《傳感器網(wǎng)絡(luò)》教學(xué)大綱
課程名稱：
| 傳感器網(wǎng)絡(luò)
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課程編號：
| 420307
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適用專業(yè)：
| 網(wǎng)絡(luò)工程
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課程類別：
| 物聯(lián)網(wǎng)工程技術(shù)方向
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課程學(xué)分：
| 3
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總學(xué)時：
| 54
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其中：理論學(xué)時
| 42
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實驗學(xué)時
| 12
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先修課程：
| 移動通信、計算機網(wǎng)絡(luò)
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一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)
傳感器網(wǎng)絡(luò)是集傳感器技術(shù)、微電機技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和無線通信技術(shù)于一體的綜合信息處理平臺，具有廣泛的應(yīng)用前景。由于傳感器節(jié)點由于計算能力、存儲開銷、處理能力、能量供應(yīng)等方面的限制，傳感器網(wǎng)絡(luò)中在路由、定位、時間同步、安全等方案變得極具挑戰(zhàn)性。
《傳感器網(wǎng)絡(luò)》是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的一門方向課。通過學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)，著重掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議，了解傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點定位、目標跟蹤、時間同步和安全等幾大支撐技術(shù)，為在基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用中，深入利用關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)計優(yōu)質(zhì)的應(yīng)用系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。
通過本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生達到:
1．掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)。
2．掌握典型的路由算法、定位算法、時間同步算法、密鑰預(yù)分配方案。
二、課程教學(xué)基本內(nèi)容與要求
第一章 概述
（一）基本教學(xué)內(nèi)容
1.1引言
1.2傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
1.3傳感器網(wǎng)絡(luò)的特征
1.4傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域
1.5傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史
（二）基本要求
教學(xué)目的：掌握傳感器節(jié)點的組織結(jié)構(gòu)、掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)、了解組網(wǎng)特征與限制條件、應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展史。
教學(xué)重點：重點講解傳感器節(jié)點的組織結(jié)構(gòu)、傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。
教學(xué)難點：傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。
第二章 微型傳感器的基本知識
（一）基本教學(xué)內(nèi)容
2.1傳感器概述
2.2常見傳感器的類型介紹
2.3傳感器的一般特性和選型
2.4微型傳感器應(yīng)用示例
（二）基本要求
教學(xué)目的：了解常用傳感器的類型與工作原理、初步掌握傳感器的特性和選型原則。
教學(xué)重點：傳感器節(jié)點的工作原理、傳感器節(jié)點選型原則
教學(xué)難點：傳感器節(jié)點的工作原理
第三章 傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信與組網(wǎng)技術(shù)
（一）基本教學(xué)內(nèi)容
3.1物理層
3.2 MAC協(xié)議
3.3路由協(xié)議
（二）基本要求
教學(xué)目的：了解通信傳輸介質(zhì)的類型、掌握IEEE 802.11MAC協(xié)議與S-MAC協(xié)議、掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)分組傳輸路由協(xié)議與定向擴散路由
教學(xué)重點：IEEE 802.11MAC協(xié)議、S-MAC協(xié)議、定向擴散路由
教學(xué)難點：S-MAC協(xié)議、定向擴散路由
第四章 傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)
（一）基本教學(xué)內(nèi)容
4.1時間同步機制
4.2定位技術(shù)
4.3數(shù)據(jù)融合
4.4能量管理
4.5安全機制
（二）基本要求
教學(xué)目的：掌握傳感器網(wǎng)絡(luò)時間同步機制與安全機制、掌握無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的定位方法、掌握數(shù)據(jù)融合和能量管理方法。
教學(xué)重點：同步機制、定位和數(shù)據(jù)融合算法、能量管理方法、安全協(xié)議。
教學(xué)難點：TPSN同步協(xié)議、無需測距的定位算法、SPINS協(xié)議。
第五章 傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)
（一）基本教學(xué)內(nèi)容
5.1仿真平臺和工程測試床
5.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)點的硬件開發(fā)
5.3操作系統(tǒng)和軟件開發(fā)
（二）基本要求
教學(xué)目的：了解傳感器網(wǎng)絡(luò)的仿真與硬件開發(fā)測試技術(shù)和方法。
教學(xué)重點：仿真技術(shù)及仿真平臺、傳感器結(jié)點模塊化設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)結(jié)點操作系統(tǒng)及軟件開發(fā)。
教學(xué)難點：仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)點操作系統(tǒng)的使用。
第六章 傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的技術(shù)標準
（一）基本教學(xué)內(nèi)容
6.1技術(shù)標準的意義
6.2 IEEE1451系列標準
6.3 IEEE802.15.4標準
6.4 ZigBee協(xié)議標準
（二）基本要求
教學(xué)目的：了解IEEE 802.15.4標準、掌握ZigBee規(guī)范。
教學(xué)重點：IEEE802.15.4標準的物理層和MAC層協(xié)議、ZigBee協(xié)議標準。
教學(xué)難點：ZigBee網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)。
第七章 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的軍事應(yīng)用
（一）基本教學(xué)內(nèi)容
7.1戰(zhàn)場感知的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
7.2常見的地面戰(zhàn)場微型傳感器
7.3美軍沙地直線傳感器網(wǎng)絡(luò)項目介紹
（二）基本要求
教學(xué)目的：了解傳感器網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用中應(yīng)注意的問題，以及在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用。
教學(xué)重點：傳感器結(jié)點在軍事領(lǐng)域中的選型以及戰(zhàn)場感知的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
教學(xué)難點：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
第八章 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗
（一）基本教學(xué)內(nèi)容
8.1實驗背景和設(shè)計
8.2實驗內(nèi)容和步驟
（二）基本要求
教學(xué)目的：了解無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗過程中的應(yīng)注意的問題以及TinyOS的相關(guān)知識。
教學(xué)重點：TinyOS的基本概念與要求。
教學(xué)難點：TinyOS的體系結(jié)構(gòu)。
三、課程各章節(jié)學(xué)時分配
序號
| 內(nèi)容
| 理論學(xué)時
| 實驗學(xué)時
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網(wǎng)工
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| 網(wǎng)工
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1
| 概論
| 3
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2
| 微型傳感器的基本知識
| 3
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3
| 傳感器網(wǎng)絡(luò)的通信與組網(wǎng)技術(shù)
| 8
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| 6
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4
| 傳感器網(wǎng)絡(luò)的支撐技術(shù)
| 12
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| 6
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5
| 傳感器網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開發(fā)基礎(chǔ)
| 6
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6
| 傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的技術(shù)標準
| 4
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7
| 傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的軍事應(yīng)用
| 3
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8
| 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實驗
| 3
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合計
| 42
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| 12
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四、本課程課外學(xué)習(xí)與修學(xué)指導(dǎo)
由于該課程涉及信息的感知及傳輸、能量的管理、節(jié)點定位、時間同步、安全機制等方面，內(nèi)容復(fù)雜，難度較大，且具有很強的實踐性，所以要學(xué)好本課程，必須做到理論與實踐緊密結(jié)合，才能達到較好的學(xué)習(xí)效果。
五、本課程考核方式及成績評定標準
考核方式：閉卷考試
成績評定方法：本課程的考核是平時成績、實驗成績和期終考試成績相結(jié)合。具體比例為：上課出勤、作業(yè)占20%，實驗占20%，期末考試成績占60%。
其中期未考試總分100分，基礎(chǔ)題占50%，中等難度題占40%，較難題占10%?？荚囶}型主要有：選擇題、填空題、簡答題、算法題等。
六、教材及參考書
教材：《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡明教程》，崔遜學(xué)主編，清華大學(xué)出版社，2009年7月。
主要參考書：
[1] 《Protocol and Architecture of Wireless Sensor Network》，Holger Karl, AndreasWillig編著，John Wiley & Sons，Ltd. 2005.
[2] 《無線傳感器網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用》，李善倉等主編，機械工業(yè)出版社，2008。
大綱撰寫人：李素君
大綱審閱人：彭智朝
教學(xué)副主任：易葉青
編寫日期：2012.6
