《无线传感器网络》理论教学大纲-清华大学出版社

《无线传感器网络》教学大纲

课程编号：

课程名称：无线传感器网络/Wireless sensor Networks简写WSNs

学时/学分：48 (含实验8学时)

先修课程：高级语言程序设计、操作系统、数据结构、计算机网络

适用专业：物联网工程

一、课程的性质与任务

本课程旨在全面系统地阐述当前各种主流的无线传感网络的基本原理，结合多种无线传感网络开发平台，深入浅出地讲解无线传感网络的基本技术。在讲授内容上，力求反映国内外该方向技术的最新进展，在讲述方法上，注重理论与实际、原理与应用相结合，无线传感网络是现代通信产业中发展最为活跃的行业之一。本课程介绍无线传感网络的系统构成、网络技术、协议、开发平台和应用，学生通过学习本课程应该达到以下目标：

1.熟练掌握有关无线传感网络的基本概念、基本理论以及基本的分析设计方法；

2.较好掌握有关各种无线传感网络的支撑技术，操作系统及仿真软件；

3.了解无线通信系统的关键技术和实现方法，包括路由协议、网络协议的技术标准。

4.进一步了解无线传感网络的应用和发展前景。

二、课程的教学内容、基本要求及学时分配

（一）教学内容

1. 无线传感器网络概述

传感器网络的基本概念、传感器网络的特征、传感器网络的关键性能指标、无线传感器网络的应用，无线传感器网络的研究历史。

2. 无线传感器网络结构、覆盖与连接

感器网络拓扑结构、传感器网络覆盖、无线传感网络连接可靠性。

3. 无线传感器网络通信

无线传感器网络协议结构、物理层、数据链路层协议、网络层协议、传输层协议、应用层协议、无线传感器网络跨层设计

4.无线传感器网络的支撑技术

时间同步机制、定位技术、数据融合、能量管理、容错技术、数据管理、服务质量保证。

5. 无线传感器网络MAC层

无线传感器网络MAC协议的分类、IEEE 802.11协议、基于竞争的MAC协议、基于时分复用的MAC协议。

6.无线传感器网络协议的技术标准

技术标准的意义、IEEE 1451系列标准、IEEE 802.1 5.4标准、ZigBee协议标准、蓝牙(Bluetooth)、UWB。

7. 无线传感器网络的路由协议

路由协议概述、平面路由协议、层次路由协议、能量感知路由、基于查询的路由、地理位置路由、可靠路由协议、路由协议自主切换。

8. 无线传感器网络安全

WSN安全概述、WSN中的安全攻击、SPINS安全解决方案、安全管理。

9. 无线传感器网络应用开发

无线传感器网络硬件平台、操作系统与软件开发、后台管理软件、无线传感器网络的仿真、无线传感器网络应用开发。

10.物联网环境下的WSN

RFID与WSN的整合、物联网与WSN。

（二）课程教学基本要求

课程的主要目标是帮助学生了解无线传感网络的基本原理、体系结构以及面临的挑战，同时通过理论和实践的授课方式加深对某种无线传感技术的理解。本课程主要讨论无线传感网络的基本技术，并不断深入分析具体无线传感网络的原理；强调理解和使用。本课程的教学环节包括课堂讲授，作业、学生自学，实验操作、应用任务（解决方案）设计、小组课题、考试等。在教学方法上，要在讲述相关理论知识时适当作应用案例分析；在教学手段上，要采用多媒体进行讲解和演示；结合试验操作讲解，平时作业以思考题为主，考试采用闭卷方式，考试范围应涵盖所有讲授的内容且应能反映出学生分析和解决问题的能力。

总评成绩：平时成绩30％(作业,课堂考勤,实验),期末考核70％。

（三）学时分配

本课程的理论教学时数为32学时分配如下表：

（四）课程内容的重点、难点

本课程的重点是无线传感器网络的支撑技术、协议的技术标准和安全技术的掌握。

难点是应用开发和环境监测系统。

三、课程改革与特色

本课程全面介绍目前广为应用的无线传感器网络核心技术，内容多、更新快，因此在进行教学的时候，要注意理论联系实际，加强学生动手环节的训练。

理论教学全部采用多媒体教学，上机实践可以通过学生自己动手搭建一个无线传感器网络的应用系统,，进行实验数据的分析。

四、推荐教材及参考书

推荐教材：

<<无线传感器网络原理及方法>>作者：许毅, 出版社:清华大学出版社, 2012.1

参考书：

<<无线传感器网络简明教程>>作者：崔逊学、左从菊, 出版社:清华大学出版社, 出版或修订时间：2009-07

<<无线传感器网络>>作者：孙利民, 出版社:清华大学出版社, 出版或修订时间：2005-05

<<无线传感器网络的安全和优化>>作者：许力,出版社: 电子工业出版社, 出版或修订时间：2010-03

<<面向实时监测的无线传感器网络>>作者：杨玺,出版社:人民邮电出版社,出版或修订时间：2010-10出版

执笔：许毅

审阅：日期：

审定：日期：