浅析《无线传感器网络》课程的设置

生理解 传输 层可 靠传 输 的必要性 ， 网络产 生拥 塞 的原
因， 拥塞 检测常用方法 的分类 ， 理解避免 和降低 网络拥 塞技术 的原 理 和有效 性 ， 掌握 网络拥 塞 和数 据 传输可
现代计算机 ２ ０ １ ７ ． ０ ６ 上 国
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教学园地
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靠性 的依赖和平 衡关系 。传输层 实验教学 要求学生 能 够 在传感 器节 点上 实现具 有代 表性 的传输 层协 议 ， 例
如Ｐ Ｓ Ｆ Ｑ、 Ｅ Ｓ Ｒ Ｔ、 Ｃ Ｏ Ｄ Ａ和 Ｇ Ａ Ｒ Ｕ Ｄ Ａ等 。这些 协议 的实
入 的掌握协 议 的精 髓 以及每 个细节设 计 ， 体会 到具 有 代 表性协议 的精华所在 。 由于传感器 网络实验教 学要 求编 写 的程 序代码 在传 感器 节点 上运行 ， 因此 学生 必 须具有嵌人 式程序设计 的基础 。考虑 到该 门课程 的实 验课 程学 时数有 限 ， 而且要 编码 实现每 个完 整协议 需 要一定 的工作量 ， 凶此 针对编程能 力强弱不 同的学 生 ， 实验教学 的 内容可 以有 所调整 。无线传 感器 网络 实验 教学 一共 由 四个 部分 组成 ， 分别 是无线 传感 器 网络路 南协 议 ， 无线 传感 器 网络 Ｍ Ａ Ｃ协议 ， 无线 传感 网络 传 输协议 和一个无线传感 器 网络智 能监测系统 。无线传 感 器 网络路 由协 议实 验要求 学生 建立 一棵路 南树 ， 实 现 网络 内节点通过 多跳数据传输 。针对编程 能力 较强 的同学 ， 实验要求 所构建路 南树包含节点不少 于 ｌ ０ 个，
话层 、 表示层 、 传 输层 、 路 由层 、 数据 链路层 和物 理层 。
库 定义有具体要 求 。这 就要求学生具有 数据库 理论知 识 作为 前续课 程 ， 并且具 备用 高级 语 言设计并 实 现图
形界 面程序 的能力。
传感 器 网络传输 层主要涉 及到 的功 能为端对端 的 数据 可靠 传输 。为 了实现 数据传 输 的可靠 性要 求 ， 达 到 降低 网络拥 塞 的 目的 ， 该 层 协议 的设置 将采 用拥 塞 检测 、 速 率控 制等 相关技 术 。该层教 学 的难点 在于 学
置的问题和方法 。
关键词 ：
无 线传感 器网络 ； 课程设置 ； 实验教学
基金项 目：
黑龙江大学新世 纪教育 教学改 革工程项 目（ Ｎ ｏ ． ２ ０ １ ４ ０ ６ ）
０ 引言
随着无 线技 术 、 嵌 入式 技术 和感 知技术 的不 断进 步和发 展 ， 物联 网在人们 的生 产和生 活 中有着越 来越 广 泛的应用 ， 物联 网被认为 是 ２ １ 世纪最有 潜力 的新技 术 。２ ０ １ １ 年开始 ， 很 多高校 开设 了物 联 网工程专业 ， 以更 好 地 培 养 培养 物 联 网相 关 技 术人 才 ， 与 国际 接
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文章编号 ： １ ０ ０ ７ — １ ４ ２ ３ （ ２ ０ １ ７ ） １ ６ — ０ ０ ２ ３ — ０ ３
浅 析《 无线传 感器 网络》 课 程的设置
任倩倩
（ 黑龙江大学计算机科学技术学 院 ， 哈尔滨 １ ５ ０ ０ ８ ０ ）
摘要 ：
针对《 无线 传感器 网络》 课 程的特点和教学 目的 ， 分析无线 传感器 网络课 程 的教学 内容和教学难 点 ， 讨论课 程实验设
针对 每一层 ， 无 线传 感器 网络理 论课 程要使 学生 掌握 该 层 的工作 原理 、 主要 技术 、 当前 国际 发展前 沿 ， 无线
传 感器 网络 实验教学需要 学生能够控 制该层涉及 到相 关 硬件 ， 在传感器节点上编写程序并运行 。
２ 《 无线传பைடு நூலகம்器网络》 课程的教学 内容和难点
路 由树 的层 次不少 于 ３ 层 。对 于编程能 力较薄弱 的学
现 要求学 生具 有控 制无线 通信 部件 的能力 ， 掌 握传感
器节点无 线通信 的原理 。
传 感器 网络 路 由层主要 涉及到 的功 能为实现传感
器 节点之 间单 跳数据 的转 发 。传感器 网络 的特性要 求 该层协 议 的设 计必 须要 考虑 传感器 网络 能源 问题 、 无 线 通信能 力有 限等需求 。该层教学要求 学生具有计 算 机 算法设 计 实现 和概率 论课 程作 为基础 ， 现有 路 南协 议 通 常将贪 心 、 动态规 划等算 法理 论与 具体路 由设 计 相 结合 ， 在 网络 内设计 出一 条或 多条能 源有效 的优 化 路 径 。学 乍对算法设计 和概率论课 程的掌握程度 直接 影 响 了对 路 由协 议Ｔ作 原理 的理解 。路 由层实验 教学
传感 器 技术 、 无线 传感 器 网络 和嵌 入 式程 序 设计 等 。
在物 联 网专业 开设 的几 门课程 中， 《 无线 传感 器网络》 是一 门综 合性课 程 ， 它综合 了数据管 理 ， ＭＡ Ｃ 层 协议 ，
路 由技术 、 定位 技术和时 间同步等各项技术 ， 因此研究
该门课 程理论 和实验内容的设置具有重要意义［ ２ １ 。
传感器 网络应用层 主要实现将 接收到 的传 感器感 知数据在屏 幕上显示这 一 目的。为 了按照用 户需要显
示 所需 的数 据 ， 通 常应 用对 于数据 的显 示格式 和数据
１ 《 无线传 感器 网络》 课程的教学 目的
无 线传感 网络 由大量 传感 器 节点组 成 ， 这些 节点 布置在 监测 区域 内 ， 用 以监测特定 的物理现象 ， 产生光 强、 温度 、 湿度 、 加 速度 、 声 音等感 知数 据 ， 并 把感 知数 据反馈 给用户 以进一步 处理 。在传感 器 网络 的整个 工 作中， 涉及 到感 知模块 、 处 理器模块 、 无 线通 信模块 三 大模块 的协作工作 。学 生要求掌握 每个模块 的工作原 理， 并 可 以编程控 制 每个模 块 的工 作 。无 线传 感器 网 络 的课程 内容包括 网络 的七层协议 ， 分别 是应用层 、 会
无线 传感 网络在实际应用 中并不需 要会话层 和表 示层 ， 因此在接 收端 只要采 用 五层协 议就 可 以达到采 集感 知数 据 的 目的。针对 以下 五层协 议 ， 我们将 具体
讨论每次协议 的教学 内容 以及 教学难 点所在 。
轨 。物联 网工程专业设 置的课程包括 ， 无线通信技术 、