《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)A》課程教學(xué)大綱

《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)A》教學(xué)大綱適用范圍：2020版本科人才培養(yǎng)方案課程代碼：08140371課程性質(zhì)：專業(yè)必修課學(xué)分：3學(xué)分學(xué)時：48學(xué)時（其中：理論32學(xué)時，實驗16學(xué)時）先修課程：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，傳感器技術(shù)后續(xù)課程：物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)適用專業(yè)：物聯(lián)網(wǎng)工程、電子信息工程教材：《物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT開發(fā)與實踐》，熊保松、李雪峰、魏彪，人民郵電出版社，2020.7開課單位：計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)一、課程的性質(zhì)與任務(wù)課程性質(zhì)：本課程是物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)必修課。課程任務(wù)：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生較全面的了解當(dāng)今物聯(lián)網(wǎng)通信熱門技術(shù)的整體概貌、行業(yè)發(fā)展動態(tài)趨勢。熟悉物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的基本概念、原理和關(guān)鍵技術(shù)，為物聯(lián)網(wǎng)工程專業(yè)學(xué)生今后從事相關(guān)實際工作打下基礎(chǔ)。二、課程教學(xué)目標(biāo)1.知識目標(biāo) （1）了解物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)框架、通信技術(shù)的涵蓋、典型應(yīng)用與展望； （2）熟悉和掌握NB-IOT技術(shù)。2.能力目標(biāo) （1）能夠根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景選擇合適的通信手段； （2）能夠熟練應(yīng)用NB-IOT技術(shù)進(jìn)行簡單的開發(fā)。3.素質(zhì)目標(biāo)（1）具有應(yīng)對計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)快速變遷的能力，培養(yǎng)自我持續(xù)學(xué)習(xí)的習(xí)慣及能力；（2）具有工程倫理、社會責(zé)任、國際觀及前瞻視野。三、課程的基本內(nèi)容及要求（一）物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展及展望1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）有線通信技術(shù)發(fā)展及展望（光纖、RJ-45、RS232/485等）；（2）短距離無線通信發(fā)展及展望（RFID、藍(lán)牙、Wifi、ZigBee等）；（3）遠(yuǎn)距離無線通信發(fā)展及展望（2/3G、LoRa、5G-NB-IoT、LTE-Cat1、5G-eMBB等）。2．課程重點難點重點:遠(yuǎn)距離無線通信發(fā)展及展望。難點:遠(yuǎn)距離無線通信發(fā)展及展望。3．課程教學(xué)要求（1）了解物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和目標(biāo)；（2）掌握各種物聯(lián)網(wǎng)通信的技術(shù)特點及使用場景。（二）物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分層架構(gòu)演進(jìn)歷程1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）USN五層架構(gòu)（應(yīng)用平臺、中間件、基礎(chǔ)設(shè)施、接入網(wǎng)、感知網(wǎng)）；（2）M2M三層架構(gòu)（應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層）；（3）行業(yè)四層架構(gòu)（應(yīng)用層、平臺層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層）；（4）未來五層架構(gòu)（用、云、邊、管、端）。2．課程重點難點重點:行業(yè)四層架構(gòu)（應(yīng)用層、平臺層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層）。難點:USN五層架構(gòu)（應(yīng)用平臺、中間件、基礎(chǔ)設(shè)施、接入網(wǎng)、感知網(wǎng)）。3．課程教學(xué)要求（1）了解物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)的演進(jìn)發(fā)展歷程；（2）理解網(wǎng)絡(luò)層、平臺層在物聯(lián)網(wǎng)中的基礎(chǔ)作用。（三）NB-IoT技術(shù)概述1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）NB-IoT設(shè)計目標(biāo)；（2）NB-IoT發(fā)展歷史；（3）NB-IoT行業(yè)應(yīng)用。2．課程重點難點重點:NB-IoT行業(yè)應(yīng)用。難點:NB-IoT設(shè)計目標(biāo)。3．課程教學(xué)要求（1）了解NB-IoT設(shè)計目標(biāo)；（2）掌握NB-IoT行業(yè)應(yīng)用。（四）NB-IoT系統(tǒng)架構(gòu)1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）NB-IoT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；（2）NB-IoT協(xié)議架構(gòu)。2．課程重點難點重點:NB-IoT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。難點:NB-IoT協(xié)議架構(gòu)。3．課程教學(xué)要求（1）了解NB-IoT協(xié)議架構(gòu)。（2）掌握NB-IoT網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。（五）NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）NB-IoT覆蓋增強(qiáng)技術(shù)；（2）NB-IoT大容量技術(shù)；（3）NB-IoT節(jié)電技術(shù)；（4）NB-IoT半雙工FDD技術(shù)；（5）NB-IoT低階調(diào)制編碼技術(shù)；（6）NB-IoT單進(jìn)程HARQ技術(shù)。2．課程重點難點重點:NB-IoT節(jié)電技術(shù)、半雙工FDD技術(shù)、低階調(diào)制編碼技術(shù)。難點:NB-IoT單進(jìn)程HARQ技術(shù)。3．課程教學(xué)要求（1）了解雙工技術(shù)、多址技術(shù)、調(diào)制技術(shù)的原理基礎(chǔ)；（2）理解NB-IoT覆蓋增強(qiáng)技術(shù)、大容量技術(shù)、單進(jìn)程HARQ技術(shù)；（3）熟悉NB-IoT節(jié)電技術(shù)、半雙工FDD技術(shù)、低階調(diào)制編碼技術(shù)。（六）ZigBee技術(shù)原理1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）ZigBee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；（2）ZigBee協(xié)議結(jié)構(gòu)；（3）ZigBee關(guān)鍵技術(shù)；（4）ZigBeeVSNB-IoT。2．課程重點難點重點:Zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。難點:Zigbee協(xié)議結(jié)構(gòu)。3．課程教學(xué)要求（1）了解Zigbee關(guān)鍵技術(shù)；（2）熟悉Zigbee網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、協(xié)議結(jié)構(gòu)；（3）掌握Zigbee與NB-IoT的主要區(qū)別。（七）物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）ModBus協(xié)議；（2）CoAP協(xié)議；（3）LwM2M協(xié)議；（4）MQTT協(xié)議。2．課程重點難點重點:LwM2M協(xié)議。難點:ModBus協(xié)議。3．課程教學(xué)要求（1）了解當(dāng)下主要通信協(xié)議特點和應(yīng)用領(lǐng)域；（2）熟悉ModBus協(xié)議、LwM2M協(xié)議、MQTT協(xié)議。（八）物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的綜合應(yīng)用1．課程教學(xué)內(nèi)容（1）STM32單片機(jī)GPIO接口原理；（2）STM32單片機(jī)UART接口原理；（3）NB模組與物聯(lián)網(wǎng)云平臺通信原理。2．課程重點難點重點:NB模組與主流云平臺通信原理。難點:STM32單片機(jī)UART接口原理。3．課程教學(xué)要求（1）熟悉STM32單片機(jī)GPIO接口、UART接口原理；（2）掌握NB模組與主流云平臺通信原理。四、課程學(xué)時分配教學(xué)章節(jié)理論實踐（驗）討論、習(xí)題一、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展及展望2二、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分層架構(gòu)演進(jìn)歷程2三、NB-IoT技術(shù)概述2四、NB-IoT系統(tǒng)架構(gòu)4五、NB-IoT關(guān)鍵技術(shù)24六、ZigBee技術(shù)原理24七、物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議2八、物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的綜合應(yīng)用168總計3216五、課程考核與權(quán)重比例考核方式：本課程主要以作業(yè)評價、課堂表現(xiàn)、平時測試、期末考試等方式對學(xué)生進(jìn)行考核評價。考核基本要求：考核總成績由期末試卷成績和過程性評價成績組成。其中：期末試卷成績?yōu)?00分（權(quán)重50%），試題類型為填空題、選擇題、判斷題、簡答題、計算題和分析題等類型，試卷中基本知識、基本理論、基本技能的試題分值不超過50%，綜合應(yīng)用題、分析題不低于50%；作業(yè)評價、課堂表現(xiàn)、平時測試等過程性評價成績?yōu)?00分（權(quán)重50%）；過程性評價和考試試題分值分配應(yīng)與教學(xué)大綱各章節(jié)的學(xué)時基本成比例。六、課程資源庫1.熊保松、李雪峰、魏彪，物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT開發(fā)與實踐，人民郵電出版社，2020.72.范立南、莫曄、蘭麗輝，物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)及應(yīng)用，清華大學(xué)出版社，2017.73.于爾基T.J.潘蒂寧.物聯(lián)網(wǎng)通信安全及解決方案.機(jī)械工業(yè)出版社，2018.44.潘鋒，5G移動通信技術(shù)下的物聯(lián)網(wǎng)時代初探，山東工業(yè)技術(shù)，2018年第19期5.陳松、徐龍華、周群峰，物聯(lián)網(wǎng)形勢下5G通信技術(shù)應(yīng)用探究，中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2018年第36期6.徐杰.物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)應(yīng)用探討.無線互聯(lián)科技.2018年，第14期7.KimT,BangI,DanKS.AnEnhancedPRACHPreambleDetectorforCellularIoTCommunications[J].IEEECommunicationsLetters,2017,PP(99):1-1.8.FarrisI,IeraA,