本大綱對應(yīng)教材版本為：《無線傳感網(wǎng)絡(luò)》，楊博雄主編，人民郵電出版社，2015年。

高綱1837

江蘇省高等教育自學(xué)考試大綱

12573   無線傳感網(wǎng)技術(shù)

南京信息工程大學(xué)編（2020年）

江蘇省高等教育自學(xué)考試委員會(huì)辦公室

Ⅰ  課程性質(zhì)與課程目標(biāo)

一、課程性質(zhì)和特點(diǎn)

本課程是針對物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)開設(shè)的專業(yè)必修課，#是為從事科學(xué)研究、理論研究、工程實(shí)踐提供基本知識(shí)儲(chǔ)備和基本訓(xùn)練的基礎(chǔ)理論性課程。無線傳感器網(wǎng)是近年來發(fā)展最為活躍的技術(shù)之一，它與通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)共同構(gòu)成新一代信息技術(shù)的三大支柱，被認(rèn)為是對21世紀(jì)會(huì)產(chǎn)生巨大影響力的技術(shù)之一。無線傳感網(wǎng)技術(shù)也是涉及多學(xué)科高度交叉的、知識(shí)高度集成的前沿?zé)狳c(diǎn)研究領(lǐng)域。課程具有典型的跨學(xué)科特點(diǎn)，涉及網(wǎng)絡(luò)、通信、電子、自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)等不同領(lǐng)域的相關(guān)技術(shù)，包括納米與微電子技術(shù)、新型微型傳感器技術(shù)、微機(jī)電系統(tǒng)MEMS技術(shù)、片上系統(tǒng)SoC技術(shù)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)MI技術(shù)、微功耗嵌入式技術(shù)、大數(shù)據(jù)處理等。#通過對無線傳感網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用等內(nèi)容的介紹，課程旨在闡述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本原理。

課程的主要任務(wù)是讓學(xué)生加深對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的理解,為未來從事有關(guān)無線傳感網(wǎng)絡(luò)及物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用開發(fā)打下基礎(chǔ)。本課程的另一個(gè)任務(wù)是#一方面培養(yǎng)學(xué)生對本學(xué)科理論研究的興趣，讓學(xué)生能夠?qū)跓o線傳感網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)有進(jìn)一步的理解，并獲得更多實(shí)踐的體會(huì)。最后，本課程的學(xué)習(xí)目的還包括加深物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的學(xué)生對本專業(yè)基本理論的理解及#科學(xué)解決本專業(yè)相關(guān)問題的能力。通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本組成、關(guān)鍵技術(shù)、體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展趨勢、研究熱點(diǎn)等相關(guān)知識(shí)，掌握無線傳感網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇刂啤⒏采w控制、路由協(xié)議、節(jié)點(diǎn)定義、操作系統(tǒng)、安全策略、遠(yuǎn)程傳輸?shù)确矫娴募夹g(shù)，學(xué)會(huì)利用特定的操作系統(tǒng)進(jìn)行無線傳感網(wǎng)絡(luò)的科學(xué)研究和在特定的協(xié)議棧上進(jìn)行基于ZigBee芯片的各種無線傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用開發(fā)。

二、課程目標(biāo)

本課程主要培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握傳感網(wǎng)基本原理和思想、發(fā)展歷程、發(fā)展趨勢、核心內(nèi)容、典型應(yīng)用和應(yīng)用熱點(diǎn)。同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生基本的工程、科研思路、綜合運(yùn)用理論知識(shí)的能力與實(shí)踐動(dòng)手的能力，培養(yǎng)學(xué)生對無線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的進(jìn)一步學(xué)習(xí)、研究的興趣，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)、研究、工作作風(fēng)，為今后的再學(xué)習(xí)、研究或工作打下良好的基礎(chǔ)。作為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的專業(yè)主干課，本課程要求學(xué)生掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)和應(yīng)用。針對當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用的需要，以物聯(lián)網(wǎng)感知層為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，領(lǐng)會(huì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各個(gè)研究領(lǐng)域的技術(shù)和應(yīng)用。掌握基本概念和理論，熟悉無線傳感器網(wǎng)絡(luò)發(fā)展與應(yīng)用，領(lǐng)會(huì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)與關(guān)鍵技術(shù)；掌握ZigBee、6LoWPAN、藍(lán)牙、WiFi等短距離無線通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，領(lǐng)會(huì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)、覆蓋技術(shù)、節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)，掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要路由協(xié)議，熟悉無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全策略，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)；領(lǐng)會(huì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方案。通過以下內(nèi)容的學(xué)習(xí)，使學(xué)生既能夠掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本概念和工作原理等基礎(chǔ)知識(shí)，又能夠了解前沿技術(shù)和熱點(diǎn)研究內(nèi)容。具體目標(biāo)主要包括：

（1）熟悉無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)；

（2）掌握ZigBee、6LoWPAN、藍(lán)牙、WiFi等短距離無線通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)；

（3）掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的物理層協(xié)議、MAC協(xié)議以及無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.15.4等通信協(xié)議；

（4）了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)；

（5）領(lǐng)會(huì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂萍夹g(shù)、覆蓋技術(shù)；

（6）熟練掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要路由協(xié)議；

（7）掌握典型的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；

（8）了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)安全策略；

（9）熟悉無線傳感器網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)；

（10）領(lǐng)會(huì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方案。

三、與相關(guān)課程的聯(lián)系與區(qū)別

《無線傳感器網(wǎng)技術(shù)》是江蘇省高等教育自學(xué)考試物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)（本科段）必修的專業(yè)課程，與物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)的許多其他課程有著密切的關(guān)系。《物聯(lián)網(wǎng)工程導(dǎo)論》、《數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)》、《傳感器技術(shù)與應(yīng)用》、《寬帶IP網(wǎng)絡(luò)》、《物聯(lián)網(wǎng)信息安全技術(shù)》等課程是本課程的基礎(chǔ)。

四、課程的重點(diǎn)和難點(diǎn)

本課程內(nèi)容較多，專業(yè)知識(shí)繁復(fù)，各種理論技術(shù)之間的所屬關(guān)系不容易把握，因此需要首先理清課程章節(jié)內(nèi)容之間的關(guān)系。從總體看，課程分為以下六大部分，第一部分是課程概述，第二部分是體系結(jié)構(gòu)，第三部分是物理層和鏈路層協(xié)議，第四部分是尋址、同步和定位協(xié)議，第五部分是網(wǎng)絡(luò)層和路由協(xié)議，第六部分是無線傳感網(wǎng)的構(gòu)建和應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。

本課程的重點(diǎn)之一是短距離無線通信技術(shù)，包括ZigBee，6LoWPAN、藍(lán)牙、WiFi、RFID等短距離無線通信技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)。

本課程的重點(diǎn)之二是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的物理層協(xié)議、MAC協(xié)議以及無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IEEE802.15.4等通信協(xié)議，包括拓?fù)淇刂啤⒏采w控制、節(jié)點(diǎn)定位等，涉及到基本結(jié)構(gòu)、原理、模型、算法等。

本課程的重點(diǎn)之三是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的重要路由協(xié)議。包括無線傳感網(wǎng)路由設(shè)計(jì)的原則、路由協(xié)議分類，以數(shù)據(jù)為中心的平面路由，基于查詢的路由、基于能量感知的路由、基于地理位置的路由、基于分簇的路由、基于QoS的路由，熟悉不同分類路由策略的思路和優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用情況等。

本課程的重點(diǎn)之四是典型無線傳感網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，包括TinyOS操作系統(tǒng)，SOS操作系統(tǒng)和Z-Stack架構(gòu)。尤其是TinyOS操作系統(tǒng)需要重點(diǎn)掌握，對Z-Stack和TinyOS之間的關(guān)系和應(yīng)用情況要有清晰的認(rèn)識(shí)。

本課程的難點(diǎn)是物理層、MAC層和網(wǎng)絡(luò)層關(guān)鍵技術(shù)，包括無線傳感網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇刂啤⒏采w控制、節(jié)點(diǎn)定位和路由協(xié)議。對拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及典型的拓?fù)淇刂撇呗裕?jié)點(diǎn)部署方式和覆蓋分類，典型的覆蓋控制算法，無線傳感網(wǎng)定位原理、定位方法分類、技術(shù)指標(biāo)及典型的定位方法，無線傳感網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議中，以數(shù)據(jù)為中心的平面路由，基于能量感知的路由，基于地理位置的路由，基于分簇的路由都是課程難點(diǎn)，對其基本思路和工作過程要重點(diǎn)把握。

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