《无线传感器网络及应用》课程教学大纲

《无线传感器网络及应用》教学大纲课程英文名称：WirelessSensorsNetworkandapplications课程编号：0701190学时：36+12学时课程教学对象本课程是信息工程学院通信工程专业的专业选修课，也可以供电子信息工程专业和网络工程专业等本科生选修。课程性质、目的和任务“无线传感器网络”课程是信息工程学院电子与信息工程和通信工程本科的专业课程之一。无线传感器网络技术是一门跨学科的综合性网络系统技术，除了涉及最基本的通信、计算机语言、编程知识和技术外，还涉及传感器网络所有应用领域的一些专门知识（比如医学、地震学、土壤学、农学等），这些特殊应用领域的专门知识对于设计高性能传感器网络应用是非常重要的。该课程包括理论教学(30学时)和实践教学(6学时)两个环节。本课程主要介绍无线传感器网络技术的三个重要部分的内容：无线传感器网络概述，包括基本概念、发展历史、主要技术、网络设计主要影响因素；无线传感器网络技术，包括MAC、路由、拥塞控制与可靠传输、数据融合、安全、定位、同步、中间件方面的技术；无线传感器网络应用与编程，包括应用设计原理、网络编程、分层编程技术、融合应用编程体系架构。对先修课的要求学生在学习本课之前，应先修课程：模拟电子技术基础、高频电子线路、通信原理等课程。课程性质及教学目的“无线传感器网络及应用”课程是信息工程学院电子与信息工程和通信工程本科的专业课程之一。无线传感器网络技术是一门跨学科的综合性网络系统技术，除了涉及最基本的通信、计算机语言、编程知识和技术外，还涉及传感器网络所有应用领域的一些专门知识（比如医学、地震学、土壤学、农学等），这些特殊应用领域的专门知识对于设计高性能传感器网络应用是非常重要的。该课程包括理论教学(26学时)和实践教学(6学时)两个环节。本课程主要介绍无线传感器网络技术的三个重要部分的内容：无线传感器网络概述，包括基本概念、发展历史、主要技术、网络设计主要影响因素；无线传感器网络技术，包括MAC、路由、拥塞控制与可靠传输、数据融合、安全、定位、同步、中间件方面的技术；无线传感器网络应用与编程，包括应用设计原理、网络编程、分层编程技术、融合应用编程体系架构。学生通过学习本课程后，应熟悉无线传感器网络的基本拓扑结构、MAC协议、路由控制、数据采集传输与处理、同步与节点定位、节点硬件设计以及无线传感器网络应用与编程等基本内容，能结合先修课程所学只是自行设计WSN节点硬件电路和相关程序，组成简易WSN网络，实现数据与传输等基本功能。对先修知识的要求学生在学习本课之前，应先修课程：模拟电子技术基础、高频电子线路、通信原理等课程。课程的主要内容、基本要求和学时分配建议（总学时数:36+12学时）知识模块知识点要求学时学习方式课外学习要求1、无线传感器网络概述(2学时)1.1

无线传感器网络的基本概念

C2课堂讲授1.2

无线传感器网络的体系结构C课堂讲授1.3

无线传感器网络的基本特点C课堂讲授1.4

WSN的发展现状与趋势C课堂讲授1.5

无线传感器网络的应用领域C自学辅导2、物理层及信道接入技术(4学时)2.1物理层相关技术A1课堂讲授2.2信道接入技术A1课堂讲授2.3

IEEE

802.15.4标准B1课堂讲授2.4ZigBee标准B1课堂讲授3、路由、覆盖与拓扑技术(6学时)3.1无线传感器网络路由B1课堂讲授3.2无线传感器网络拓扑控制技术A2课堂讲授3.3无线传感器网络覆盖技术A2课堂讲授3.4典型的无线传感器网络覆盖算法与协议B1课堂讲授4、无线传感器网络定位、跟踪与时间同步技术(6学时)4.1无线传感器网络定位技术A2课堂讲授4.2无线传感器网络跟踪技术B2课堂讲授4.3无线传感器网络时间同步技术A2课堂讲授5、无线传感器网络安全(4学时)5.1无线传感器网络概述C1自学辅导5.2无线传感器网络的密码学原理B1课堂讲授5.3无线传感器网络安全防护B1课堂讲授5.4WSN的安全技术发展趋势C1课堂讲授6、无线传感器网络数据管理技术(4学时)6.1WSN的数据管理技术B1课堂讲授6.2WSN数据管理的关键技术C1课堂讲授6.3WSN数据管理系统B2课堂讲授7、物联网环境下的WSN网络接入技术(4学时)7.1基于WSN的多网融合技术B1课堂讲授7.2多网融合网管硬件设计B1课堂讲授7.3面向WSN的网络接入技术A1课堂讲授7.4多网融合的数据传输B1课堂讲授8、无线传感器网络硬件设计(6学时)8.1WSN的节点硬件设计A2分组讨论8.2面向多媒体的WSN硬件设计B2分组讨论8.3WSN低功耗硬件设计技术A2分组讨论注：知识点中粗体字部分为本课程的重点或难点建议使用教材及参考书1．理论课教材：王汝传。无线传感器网络技术及其应用[M].人民邮电出版社，20123．主要参考文献[1]孙利民，李建中.无线传感器网络[M].北京：清华大学出版社，2005[2]催逊学.无线传感器网络简明教程[M].北京：清华大学出版社，2009[3]陈林星.无线传感器网络技术与应用[M].北京：国防工业出版社，2009课程考核方式开卷考查+结课论文课内实验（实训）环节及要求（总学时数）序号实验（实训）项目实验（实训）内容实验（实训）目的及要求学时1ZStack点对点通信实验利用ZigBee实现点对点之间的无线电通信以数据传输为基础，利用ZigBee实现点对点之间的无线电通信，22ZStack广播通信实验(选)利用ZigBee实现点对多点之间的无线电通信以数据传输为基础，利用ZigBee实现点对多点(广播式)之间的无线电通信，23ZStack星状网络实验(选)利用ZigBee的多个节点，组成WSN网络利用ZigBee的多个节点，组成星状WSN网络，选择不同路由传递数据24ZStack树状网络实验利用ZigBee的多个节点，组成WSN网络利用ZigBee的多