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1、itChengDu Normal University物联网技术导论课程教学大纲（适用于2013级应用电子技术专业）物理与工程技术学院二一五年八月物联网技术导论课程教学大纲课程编号】07112034【课程类别】专业技能选修课学分数】3【适用专业】应用电子技术学时数】36【编写日期】2015 年 08 月、课程教学目标1. 知识与过程 本课程的是应用电子技术专业的一门专业技能选修课。 物联网技术导论课程旨在帮助学 生对物联网有一个整体认识，掌握其体系结构和相关技术。通过对自动识别技术与 RFID 、 传感技术、 定位系统、智能信息设备的学习， 掌握感知识别层的基本知识； 通过对无线宽带 网、无限
2、低速网、移动通信网的学习，掌握网络构建层的基本知识；通过对大数据与海量信 息存储、数据库系统、 物联网中的信息安全与隐私保护的学习， 掌握管理服务层的基本知识； 通过对智能交通、 智能物流、 智能建筑等系统的学习， 了解物联网技术在多个领域中的应用； 最后还应将物联网前沿状况介绍给学生。 在这个过程中强调掌握物联网涉及的基本概念和知 识，提高自身对不断变化的物联网的适应能力。2. 技能与方法 本课程应当使学生掌握一定的物联网相关技术。待有实验条件的情况下，通过RFID 实验箱，掌握低频、高频、超高频和 2.4G 有源 RFID 读写器、原理机、标签的原理及应用； 物联网综合实验箱，掌握低功耗
3、WiFi 、 ZigBee 、Bluetooth 4.0 BLE、IPv6 等多种无线传感 网络。通过智能交通、智能物流、智能建筑等几个实际应用案例，掌握综合应用层；通过无 线自组织网络路由、物联网管理 : 调试与诊断、认知无线电、移动计算中的群智感知，了解 物联网前沿技术和应用。 最终， 对物联网有一个较清晰和全面的认识， 并具备运用物联网理 论分析解决实际问题的能力， 为将来从事物联网及相关领域的技术开发、 产品设计与生产奠 定一定的基础和实践能力。3. 情感态度与价值观伴随着知识的学习， 技能的训练，培养学生对新鲜事物的兴趣，激发学习动力，养成对 新事物的好奇心和求知欲。 特别是一些新技
4、术， 不仅是技术的更新， 更要关注的是观念的改 变，社会生活方式的改变。大数据不仅是数据体量变大，海量、共享、连接是新时代的人文 新观念。二、课程重点、难点与解决办法 课程重点：物联网的基本概念；物联网体系结构；物联网关键技术；综合应用，如智能 物流；智能交通等。课程难点：物联网概论是一门多学科交叉、高度集成的课程，它涉及计算机科学与技术、 传感器技术、通信工程、控制科学与工程等多个学科，要求学生具有相关领域的基础知识， 这是一个总的难点。具体还涉及：1 物联网的基本组成，感知层、网络层及应用层的功能；2 无线传感器网络技术；3.无线通信技术。解决办法：首先，要意识到面对如此庞大的内容，学生先
5、修课程不足， 再加之对物联网领域的感性和理性认知的缺乏，对课程内容要有所取舍，详略得当才是。在36学时教学中，本着有效完成课程目标，重整体知识框架的构建， 轻技术细节深入的基本原则，注重建立学生对物联网这一新兴领域的好奇和兴趣。在管理服务中的大数据与海量存储部分，对Google数据技术的三宝(即 Google File System、MapReduce、BigTable )，关注为学生建立大数据 正在变革我们的生活、 工作和思维，大数据开启了一次重大的时代转型。比如从传统思维对因果关系的渴求，转为关注相关关系。 通过这样的观念碰撞，培养出对人类的认知和和应对世界交流方式全新挑战的能力。其次，在
6、选用教材的基础上，适当补充一定的基础知识，如传感网技术等内容； 最后，利用练习帮助完成教学目标，在每个练习项目中，设计若干需要学生思考和查证的内容，分析解决问题，从而帮助理解并建立概念，最终取得事半功倍的效 果。三、整体学时分配章节序号章节名称理论学时实践学时第1章物联网概述3“第一篇概述”师生共冋小结交流，演讲和讨论。内容 参见教案1第2章自动识别技术与 RFID4第3章无线传感网2第4章定位系统2第5章智能信息设备2“第二篇感知识别”师生共冋小结交流，评讲作业1第6章无线宽带网络2第7章无线低速网络2第8章移动通信网络4“第三篇网络构建”师生共冋小结交流，评讲作业1第9章大数据与海量存储3
7、第10章数据库系统2第11章物联网中的信息安全与隐私保护2“第四篇 管理服务”师生共冋小结交流，评讲作业1复习、答疑、机动2随堂考查2合计36四、课程内容安排（一）第一章物联网概述主要内容：物联网的起源与发展、核心技术、主要特点、发展趋势、应用前景。教学要求：掌握物联网的发展背景、定义、特征、安全等概念，以及物联网的4层体系结构和功能 划分，对物联网有一个全局的认识，激发出探索物联网世界的兴趣。重点：建立物联网四层的架构以及各层的基本功能。（二）第二章 自动识别技术与 RFID主要内容：自动识别技术，包含光符号识别技术、语音识别技术、生物计量识别技术、IC卡技术、条形码技术、射频识别技术；RF
8、ID的历史和现状；RFID技术分析，包含阅读器、天线、标签、频率；RFID和物联网。教学要求：认识让物品“开口说话，发布信息”是物联网最独特的部分。掌握各类位于感知识别层 的信息生成设备，重点掌握RFID的体系架构、工作原理、标准和它在各行各业中的广泛应用。重点：各类自动识别技术以及RFID。难点：RFID与其它识别技术的区别。（三）第三章无线传感网主要内容:传感器技术的发展历史；硬件平台，包含传感器、微处理器、通信芯片、供能装置；传感器的操作系统，包含 Tin yOS、Con tiki OS传感器网络组网技术，包含选路指标ETX路由协议CTP数据分发协议、路由协议的新挑战；无线传感网的应用，
9、如军事监测系统、煤 矿监测系统、医疗监控系统。教学要求：继续学习感知层技术。掌握传感器的基本概念以及发展历史、传感器的结构、分类、特点、一般特性； 了解传感器硬件平台和操作系统； 掌握无线传感网络的体系结构、 主要特征、 关键技术和现状挑战。重点：无线网传感器以及无线传网。难点：无线传感网与 RFID的区别。（四）第四章定位系统主要内容：基于位置的服务；定位系统中的 GPS卫星定位系统、蜂窝基站定位、室内精确定位、WiFi 基站定位； 定位技术中基于距离的定位、 基于距离差的定位、 基于信号特征的定位；物联网 环境下定位技术的新挑战和发展前景。教学要求：掌握各种成熟的定位系统和新兴的A-GPS
10、无线AP定位系统；掌握基于各种定位条件的定位技术；明确物联网环境下的定位技术的新挑战和发展前景。（五）第五章智能信息设备主要内容：手持移动设备，从 PDA到智能手机、智能手机与物联网；其他智能设备，如车载设备、 数字标牌、医疗设备、智能电视；智能设备运行平台、情境感知、任务迁移、智能协作、多 通道交互；智能设备发展趋势。教学要求：掌握各类传统和现代移动设备的产生背景、 功能、特点、 应用。 特别是智能手机的历史、 特点、结构，其中的操作系统和硬件系统、基本功能、技术要求、应用领域、发展前景，以 及智能手机在物联网中的作用、地位。（六）第六章 无线宽带网络主要内容： 无线网络简介，包含基本组成元
11、素、无线网络的类别、无线宽带网络的难点；WiFi: 无线局域网，包含 IEEE 802.11 协议发展简史、 IEEE 802.11 架构、 IEEE 802.11 介质访问控 制协议；WiMAX无线城域网，包含 WiMAX概述及架构、 WiMAX介质访问控制原理简介、无线物联世界。教学要求： 掌握与物联网相关的无线网络的基本概念；无线局域网、 IEEE 802.11 协议相关知识； 无线城域网、WiMAX的相关知识。重点：无线网络的种类。难点：掌握802.11即WiMax协议。（七）第七章无线低速网络主要内容：低速网络协议概述；红外线通信；蓝牙； 802.15.4/ZigBee ；体域网，包
12、含物理层、网 络架构、传感器、体域网应用；容迟网络，包含网络体系结构、DTN网络应用。教学要求：理解物联网对低速网络的需求， 了解红外线通信、 蓝牙通信技术； 掌握 802.15.4/ZigBee 网路体系结构和相关协议；掌握其组网与网络互联。（八）第八章移动通信网络主要内容： 移动通信发展历史，包含第一代移动通信：模拟语音、第二代移动通信：数字语音、第三代移动通信：数字语音与数据；3G通信技术和标准，包含 TD-SCDMA W-CDMA CDMA2000移动互联网，包含视频电话、手机电视、基于用户情境的服务、移动社交网络、其他应用；4G下一代移动网络。教学要求：了解移动通信发展历史；掌握TD
13、-SCDMA W-CDMA CDMA200三种3G通信技术和标准；全面掌握4G技术，包括4G技术（LTE）演进与产业发展概述、LTE高层协议栈关键技术、LTE 网络安全技术、LTE物理层关键技术及 SoC设计实现、LTE核心网关键技术、LTE技术行业 应用案例分析。重点：移动网络的基本知识，3G 4G网络的相关协议。难点：各代多种网络标准和关键技术。（九）第九章大数据与海量存储主要内容： 从网络化存储到数据中心；数据中心建设，包含选址与布局、缆线系统、可靠性分级、 能源系统、降温系统；数据中心技术，包含Google File System 、 MapReduce、 BigTable 、Hado
14、op；典型的数据中心；数据中心的研究热点；数据中心与云存储。教学要求：Google File理解物联网对海量信息存储的需求；掌握网络存储体系结构；通过对System 等系统的学习，掌握数据中心技术；了解数据中心的研究热点。 重点：数据中心、云计算的关键技术。难点： 与大数据相关的 Google File System 、MapReduce、BigTable 、Hadoop 四种技术。 （十）第十章 数据库系统主要内容： 数据库系统的起源与发展，包含早期的数据库系统、关系数据库系统及其基本组成、 新兴数据库简介；关系数据库，包含关系数据库模型、SQL查询语言、常见关系数据库系统； 数据库与物联网
15、；物联网数据的特点，包含数据存储、数据查询、数据融合。教学要求：了解 数据库系统的起源与发展； 掌握关系数据库的基本概念和术语， 以及对数据库的 管理；掌握物联网数据库的特点。（十一）第十一章 物联网中的信息安全与隐私保护主要内容： 物联网的信息安全与隐私， 包含信息安全、 物联网与隐私、 RFID 安全与隐私保护； RFID 的安全现状，包含主要安全和隐私隐患、RFID 安全和隐私保护机制；位置信息与个人隐私，包含位置隐私的重要性、 位置隐私面临的威胁、 保护位置隐私的手段； 如何面对安全和隐私 挑战。教学要求： 通过本章学习建立物联网中的信息安全与隐私保护的概念，并掌握其相关概念；掌握RF
16、ID的安全现状与保护机制。五、教材与学习资源教材：刘云浩 . 物联网导论（第二版） M . 科学出版社， 2013-08-28.学习资源：1 王汝传，孙力娟 . 物联网技术导论 M. 北京：清华大学出版社出，2011-09.2 桂小林 安健 张文东 何欣 王海晟 等. 物联网技术导论 M. 北京：清华大学出 版社， 2012-06.3 彭力. 物联网技术概论 M. 北京：北京航空航天大学出版社，2011-09.4 张翼英杨巨成李晓卉张茜等.物联网导论MC 中国水利水电出版社，2012-08.5 物联中国 .EB/OL.2015-8-10. 中国物联网 . EB/OL.2015-7-19. 6
17、中国物联网第一论坛 . EB/OL.2015-8-1.六、先修课要求及教学策略与方法建议先修课要求：计算机基础、计算机网络、传感器技术、通信系统等。教学策略与方法建议： 本课程是带领学生进入物联网大门的基础课程。 涉及多门学科和多种新技术， 在有限的 学时内，必须借助现代教育手段，如网络、多媒体等方式，快速将学生的感性兴趣转化为理 性兴趣，并取得一定的成就。引导学生对现代科技的发展好奇、有探究和掌握的欲望。七、考核方式考核方式：闭卷笔试。成绩评定：由期末成绩和平时成绩两部分组成，其具体构成：教学单位盖章：总评成绩=平时成绩平时考勤（10% +课后作业（40% +课堂交流发言（40% +课 堂答问（ 10%）（ 50%）+ 期末考试（ 50%）。大纲撰写人签字：大纲审核人签字：教学单位主管教学领导签字：2015年 8 月 10 日