自考12580无线通信技术.docx

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自考12580无线通信技术

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。

□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（□）：

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（川）：

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（W）：

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。

m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

、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

3.3.1ZigBee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。

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WEP、TKIP和CCMP的加密过程、PTK和GTK的生成过程。

5.WLAN的应用

识记：

WLAN的典型应用。

领会：

无线局域网技术与其他技术之间的联系和差异。

四、本章重点、难点

本章的重点：

WLAN物理层技术的基本原理、WLAN的MAC层技术的基本原理、WPA/RSN技术原理。

第五章IrDA

一、学习目的与要求

1.理解IrDA的技术特点；

2.掌握IrDA标准和两种规范；

3.掌握IrDA协议栈及核心协议层、可选协议层。

二、课程内容

5.1.1IrDA的技术特点

5.1.2IrDA的发展概述

5.2IrDA技术标准

5.2.1物理层规范（IrPHY）

5.2.2连接建立协议层（IrLAP）

5.3基于IrDA协议栈的红外通信

5.3.1IrDA协议栈

5.3.2核心协议层

5.3.3可选协议层

5.4IrDA的应用

5.5本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.IrDA概述

识记：

IrDA的发展概述。

领会：

IrDA技术特点。

2.IrDA技术标准

识记：

IrDA的三个强制性规范。

领会：

IrDA物理层规范，包括参数定义、脉冲调制的必要性；IrLAP的三种帧结构，包括异步帧结构、同步HDLC帧结构和同步4PPM帧结构。

应用：

调制原理

3.IrDA协议栈

识记：

IrDA协议栈结构。

领会：

红外物理层规范；链路建立协议层规范；链路管理协议层规范；微型传输协议层功能和帧格式；建立对象交换协议的思想和目的。

应用：

IrLAP的建立过程中的两个操作模式：

常规断开模式和常规响应模式。

四、本章重点、难点

本章的重点和难点：

物理层规范；连接建立协议层规范；核心协议层规范、可选协议层规范。

第六章RFID

一、学习目的与要求

1.理解RFID的概念和频段、技术特点、技术标准、应用；

2.理解自动识别技术的基本概念、自动识别技术类型及特征比较；

3.掌握RFID的基本原理、系统组成、关键技术。

二、课程内容

6.1RFID基础

6.1.1射频基础

6.1.2自动识别技术概述

6.2RFID的基本原理

6.2.1RFID的工作原理

6.2.2RFID的系统组成

6.2.3RFID的技术特点

6.2.4RFID的技术标准

6.3RFID的关键技术

6.3.1RFID的天线

6.3.2防碰撞技术

6.3.3安全与隐私问题

6.4RFID技术的应用

6.4.1RFID技术的应用背景

6.4.2RFID技术的重要参数

6.4.3RFID技术的典型应用

6.4.4RFID技术的应用前景

6.5本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.RFID基础

识记：

射频概念；ISM频段；自动识别技术的基本概念。

领会：

自动识别技术的类型和特征比较。

2.RFID的基本原理

识记：

RFID的技术特点；RFID的技术标准。

领会：

RFID的系统组成。

应用：

正确分析RFID的工作原理。

3.RFID的关键技术

领会：

RFID的天线技术；RFID的防碰撞实现方法；RFID的安全与隐私问题及解决方法。

4.RFID技术的应用

识记：

RFID技术的重要参数；RFID技术的典型应用；RFID技术的发展前景。

四、本章重点、难点

本章的重点：

RFID的天线技术；RFID的防碰撞技术；RFID的安全与隐私问题。

第七章近场通信技术

一、学习目的与要求

1.理解NFC的概念、技术特点、应用与发展前景；

2.掌握NFC的技术原理和安全问题。

二、课程内容

7.1NFC概述

7.1.1NFC的概念

7.1.2NFC的发展

7.1.3NFC的技术特点

7.2NFC的技术原理

7.2.1工作原理

7.2.2技术标准

7.2.3工作模式

7.3NFC的安全问题

7.3.1链路层安全

7.3.2应用层安全

7.4NFC的应用与发展前景

7.4.1NFC的应用

7.4.2NFC的发展前景

7.5本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.NFC概述

识记：

NFC的概念；NFC的发展领会：

NFC的技术特点。

2.NFC的技术原理

识记：

NFC的技术标准；。

领会：

NFC的工作原理。

应用：

正确分析不同场景下NFC的三种工作模式，包括卡模拟模式、点对点

丄廿一、七1耳口丄廿一模式和读卡器模式。

3.NFC的安全问题

领会：

链路层安全问题和解决方案；应用层安全问题和解决方案。

4.NFC的应用与发展前景

识记：

NFC的应用、NFC的发展前景。

四、本章重点、难点

本章的重点：

NFC的工作原理；NFC的工作模式和安全问题。

第八章超宽度技术

一、学习目的与要求

1.理解UWB的概念、技术特点、UWB系统和技术方案、应用与研究方向；

2.掌握UWB的关键技术。

二、课程内容

8.1UWB技术概述

8.1.1UWB技术的产生与发展

8.1.2UWB的技术特点

8.1.3UWB的信道传播特征

8.2UWB的关键技术

8.2.1UWB的脉冲成形技术

8.2.2UWB的调制与多址技术

8.2.3UWB接收机的关键技术

8.3UWB的系统方案

8.3.1单带系统

8.3.2多带系统

8.4UWB技术的标准化

8.4.1UWB技术标准之争

8.4.2DS-UWB方案

8.4.3MB-OFDM-UWB方案

8.5UWB的应用及研究方向

8.5.1UWB的应用

8.5.2UWB的研究方向

8.6本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.UWB技术概述

识记：

UWB的概念；UWB技术的产生与发展；UWB的信道传播特征。

领会：

UWB的技术特点和优势。

2.UWB的关键技术

领会：

UWB的调制方式；UWB的多址技术；UWB接收机的定时同步技术；瑞克接收原理；采用信道估计的目的。

应用：

UWB的脉冲成形技术。

3.UWB的系统方案

识记：

单频带系统原理；多频带系统原理。

领会：

单频带系统和多频带系统的优缺点。

4.UWB技术的标准化

识记：

DS-UWB方案；MB-OFDM-UWB方案。

5.UWB的应用及研究方向

识记：

UWB的应用；UWB的研究方向。

四、本章重点、难点

本章的重点：

UWB的调制方式与多址技术；UWB接收机的两种定时同步方式及比较；UWB的两种系统方案。

难点：

UWB的瑞克接收原理。

第九章60GHz无线通信技术

一、学习目的与要求

1.理解60GHz毫米波无线通信的技术特点和优势、发展现状、标准化概况；

2.掌握IEEE802.15.3c协议和ECMA-387协议、60GHz毫米波无线通信的关键技术。

二、课程内容

9.160GHz无线通信技术概述

9.1.160GHz无线通信技术的特点

9.1.260GHz无线通信的优势

9.1.360GHz无线通信技术发展现状

9.260GHz无线通信的标准化

9.2.1标准化概况

9.2.2IEEE802.15.3c协议简介

9.2.3ECMA-387简介

9.360GHz无线通信关键技术

9.3.1信道研究

9.3.2收发机结构

9.3.3天线技术

9.3.4调制技术

9.3.5电路集成技术

9.460GHz无线通信的应用

9.5本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.60GHz无线通信技术概述

识记：

60GHz信号传播特性；60GHz无线通信技术的国内外发展现状。

领会：

60GHz无线通信技术的特点；60GHz无线通信的优势。

2.60GHz无线通信的标准化

识记：

国际国内标准化概况；。

领会：

IEEE802.15.3c协议的微微网、物理层模式；IEEE802.15.3和IEEE802.15.3c超帧结构；ECMA-387协议主要特征。

3.60GHz无线通信关键技术

领会：

信道研究；收发机技术；天线技术；调制技术；电路集成技术。

4.60GHz无线通信的应用

识记：

60GHz无线通信的相关应用。

四、本章重点、难点

本章的重点：

60GHz无线通信关键技术，包括收发电路、天线技术；调制、电路集成等技术。

难点：

IEEE802.15.3c协议和ECMA-387协议。

第十章Adhoc网络

一、学习目的与要求

1.理解Adhoc网络的特点、体系结构、应用；

2.掌握Adhoc网络的关键技术、MAC协议、路由协议以及QOS研究。

3.正确比较路由协议的优缺点。

二、课程内容

10.1Adhoc网络概述

10.1.1Adhoc网络的起源与发展

10.1.2Adhoc网络的特点

10.1.3Adhoc网络的体系结构

10.1.4Adhoc网络的关键技术

10.2Adhoc网络的MAC协议

10.2.1信道接入的公平性

10.2.2隐藏终端与暴露终端问题

10.2.3MAC协议中的跨层设计

10.2.4节能MAC协议

10.2.5MAC协议的QoS保障

10.3Adhoc网络的路由协议

10.3.1Adhoc网络的单播路由协议

10.3.2Adhoc网络的多播路由协议

10.4Adhoc网络的QoS研究

10.4.1QOS概述

10.4.2Adhoc网络的QoS服务模型

10.4.3Adhoc网络的QoS信令

10.5Adhoc网络的应用

10.5.1Adhoc网络的应用领域

10.5.2Adhoc传感器网络

10.6本章小结

三、考核知识点与考核要求

1.Adhoc网络概述

识记：

Adhoc网络的概念；Adhoc网络的起源与发展。

领会：

Adhoc网络的特点。

Adhoc网络的节点结构；Adhoc网络的网络拓扑；Adhoc网络的网络协议栈。

2.Adhoc网络的关键技术

领会：

链路层自适应技术；信道接入技术；网络体系结构；路由协议；QoS

保证；多播/组播协议；安全性问题；网络管理；节能控制。

3.Adhoc网络的MAC协议

领会：

信道接入的公平性的解决方法；隐藏终端与暴露终端的解决方法；MAC协议中的跨层设计原理；PAMAS协议的基本思想；三种QoS保障的MAC协议。

应用：

Adhoc网络的安全问题。

4.Adhoc网络的路由协议

识记：

Adhoc网络的单播路由协议分类（主动路由与按需路由、平面结构和层次结构）

领会：

DSDV协议原理；DSR协议原理；AODV协议原理；TORA协议原理；ZRP协议原理；

5.Adhoc网络的单播路由协议

识记：

主动路由与按需路由；平面结构路由和层次结构路由。

领会：

DSDV协议原理；DSR协议原理；AODV协议原理；TORA协议原理；ZRP协议原理。

应用：

比较单播路由协议的优缺点。

6.Adhoc网络的多播路由协议

领会：

基于树结构的多播路由协议；基于网络结构的多播路由协议；基于混合结构的多播路由协议。

7.Adhoc网络的QoS研究

识记：

QoS概念；传统有线网络的QoS服务模型（集成服务模型、区分服务

模型、多协议标记交换）；Adhoc网络实现QoS面临的困难。

领会：

Adhoc网络的QoS服务模型；Adhoc网络的QoS信令。

8.Adhoc网络的应用

识记：

Adhoc网络的应用领域；Adhoc传感器网络的体系结