《物联网通信技术B》教学大纲

《物联网通信技术B》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：08140471课程性质：专业必修课学分：3学分学时：48学时（理论48学时）先修课程：计算机网络，C程序设计后续课程：无适用专业：物联网工程开课单位：计算机科学与技术学院一、课程说明本课程是物联网工程专业本科学生的专业必修课。通过本课程的学习，使学生较全面的了解当今物联网通信热门技术的整体概貌、行业发展动态趋势。熟悉物联网通信技术的基本概念、原理和关键技术，为物联网工程专业学生今后从事相关实际工作打下基础。二、课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握物联网通信技术背后的通信基础知识。理解传感器与无线传感网的概念。了解物联网通信领域的技术前沿，包括物联网中的边缘计算，物联网与区块链，物联网安全等。了解我国在移动通信领域的发展成就，增强民族自信心。课程目标2：能够理解和比较各种物联网通信技术，包括但不限于Bluetooth，Zigbee，Wi-Fi，LoRaWAN，NFC，NB-IoT，蜂窝通信等。了解它们的工作原理，性能指标，优缺点，以及在不同场景下的适应性。课程目标3：能够运用在课程中学到的知识和技能，综合考虑功耗、成本、性能等指标，设计和实现简单的物联网通信系统，以解决实际问题。三、课程目标与毕业要求《物联网通信技术B》课程教学目标对物联网工程毕业要求的支撑见表1。表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识1.3能够运用相关知识和数学模型方法，对物联网领域的复杂工程问题进行推理分析，并对问题的解决方案进行比较、综合与优化。课程目标1：掌握物联网通信技术背后的通信基础知识。理解传感器与无线传感网的概念。了解物联网通信领域的技术前沿，包括物联网中的边缘计算，物联网与区块链，物联网安全等。了解我国在移动通信领域的发展成就，增强民族自信心。课程目标2：能够理解和比较各种物联网通信技术，包括但不限于Bluetooth，Zigbee，Wi-Fi，LoRaWAN，NFC，NB-IoT，蜂窝通信等。了解它们的工作原理，性能指标，优缺点，以及在不同场景下的适应性。H2.问题分析2.2能够运用相关科学原理和数学模型对复杂工程问题进行正确表述，认识到解决问题有多种方案可选择，能够在多种解决方案中选择可替代的系统解决方案。课程目标2：能够理解和比较各种物联网通信技术，包括但不限于Bluetooth，Zigbee，Wi-Fi，LoRaWAN，NFC，NB-IoT，蜂窝通信等。了解它们的工作原理，性能指标，优缺点，以及在不同场景下的适应性。M3.设计/开发解决方案3.2能针对物联网领域各个层次复杂工程问题的特定需求，进行物联网系统的模块设计，进而完成系统设计。课程目标3：能够运用在课程中学到的知识和技能，设计和实现简单的物联网通信系统，以解决实际问题。M注：表中“H（高）、M（中）”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1.物联网通信技术概述1.1物联网系统架构1.2通信与网络概述1.3通信基础1.4计算机网络基础1.5无线传感网络教学要求：掌握物联网系统的架构和组成要素；理解物联网通信技术的基本概念和原理；熟悉通信与网络的基本概念和技术；理解计算机网络的基础知识和关键技术；理解传感器与无线传感网络的基本原理和应用。重点：通信的基本概念和原理。难点：通信的基本概念和原理。612.NB-IoT技术2.1NB-IoT技术的基本概念和原理2.2NB-IoT技术的网络架构和协议2.3NB-IoT技术的应用场景和优势2.4NB-IoT技术的特性和实现方式、开发工具和平台等教学要求：要求学生能够理解NB-IoT技术的基本概念、原理和应用，熟悉NB-IoT技术的网络架构、协议和特性，以及掌握NB-IoT技术的实现方式、开发工具和平台等。重点：NB-IoT技术的特性和实现方式、开发工具和平台。难点：NB-IoT技术的网络架构和协议。82、33.Lora技术3.1LoRa技术的基本原理和特点3.2.LoRa技术的网络架构和协议3.3LoRa技术在物联网领域的应用场景和优势3.4LoRa技术的实现和开发教学要求：了解LoRa技术在物联网领域的应用场景和优势；理解LoRa技术的基本原理和特点，了解LoRa技术的网络架构和协议；能够分析和设计LoRa系统，掌握LoRa应用的实现和开发。重点：分析和设计LoRa系统，掌握LoRa应用的实现和开发。难点：LoRa技术的网络架构和协议。82、34.Zigbee技术4.1ZigBee技术的基本概念和原理4.2ZigBee技术的网络架构和协议4.3ZigBee技术在物联网领域的应用场景和优势4.4ZigBee技术的实现和开发教学要求：了解ZigBee技术在物联网领域的应用场景和优势；理解ZigBee技术的基本概念和原理；熟悉ZigBee技术的网络架构和协议；能够分析和设计ZigBee系统，掌握ZigBee的常见开发平台和工具。重点：ZigBee技术在物联网领域的应用场景和优势；ZigBee技术的实现和开发。难点：ZigBee技术的网络架构和协议。82、35.WIFI技术5.1WIFI技术的基本概念和原理5.2WIFI技术的网络架构和协议5.3WIFI技术各种应用场景和案例教学要求：了解WIFI技术在不同领域的应用场景和优势；理解WIFI技术的基本概念和原理；掌握WIFI技术的网络架构和协议；能够分析和设计WIFI网络。教学重点：WIFI技术的基本概念、原理和网络架构；WIFI技术在不同领域的应用和案例。教学难点：WIFI技术的网络架构和协议。62、36.蓝牙技术6.1蓝牙技术概述6.2蓝牙协议栈6.3蓝牙组网6.4蓝牙技术应用教学要求：了解蓝牙技术在不同领域的应用场景和优势；理解蓝牙技术的基本概念、原理、网络架构和协议；能够分析和设计蓝牙系统。重点：蓝牙协议栈；蓝牙技术的应用。难点：蓝牙协议栈；蓝牙组网。62、37.物联网通信前沿技术7.15G移动通信技术7.2其他物联网通信技术7.3物联网中的边缘计算7.4物联网通信安全教学要求：要求学生能够了解物联网通信领域的前沿技术，包括5G移动通信技术、其他物联网通信技术、物联网中的边缘计算技术以及物联网通信安全。重点：5G移动通信技术；边缘计算技术。难点：5G移动通信技术。61、3合计48五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，结合讨论、案例、视频资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养。学生比较全面地理解物联网常用通信技术的基本原理，在掌握物联网常用通信协议原理的基础上，具备结合传感器和执行器进行物联网应用系统设计和组建的能力。六、课程资源1.推荐教材（1）马亚红.物联网通信技术原理及工程应用[M].西安：西安交通大学出版社，2022.2.参考书（1）于尔基T.J.潘蒂宁.物联网通信安全及解决方案[M].北京：机械工业出版社，2018.（2）陈彦辉、许卫东、胡云.物联网通信技术[M].北京：人民邮电出版社，2021.（3）吕慧.物联网通信技术.北京：机械工业出版社[M]，2021.3.期刊（1）潘树龙.基于轻量级操作系统和IPv6的物联网智能通信单元设计[J].自动化与仪器仪表,2021(12):76-80.（2）李华,刘定龙,赵暑霞.基于LPWAN技术的物联网无线通信系统架构研究[J].电子设计工程,2020,28(18):76-79+84.（3）李延峰.计算机硬件及网络技术在物联网通信中的运用探索[J].计算机产品与流通,2020(4):52.（4）韩永霞,薛宏利,孙宇嫣,等.基于OPNET的配用电物联网监控系统通信建模与仿真[J].电力系统及其自动化学报,2020(008):032.（5）Kashyap,Monika,V.Sharma,andN.Gupta."TakingMQTTandNodeMcutoIOT:CommunicationinInternetofThings."ProcediaComputerScience132(2018):1611-1618.4.网络资源（1）善学坊，/（2）物联网主题网站，/（3）物联网通信技术，/spoc/course/TJGYDX-1464585181七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩由过程性考核成绩和期末考核成绩两部分构成，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表3。表3课程考核对课程目标的支撑考核环节占比考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现20（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√555阶段测试15主要考查学生的阶段学习情况，考核学生对各模块的掌握程度，满分100分；每次阶段测试单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩；然后以其在总评成绩中所占比例计入课程总成绩；共考查5个环节：通信基础、NB-IOT技术、ZigBee技术、Lora技术、蓝牙技术。√√√488作业15（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√456期末考核50（1）卷面成绩100分，以卷面成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。（2）主要考核物联网通信技术的基本原理、物联网通信技术的应用场景、技术选择的依据，采用物联网通信技术构建物联网应用的基本方法等内容。（3）考试题型为：填空题、简答题、选择题和分析计算题等。√√√102020合计：100分233839八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业、阶段测试和期末考试等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由期末试卷成绩和过程性考核成绩组成。其中：期末试卷成绩为100分（权重50%），试题类型为填空题、选择题、简答题、分析计算题，试卷中基本知识、基本理论、基本技能的试题分值不超过50%，综合型或分析型题目分值不低于50%；课堂表现、阶段测试、作业等过程性考核成绩为100分（权重50%）；过程性考核和考试试题分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表4。表4过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现40积极参与教学活动，踊跃回答问题，准确率大于90%。认真参与教学活动，回答问题准确率大于80%。偶尔参与教学活动，回答问题准确率大于70%。上课不认真，偶尔参与教学活动，回答准确率较低。