自考12580无线通信技术.docx

1、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

2、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

3、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

4、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

5、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

6、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-Fi1.3.3IrDA1.3.4ZigBee1.3.

7、5RFID1.3.6NFC1.3.7UWB1.3.860 GHz1.3.9Z-Wave1.3.10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： IEEE 802 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.

8、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

9、、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

10、、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

11、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.

12、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

13、：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

14、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4.2.1IEEE 802.114.2.2IEEE 802.11b4.2.3IEEE 802.11a/g4.2.4IEEE 802.11n4.3WLAN 的 MAC 层技术4.3.1CSMA/CA4.3.2DCF 与 PCF4.4WLAN 网络安全技术4.4.1WEP4.4.2WPA/RSN4.4.3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

15、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：IEEE 802.11b 的 HR/DSSS 技术的原理；IEEE 802.11a/g 的 OFDM 技术 的原理；IEEE 802.11n的MIMO技术的原理。应用：IEEE 802.11的FHSS和DSSS技术的工作原理；正确比较IEEE 802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。

16、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

17、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

18、 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。

19、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：

20、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

21、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，

22、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.

23、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

24、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

25、点和优势、发展现状、标准化概况；2.掌握IEEE 802.15.3c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9.160 GHz无线通信技术概述9.1.160 GHz无线通信技术的特点9.1.260 GHz无线通信的优势9.1.360 GHz无线通信技术发展现状9.260 GHz无线通信的标准化9.2.1标准化概况9.2.2IEEE 802.15.3c 协议简介9.2.3ECMA-387 简介9.360 GHz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9.460 GHz无线通信的应用9.5本

26、章小结三、考核知识点与考核要求1.60 GHz无线通信技术概述识记：60 GHz信号传播特性；60 GHz无线通信技术的国内外发展现状。领会：60 GHz无线通信技术的特点；60 GHz无线通信的优势。2.60 GHz无线通信的标准化识记：国际国内标准化概况； 。领会： IEEE 802.15.3c 协议的微微网、物理层模式； IEEE 802.15.3 和 IEEE 802.15.3c超帧结构；ECMA-387协议主要特征。3.60 GHz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。4.60 GHz无线通信的应用识记： 60 GHz 无线通信的相关应用。四、

27、本章重点、难点本章的重点： 60 GHz 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： IEEE 802.15.3c 协议和 ECMA-387 协议。第十章 Ad hoc 网络一、学习目的与要求1.理解 Ad hoc 网络的特点、体系结构、应用；2.掌握Ad hoc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10.1Ad hoc网络概述10.1.1Ad hoc网络的起源与发展10.1.2Ad hoc网络的特点10.1.3Ad hoc网络的体系结构10.1.4Ad hoc网络的关键技术10.2Ad hoc网络的MAC

28、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10.3Ad hoc网络的路由协议10.3.1Ad hoc网络的单播路由协议10.3.2Ad hoc网络的多播路由协议10.4Ad hoc网络的QoS研究10.4.1QOS 概述10.4.2Ad hoc网络的QoS服务模型10.4.3Ad hoc网络的QoS信令10.5Ad hoc网络的应用10.5.1Ad hoc网络的应用领域10.5.2Ad hoc传感器网络10.6本章小结三、考核知识点与考核要求1.Ad hoc 网络概述识记：

29、Ad hoc网络的概念；Ad hoc网络的起源与发展。领会：Ad hoc网络的特点。Ad hoc网络的节点结构；Ad hoc网络的网络拓扑； Ad hoc 网络的网络协议栈。2.Ad hoc 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.Ad hoc 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： Ad hoc 网络的安全问题。4.Ad hoc 网络的路由

30、协议识记： Ad hoc 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.Ad hoc 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.Ad hoc 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.Ad hoc 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）；Ad hoc网络实现QoS面临的困难。领会：Ad hoc网络的QoS服务模型；Ad hoc网络的QoS信令。8.Ad hoc 网络的应用识记：Ad hoc网络的应用领域；Ad hoc传感器网络的体系结