《传感器网络》教学大纲
课程名称：
| 传感器网络
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课程编号：
| 420307
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适用专业：
| 网络工程
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课程类别：
| 物联网工程技术方向
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课程学分：
| 3
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总学时：
| 54
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其中：理论学时
| 42
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实验学时
| 12
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先修课程：
| 移动通信、计算机网络
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一、课程的性质、目的与任务
传感器网络是集传感器技术、微电机技术、现代网络和无线通信技术于一体的综合信息处理平台，具有广泛的应用前景。由于传感器节点由于计算能力、存储开销、处理能力、能量供应等方面的限制，传感器网络中在路由、定位、时间同步、安全等方案变得极具挑战性。
《传感器网络》是网络工程专业的一门方向课。通过学习使学生掌握传感器网络的体系结构和网络管理技术，着重掌握传感器网络的通信协议，了解传感器网络的节点定位、目标跟踪、时间同步和安全等几大支撑技术，为在基于传感器网络的系统开发和应用中，深入利用关键技术，设计优质的应用系统打下基础。
通过本课程的学习，要求学生达到:
1．掌握传感器网络的体系结构和网络管理技术。
2．掌握典型的路由算法、定位算法、时间同步算法、密钥预分配方案。
二、课程教学基本内容与要求
第一章 概述
（一）基本教学内容
1.1引言
1.2传感器网络的体系结构
1.3传感器网络的特征
1.4传感器网络的应用领域
1.5传感器网络的发展历史
（二）基本要求
教学目的：掌握传感器节点的组织结构、掌握传感器网络的体系结构、了解组网特征与限制条件、应用领域及发展史。
教学重点：重点讲解传感器节点的组织结构、传感器网络的体系结构。
教学难点：传感器网络的体系结构。
第二章 微型传感器的基本知识
（一）基本教学内容
2.1传感器概述
2.2常见传感器的类型介绍
2.3传感器的一般特性和选型
2.4微型传感器应用示例
（二）基本要求
教学目的：了解常用传感器的类型与工作原理、初步掌握传感器的特性和选型原则。
教学重点：传感器节点的工作原理、传感器节点选型原则
教学难点：传感器节点的工作原理
第三章 传感器网络的通信与组网技术
（一）基本教学内容
3.1物理层
3.2 MAC协议
3.3路由协议
（二）基本要求
教学目的：了解通信传输介质的类型、掌握IEEE 802.11MAC协议与S-MAC协议、掌握传感器网络分组传输路由协议与定向扩散路由
教学重点：IEEE 802.11MAC协议、S-MAC协议、定向扩散路由
教学难点：S-MAC协议、定向扩散路由
第四章 传感器网络的支撑技术
（一）基本教学内容
4.1时间同步机制
4.2定位技术
4.3数据融合
4.4能量管理
4.5安全机制
（二）基本要求
教学目的：掌握传感器网络时间同步机制与安全机制、掌握无线传感器网络的定位方法、掌握数据融合和能量管理方法。
教学重点：同步机制、定位和数据融合算法、能量管理方法、安全协议。
教学难点：TPSN同步协议、无需测距的定位算法、SPINS协议。
第五章 传感器网络的应用开发基础
（一）基本教学内容
5.1仿真平台和工程测试床
5.2网络结点的硬件开发
5.3操作系统和软件开发
（二）基本要求
教学目的：了解传感器网络的仿真与硬件开发测试技术和方法。
教学重点：仿真技术及仿真平台、传感器结点模块化设计、网络结点操作系统及软件开发。
教学难点：仿真技术、网络结点操作系统的使用。
第六章 传感器网络协议的技术标准
（一）基本教学内容
6.1技术标准的意义
6.2 IEEE1451系列标准
6.3 IEEE802.15.4标准
6.4 ZigBee协议标准
（二）基本要求
教学目的：了解IEEE 802.15.4标准、掌握ZigBee规范。
教学重点：IEEE802.15.4标准的物理层和MAC层协议、ZigBee协议标准。
教学难点：ZigBee网络系统的设计与开发。
第七章 传感器网络技术的军事应用
（一）基本教学内容
7.1战场感知的网络架构
7.2常见的地面战场微型传感器
7.3美军沙地直线传感器网络项目介绍
（二）基本要求
教学目的：了解传感器网络的实际应用中应注意的问题，以及在军事领域中的应用。
教学重点：传感器结点在军事领域中的选型以及战场感知的网络架构
教学难点：网络架构
第八章 无线传感器网络实验
（一）基本教学内容
8.1实验背景和设计
8.2实验内容和步骤
（二）基本要求
教学目的：了解无线传感器网络实验过程中的应注意的问题以及TinyOS的相关知识。
教学重点：TinyOS的基本概念与要求。
教学难点：TinyOS的体系结构。
三、课程各章节学时分配
序号
| 内容
| 理论学时
| 实验学时
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网工
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| 网工
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1
| 概论
| 3
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2
| 微型传感器的基本知识
| 3
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3
| 传感器网络的通信与组网技术
| 8
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| 6
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4
| 传感器网络的支撑技术
| 12
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| 6
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5
| 传感器网络的应用开发基础
| 6
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6
| 传感器网络协议的技术标准
| 4
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7
| 传感器网络技术的军事应用
| 3
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8
| 无线传感器网络实验
| 3
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合计
| 42
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| 12
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四、本课程课外学习与修学指导
由于该课程涉及信息的感知及传输、能量的管理、节点定位、时间同步、安全机制等方面，内容复杂，难度较大，且具有很强的实践性，所以要学好本课程，必须做到理论与实践紧密结合，才能达到较好的学习效果。
五、本课程考核方式及成绩评定标准
考核方式：闭卷考试
成绩评定方法：本课程的考核是平时成绩、实验成绩和期终考试成绩相结合。具体比例为：上课出勤、作业占20%，实验占20%，期末考试成绩占60%。
其中期未考试总分100分，基础题占50%，中等难度题占40%，较难题占10%。考试题型主要有：选择题、填空题、简答题、算法题等。
六、教材及参考书
教材：《无线传感器网络简明教程》，崔逊学主编，清华大学出版社，2009年7月。
主要参考书：
[1] 《Protocol and Architecture of Wireless Sensor Network》，Holger Karl, AndreasWillig编著，John Wiley & Sons，Ltd. 2005.
[2] 《无线传感器网络原理与应用》，李善仓等主编，机械工业出版社，2008。
大纲撰写人：李素君
大纲审阅人：彭智朝
教学副主任：易叶青
编写日期：2012.6
