领域，被看作是继计算机、互联网与移动通信网之后的又一次信息产业浪潮，已被世界各国当作应对经济危机、振兴经济的重点技术之一。

5-3 M2M的业务模型是什么？

答：M2M的业务模型由三部分组成：行业终端、移动通信网络、M2M应用平台。各部

分的功能如下： ?

行业终端

1.符合相关行业标准，具备入网证、合格证等相关检测合格证书 2.符合行业生产、管理需求、集成数据采集和数据传输功能的设备 ?

移动通信网络

1.能安全、高效承载数据业务的中国移动通信网络

2.TD-SCDMA，具有高宽带、高速率及抗干扰等技术优势的第三代移动通信网络 ?

M2M应用平台

1.实现各行业移动信息化需求的业务平台集合 2.具有良好的可扩展性，易于新业务平台的接入

5-4 M2M的技术标准体系是什么？

答：虽然各大标准化组织及运营商积极制定相应的标准，但是现在并没有启动统一的标准。M2M的系统架构可参考图5-2所示。

5-5 M2M架构包含哪五个重要技术部分？

答：机器（具备信息感知、信息加工能力的设备）、M2M终端（进行信息的提取，传送到通信网络）、通信网络（信息传送的通道）、中间件(在通信网络和应用间起桥接作用)、应用(对获得数据进行加工分析)。

5-6 简述M2M两种应用模式的异同。

答：M2M应用分为管理流–业务流并行模式和管理流–业务流分离模式（P2P模式）。管理流指承载M2M终端管理相关信息的数据流，业务流是指承载M2M应用相关的数据流。对于终端管理流，两种模式都由终端发送给M2M平台，或再由M2M平台转发给应用。对于业务流，在管理流–业务流并行模式下，业务流通过终端传递到M2M平台，再由M2M平台转发给M2M应用业务平台或者对端的M2M终端；在管理流–业务流分离模式下，业务流直接从终端送到M2M应用业务平台或者对端的M2M终端，不通过M2M平台转发。

5-7 简述WMMP的作用。

答：WMMP规定了在M2M业务系统中所涉及的M2M终端铲平运行WMMP的基本要