物联网短距离无线通信技术教学大纲.docx
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物联网短距离无线通信技术教学大纲
《物联网短距离无线通信技术》教学大纲
课程名称:
物联网短距离无线通信技术课程代码:
课程类型:
专业选修(考查)适用专业:
移动互联应用技术
总学时:
32理论学时:
32实验学时:
0学分:
2
先修课程:
通信电子线路、物联网概论
一、课程性质、目的和任务
物联网短距无线通信技术属于专业选修课,是一门理论与实践性很强的课程。
目的是培养学生对物联网短距无线通信各种技术的基本概念、基本原理、基本应用和组网技术有较为全面的理解。
主要介绍在物联网应用中常用的短距离无线通信技术:
蓝牙、ZigBee(紫蜂)、无线局域网(WLAN)、IrDA(红外)、RFID(射频识别)、近场通信(NFC)技术、超宽带(UWB)技术、60GHz无线通信技术、可见光通信技术、Adhoc网络(自组网)技术等。
该课程要求学生掌握每种短距离无线通信技术的基本原理、系统基本构成、基本应用,学会在物联网系统设计中选择合适的短距无线通信技术,引导学生进入短距离无线通信技术这一生机勃勃的研究应用领域。
二、教学基本要求
1、知识、能力、素质的基本要求
了解物联网短距无线通信技术基本原理、基本特点,掌握分析方法,熟悉组网技术,使学生具备一定的物联网短距无线通信技术服务能力,能应用技术分析阐释常见的物联网短距无线通信技术系统,为物联网短距无线通信技术系统的管理维护和开发打下必要的理论基础和技能。
2、教学模式基本要求
本课程采用理论教学为主,课堂讲授、分组专题报告与课外讨论相结合。
理论授课方式为课堂讲授和多媒体辅助演示。
三、教学内容及要求
1.1物联网概述
1.1.1物联网的概念
1.1.2物联网的发展
1.1.3物联网的体系结构
1.1.4物联网的关键技术
1.2物联网通信
1.2.1移动通信
1.2.2宽带无线接入
1.2.3短距离无线通信
1.2.4无线传感器网络
1.3短距离无线通信技术概览
1.3.1蓝牙
1.3.2Wi-Fi
1.3.3IrDA
1.3.4ZigBee
1.3.5RFID
1.3.6NFC
1.3.7UWB
1.3.860GHz
1.3.9Z-Wave
第2章蓝牙无线通信技术
教学内容:
2.1蓝牙技术概述
2.1.1蓝牙技术发展概况
2.1.2蓝牙的技术特点
2.1.3蓝牙系统组成
2.2蓝牙协议体系结构
2.2.1蓝牙核心协议
2.2.2电缆替换协议(RFCOMM协议)
2.2.3电话传送控制协议
2.2.4选用协议
2.2.5主机控制接口(HCI)功能规范
2.3蓝牙协议子集及应用规范
2.3.1通用接入协议子集
2.3.2串口协议子集
2.3.3服务发现应用协议子集
2.4蓝牙组网与蓝牙路由机制
2.4.1蓝牙网络拓扑结构
2.4.2蓝牙路由机制
2.5蓝牙技术的应用
教学要求:
掌握蓝牙协议体系结构、蓝牙协议子集及应用规范、蓝牙组网、蓝牙路由机制;了解蓝
牙技术、蓝牙技术的应用。
第3章ZigBee无线通信技术*
教学内容:
3.1ZigBee技术概述
3.1.1ZigBee发展概况
3.1.2ZigBee技术的特点
3.1.3ZigBee的应用目标
3.2ZigBee协议栈
3.2.1ZigBee协议架构及其特点
3.2.2ZigBee协议栈体系安全
3.2.3安全密钥
3.3ZigBee组网技术
3.3.1ZigBee网络层
3.3.2ZigBee网络节点的结构
3.3.3组建网络
3.4ZigBee路由协议分析
3.4.1网络层地址分配机制
3.4.2ZigBee的路由协议
3.5基于ZigBee的无线传感器网络
3.5.1基于ZigBee的无线传感器网络
3.5.2ZigBee无线传感器网络的工作模式
3.6ZigBee的应用
第4章WLAN无线通信技术
教学内容:
4.1WLAN概述
4.1.1WLAN技术标准
4.1.2WLAN的技术特点
4.1.3WLAN的拓扑结构
4.2WLAN物理层技术
4.2.1IEEE802.11
4.2.2IEEE802.11b
4.2.3IEEE802.11a/g
4.2.4IEEE802.11n
4.3WLAN的MAC层技术
4.3.1CSMA/CA
4.3.2DCF与PCF
4.4WLAN网络安全技术
4.4.1WEP
4.4.2WPA/RSN
4.4.3身份认证及密钥管理
4.5WLAN的应用
4.5.1WLAN的典型应用
4.5.2WLAN与其他技术的比较
教学要求:
掌握WLAN物理层、MAC层技术;了解WLAN的应用。
第5章IrDA无线通信技术
教学内容:
5.1IrDA概述
5.1.1IrDA的技术特点
5.1.2IrDA的发展概述
5.2IrDA技术标准
5.2.1物理层规范(IrPHY)
5.2.2连接建立协议层(IrLAP)
5.3基于IrDA协议栈的红外通信
5.3.1IrDA协议栈
5.3.2核心协议层
5.3.3可选协议层
5.4IrDA的应用
教学要求:
掌握IrDA技术标准、IrDA协议栈的红外通信;了解IrDA的应用。
第6章RFID无线通信技术
教学内容:
6.1RFID基础
6.1.1射频基础
6.1.2自动识别技术概述
6.2RFID的基本原理
6.2.1RFID的工作原理
6.2.2RFID的系统组成
6.2.3RFID的技术特点
6.2.4RFID的技术标准
6.3RFID的关键技术
6.3.1RFID的天线
6.3.2防碰撞技术
6.3.3安全与隐私问题
6.4RFID技术的应用
6.4.1RFID技术的应用背景
6.4.2RFID技术的重要参数
6.4.3RFID技术的典型应用
6.4.4RFID技术的应用前景
第7章NFC无线通信技术
教学内容:
7.1NFC概述
7.1.1NFC的概念
7.1.2NFC的发展
7.1.3NFC的技术特点
7.2NFC的技术原理
7.2.1工作原理
7.2.2技术标准
7.2.3工作模式
7.3NFC的安全问题
7.3.1链路层安全
7.3.2应用层安全
7.4NFC的应用与发展前景
7.4.1NFC的应用
7.4.2NFC的发展前景
教学要求:
掌握NFC的技术原理;了解NFC的应用与发展前景。
第8章UWB无线通信技术
教学内容:
8.1UWB技术概述
8.1.1UWB技术的产生与发展
8.1.2UWB的技术特点
8.1.3UWB的信道传播特征
8.2UWB的关键技术
8.2.1UWB的脉冲成形技术
8.2.2UWB的调制与多址技术
8.2.3UWB接收机的关键技术
8.3UWB的系统方案
8.3.1单带系统
8.3.2多带系统
8.4UWB技术的标准化
8.4.1UWB技术标准之争
8.4.2DS-UWB方案
8.4.3MB-OFDM-UWB方案
8.5UWB的应用及研究方向
8.5.1UWB的应用
8.5.2UWB的研究方向
教学要求:
掌握UWB关键技术、系统方案及其标准化;了解UWB技术应用及研究方向。
第9章60GHz无线通信技术
教学内容:
9.160GHz无线通信技术概述
9.1.160GHz无线通信技术的特点
9.1.260GHz无线通信的优势
9.1.360GHz无线通信技术发展现状
9.260GHz无线通信的标准化
9.2.1标准化概况
9.2.2IEEE802.15.3c协议简介
9.2.3ECMA-387简介
9.360GHz无线通信关键技术
9.460GHz无线通信的应用
教学要求:
掌握60GHz无线通信的标准化、60GHZ无线通信关键技术;了解60GHz无线通信技
术及其应用。
第10章可见光无线通信技术*
教学内容:
10.1可见光通信概述
10.1.1可见光通信的基本原理
10.1.2可见光通信的性质
10.1.3可见光通信的发展现状
10.2短距离可见光通信的标准化
10.2.1VLC光谱与网络结构
10.2.2物理层
10.2.3媒体访问控制层
10.3可见光通信的关键技术
10.3.1信道建模
10.3.2阵列光源的布局设计
10.3.3信道编码技术
10.3.4调制复用技术
10.3.5均衡技术
10.3.6分集接收技术
10.4可见光通信的应用
第11章Adhoc网络无线通信技术
教学内容:
11.1ADHOC网络概述
11.1.1Adhoc网络的起源与发展
11.1.2Adhoc网络的特点
11.1.3Adhoc网络的体系结构
11.1.4Adhoc网络的关键技术
11.2ADHOC网络的MAC协议
11.2.1信道接入的公平性
11.2.2隐藏终端与暴露终端问题
11.2.3MAC协议中的跨层设计
11.2.4节能MAC协议
11.2.5MAC协议的QoS保障
11.3ADHOC网络的路由协议
11.3.1Adhoc网络的单播路由协议
11.3.2Adhoc网络的多播路由协议
11.4ADHOC网络的QOS研究
11.4.1QoS概述
11.4.2Adhoc网络的QoS服务模型
11.4.3Adhoc网络的QoS信令
11.5ADHOC网络的应用
11.5.1Adhoc网络的应用领域
11.5.2Adhoc传感器网络
教学要求:
掌握ADHOC网络的MAC协议、路由协议;了解ADHOC网络QOS研究方法及ADHOC网络应用。
五、学时分配
序号
教学内容
理论
1
第一章概述
2
2
第二章蓝牙技术
4
3
第三章ZigBee无线通信技术
4
4
第四章WLAN无线通信技术
2
5
第五章IrDA无线通信技术
2
6
第六章RFID无线通信技术
4
7
第七章NFC无线通信技术
4
8
第八章UWB无线通信技术
2
9
第九章60GHz无线通信技术
2
10
第十章可见光无线通信技术
2
11
第十一章Adhoc网络无线通信技术
2
12
习题总结课
2
合计
32
六、考核办法
坚持突出对基础知识和能力考核的原则。
在考核过程中要坚持体现学生运用知识解决问题的能力,兼顾学习水平、学习态度等方面的考查。
考查项目及考核比重:
平时成绩30%,(其中出勤表现50%、作业50%),期末试卷70%
七、推荐教材和教学参考书
教材:
董健《物联网与短距离无线通信技术》(2016年第2版)电子工业出版社
参考书:
1、郭梯云,邬国扬.ZIGBEE技术及其应用(第2版).西安:
电子科技大学出版社,2015.7
2、沙学军.无线局域网.北京:
电子工业出版社,2013.4
3、章坚武.短距离无线与移动通信网络(第2版).西安:
电子科技大学出版社,2013.5
4、宋燕辉.第4代移动通信技术.北京:
人民邮电出版社,2012.11
制订:
审定:
批准:
《物联网短距离无线通信技术》授课计划表
周次
节次
内容
作业次数
辅导答疑
1
周二1-2
1.1物联网概述
作业
P281-4
2
周二1-2
1.2物联网通信
3
周二1-2
1.3短距离无线通信技术概览1
4
周二1-2
1.3短距离无线通信技术概览2
5
周二1-2
2.1蓝牙技术概述2.2蓝牙协议体系结构
作业
P285-13
6
周二1-2
2.3蓝牙协议子集及应用规范2.4蓝牙组网与蓝牙路由机制2.5蓝牙技术的应用
7
周二1-2
3.1ZIGBEE技术概述3.2ZIGBEE协议栈
8
周二1-2
3.3ZIGBEE组网技术3.4ZIGBEE路由协议分析
作业
P461-5
作业
P971-8
9
周二1-2
3.5基于ZIGBEE的无线传感器网络3.6ZIGBEE的应用
10
周二1-2
4.1WLAN概述4.2WLAN物理层技术4.3WLAN的MAC层技术4.4WLAN网络安全技术4.5WLAN的应用
11
周二1-2
第五章IRDA无线通信技术
12
周二1-2
第六章RFID无线通信技术
13
周二1-2
第七章NFC无线通信技术
作业
P1231-9
13
周五7-8
第八章UWB无线通信技术
14
周二1-2
第九章60GHZ无线通信技术
14
周五7-8
第10章可见光无线通信技术
教研室主任签字:
日期
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- 关 键 词:
- 联网 短距离 无线通信 技术 教学大纲