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《无线传感器网络技术》课程教学大纲Wireless sensornetwork课程代课程英文名A0806Z10码technology学分2总学时32理论学时26实验/实践学时6课程类别专业教育课课程性质选修先修课程《数字电路》《单片机技术》适用专业自动化开课学院机电工程学院
一、课程的地位与任务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、课程目标以及与毕业要求的支撑矩阵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;表1课程目标与相关毕业要求的对应关系毕业要求支撑程度H、M、L课程目标2-110-1课程目标1M课程目标2M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为低表2毕业要求与课程对应关系毕业要求分解指标点支撑权重2问题分析能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理和技术方法开展对象建模、控制器设计、仪器仪表选型、2-1能够识别自动化领域涉及的数学控制算法应用,参数整定等工程实践,并与物理问题,并能恰当表述和归类;能够通过文献对具体的自动化工程与系统进行分析10)沟通具有良好的沟通合作能力,能够就自动化领域的复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,能够通过团队合作完成自控设计与实施10-1能够有效地运用工程领域的任务,具备一定的国际视野,能够在跨文“语言”展示技术信息化背景下进行沟通和交流,了解自动化领域的国际发展趋势、研究热点
三、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IEEE
802.
15.4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第九章无线Mesh网络该部分主要内容包括无线Mesh网络的结构,无线Mesh网络MAC协议,无线Mesh网络路由协议和无线Mesh网络的应用模式
三、课程教学学时安排表3课课程教学学时具体安排教学内容教学时数对应的课程目标第一章绪论2课程目标
121.1计算机网络的发展历程
1.2无线网络的兴起
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第二章无线传输技术基础4课程目标
122.1无线传输媒体
2.2天线
2.33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差错控制技术第三章无线局域网4课程目标
123.1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
3.3IEEE
802.11物理层
3.44IEEE
802.11媒体访问控制层
3.55其他IEEE
802.11标准
3.6Wi-Fi保护接入第四章无线个域网4课程目标
124.1IEEE
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
1.15蓝牙链路管埋器规范
4.6蓝牙逻辑链路控制和自适应协议
4.7蓝牙服务发现协议第五章无线城域网2课程目标
125.1无线城域网概况
5.
2802.16协议体系
1.
3802.16的物理层
1.
4802.16的MAC层
1.5MAC层的链路自适应机制
5.
6802.16系统的QoS架构
6.
7802.16系统的移动性
5.8WiMAX与其他技术的比较第六早无线广域网2课程目标
126.
1802.20技术特性
6.
2802.20与其他技术间的关系
6.
3802.20展望第七章移动Ad Hoc网络2课程目标
127.1移动Ad-Hoc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
7.5移动Ad-Hoc网络的QoS问题
7.6移动Ad-Hoc网络的安全问题
7.7移动Ad-Hoc网络的应用第八章无线传感器网络4课程目标
128.1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第九章无线Mesh网络2课程目标
129.1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
9.4无线Mesh网络的应用模式
四、实践环节及基本要求表4实践环节及基本要求序号学时实验实验类课程实验项目基本要求性质别目标熟悉WiFi通讯的原理,熟悉课程目1WiFi通信实验2验证必做TCP/IP协议并编程实验标12熟悉无线个域网的基本原理,课程目2多节点Zigbee网络通信实验2验证必做掌握Zigebee通讯标技术的原理并编程实现点对1点通讯和多点通讯2熟悉无线广域网的基本原理,课程目掌握GSM和GPRS的基本概念标13无线广域网通讯实验2验证选做并编程实现远程通讯2熟悉多协议网络数据传输的课程目基本原理,设计三种以上不同标14多协议网络互联互通实验4网络共存的传输系统并实现设计选做2其数据收发的通讯功能
五、达成目标的途径和措施《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
六、考核方法及成绩评定表5考核方法及成绩评定表考核形式考核内容占比评定标准平时作业成绩与考核课堂教学各知识点的复习程度、听课效果中国计量大学学生课程平40%考勤成绩和掌握熟练度时成绩考核细则期末大作业论考核学生对无线传感器网络技术及相关周边40%文技术的初步自主研究能力考核各知识点的实际应用情况,通过学习测实验指导书量、分析和处理实验数据方法等实验技能以实验成绩20%实验报告形式,验证知识点理论上的正确性表6课程目标考核环节和达成标准教学环课程目标考核环节合格标准节平时成绩考勤、作业A期末大作业C1讲授讨课程目标
10.6论目标达成度=-x—+-xA8Cl8A0ow.4G4♦标宓成度c X+c X.A858t平时成绩(考勤、作业)A讲授、讨课程目标2实验考核B
0.6论期末大作业C2——C2A B目标达成IS=
0.4x+0*x~+,2x
七、推荐教材与主要参考书
1、推荐教材无线网络技术导论,汪涛,清华大学出版社,
2008.
22、主要参考书IEEE
802.il无线局域网,金纯等,电子工业出版社,2004ZigBee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。