【21-24课时】8.1 NB-IoT模块初始化

北京新大陆时代教育科技有限公司《传感器与传感网技术应用》课程教案《《传感器与传感网技术应用》授课教案授课教案《传感器与传感网技术应用》课程教案学年度第学期项目名称项目八智能交通灯系统授课教师授课时间课题名称任务一NB-IoT模块初始化授课班级授课人数课时4教学目标知识目标掌握LoRa、NB-IoT等LPWAN组网技术的原理、特点、选用方法；理解NB-IoT技术的布署、状态、工作模式及特点；能力目标掌握lierdaNB模组的引脚定义及和主芯片的连接方式，具备NB-IoT网络的组建能力；掌握应用AT指令完成NB模组的检测、入网连接、状态检测的方法。素质目标1.培养开阔灵活的思维能力、积极主动的探索精神；2.培养善于沟通、自我表达、互相协作的团队意识；3.使同学们具备严谨细致的工作态度；教学重点LoRa、NB-IoT等LPWAN组网技术的原理、特点、选用方法；掌握应用AT指令完成NB模组的检测、入网连接、状态检测的方法。教学难点理解NB-IoT技术的布署、状态、工作模式及特点；教法学法问题讨论法、讲授法、任务驱动法等。教学手段资源PPT、图片。学情分析使用教材《传感器与传感网技术应用》教学环节（时间分配）教学内容与教师活动学生活动设计意图教学手段引导案例（10min）1.关注地下水位数据监测引导学生了解、关注地下水位监测的重要性，引入对深井水位采集系统；听讲，形成对地下水位监测和系统构建重要性的认同；使学生对系统构建产生兴趣；PPT22.了解深井数据采集系统A.简要分析系统结构和性能；B.组织学生讨论各部分的功能、工作过程，引导作答，进行校正和系统整理；C.深入说明系统的安装、测量方式和面向云平台的数据集中处理系统；结合讲解和讨论、作答理解系统的结构、工作过程；听讲，建立对系统的细节和面向云平台的模式的理解；掌握地下水位数据采集系统的结构、工作过程和具体实现部分细节的了解；PPT23.搭建模拟深井数据采集系统A.说明系统的实施思路；B.播放项目功能演示视频，引导学生关注实现方式、相关技术和要点；C.归纳整理项目的学习内容和本任务要达成的目标；听讲解的过程中同步观察、分析系统的组织和实现的功能，了解本任务的学习目标；使学生建立对系统的清晰深刻的印象，明确学习目标。PPT3任务解读（10min）任务一NB-IoT模块初始化1.说明本任务的职业能力目标，对其中相关的术语进行简单说明；听讲，理解各项能力目标所述内容和相关术语，初步形成对网络体系的认知；使学生清晰认知本任务的学习目标，初步形成对NB-IoT网络体系的认知；PPT4-52.任务描述与任务要求A.说明任务来源和目标、系统的设计及系统结构：深井测水装置设置、网络式的布署；基于中国电信网的LPWAN的应用，加深对系统体系的认识；B.归纳各项任务要求，简单说明各项学习内容和学习思路；听讲，理解教师所讲内容，关注系统的设计与构建；关注系统网络式布署体系；理解各项任务要求；使学生明确任务的内容和要求，明确学习内容和学习思路；3.任务分析与计划A.梳理计划的大体流程；B.解读完成任务的各项具体工作；听讲，深入理解任务实施的相关细节，明确各项工作的内容；使学生明确本任务相关的各项工作，进一明确学习内容；了解低功耗广域网LPWAN（10min）1.低功耗广域网LPWAN简介A.简单解读其出现、特点；**引导学生结合生活实践和观察图8-1-1，讨论总结WiFi、蓝牙等组网技术的性能和特点：速度、覆盖范围、场景；**强调LPWAN的速度和覆盖情况，导出并强调LPWAN的性能和应用；听讲，参与讨论、作答，及时关注教师强调的部分；明确LPWAN的性能、应用和与WiFi、蓝牙等组网技术的区别，能够区分几种技术的应用和选择；PPT8-9B.LPWAN的分类的简要说明（1）工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；（2）工作于授权频谱的，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术；听讲，建立两类技术的名称、频谱的区分；理解SPI串行通信的原理、过程、特点和应用；PPT101.LoRa技术（20min）**LoRa的初步了解来源、扩频、广泛应用、通信标准、费用支付情况；(1)LoRa网络架构简单说明网络结构；组织学生观察网络的构成；详细终端节点的形态、入网方式；解读网关组网的方式及数据处理体系；听讲，了解记忆LoRa的背景知识；结合解读和观察，理解LoRa网络架构；识别各类终端节点，理解其入网方式；理解教师的分析，掌握网关的作用和数据处理过程；掌握LoRa的网络结构、终端节点形态和入网方式以及组网方式和数据处理方式；PPT11-13（2）Lora技术的特点①改善接收灵敏度，实现低功耗、远距离传输。②支持多信道、多数据速率的并行处理，系统容量大。③基于终端和连接器/网关的系统支持测距和定位。**教师结合实例的具体指导，对三个特点的各项指标进行分项解读；通过实例印证，理解三个特点的各项指标；掌握Lora技术的三个特点相关各项指标，加深对LoRa的认识；PPT14-152.NB-IoT技术（90min）**NB-IoT的初步了解简单说明广泛应用、通信方式、与5G的关系、来源；(1)NB-IoT的演进历程A.来源、通信模式深入说明；B.演进过程引导观察演进过程，初步认识；归纳演进过程中的重大事件；C.标准演变逐步说明NB-IoT标准的冻结、R13~R14各项标准；听讲，了解记忆NB-IoT的背景知识；理解解读，掌握NB-IoT演进过程、标准演变；掌握NB-IoT的背景知识、NB-IoT演进过程和标准演变；PPT17-22（2）NB-IoT网络架构①终端UE（UserEquipment）②无线网侧eNodeB（evolvedNodeB,E-UTRAN基站）③核心网EPC（EvolvedPacketCore）④IoT云平台⑤应用服务器AP（ApplicationServer）**结合实例解读网络的整体结构、各部分结构和入网方式；**CoAP通信协议功能简介和物联网中应用说明；通过实例印证，理网络结构和各部分组成和入网方式、通信协议的使用情况；通过实例印证，理网络结构和各部分组成和入网方式；对CoAP通信协议的应用；PPT23-28(3)NB-IoT的关键技术①NB-IoT的布署方式I.ST-独立部署模式**解读布署图，总结布署特点：运营商、频带设置、GSM基站；II.GB-保护带部署模式**解读布署图，总结频带分布；III.IB-带内部署模式**解读布署图，频带分布总结；按指导，有效进行布署图识图分析，听讲，理解三种布署的方式和特点；掌握三种布署的方式和特点PPT29-31②NB-IoT设备的状态转换与工作模式I.连接态(Connected)II.空闲态(Idle)III.节能态（PSM）**解读状态、数据处理和响应特点；听讲，按指导有效进行状态转换图识图分析和理解，理解状态转换过程和各种状态的工作方式、响应过程及特点；掌握各种状态的工作方式、响应过程及特点，建立系统状态转换模式体系；PPT32-35**DRX、eDRX、PSM三种工作模式及功耗：I.DRX-不连续接收工作模式II.eDRX-扩展不连续接收工作模式III.PSM-省电工作模式**解读各种模式的状态细节、数据处理、响应和功耗；**解读三种模式的应用；听讲，按指导进行各种工作模式的图示分析与理解，理解各种模式的功耗；理解和掌握三种模式的适用情况和选择方式；掌握各种工作模式的情况和特点；理解和掌握三种模式的适用情况和选择方式；PPT36-39**NB-IoT终端的实物A.TI出品的NB-IoT终端B.新大陆NB-IoT模块按指导，完成实物观察和认识；知道NB-IoT终端；PPT40(4)NB-IoT技术的优点①广覆盖②低功耗③低成本④大连接⑤授权频谱**解读各特点涵盖的指标；听讲，理解教师关于NB-IoT技术的优点的讲解；掌握NB-IoT技术的优点及各项指标的含义；PPT41-44(5)NB-IoT的应用通过经典案例的体系和应用场景说明，引导同学们加深对物联网应用的认识；结合指导观察图示场景，总结技术应用情况；掌握NB-IoT的典型应用和选择方法；PPT45-463.LoRa和NB-IoT的比较（10min）解读两种技术频谱安全性、建网成本、运营模式、信道带宽、调制方式、典型速率、典型容量、覆盖距离、电池寿命的指标，并进行对比；根据解读和比较引导，理解两种技术的各项指导，形成选择和构建的思路；对两种技术的性能和选择建立更清晰的认识；PPT47-484.lierdaNB-IoT模组（15min）(1) NB86-G系列模组简介解读实物图中的品牌、型号、iMEI、SN，引导学生认知芯片封装；梳理引导学生识记供电、发射功率、工作温度、丰富接口；了解协议及频段；按指导关注模组实物进行各项指标认读PPT50（2）NB86-G模块引脚描述扣图表，识认各引脚的名称和引脚功能，着重引