KC04070202-m03无线传感器网络的关键技术课程教案

1、教 案任务二 智能家居中的无线传感器组网教师姓名授课形式授课时数授课日期授课班级班 月 日 第 周（周 ）第 节知识点教学目标知识点：无线传感器网络的关键技术【知识目标】1. 无线传感器网络的关键技术构成。2. 无线传感器网络的关键技术的含义。3. 典型无线传感器网络的物理层关键技术。【能力目标】1. 了解无线传感器网络的关键技术。2. 了解典型无线传感器网络的MAC协议。3. 具备问题分析与数据处理的能力。【素质目标】1. 具备善于观察、学习和思考、系统分析解决问题的能力、成员间的沟通、协调能力。2.具备与工作伙伴的沟通交流能力，具备团队工作、协调能力。教学重点教学难点【教学重点】1. 掌握

2、无线传感器网络关键技术及含义。2. 掌握无线传感器网络的物理层关键技术。3. 掌握无线传感器网络的MAC层协议。【教学难点】 无线传感器网络的MAC层协议。使用教具 物联网实训室、WSN无线组网套件、电脑、投影仪等。课外作业备 注授课主要内容或板书设计无线传感器网络有着与传统网络不同的特点，硬件资源和电源容量有限是其最显著的特征，对无线传感器网络各项技术的研究都要考虑这个问题。一 物理层关键技术物理层需要承担为数据终端提供数据传输通路、传输数据和管理工作的职责。需要解决的问题有：在降低硬件成本方面需要研究集成化、全数字化、通用化的电路设计方法；在节能方面需要设计具有高数据率、低符号率的编码、调

3、制算法。二 信道接入技术（1） 能源有消性（2） 可扩展性（3） 性能的综合测评（4） 分布式算法（5） 可靠性 典型的无线传感器网络MAC协议：基于竞争的MAC协议、基于固定分配的MAC协议、基于按需分配的MAC协议三 无线传感器网络路由技术（1）节点部署 （2）数据精确性前提下的能耗 （3）以数据为中心的数据报告模型 （4）鲁棒性与容错性 （5）网络动态性四无线传感器网络的拓扑控制技术 拓扑控制技术是在保证网络连通性和覆盖度的前提下，通过一定的功率控制或者骨干网节点的选择算法，剔除节点间不必要的无线通信链路，生成一个节能高效的数据转发网络拓扑结构。对于自组织的无线传感器网络而言，网络拓扑控

4、制对网络性能影响很大，良好的拓扑结构能够提高路由协议和MAC协议的效率，为数据融合、时间同步和目标定位等奠定基础，有利于延长整个网络的生存时间。五 无线传感器网络覆盖技术（1） 使待检测区域中的每一点都至少在一个传感器节点的覆盖范围内。（2） 在保证覆盖要求的基础上，减少网络节点的能量消耗，延长网络寿命。六 无线传感器网络的数据融合技术数据融合的基本思想是：在从各个节点搜集数据的过程中，利用节点本地的计算和存储能力处理数据，去除冗余数据，尽量减少网络内的数据传输量，提高数据采集效率，达到减少能源消耗、延长网络生命期的目的。七 无线传感器网络定位技术在无线传感器网络中，信息位置对无线传感器网络的

5、监测活动至关重要，事件发生的位置或者获取信息节点位置是无线传感器节点监测消息中所包含的重要信息，没有位置信息的监测消息往往毫无意义，因此，确定事件发生的位置或者获取消息的节点位置是无线传感器网络的基本功能之一，对无线传感器网络应用的有效性起着关键的作用。八无线传感器网络时间同步技术在无线传感器网络的应用中，传感器节点采集的数据如果没有空间和时间信息是没有任何意义的。准确的时间同步是实现传感器网络自身协议的运行、定位、多传感器数据融合、移动目标的跟踪、基于TDMA的MAC协议及基于睡眠/侦听模式的节能机制等技术的基础。目前，无线传感器网络时间同步的研究主要集中在两个方面：一是采用统计学分析的方法，提高时间同步精