《无线传感器网络技术》课程教学大纲(本科).docx

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《无线传感器网络技术》课程教学大纲注：课程类别是指公共基础课/学科基础课/专业课；课程性质是指必修/限选/任选。课程英文名 Wireless sensor network technology 课程代码 01M0126 学分 2 总学时 32 理论学时 26 实验/实践学， ,6 时课程类别专业课课程性质选修先修课程《数字电路》《单片机技术》适用专业理工科专业（非计算机专业）开课学院机电工程学院执笔人审定人制定时间 2020年11月一、课程地位与课程目标（-）课程地位本课程是自动化专业选修的专业基础课，无线传感器网络技术是近几年发展起来的一门交叉性学科，它涉及到通信技术、计算机技术和传感器技术等多种技术领域。课程教学目的是要求学生掌握无线网络的基本传输技术、无线局域网、无线个人网、ad hoc网、移动网络、传感器网络等网络技术及其基本原理。通过该课程的学习能够熟悉无线传感网络的基本概念，了解这一技术的前沿和发展趋势，掌握无线传感器网络的结构和分析、设计方法，有助于提高学生分析解决通讯工程中实际问题的能力和培养学生的创新思维能力。（二）课程目标（1）理解无线传感网络的基本概念，初步掌握无线传感器网络的分析设计方法；（2）掌握与团队中其他成员良好沟通合作能力，能够进行有效沟通和交流，能够通过团队合作完成相关学习任务；致力于培养学生格物致知、学以致用、专注创新的科学精神和职业素养，并将自身职业命运与国家科技发展建立联系，培养学生的社会责任感和历史使命感。二、课程目标达成的途径与方法《无线传感网络技术》课程教学以课堂教学为主，结合自主学习，课堂ppt展示和实验教学，使学生理解无线传感网络的基本概念，初步掌握无线传感器网络的分析设计方法；并掌握与团队中其他成员良好沟通合作能力，能够进行有效沟通和交流，能够通过团队合作完成相关学习任务。针对某些较为容易或先期讲解较为充分的知识点，列出部分内容作为学生自主学习环节，训练、形成良好的专业知识学习方法，培养学生自主学习意识和能力。通过验证性实验，采用实验教学方式，训练实验技能，培养理论知识的应用能力。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系注：1.支撑强度分别填写H、M或L （其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；课程目标课程目标对毕业要求的支撑程度（H、M、L）毕业要求2-1 毕业要求10-1 课程目标1 M 课程目标2 M 2 .毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求第一章绪论。主要内容包括:详细介绍计算机网络的发展历程和无线网络的兴起;全面介绍网络体系结构、协议参考模型和网络相关的标准化组织。第二章无线传输技术基础。该部分的内容包括:无线传输媒体、天线和传播方式，直线传输系统中的损伤、移动环境中的衰退、多普勒效应、信号编码技术、扩频技术和差错控制技术。第三章无线局域网。该部分的理论主要内容包括:无线局域网的体系结构与服务、无线局域网的协议体系、IEEE 802.il的物理层和媒体访问控制层，以及其他IEEE 802.11标准和Wi-Fi保护接入参考文献。无线局域网的实践教学和编程实现。第四章无线个域网。该部分内容包括：标准，zigbee技术、蓝牙无线电规范、蓝牙基带规范、蓝牙链路管理器规范、蓝牙逻辑链路控制和自适应协议、蓝牙服务发现协议。该部分的实践教学内容为多节点无线个域网的组网和实现。第五章无线城域网。该部分主要内容包括：无线城域网的概念、802.16协议体系802.16的物理层和MAC层、MAC层的链路自适应机制、802.16系统的 QoS架构和移动性，以及WiMAX与其他技术的比较。第六章无线广域网。该部分的主要内容包括：802.20技术特性、802.20与其他技术间的关系。该部分的实践教学内容包括掌握GSM和GPRS的基本概念并编程实现远程通讯。第七章移动Ad Hoc网络。该主要内容包括：移动Ad Hoc网络的MAC层和网络层，移动Ad Hoc网络的IP地址分配技术和网络功率控制，移动Ad Hoc 网络的QoS问题，移动Ad Hoc网络的安全问题和移动Ad Hoc网络的应用。第八章无线传感器网络。该部分的主要内容包括：无线传感器网络的体系结构,无线传感器网络的特点，无线传感器网络的应用，无线传感器网络的MAC 协议，无线传感器网络的路由协议，无线传感器网络的拓扑控制，无线传感器网络的定位技术，无线传感器网络的时间同步机制，无线传感器网络的安全技术，无线传感器网络的数据管理，无线传感器网络的数据融合。五、课程学时安排章. 节号教学内容学时数学生任务对应课程目标第 1 1.1 计算机网络的发展历程 1.2 无线网络的兴起 1.1 3网络体系结构 1.4 协议参考模型 1.5 与网络相关的标准化组织 2 了解计算机网络的发展历程，课后自学网络体系结构内容；思考题：网络即时通讯的原理课程目标 (1) (2) 第 2 早 2.1 无线传输媒体 2.2 天线 2. 3传播方式 2.4 直线传输系统中的损伤 2.5 移动环境中的衰退 2.6 多普勒效应 2.7 信号编码技术 2. 8扩频技术 2.9差错控制技术 4 掌握无线传输技术基础，理解多普勒效应在信号传输中的作用。课后题：对多普勒效应的理解。课程目标 (1) (2) 第 3 * 早 3.1 无线局域网的体系结构与服务 3.2 无线局域网的协议体系 3.3 IEEE 802.11 物理层 3.4 4 IEEE 802. 11媒体访问控制层 4 了解无线局域网的体系结构与服务；课前自学无线局域网的协议体系内容。课程目标 (1) (2) 第 4 ，草: 4. 1 IEEE 802. 15 标准 4. 2蓝牙技术简介 4.3蓝牙无线电规范 4. 4蓝牙基带规范 4 初步理解蓝牙技术。课堂作业：信号强度、通讯距离和带宽三者之间的关系。课程目标 (1) (2) 第 5 早 5.1无线城域网概况 5. 2 802. 16协议体系 5. 3 802. 16的物理层 5. 4 802. 16 的 MAC 层 5.5 MAC层的链路自适应机制 2 了解无线城域网概念和协议体系。课程目标 (1) (2) 第 6 6.1 802.20技术特性 6.2 802.20与其他技术间的关系 6.3 802.20 展望 2 了解无线广域网概念和协议体系。思考题：几种常见广域网的各自优缺点？课程目标 (1) (2) 第 7 章 7. 1移动Ad-IIoc网络的MAC层 7. 2移动Ad-Hoc网络的网络层 7.3移动Ad-Hoc网络的IP地址分配技术 7. 4移动Ad-Hoc网络的功率控制 2 了解移动Ad-Hoc网络体系。课程目标 (1) (2) 第 8 I：： 8.1 无线传感器网络的体系结构 8.2 无线传感器网络的特点 8.3 3无线传感器网络的应用 8.4 无线传感器网络的MAC协议 8.5 无线传感器网络的路由协议 8.6 无线传感器网络的安全技术 8.7 7无线传感器网络的数据管理 8.8 无线传感器网络的数据融合 4 初步掌握无线传感器网络的体系的概念和应用。课程目标 (1) (2) 第9 9. 1无线Mesh网络的结构 9. 2无线Mesh网络MAC协议 9. 3无线Mesh网络路由协议 2 了解无线Mesh网络的体系的概念和应用。课程目标 (1) (2) 备注：根据学生学情适当安排教学进度，并安排部分教学内容为自学内容，通过阶段测试来对学生自学情况进行考核。六、实践环节及基本要求注：1.实验性质指演示性、验证性、设计性、综合性等；2.实验类别指必做、选做等。序号实验项目学时基本要求实验性质实验类别课程目标 1 WiFi通信实验 2 熟悉WiFi通讯的原理，熟悉TCP/IP协议并编程实验验证必做课程目标 (1) (2) 2 多节点Zigbee网络通信实验 2 熟悉无线个域网的基本原理，掌握Zigebee通讯技术的原理并编程实现点对点通讯和多点通讯验证必做课程目标 (1) (2) 3 无线广域网通讯实验 2 熟悉无线广域网的基本原理，掌握GSM和GPRS 的基本概念并编程实现远程通讯验证选做课程目标 (1) (2) 4 多协议网络互联互通实验 4 熟悉多协议网络数据传输的基本原理，设计三种以上不同网络共存的传输系统并实现其数据收发的通讯功能设计选做课程目标 (1) (2) 七、考核方式及成绩评定表1考核方式及成绩评定表考核内容考核方式评定标准（依据）占总成绩比例过程考核实验成绩实验指导书 20% 平时作业成绩与考勤成绩学生课程平时成绩考核细则 40% 期末考核期末大作业学生课程平时成绩考核细则 40% 考核类别考查成绩登记方式百分制表2课程目标考核环节和达成标准课程目标教学环节考核环节合格标准课程目标1 讲授讨论平时成绩（考勤、作业）A 0.6 期末大作业C1 . tv ?4C14A 目标达成度一o' + o x oC 1qo 力 o 课程目标2 讲授、讨论平时成绩（考勤、作业）A 0.6 实验考核B 期末大作业C2 .C2AB 目标达成度—0.4 x + 0.4 x + 0.2 x Ao% 八、推荐教材与主要参考书（一）推荐教材1.无线网络技术导论，汪涛，清华大学出版社,2008.2 （二）推荐参考书IEEE802. 11无线局域网，金纯等，电子工业出版社，2004 1. ZigBee无线网络技术入门与实战,李文仲，北京航空航天大学出版社,2007. 4

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