《物联网通信技术A》课程教学大纲

《物联网通信技术A》教学大纲适用范围：2020版本科人才培养方案课程代码：08140371课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（其中：理论32学时，实验16学时）先修课程：计算机网络，传感器技术后续课程：物联网控制技术适用专业：物联网工程、电子信息工程教材：《物联网NB-IoT开发与实践》，熊保松、李雪峰、魏彪，人民邮电出版社，2020.7开课单位：计算机科学与技术一、课程的性质与任务课程性质：本课程是物联网工程专业本科学生的专业必修课。课程任务：通过本课程的学习，使学生较全面的了解当今物联网通信热门技术的整体概貌、行业发展动态趋势。熟悉物联网通信技术的基本概念、原理和关键技术，为物联网工程专业学生今后从事相关实际工作打下基础。二、课程教学目标1.知识目标 （1）了解物联网通信技术框架、通信技术的涵盖、典型应用与展望； （2）熟悉和掌握NB-IOT技术。2.能力目标 （1）能够根据物联网应用场景选择合适的通信手段； （2）能够熟练应用NB-IOT技术进行简单的开发。3.素质目标（1）具有应对计算机科学与技术快速变迁的能力，培养自我持续学习的习惯及能力；（2）具有工程伦理、社会责任、国际观及前瞻视野。三、课程的基本内容及要求（一）物联网通信技术发展及展望1．课程教学内容（1）有线通信技术发展及展望（光纤、RJ-45、RS232/485等）；（2）短距离无线通信发展及展望（RFID、蓝牙、Wifi、ZigBee等）；（3）远距离无线通信发展及展望（2/3G、LoRa、5G-NB-IoT、LTE-Cat1、5G-eMBB等）。2．课程重点难点重点:远距离无线通信发展及展望。难点:远距离无线通信发展及展望。3．课程教学要求（1）了解物联网通信技术的发展现状和目标；（2）掌握各种物联网通信的技术特点及使用场景。（二）物联网系统分层架构演进历程1．课程教学内容（1）USN五层架构（应用平台、中间件、基础设施、接入网、感知网）；（2）M2M三层架构（应用层、网络层、感知层）；（3）行业四层架构（应用层、平台层、网络层、感知层）；（4）未来五层架构（用、云、边、管、端）。2．课程重点难点重点:行业四层架构（应用层、平台层、网络层、感知层）。难点:USN五层架构（应用平台、中间件、基础设施、接入网、感知网）。3．课程教学要求（1）了解物联网系统架构的演进发展历程；（2）理解网络层、平台层在物联网中的基础作用。（三）NB-IoT技术概述1．课程教学内容（1）NB-IoT设计目标；（2）NB-IoT发展历史；（3）NB-IoT行业应用。2．课程重点难点重点:NB-IoT行业应用。难点:NB-IoT设计目标。3．课程教学要求（1）了解NB-IoT设计目标；（2）掌握NB-IoT行业应用。（四）NB-IoT系统架构1．课程教学内容（1）NB-IoT网络架构；（2）NB-IoT协议架构。2．课程重点难点重点:NB-IoT网络架构。难点:NB-IoT协议架构。3．课程教学要求（1）了解NB-IoT协议架构。（2）掌握NB-IoT网络架构。（五）NB-IoT关键技术1．课程教学内容（1）NB-IoT覆盖增强技术；（2）NB-IoT大容量技术；（3）NB-IoT节电技术；（4）NB-IoT半双工FDD技术；（5）NB-IoT低阶调制编码技术；（6）NB-IoT单进程HARQ技术。2．课程重点难点重点:NB-IoT节电技术、半双工FDD技术、低阶调制编码技术。难点:NB-IoT单进程HARQ技术。3．课程教学要求（1）了解双工技术、多址技术、调制技术的原理基础；（2）理解NB-IoT覆盖增强技术、大容量技术、单进程HARQ技术；（3）熟悉NB-IoT节电技术、半双工FDD技术、低阶调制编码技术。（六）ZigBee技术原理1．课程教学内容（1）ZigBee网络结构；（2）ZigBee协议结构；（3）ZigBee关键技术；（4）ZigBeeVSNB-IoT。2．课程重点难点重点:Zigbee网络结构。难点:Zigbee协议结构。3．课程教学要求（1）了解Zigbee关键技术；（2）熟悉Zigbee网络结构、协议结构；（3）掌握Zigbee与NB-IoT的主要区别。（七）物联网通信协议1．课程教学内容（1）ModBus协议；（2）CoAP协议；（3）LwM2M协议；（4）MQTT协议。2．课程重点难点重点:LwM2M协议。难点:ModBus协议。3．课程教学要求（1）了解当下主要通信协议特点和应用领域；（2）熟悉ModBus协议、LwM2M协议、MQTT协议。（八）物联网通信技术的综合应用1．课程教学内容（1）STM32单片机GPIO接口原理；（2）STM32单片机UART接口原理；（3）NB模组与物联网云平台通信原理。2．课程重点难点重点:NB模组与主流云平台通信原理。难点:STM32单片机UART接口原理。3．课程教学要求（1）熟悉STM32单片机GPIO接口、UART接口原理；（2）掌握NB模组与主流云平台通信原理。四、课程学时分配教学章节理论实践（验）讨论、习题一、物联网通信技术发展及展望2二、物联网系统分层架构演进历程2三、NB-IoT技术概述2四、NB-IoT系统架构4五、NB-IoT关键技术24六、ZigBee技术原理24七、物联网通信协议2八、物联网通信技术的综合应用168总计3216五、课程考核与权重比例考核方式：本课程主要以作业评价、课堂表现、平时测试、期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性评价成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重50%），试题类型为填空题、选择题、判断题、简答题、计算题和分析题等类型，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合应用题、分析题不低于50%；作业评价、课堂表现、平时测试等过程性评价成绩为100分（权重50%）；过程性评价和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。六、课程资源库1.熊保松、李雪峰、魏彪，物联网NB-IoT开发与实践，人民邮电出版社，2020.72.范立南、莫晔、兰丽辉，物联网通信技术及应用，清华大学出版社，2017.73.于尔基T.J.潘蒂宁.物联网通信安全及解决方案.机械工业出版社，2018.44.潘锋，5G移动通信技术下的物联网时代初探，山东工业技术，2018年第19期5.陈松、徐龙华、周群峰，物联网形势下5G通信技术应用探究，中国战略新兴产业，2018年第36期6.徐杰.物联网无线通信技术应用探讨.无线互联科技.2018年，第14期7.KimT,BangI,DanKS.AnEnhancedPRACHPreambleDetectorforCellularIoTCommunications[J].IEEECommunicationsLetters,2017,PP(99):1-1.8.FarrisI,IeraA,