《物联网导论》课程教学大纲

1、PAGE PAGE 11物联网导论课程教学大纲一、说明（一）课程性质 物联网导论是计算机科学与技术专业（物联网方向）的一门重要的专业必修课。（二）教学目的是使学生掌握物联网的基本概念、了解物联网的发展现状、掌握物联网的关键技术，并通过其典型应用领域和案例的学习，使学生对物联网及其应用有一个较清晰的认识，并为学习后续物联网专业课程打下坚实的基础。并使学生具备较强的运用物联网理论与实践知识分析解决实际问题的能力，为将来从事物联网研究与应用工作打下一定的基础。（三）教学内容教学主要内容有：物联网关键技术、无线传感器网络、无线通信技术、物联网数据处理技术、物联网中的信息安全与隐私保护、物联网在交通、物

2、流、农业、公共安全、医疗、环保和家居等领域的应用。（四）教学时数 36学时。（五）教学方式 讲授为主，并结合作业、测验和应用案例。二、本文第一篇 概 述第1章物联网概述教学要点：了解物联网的起源和发展，澄清物联网的相关概念；掌握物联网的理论基础，掌握物联网的体系结构和主要特点；了解物联网的核心技术和体系标准；了解物联网的发展趋势和应用前景。重点是物联网的概念、体系结构和核心技术。难点是物联网的体系结构、核心技术和理论基础。教学时数： 2学时教学内容：起源和发展 物联网社会发展的背景；物联网概念的提出；物联网的历史进程；网联网的定义。核心技术 感知识别层（RFID 技术、传感器网络、定位系统、智

3、能信息设备；网络构建层（互联网、无线宽带网、无线低速网、移动通信网）；管理服务层；综合应用层。主要特点 物联网终端规模化；感知识别普适化；异构设备互联化；管理调控智能化；应用服务链条化。发展趋势 应用前景智能物流；智能交通；绿色建筑；智能电网；环境监测。第二篇 感知识别第2章 自动识别技术与RFID教学要点：掌握目前常用的自动识别技术，了解RFID的历史和现状；掌握RFID的技术分析；理解RFID的历史和在物联网中的地位。重点是常用的自动识别技术，RFID的技术分析。难点是RFID技术分析。教学时数： 2学时 教学内容：2.1 自动识别技术 光符号识别技术；语音识别技术；生物计量识别技术； I

4、C卡技术；条形码技术；射频识别技术。2.2 RFID的历史和现状 历史；现状。2.3 RFID 技术分析 阅读器；天线；标签；频率。2.4 RFID的历史和物联网 第3章 无线传感网 教学要点：了解传感器的发展历史；硬件平台如传感器，微处理器，通信芯片，供能装置。了解传感器的操作系统。掌握传感器的组网技术。了解无线传感网的应用。重点是传感器的硬件平台和组网技术。难点是传感器的组网技术。教学时数： 2学时教学内容：3.1 发展历史 3.2 硬件平台 传感器；微处理器；通信芯片；供能装置。3.3 操作系统 TinyOS；ContikiOS。3.4 组网技术 选路指标ETX；路由协议CTP；数据分发

5、协议；路由协议的新挑战。3.5 无线传感网的应用 军事监测系统；煤矿监测系统；医疗检测系统。第4章 定位系统 教学要点：了解和掌握定位系统基本知识和常见的定位系统和定位技术；掌握基于距离的定位技术、基于距离差的定位技术和基于信号特征的定位技术；理解物联网环境下定位技术的新挑战和发展前景。重点是定位系统的基本知识和常用的定位技术。难点是常用的定位技术。教学时数： 2学时教学内容：4.1 基于位置的服务 4.2 定位系统 GPS卫星定位系统；蜂窝基站定位；室内精确定位；WiFi基站定位。4.3 定位技术 基于距离的定位；基于距离差的定位；基于信号特征的定位。4.4 物联网环境下定位技术的新挑站和发

6、展前景 第5章 智能信息设备 教学要点：了解手持智能设备的发展，其他智能设备如车载设备，数字标牌，医疗设备，智能电视。掌握智能设备运行平台；了解智能设备发展新趋势。重点是智能设备运行平台。难点是智能设备的运行平台。教学时数： 建议学时：2学时教学内容：5.1 手持移动设备 从PDA到智能手机；智能手机与物联网。5.2 其他智能设备 车载设备；数字标牌；医疗设备；智能电视。5.3 智能设备运行平台 情境感知；任务迁移；智能协作；多通道交互。5.4 智能设备发展趋势 第三篇 网络构建第6章 无线宽带网络 教学要点：了解无线网络的基本组成元素，无线网络的类别，无线宽带网络的难点。掌握WiFi:无线局

7、域网如IEEE 802.11 协议发展简史，IEEE 802.11 架构，IEEE 802.11 介质访问控制协议。了解 WiMAX：无线城域网。重点是无线网络的基本组成元素，无线网络的类别，无线宽带网络的难点和WiFi:无线局域网。难点是WiFi:无线局域网。教学时数：建议学时：2学时教学内容：6.1 无线网络简介基本组成元素；无线网络的类别；无线宽带网络的难点。6.2 WiFi:无线局域网 IEEE 802.11 协议发展简史；IEEE 802.11 架构；IEEE 802.11 介质访问控制协议。 6.3 WiMAX：无线城域网 WiMAX概述及架构；WiMAX介质访问控制原理简介。6.

8、4 无线物联世界 第7章 无线低速网络 教学要点：了解低速网络协议。掌握红外线通，蓝牙技术，802.15.4/ZigBee，体域网如物理层，网络架构，传感器，体域网应用。容迟网络如网络体系结构，DTN网络应用。重点是低速网络协议，蓝牙技术，802.15.4/ZigBee，体域网，容迟网络。难点是：蓝牙技术，802.15.4/ZigBee，体域网，容迟网络。教学时数： 建议学时：2学时教学内容：7.1 低速网络协议概述 7.2 红外线通信 红外通信技术利用波长为875nm米左右的红外线来传输数据。7.3 蓝牙 蓝牙技术的物理层采用跳频扩频结合的调制技术，频段范围是2.4022.480GHz,通信

9、速率一把能达到1Mbps左右。7.4 802.15.4/ZigBee 7.5 体域网 物理层；网络架构；传感器；体域网应用。7.6 容延网络 网络体系结构；DTN网络应用。 第8章 移动通信网络教学要点：了解无线传感器网络的基本知识，体系结构和发展；掌握无线传感器网络的技术体系，如自组网技术、节点定位技术、时间同步技术和安全技术；掌握无线传感器网络的路由协议和MAC协议；掌握无线传感器网络的技术标准，IEEE 802.15.4标准和ZigBee协议规范；掌握无线传感器网络数据融合的常用技术。掌握3G通信技术和标准，TD-SCDMA，W-CDMA，CDMA2000；了解4G网络的基本知识。重点是

10、无线传感器网络的技术体系、技术标准和数据融合技术；3G通信技术和标准，难点是无线传感器网络技术体系、标准和融合技术。教学时数：建议学时：2学时教学内容：8.1 移动通信发展历史 第一代移动通信：模拟语音；第二代移动通信：数字语音；第三代移动通信：数字语音与数据。8.2 3G通信技术与标准TD-SCDMA；W-CDMA；CDMA 2000。8.3 移动互联网视屏电话；手机电视；基于用户情境的服务；移动社交网络；其他应用。8.4 4G：下一代移动网络第四篇 管理服务第9章大数据与海量存储教学要点：了解什么是网络化存储及网络存储的三种体系结构对应的相关技术；掌握什么是数据中心和数据中心的建设；了解典

11、型的数据中心；了解数据中心的研究热点；了解数据中心与云存储之间的关系。重点掌握数据中心的核心技术；掌握GFS、MapReduce、BigTable及Hadoop的核心思想及框架结构。教学时数： 建议学时：2学时教学内容：从网络化存储到数据中心直接附加存储（DAS）；网络附加存储（NAS）；存储区域网络。数据中心建设选址与布局；缆线系统；可靠性分级；能源系统；降温系统。数据中心技术Google File System；MapReduce；BigTable；Hadoop。典型的数据中心Google数据中心。数据中心的研究热点服务器成本；网络设备成本；能源成本。数据中心与云存储第10章数据库系统教学

12、要点：了解数据库系统的起源与发展；掌握关系数据库系统及其基本组成；了解数据库与物联网的关系；掌握物联网数据的特点。重点掌握关系数据库的模型和SQL查询语言、知道常见的关系数据库系统。教学时数： 建议学时：2学时教学内容：10.1 数据库系统的起源与发展早期的数据库系统；关系数据库系统及其基本组成；新兴数据库简介。10.2 关系数据库关系数据库模型；SQL查询语言；常见数据库系统。10.3 数据库与物联网数据库技术在无线传感网中的重要性体现。 物联网数据的特点数据存储；数据查询；数据融合。第11章物联网中的信息安全与隐私保护教学要点：了解物联网中涉及的信息安全和隐私；了解位置隐私的重要性、面临的

13、威胁及其保护位置隐私的手段。重点掌握RFID的安全现状；掌握RFID安全和隐私保护机制。教学时数： 建议学时：2学时教学内容：11.1物联网信息安全与隐私信息安全；物联网与隐私。11.2 RFID安全与隐私保护RFID的安全现状；主要安全和隐私隐患；RFID安全和隐私保护机制。11.3 位置信息与个人隐私位置隐私的重要性；位置隐私面临的威胁；保护位置隐私的手段。11.4 如何面对安全和隐私挑战可用性与安全的统一；与其他技术结合解决安全问题；法律法规的完善。第五篇 综合应用第12章智能交通教学要点：了解智能交通的发展历程和架构；掌握智能交通的应用；了解智能交通的发展。重点掌握智能交通中的物联网技

14、术：感知识别、无线通信、计算决策、定位技术等。教学时数： 建议学时：1学时教学内容：12.1 智能交通概述智能交通的发展历程；只能交通的架构；机遇与挑战。12.2 智能交通中的物联网技术感知识别；无线通信；计算决策；定位技术；食品监测识别；探测车辆和设备。12.3 智能交通应用交通监测和管理；电子收费系统；智能停车管理；辅助驾驶；智能行驶；其他应用。12.4 智能交通的发展与展望第13章智能物流教学要点：了解什么是粗放型物流和系统化物流；了解电子化物流的现状和特点；掌握条形码和EDI两种技术的含义、区别及联系；了解电子物流面临的问题；知道电子物流的特点和应用。教学时数： 建议学时：1学时教学内

15、容：13.1 物流的起源和发展粗放型物流；系统化物流。13.2 电子化物流条形码；EDI；电子化物流面临的问题。13.3 智能物流智能物流的特点；智能物流的应用；智能物流的发展和展望。第14章智能建筑教学要点：了解智能建筑的概念；了解智能建筑应具备的6种功能；了解新型的基于物联网技术的智能建筑应用。重点掌握智能建筑中的物联网技术；掌握如何利用物联网的感知、识别、通信和智能技术实现建筑内各种信息的采集、分析、综合决策和控制。教学时数： 建议学时：1学时教学内容：12.1 智能建筑概述建筑系统智能化；办公智能化；通信智能化；安全防范和逃生智能化；能耗监测和节能控制。12.2 智能建筑中的物联网技术

16、自动识别与RFID；传感器；通信技术；室内定位技术；信息处理和智能决策。12.3 物联网时代的智能建筑应用建筑结构健康监测；智能家居；智能安防和应急逃生；室内环境监控；智能建筑其他应用。12.4 智能建筑的发展与展望第15章环境监测教学要点：了解环境监测的起源和发展；了解无线传感网监测面临的挑战；了解碳监测无线传感网；了解无线传感网监测面临的三个挑战。重点掌握无线传感网的优势；掌握如何部署无线传感网。教学时数： 建议学时：1学时教学内容：15.1 环境监测起源与发展15.2 无线传感网与环境监测无线传感网优势；无线传感网系统和部署。15.3 无线传感网监测面临的挑战无线传感网传输和感知两大功能

17、不匹配；网络管理困难；现有研究大都是基于理想化的模型假设。15.4 应用案例碳监测无线传感网第六篇 物联网前沿专题第16章无线自组织网络路由教学要点：了解无线自组织网络中路由的重要性；掌握物联网新形式下的新特点；掌握无线自组织网络中的案例分析；分析物联网路由未来可能的研究。重点是物联网路由在新形势下的新特点、核心路由技术。难点是无线自组织网络的案例分析。教学时数： 建议学时：2学时教学内容：16.1 摘要16.2 新形势下的新特点多跳自组织；节点性能低；能量要求高；链路非对称和动态性；链路相关性；异构网络互连。16.3 案例分析物联网终端规模化；感知识别普适化；异构设备互联化；管理调控智能化；

18、应用服务链条化。16.4 总结第17章无线传感网操作系统教学要点：了解无线传感网操作系统的重要性；了解无线传感网的发展历史；掌握主流的无线传感网操作系统；了解无线传感网的组成分类；掌握无线传感网的设计方法。重点是无线传感网的发展历史；主流的无线传感网操作系统。难点是无线传感网的设计方法。教学时数： 建议学时：2学时教学内容：17.1 摘要17.2 发展历史及主流无线传感网操作系统 发展历史；主流无线传感网操作系统。17.3 组成分类组成；分类。17.4 挑战和设计方法挑战；设计方法17.5 结论和发展趋势第18章物联网管理：调试与诊断教学要点：了解物联网管理所面临的新挑战以及数据挖掘在网络管理

19、中的应用；掌握物联网时代的管理技术；调试技术；轻量高效：从主动故障发现到被动诊断技术；化整为零：从基站诊断到物联网节点自诊断。重点是物联网时代的管理技术；调试技术；轻量高效：从主动故障发现到被动诊断技术；化整为零：从基站诊断到物联网节点自诊断。教学时数： 建议学时：2学时教学内容：18.1 摘要18.2 由网吧说开去Ping命令和Traceroute 命令；简单网络管理协议SNMP。18.3 新的挑战18.4 物联网时代的管理技术物联网系统调试技术；推理的力量；数据挖掘在网络管理中的应用；轻量高效：从主动故障发现到被动诊断技术；化整为零：从基站诊断到物联网节点自诊断；无线充电与无线远程重编程；TinyD2：大规模物联网管理诊断平台。18.5 结语第19章认知无线电教学要点：了解频谱资源面临的困境与挑战；了解软件无线电平台以及与认知引擎之间的关系结构图；掌握认知无线电技术。重点是认知无线电技术。教学时数： 建议学时：2学时教学内容：19.1 频谱资源困境不开放；不共享；不合作。19.2 软件无线电软件无线电技术；软件无线电平台与认知引擎之间的关系结构图。19.3 认知无线电技术频谱感知