《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》課程教學(xué)大綱

《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)大綱適用范圍：2020版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08140131課程性質(zhì)：專業(yè)選修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時：48學(xué)時（其中：理論32學(xué)時，實驗16學(xué)時）先修課程：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信原理、操作系統(tǒng)、微機(jī)原理及接口技術(shù)、C程序設(shè)計語言后續(xù)課程：適用專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)教材：《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理及應(yīng)用》，許毅，清華大學(xué)出版社，2015.9開課單位：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院一、課程的性質(zhì)與任務(wù)課程性質(zhì)：本課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)選修課。課程任務(wù)：課程的主要目標(biāo)是幫助學(xué)生了解無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本原理、體系結(jié)構(gòu)、路由、協(xié)議、開發(fā)環(huán)境和支撐技術(shù)以及面臨的挑戰(zhàn)，同時通過理論和實踐的授課方式加深對某種無線傳感技術(shù)的理解。本課程主要討論無線傳感網(wǎng)絡(luò)的基本技術(shù)，并不斷深入分析具體無線傳感網(wǎng)絡(luò)的原理；強(qiáng)調(diào)理解和使用。二、課程教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo) （1）掌握物聯(lián)網(wǎng)的基本概念、系統(tǒng)架構(gòu)、工作原理，掌握有關(guān)物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)只是； （2）了解物聯(lián)網(wǎng)感知與識別技術(shù)的原理及實現(xiàn)； （3）了解物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)獲取與處理技術(shù)的原理及實現(xiàn)；2.能力目標(biāo) （1）具有分析與解釋無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的能力； （2）能夠根據(jù)應(yīng)用場景，選擇合適的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。3.素質(zhì)目標(biāo) （1）具有應(yīng)對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)快速變遷的能力，培養(yǎng)自我持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣及能力核心能力；（2）具有工程倫理、社會責(zé)任、國際觀及前瞻視野。三、課程的基本內(nèi)容及要求（一）無線傳感網(wǎng)絡(luò)概述1．課程教學(xué)內(nèi)容無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的特點、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作原理、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用。2．課程重點難點重點:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念。難點:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作原理。3．課程教學(xué)要求（1）理解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的工作原理。（2）掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念和特點。（二）無線傳感網(wǎng)絡(luò)軟/硬件設(shè)計1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件設(shè)計。（2）傳感節(jié)點（網(wǎng)關(guān)和匯聚節(jié)點設(shè)計、典型節(jié)點）設(shè)計。（3）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點軟件技術(shù)（軟件架構(gòu)、中間件、操作系統(tǒng)）。（4）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗技術(shù)平臺。2．課程重點難點重點:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點軟件技術(shù)（軟件架構(gòu)、中間件、操作系統(tǒng)）。難點:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點軟件技術(shù)（軟件架構(gòu)、中間件、操作系統(tǒng)）。3．課程教學(xué)要求（1）掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計原則。（2）熟悉典型節(jié)點的設(shè)計。（三）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和覆蓋技術(shù)1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。（2）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的覆蓋，覆蓋基本概念，覆蓋模型，覆蓋指標(biāo)和覆蓋算法。2．課程重點難點重點:無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋的基本概念和指標(biāo)。難點:覆蓋模型和算法。3．課程教學(xué)要求掌握無線傳感網(wǎng)絡(luò)的覆蓋概念和覆蓋指標(biāo)。（四）無線傳感網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）時間同步技術(shù)；（2）定位技術(shù)；（3）數(shù)據(jù)融合；（4）能量管理；（5）容錯技術(shù)。2．課程重點難點重點:時間同步技術(shù)、定位技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、能量管理技術(shù)和容錯技術(shù)。難點:時間同步技術(shù)、定位技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、能量管理技術(shù)和容錯技術(shù)。3．課程教學(xué)要求理解和熟悉無線傳感網(wǎng)絡(luò)主要的支撐技術(shù)。（五）無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1．課程教學(xué)內(nèi)容無線傳感網(wǎng)絡(luò)的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層使用的通信技術(shù)。2．課程重點難點重點:基于競爭的MAC協(xié)議、基于調(diào)度的MAC協(xié)議。難點:基于競爭的MAC協(xié)議、基于調(diào)度的MAC協(xié)議。3．課程教學(xué)要求（1）了解無線傳感網(wǎng)絡(luò)物理層常用的通信技術(shù)；（2）理解無線傳感網(wǎng)絡(luò)MAC層使用的常見協(xié)議。（六）無線傳感網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）路由協(xié)議的分類；（2）平面路由協(xié)議；（3）分簇路由協(xié)議。2．課程重點難點重點:分簇網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能耗分析、分簇路由協(xié)議的性能評價。難點:分簇路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、分簇網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點能耗分析、分簇路由協(xié)議的性能評價。3．課程教學(xué)要求了解幾個典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。四、課程學(xué)時分配教學(xué)章節(jié)理論實踐（驗）討論、習(xí)題一、無線傳感網(wǎng)絡(luò)概述2二、無線傳感網(wǎng)絡(luò)軟硬件設(shè)計44三、無線傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和覆蓋技術(shù)6四、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)支撐技術(shù)84五、無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)84六、無線傳感網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議44總計3216五、課程考核方式與要求考核方式：本課程主要以作業(yè)評價、課堂討論、課堂表現(xiàn)等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價?？己嘶疽螅嚎己丝偝煽冇善谀┐笞鳂I(yè)成績和過程性評價成績組成。其中：期末大作業(yè)成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；業(yè)評價、課堂討論、課堂表現(xiàn)等過程性評價成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性評價和大作業(yè)分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。五、課程資源庫1．《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)》.孫利民,李建中等.清華大學(xué)出版社，2017.11.2．《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》.楊博雅.人民郵電出版社，2015.4.3．《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理及應(yīng)用》.許毅等.清華大學(xué)出版社，2015.9.4.《ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與實現(xiàn)》.王小強(qiáng)等著.化學(xué)工業(yè)出版社，2012.6.5.《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)：理論與實踐》，WaltenegusDargie等著，孫利民等譯，清華大學(xué)出版社，2014.1.6．《傳感技術(shù)學(xué)報》國內(nèi)刊號：CN32-1322/TN國際刊號：ISSN1004-16997．《傳感器與微系統(tǒng)》國內(nèi)刊號：CN23-1537/TN國際刊號：ISSN1000-97878．《傳感器技術(shù)》國內(nèi)刊號：CN23-1300/TN國際刊號：ISSN1000-9787