无线网络技术.绪论

绪论一、课程位置二、先修课程三、课程主要内容介绍四、参考书目五、课程教学安排六、课程学习要求本课程是为物联网技术、通信技术、嵌入式技术、自动控制专业开设的关于无线网络技术学科的专业基础课，具有自身完整的体系和很强的实践性。课程的作用和任务是：通过本课程的学习，使学生掌握无线组网所必需的基本理论、基本知识和基本技能，为后续有关课程的学习打下基础。一、课程位置凡是由传感器、传感技术及利用####与物体相互作用而感知物体的特性，按约定的协议，来实现任何时刻、任何地点、任意物体、任何人，实现所有人与人、物与物、人与物之间互联、互通，进行信息交换和通讯，实现智能化的识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。——中国科学院院士姚建铨第二届中国物联网大会《对高校物联网学科建设及人才培养的建议》2011-04-28物联网是什么？物联网与其它网络的关系？物联网可以单独组成局域网，或者与现有的互联网、移动通信网等整合，实现人类社会与物理系统的整合，可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧”状态，提高资源利用率和生产力水平，改善人与自然间的关系。——教育厅物流管理相关项目物联网与互联网的结合将会带来许多意想不到的效果。其最显著的特点，是使各种物品在生产、流通、消费的各个过程都具备智能，直至使智能遍及整个生态系统，这不仅可以提高管理的效率，更提高了物品和自然资源使用的效率。一些重要商品上的条形码、电子标签和互联网连接后，就可以使我们能够控制这些商品的流向。比如查询邮递快件不像过去根据人工搜索跟踪，而是通过射频技术，在传递物体上植入芯片等技术手段，取得物品的相关具体信息。物联网框架示意图物联网涉及哪些专业技术？应用服务层感知控制层网络传输层感知识别层网络构建层管理服务层创新应用层传感器/执行器层传感网层传感网关层广域网络层应用网关层服务平台层应用层分析与优化层物联网中任何一个物体都要通过感知设备获取相关信息以及传递感应到的信息给所有需要的设备或系统。传感器除了传统的传感功能外，还要具备一些基本的本地处理能力，使得所传递的信息是系统最需要的，从而使传递网络的使用更加优化这是传感器之间形成的网络。这些网络有可能根据公开协议，比如IP地址，也有可能基于一些私有协议。而目的就是为了使传感器之间可以互联互通以及传递感应信息由于物联网世界里的对象是实体，因此感知到的信息量将会是巨大的，各式各样的，通过某种程度的网关将信息进行过滤，协议转换，信息压缩加密等，使得信息更优化和安全的在公共网络上传递在这一层中主要是为了将感知层的信息传递到需要信息处理或者业务应用的系统中。可以采用IPv4或者IPv6的协议在传输过程中为了更好地利用网络资源以及优化信息处理过程，设置局部或者区域性的应用网关,一是信息汇总与分发；二是进行一些简单信息处理与业务应用的执行，最大限度的利用IT与通讯资源，提高信息的传输和处理能力，提高可靠性和持续性服务平台层是为了使不同的服务提供模式得以实施，同时把物联网世界中的信息处理方面的共性功能集中优化的进行，使应用系统无需因为物联网的出现而作大的修改，能够更充分的利用已有业务应用系统，支持物联网的应用应用层包括各种不同业务或服务所需要的应用处理系统。这些系统利用传感的信息进行处理、分析、执行不同的业务，并把处理的信息再反馈给传感器进行更新，使得整个物联网的每个环节都更加连续和智能物联网世界中，信息来源广阔，是海量的，基于传统的商业智能和数据分析是远远不够的，因此需要更智能化的分析能力，基于数学和统计学的模型进行分析、模拟和预测物联网框架模型物联网典型应用将带有“钱包”功能的电子标签与手机的SIM卡合为一体，手机就有钱包的功能，消费者可将手机作为小额支付的工具，用手机乘坐地铁和公交车，在超市购物，去影剧院看电影。重庆市已有20万人刷手机乘坐城市轻轨。紫光物联智能家居等智能车大赛等物联网用途广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人护理、个人健康等多个领域。有专家预测10年内物联网就可能大规模普及。可以预见，在其普及后，用于动物、植物和机器、物品的传感器与电子标签及配套的接口装置的数量将大大超过手机的数量。物联网典型应用总体标准共性支撑标准创新应用层标准管理服务层标准网络构建层标准感知控制层标准数据采集共性技术行业应用业务中间件协同信息处理和服务支持短距离传输和自组织组网传感器数据采集接口二维条码射频识别网关接入自组织组网和路由中速短距离传输低速短距离传输支持服务接口服务支持节点中间件协同信息处理智能计算数据挖掘海量存储承载网术语和需求分析体系结构和参考模型终端管理计费管理认证授权用户管理环境监测网络管理服务管理QoS管理安全技术标识管理智能家居工业监控智能交通智能电力通用系统体系结构通用数据资源规划数据体系结构设计技术参考模型业务模式分析元数据注册标准需求分析物联网术语M2M无线接入异构网融合移动通信网互联网基础标准质量测评建设和工程实施支撑技术存储服务质量网络存储磁盘阵列运营服务标准聚类分析和分类数据关联分析仓库中的数据提取存储容灾预测与偏差分析物联网标准体系物联网标准体系框架综合管理类知识领域专业技术类知识领域通识基础类知识领域创新应用感知识别网络构建管理服务智能电网……工业物联网智能交通智能物流智能家居云计算系统技术框架分布智能系统人工智能系统信息安全智能设备阅读器技术通信协议射频识别技术传感网技术网络技术标准云计算技术组网技术数据融合技术数据库技术网关协议EPC编码标签技术定位技术天线及中间件传感器技术时间同步技术智能中间件技术物联网工程专业知识体系创新应用层感知识别层网络构建层管理服务层人工智能、中间件技术以及智能电网、车联网、石油物联网、健康物联网等行业应用课程数据结构、操作系统、计算机组成原理、云计算、数据库系统原理、软件工程、应用软件系统设计与案例、高级编程技术等课程现代传感器技术、嵌入式系统与单片机、模电数电及电路分析与实验、DSP处理器及应用、无线定位导航原理及技术等课程计算机网络、现代通信技术、信号与系统、无线传感器网络、数据通信网及交换技术、通信网基础与安全、移动通信等课程物联网工程导论物联网工程概论物联网技术及应用物联网安全技术物联网体系结构与模型物联网控制基础物联网行业综合应用与实践物联网结构模型物联网课程参照物联网工程课程参照物联网框架示意图有关本课程定位的几点说明课程讲解物联网体系架构中涉及到的无线自组织网络构建技术，重点关注传感器节点怎么协调组织构成具有自动配置、自组织、自愈、多跳、低功耗、短距离的无线网络课程实验系统采用的是进行物联网技术综合能力训练的实验装置，涉及到本课程之外的许多技术，非本课程所能覆盖的范围，为了引导学生提前接触学习实用性强的技术，故也采用了《ZigBee技术实践教程》教材，其部分内容学生可以自学二、先修课程通信原理、单片机原理、C语言、操作系统、计算机网络技术部分基础知识点补救措施:A.重要概念的引入、课程主线的总结、专业知识的简化学习B.自学《天狼星电子51单片机C语言学习》三、课程主要内容介绍第1章无线传感器网络概述第2章ZigBee协议栈架构第3章IEEE802.15.4标准——物理层第4章IEEE802.15.4标准——MAC层第5章ZigBee网络层原理第6章ZigBee应用层第7章ZigBee网络技术开发第8章Ti-Zstack软件架构四、参考书目1.无线龙.ZigBee无线网络原理.冶金工业出版社2.ZigBee无线传感器网络.北京邮电大学出版社3.OPNET-Help-ProductDocumentation4.OPNET-Help-Tutorials5.CC2530DataSheet6.IAR-Help-8051EmbeddedWorkbenchUserGuide学生学习准备OPNET14.5搜索、下载及安装网上自学《天狼星电子51单片机C语言学习》视频内容学习方法不能只看书籍，重在实践知识面宽泛，注重积累求业之精，别无他法，曰专而已矣。挖井多而无泉可饮，不专之咎也。根据自身情况，选择一个切入点五、课程教学安排课时分配：计划学时：38学时其中，理论授课：30实验学时：8六、课程学习要求人手一本教材保持良好的课堂秩序（特别提醒不要课堂上接打电话，大声喧哗）随机抽查出勤情况（无故旷课学时达3次者取消考试资格）认真完成课后作业积极完成实验教学内容考核方式（期终考核70%+平时考核30%）