物联网无线通信技术：Zigbee与无线传感网解析

"自由空间损耗-1物联网与近距离无线通信技术概述" 本课程主要关注物联网中的无线通信技术，特别是自由空间损耗的概念及其在无线传感网中的应用。无线传感网是物联网的重要组成部分，它利用无线通信技术连接传感器节点，实现数据采集、处理和传输。课程的前导课程包括物联网导论、单片机与接口技术、计算机网络以及传感器技术，旨在为学生建立必要的基础知识。 课程共40学时加10学时实验，旨在让学生掌握无线传感网协议原理，特别是Zigbee技术及其Z-stack协议栈的编程。此外，课程还会涵盖其他物联网无线接入技术，如IB-NOT、LoRa、蓝牙、Wi-Fi等，以便学生理解它们的基本原理和应用场景。 课程的考核方式包括30%的平时成绩（上课表现、作业和实验成绩）和70%的期末闭卷（或开卷）考试，重点在于评估学生的理论理解和实践能力。 在无线通信的讨论中，课程涵盖了两种通信方式：有线通信和无线通信。有线通信通过物理介质传输信号，如双绞线、同轴电缆和光纤，而无线通信依赖电磁波进行信号传输。无线通信的一个关键概念是趋肤效应，即交流电在导体表面的电流密度较大，导致交流电的有效电阻增加。 无线通信的衰减特性是一个重要的话题，特别是在自由空间传播条件下。自由空间损耗公式（FSL）表明，随着距离的增加，损耗按照对数规律增加。例如，如果20公里处的损耗是100dB，那么40公里处的损耗将是106dB。这强调了无线通信的距离挑战，尤其是对于需要长距离传输的应用。 课程还涉及不同频率对无线通信的影响。低频通信通常使用双绞线，高频则采用同轴线。无线通信的优点包括较低的投资成本和便捷性，但同时也存在信号不稳定、易受干扰以及频谱资源有限的缺点。 最后，课程提到了波长和频率对无线通信特性的影响。长波长倾向于表现出更强的衍射和干涉特性，而高频信号具有更高的能量，更易于展现粒子性。这些概念是理解无线通信基础的关键。 该课程旨在深入探讨无线通信技术，特别是与物联网相关的无线传感网，帮助学生掌握无线通信的基本原理、技术和实际应用。通过学习，学生将能够设计和实现基于Zigbee的无线传感器网络，并理解各种无线接入技术的工作原理。