教学大纲编写

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《无线传感器网络》课程教学大纲
一、课程总述
本课程大纲以2014级电子信息工程、通信工程本科专业人才培养方案为依据编制的。

三、单元教学目的、教学重难点和内容设置
第1章概述
【教学目的】了解WSN的基本概念、基本组成和工作原理、常用传感器微尘平台、WSN工艺和协议栈。

【重点难点】WSN的基本概念、基本组成和工作原理、常用传感器微尘平台。

【教学内容】
第一节传感器微尘平台
一、低端平台二、高端平台三、标准化工作四、软件
第二节WSN工艺和协议栈
一、物理层二、数据链路层三、网络层四、传输层五、应用层
第2章WSN应用
【教学目的】了解WSN的常见应用。

【重点难点】WSN的常见应用。

【教学内容】
第一节军事应用
一、智能微尘二、狙击手侦测系统三、VigilNet系统
第二节环境应用
一、大鸭蛋实验二、CORIE 三、ZebraNet系统四、火山监测五、
洪水早期检测
第三节医疗应用
一、人工视网膜二、病人监测三、应急响应
第四节家庭应用
一、用水监测
第五节工业应用
一、预防性维护二、结构健康监测三、其他商业应用
第3章WSN设计影响因素
【教学目的】了解WSN设计时的硬件约束、容错性、可扩展性、生产成本、拓扑结构、传输介质和功耗影响因素。

【重点难点】WSN设计时的拓扑结构和功耗影响因素。

【教学内容】
第一节硬件约束
第二节容错性
第三节可扩展性
第四节生产成本
第五节环境应用
一、预部署和部署阶段二、后期部署阶段三、额外节点的重新部署阶段
第六节传输介质
第七节功耗
一、传感二、数据处理三、通信
第4章物理层
【教学目的】了解物理层RF技术、射频无线通信技术、调制和无线信道效应,理解物理层信道编码、物理层IEEE 802.15.4标准。

【重点难点】物理层信道编码、物理层IEEE 802.15.4标准。

【教学内容】
第一节物理层技术
一、RF 二、其他技术
第二节射频无线通信概述
第三节信道编码(差错控制编码)
一、分组码二、联合信源信道编码
第四节调制
一、FSK 二、QPSK 三、二进制和MM进制调制
第五节无线信道效应
一、衰减二、多径效应三、信道差错率
第六节物理层标准
一、IEEE 802.1 5.4 二、现有的收发机
第5章介质访问控制
【教学目的】了解MAC层的挑战和CSMA机制,理解基于竞争的介质访问、预留的介质访问和混合介质访问。

【重点难点】MAC层的挑战、基于竞争的介质访问。

【教学内容】
第一节MAC层的挑战
一、功耗二、结构三、基于事件的网络四、相关性
第二节CSMA机制
第三节基于竞争的介质访问
一、S-MAC 二、B-MAC 三、CC-MAC 四、其他基于竞争的MAC
协议
第四节预留的介质访问
一、TRAMA 二、其他预留的MAC协议三、小结
第五节混合介质访问
一、Zebra-MAC
第6章差错控制
【教学目的】了解WSN中的差错控制的基本概念、差错控制方案的分类。

【重点难点】差错控制方案的分类。

【教学内容】
第一节差错控制方案的分类
一、功率控制二、ARQ 三、FEC 四、HARQ
第二节WSN中的差错控制
第7章网络层
【教学目的】了解网络层路由选择的挑战,理解以数据为中心和等级化的路
由协议、分层协议。

【重点难点】以数据为中心和等级化的路由协议、分层协议。

【教学内容】
第一节路由选择的挑战
一、功耗二、可扩张性三、寻址技术四、鲁棒性五、拓扑结构六、应用
第二节以数据为中心和等级化的路由协议
一、洪泛二、谣传三、信息协商机制四、定向扩散五、定性评价
第三节分层协议
一、LEACH 二、PEGASIS 三、TEEN和APTEEN 四、定性评价
第8章传输层
【教学目的】了解传输层的挑战、RMST、PSFQ、CODA、ESRT协议的
定量和定性评价。

【重点难点】RMST、PSFQ、CODA、ESRT协议的定量和定性评价。

【教学内容】
第一节传输层的挑战
一、端到端的通信方式二、应用相关性三、能量消耗四、非对称性五、路由/寻址受限
第二节RMST
一、定性评价
第三节PSFQ
一、定性评价
第四节CODA
一、定性评价
第五节ESRT
一、定量评价
第10章跨层解决方案
【教学目的】了解跨层层间影响和跨层模块,理解跨层的相互作用。

【重点难点】跨层模块、跨层的相互作用。

【教学内容】
第一节层间影响
第二节跨层的相互作用
一、MAC层和网络层二、MAC层和应用层三、网络层和物理层四、
传输层和物理层
第三节跨层模块
一、启动判决二、传输启动三、汇聚节点竞争四、基于角度的路
由五、局部跨层拥塞控制六、小结:XLP跨层的相互作用和性能
第11章时间同步
【教学目的】了解时间同步的挑战和NTP、TPSN、RBS等同步协议的定性评价。

【重点难点】NTP、TPSN、RBS同步协议。

【教学内容】
第一节时间同步的挑战
一、低成本的时钟二、无线通信三、资源受限四、高部署密度
五、节点易失效
第二节NTP
第三节定义
第四节TPSN
一、定性评价
第五节RBS
一、定性评价
第12章定位
【教学目的】了解定位中的挑战,理解测距技术。

【重点难点】测距技术。

【教学内容】
第一节定位中的挑战
一、物理层的测量二、计算的约束三、全球定位系统中不足四、
低端的传感节点
第二节测距技术
一、接收信号强度二、到达时间三、到达时间差四、到达角。