12580无线通信技术解析.docx

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12580无线通信技术解析

高纲1501

江苏省高等教育自学考试大纲

12580无线通信技术

南京信息工程大学编

江苏省高等教育自学考试委员会办公室

Ⅰ课程性质与课程目标

一、课程性质和特点

《无线通信技术》课程是江苏省高等教育自学考试物联网工程专业的选考课，是为培养和检验自学应考者无线通信技术基本知识和技能而设置的一门专业性课程。

物联网技术是通过物物互连实现感知世界的技术手段。

物联网是在现有网络框架基础上的延伸，数量庞大的物联网终端将实现范围更加广阔的互连互通。

本课程主要涉及短距离无线通信技术。

短距离无线通信技术旨在解决近距离设备的连接问题，可以支持动态组网并灵活实现与上层网络的信息交互功能。

该技术定位满足了物联网终端组网，以及物联网终端网络与电信网络互连互通的要求，是短距离无线通信技术在物联网发展背景下彰显活力的根本原因。

短距离无线技术已经广泛应用于热点覆盖、家庭办公网络、家庭数字娱乐、智能楼宇、物流运输管理等方面，并以其丰富的技术种类和优越的技术特点，满足了物物互连的应用需求，逐渐成为物联网架构体系的主要支撑技术。

因此，学好本课程对物联网工程专业的学生具有重要的意义。

无线通信技术课程设置的目的旨在培养物联网工程专业人才，使其具备基本的无线通信知识和技能。

通过对无线通信理论、技术和方法的系统学习和具体操作实践，培养物联网工程专业考生的无线通信技术能力，为将来的学习和工作打下坚实的基础。

二、课程目标

设置课程的目标是使得考生：

1.了解无线通信技术在物联网工程专业中的地位和作用,发展对无线通信技术的兴趣和热爱，欣赏无线通信技术对经济发展和社会进步的贡献；

2.理解几种短距离无线通信技术之间的联系和区别，以及无线通信技术与其他物联网技术领域的联系；

3.掌握无线通信技术的基本概念、基本原理、基本技术和基本方法；

4提高分析和解决无线通信实际问题的能力。

三、与相关课程的联系与区别

从技术架构上，物联网可以分为三层：

感知层、网络层和应用层。

传感器原理及应用课程、嵌入式系统设计课程、射频识别技术与应用课程属于感知层范畴，无线通信技术课程主要涉及物联网的网络层技术，是物联网结构中感知层过渡到应用层的重要课程，主要涉及感知层信息的传输问题。

无线通信技术课程与数据通信与计算机网络课程同属于网络层范畴，都涉及感知层信息的传输问题，但两者所讲述的技术不同。

无线通信技术课程侧重于感知层信息通过无线通信网传输的相关技术，而数据通信与计算机网络课程侧重于感知层信息通过计算机网络传输的相关技术。

四、课程的重点和难点

本课程的重点：

有关无线通信方式的基本原理、关键技术、协议、安全问题，次重点：

有关无线通信方式的技术标准、技术特点、路由机制。

Ⅱ考核目标

本大纲在考核目标中，按照识记、领会、简单应用和综合应用四个层次规定其应达到的能力层次要求。

四个能力层次是递升的关系，后者必须建立在前者的基础上。

各能力层次的含义是：

识记（Ⅰ）：

要求考生能够识别和记忆本课程中有关无线通信技术的基本概念、技术特点、应用范围及发展状况的主要内容，并能够根据考核的不同要求，做正确的表述、选择和判断。

领会（Ⅱ）：

要求考生能够领悟和理解本课程中各种无线通信技术的基本原理和关键技术以及分析方法，理解各种无线通信技术的区别和联系，并能根据考核的不同要求对无线通信技术的相关内容进行融汇贯通，做出正确的判断、解释和说明。

简单应用（Ⅲ）：

要求考生能根据有关无线通信技术的协议、工作原理、组网技术、安全问题，对具体无线通信问题进行分析和讨论。

综合应用（Ⅳ）：

要求考生能够面对具体、实际的通信需求，搭建简单的通信网络，进行相应的分析和讨论。

Ⅲ课程内容与考核要求

第一章概述

一、学习目的与要求

1.理解物联网的概念和物联网通信方式；

2.掌握物联网的体系结构和关键技术；

3.熟悉几种短距离无线通信技术的特点，能进行分析和比较。

二、课程内容

1.1物联网概述

1.1.1物联网的概念

1.1.2物联网的发展

1.1.3物联网的体系结构

1.1.4物联网的关键技术

1.2物联网通信

1.2.1移动通信

1.2.2宽带无线接入

1.2.3短距离无线通信

1.2.4无线传感器网络

1.3短距离无线通信技术概览

1.3.1蓝牙

1.3.2Wi-Fi

1.3.3IrDA

1.3.4ZigBee

1.3.5RFID

1.3.6NFC

1.3.7UWB

1.3.860GHz

1.3.9Z-Wave

1.3.10小结

1.4本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.物联网概述

识记：

物联网的概念。

领会：

物联网的体系结构；物联网的关键技术。

2.物联网通信

识记：

IEEE802无线标准体系；短距离无线通信的概念。

3.短距离无线通信技术

识记：

几种典型的短距离无线通信技术。

领会：

蓝牙、Wi-Fi、IrDA、UWB、RFID、ZigBee、NFC和WLAN这几种短距离无线通信技术各自的特点。

四、本章重点、难点

本章的重点：

物联网的关键技术；各种短距离无线通信技术特点的比较。

第二章蓝牙

一、学习目的与要求

1.理解蓝牙技术特点、系统组成、拓扑结构和应用；

2.掌握蓝牙协议体系结构、协议子集以及应用规范；

3.正确分析蓝牙主机控制接口功能规范的通信过程和蓝牙的路由机制。

二、课程内容

2.1蓝牙技术概述

2.1.1蓝牙技术发展概况

2.1.2蓝牙的技术特点

2.1.3蓝牙系统组成

2.2蓝牙协议体系结构

2.2.1蓝牙核心协议

2.2.2电话控制协议

2.2.3主机控制接口功能规范

2.2.4RFCOMM协议

2.3蓝牙组网与蓝牙路由机制

2.3.1蓝牙网络拓扑结构

2.3.2蓝牙路由机制

2.4蓝牙协议子集及应用规范

2.4.1通用接入协议子集

2.4.2串口协议子集

2.4.3服务发现应用协议子集

2.5蓝牙技术的应用

2.6本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.蓝牙技术概述

识记：

蓝牙发展概况；蓝牙系统组成；蓝牙系统连接方式；散射网络结构。

领会：

蓝牙的技术特点。

应用：

组建散射网络。

2.蓝牙协议体系结构

识记：

蓝牙协议栈。

领会：

蓝牙核心协议及关键作用；电话控制协议；RFCOMM协议；主机控制接口功能规范（通信方式、通信过程、HCI流量控制）的原理。

3.蓝牙组网与蓝牙路由机制

识记：

蓝牙网络拓扑结构。

领会：

蓝牙路由机制的3个功能模块（信息交换中心、固定蓝牙主设备、移动终端）及作用。

应用：

正确分析蓝牙路由建立的过程以及BRS系统与外部的路由连接过程。

4.蓝牙协议子集及应用规范

识记：

串口协议子集应用规范协议模型、作用和基础。

领会：

通用接入协议子集的三个模式（连接模式、安全模式、空闲模式）；服务发现应用协议子集与其他协议子集的区别。

应用：

串口协议子集的三种应用级程序。

5.蓝牙技术的应用

识记：

蓝牙技术在替代线缆、因特网桥和临时组网3个领域的相关应用。

四、本章重点、难点

本章的重点和难点：

蓝牙核心协议和协议子集及应用规范；蓝牙路由的建立过程；BRS系统与外部的路由连接过程。

第三章ZigBee

一、学习目的与要求

1.理解ZigBee技术的概念、特点和应用目标；

2.掌握ZigBee协议架构及特点；ZigBee的安全问题；

3.正确分析ZigBee组网过程、路由协议以及ZigBee无线传感器网络的工作模式。

二、课程内容

3.1ZigBee技术概述

3.1.1ZigBee发展概况

3.1.2ZigBee技术的特点

3.1.3ZigBee的应用目标

3.2ZigBee协议栈

3.2.1ZigBee协议架构及其特点

3.2.2ZigBee协议栈体系安全

3.2.3安全密钥

3.3ZigBee组网技术

3.3.1ZigBee网络层

3.3.2ZigBee网络节点的结构

3.3.3组建网络

3.4ZigBee路由协议分析

3.4.1网络层地址分配机制

3.4.2ZigBee的路由协议

3.5基于ZigBee的无线传感器网络

3.5.1基于ZigBee的无线传感器网络

3.5.2ZigBee无线传感器网络的工作模式

3.6ZigBee的应用

3.7本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.ZigBee技术概述

识记：

ZigBee发展概况；ZigBee的应用目标。

领会：

ZigBee技术特点。

2.ZigBee协议栈

识记：

ZigBee协议栈模型；ZigBee协议栈安全体系结构；ZigBee的3种基本密钥（网络密钥、链接密钥和主密钥）。

领会：

ZigBee协议栈物理层、数据链路层、网络层、应用层、安全层标准；数据链路层、网络层和应用层的安全保护机制。

3.ZigBee组网技术

识记：

ZigBee网络节点类型和结构；ZigBee的拓扑结构。

应用：

ZigBee组网设计。

4.ZigBee路由协议分析

识记：

ZigBee网络层地址分配机制。

领会：

ZigBee路由协议（Cluster-Tree、AODVjr、ZBR）。

5.基于ZigBee的无线传感器网络

识记：

ZigBee无线传感器节点、汇节点、信息中心模块的结构。

领会：

ZigBee无线传感器节点、汇节点、中央信息处理控制中心的作用。

6.ZigBee的应用

识记：

ZigBee主要应用领域。

四、本章重点、难点

本章的重点是ZigBee协议栈和安全问题；难点是ZigBee的路由协议分析。

第四章无线局域网

一、学习目的与要求

1.理解WLAN的技术标准、技术特点和拓扑结构；

2.掌握WLAN物理层技术、MAC层技术、安全技术；

3.正确分析无线局域网技术与其他技术之间的联系和差异。

二、课程内容

4.1WLAN概述

4.1.1WLAN技术标准

4.1.2WLAN的技术特点

4.1.3WLAN的拓扑结构

4.2WLAN物理层技术

4.2.1IEEE802.11

4.2.2IEEE802.11b

4.2.3IEEE802.11a/g

4.2.4IEEE802.11n

4.3WLAN的MAC层技术

4.3.1CSMA/CA

4.3.2DCF与PCF

4.4WLAN网络安全技术

4.4.1WEP

4.4.2WPA/RSN

4.4.3身份认证及密钥管理

4.5WLAN的应用

4.5.1WLAN的典型应用

4.5.2WLAN与其他技术的比较

4.6本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.WLAN概述

识记：

WLAN的拓扑结构。

领会：

WLAN的技术特点；WLAN的主要协议标准。

2.WLAN物理层技术

识记：

WLAN物理层技术标准。

领会：

IEEE802.11b的HR/DSSS技术的原理；IEEE802.11a/g的OFDM技术的原理；IEEE802.11n的MIMO技术的原理。

应用：

IEEE802.11的FHSS和DSSS技术的工作原理；正确比较IEEE802局域网系列标准。

3.WLAN的MAC层技术

识记：

WLAN的MAC层的三种访问策略；帧间隔类型。

领会：

CSMA/CA的基本规则；DCF优缺点。

应用：

正确阐述PCF的工作机制。

4.WLAN网络安全技术

识记：

WEP的加密过程；WEP存在的问题。

领会：

二路密钥交换和四路密钥的交换过程；

应用：

正确阐述WE