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1、物联网通信技术第5章课后习题答案1 .路由算法的基本思想是什么？路由算法应包含哪些功能？解：路由算法是网络层的核心问题，其目标是指引分组通过通信子网到达正确的目的节点。路由算法应包括以下两个方面的功能：（1）为不同的源节点和目的节点对选择一条传输路径；（2）在路由选择好了以后，将用户的消息正确地传送到目的节点。2 .分别使用B-F和DijikStra算法求解图5-30中从每一个节点到达节点1的最短路由。解：根据图5-7所示方法利用B-F和Dijikstra算法计算最短路由。3 .在距离矢量法中为什么会出现“计数至无穷”的现象？如何解决？解：距离矢量路由算法对于好消息的反应非常迅速，而对于坏消息
2、的反应异常迟缓。没有一个节点会将其距离设置成大于邻节点报告的最小距离值加1,所有的节点都会逐步地增加其距离值，直至无穷大。这种问题称为“计数至无穷问题在实际系统中，可以将无穷大设置为网络的最大跳数加1。但是当采用时延作为距离的长度时，将很难定义一个合适的时延上界。该时延的上界应足够大，以避免将长时延的路径认为是故障的链路。4 .链路状态法的基本步骤是什么？它与距离矢量法相比有何优点？解：链路状态路由算法的设计思想非常简单，可以用五个部分加以描述。每一个节点必须完成以下的事情，算法才能正常工作。（1）发现邻节点，并获取其网络地址。（2）测量到达每个邻节点的距离或者成本度量值。(3)构造一个数据包
3、来通告它所知道的所有路由信息。(4)发送该数据包到所有其他节点，并接收来自所有其他节点的数据包。(5)计算到所有其他节点的最短路径。距离矢量法收敛速度慢，时延的度量主要考虑队长，并没有考虑后来链路带宽的增长，链路状态法克服了这些缺点。5 .考虑图5T7（八）中的网络。使用距离矢量路由算法，节点C刚刚收到下列矢量：来自节点B的(5,0,8,12,6,2)；来自节点D的(I6,12,6,0,9,10)；来自节点E的(7,6,3,9,0,4)o从节点C到节点B、D和E的链路成本分别为6、3和5。请给出节点C的新路由表，包括使用的路径和成本。解：通过B给出(11,6,14,18,12,8),通过D给出
4、(19,15,9,3,12,13)、通过E给出(12,11,8,14,5,9),取到达每一目的地的最小值(C除外)得到：(11,6,0,3,5,8),输出线路是：(B,B,-,D,E,B)o6 .在图5-20的DSDV路由算法流程图中，若新节点D加入网络之后由于节点发生故障而又与网络断开，那么D节点断开的消息又是如何在网络中传输的,会出现“无穷计算问题”吗？请给出后续节点A、B和C的路由表更新的过程。解：O-1-O1OiOABCDDcst.NextMetricSeq.AA0A-55OBB1B-104CB2C-592DD2D-O(X)Desi.NextMetricSeq.AA1A-550BBOB
5、-104CC1C-592DD2D-OOODest.NextMetricSeq.AB2-550BB1B-104CC0C-592DDID-0Dcst.NextMetricSeq.AA0A-55OBB1B-1()4CB2C-592DD2D-OOODest.Nex(MetricSeq.AA1A-550BB0B-104CC1C-592DD2D-OOODest.NextMetricSeq.AB2-55OBBIB-1O4CC0C-592DDD-OOI厂-XD(D,OA,D-001)(D,U,D-001)1O1OBCDDest.NextMetricScq.A-55OB-104C-594Dest.NextMet
6、ricScq.-55OB-104C-594Dest.NextMetricSeq.AA0AA1AB2A-55OBB1BB0BB1B-104CB2CC1CC0C-594DD2D-(X)IDD2D-OOlDDOD-l4：B节点路由信息传播至A节点（A节点选择目的序列号大的路由，更新自身Seq.Nr,）3：C节点路由信息传播至B节点（B节点选择目的序列号大的路由，更新自身Seq.Nr,）7 .AODV路由算法的优点有哪些？与DSDV路由算法相比较，有何改进？解：AODV有以下优点：扩展性能强大；每个节点拥有唯一的目的序列号，可以避免路由环路；能够快速修复失效路由；路由协议简单；由于中间节点参与路由发现
7、过程，使得源节点向邻节点广播的次数较少。按需协议的精髓在于中间节点只存储正在使用中的路由。在广播期间了解的其他路由信息经过短暂延迟后会超时。相比需要定期广播路由更新信息的标准距离向量协议，只发现并存储那些要使用的路由有助于节省带宽和电池寿命。8 .试述适用于WSN环境的路由协议具有哪些特点？解：WSN路由协议一般具有以下特点：（1）节点的能量消耗小且均衡。（2）网络拓扑信息，计算资源有限。（3）以数据为核心。（4）与应用密切相关。9 .常见的WSN路由协议有哪些类型？并说明各种类型路由协议的主要特点。解：WSN网络层协议负责路由发现与维护，在WSN中占据重要地位。路由协议的正确选择是网络设计成
8、功与否的关键。WSN路由协议依据不同的标准有多种分类。根据网络的拓扑结构可以划分为平面式路由协议，分级层次式路由协议以及基于位置信息的路由协议。平面式路由协议包括前面介绍的DSDV、AODV等自组织网络路由协议。分级层次式路由协议例如低功耗自适应集簇分层型（1.EACH）协议。与一般地平面多跳路由协议和静态聚类算法相比，1.EACH可以将网络生命周期延长15%o1.EACH在运行过程中不断的循环执行簇的重构过程，簇的重构过程主要分为两个阶段：簇建立阶段和稳定运行阶段。1.EACH利用将区域划分成簇，簇内本地化协调和控制的形式有效的进行数据收集；独特的选簇算法（随机轮换）；首次运用了数据融合的方
9、式。基于位置信息的路由协议例如地理位置能量敏感路由(GEAR)算法。该路由协议利用传感器节点的位置信息，把数据转发给需要的地域，从而缩减数据的传送范围。实际上许多WSN的路由协议都假设节点的位置信息为已知，所以可以方便地利用节点的位置信息将节点分为不同的域。基于域进行数据传送能缩减传送范围，减少节点能量消耗，从而延长网络生命周期。10 .1.EAeH算法是如何进行分簇的？解：簇的建立过程可分成4个阶段：簇首节点的选择、簇首节点的广播、簇首节点的建立和调度机制的生成。簇首节点的选择依据网络中所需要的簇首节点总数和迄今为止每个节点已成为簇首节点的次数来决定。具体的选择办法是：每个传感器节点随机选择
10、OT之间的一个数。如果该随机数小于阀值T(n)(式5-9),那么这个节点成为簇首节点。在每轮循环中，如果节点已经当选过簇头，则将T(n)设置为0,这样该节点不会再次当选为簇头。对于未当选过簇头的节点，将以T(n)的概率当选；随着当选过簇头的节点的数量增多，剩余节点当选簇头的阈值T(n)也随之增大，节点产生小于T(n)的随机数的概率随之增大，所以节点当选为簇头的概率也增大。当只剩余一个节点未当选时，T(n)=l,表示该节点一定当选。节点当选簇头后，通过广播告知整个网络。网络中的其他节点根据接收信息的信号强度决定从属的簇，并通知相应的簇首节点，完成簇的建立。当簇头收到所有的加入信息后，就产生一个TDMA定时信息，为簇中的每个成员分配通信时隙。11 .GEAR路由的基本思想和算法执行的基本过程？解：GEAR路由是根据事件区域的地理位置信息，建立汇聚节点到事件区域的优化路径的。该机制可避免洪泛传播方式带来较大的路由建立的开销，降低节点的能量消耗。GEAR路由中，查询消息传播分为两个阶段。第一阶段，汇聚节点发出查询命令，并根据事件区域的地理位置将查询命令传送到区域内距汇聚节点最近的节点;第二阶段，该节点将查询命令传输到区域内的其他所有节点，监测数据沿查询消息的反向路径向汇聚节点传送。
