《无线传感器网络技术》课程教学大纲(本科).docx

《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