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關鍵詞:混合學習;物聯網;課程設計
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2014)11-0126-02
黑龍江科技大學自2012年招收物聯網工程專業本科生,“物聯網技術導論”是該專業的一門必修課程,也是學生學習物聯網專業課程的基礎課程和核心課程,該課程為學生后期學習物聯網專業課程奠定了堅實的基礎。但該課程由于涉及多門學科的技術知識,理論基礎知識和概念性知識相對較多,缺少實踐性的操作,學生在學習的同時會缺乏主動性和積極性。傳統的教學模式是以教師為主體,教師講授知識,學生接受知識,但是,這種方式無法調動學生的積極性和主動性,也無法讓學生真正提高解決和處理問題的能力。因此,針對本門課教學過程中出現的問題,對物聯網技術導論教學模式做出改革,將Blended-Learning引入教學,即發揮了教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用,又充分讓學生作為學習過程主體,增強學生學習的主動性、積極性和創造性。
一、E-Learning優勢和弊端
E-learning是指通過因特網或者數字化媒體等進行教學的一種方式,其充分利用現代信息技術所提供的、具有全新溝通機制與豐富資源的學習環境,實現一種全新的學習方式。主要針對學生在網上學習時操作的方便性,以學生自主學習為主導,從而改變了傳統教學中教師的作用和師生之間的關系,使得學生的個性化學習得到更充分的體現,使得學生的參與意識得到增強,提高了學生學習的主動性和積極性。[1]
盡管E-learning在教學過程中有上述的許多優勢,但是針對物聯網技術導論課程的教學,它也存在某些不足,表現在以下幾個方面:第一,單純的E-learning并不能為學生成功地學習提供足夠的學習內容,不能為學生提供足夠的參與和接觸社會的機會。第二,只注重教學內容的講解,而缺乏學習環境與課堂學習活動的設計。第三,只注重單個學生的個體學習,而缺乏學生的協作性學習的設計、組織與實施的指導。第四,缺乏研究性學習和學習效果評估。
二、B-Learning的涵義和優勢
B-Learning(Blended-learning),即是所說的混合學習,其主要思想是把面對面(Face to Face)教學和在線(Online)學習兩種學習模式有機地整合,以達到降低成本、提高效益的一種教學方式。[2]
2004年,何克抗教授正式發表“混合式學習”的涵義,他認為,“混合式學習”就是要把傳統學習方式的優勢和E-learning(即數字化或網絡化學習)的優勢結合起來;也就是說,既要發揮教師引導、啟發、監控教學過程的主導作用,又要充分體現學生作為學習過程主體的主動性、積極性與創造性。
三、B-Learning課程教學設計
1.課程設計的內涵
“所謂課程設計”就是對于課程的各個方面做出規劃和安排。課程設計是課程論在應用層面上最重要的范疇之一,一種課程設計理論經常會全面地涉及課程目標、課程內容、課程評價、課程結構等各個范疇。[3]
2.確定B-Learning課程設計目標
針對物聯網專業課程選課學生數量、學生的年級、接受課程能力的水平狀況和學習環境的基礎上進行。
(1)學習需求分析。是實施混合學習的主要依據。[4]“物聯網技術導論”是黑龍江科技大學物聯網工程專業開設的一門專業基礎課程,具有較強的理論性、覆蓋性和專業性等特點,是物聯網工程專業學生的入門課程。結合了目前物聯網專業需要多學科交叉特點的人才需求,學生要掌握計算機、無線通信、嵌入式、云計算、智能處理等相關技術的基本知識,使學生學習本門課程后,能夠使用相關知識順利開展后期的物聯網專業課程的學習活動。
(2)學生特征分析。學生掌握知識的快慢程度和學生對課程了解的程度等,是有效做到“因材施教”的重要途徑。[5]本課程中主要采用問卷調查方式了解學生對課程相關內容的了解程度,對于課程的每一章按照學生學習前的具體情況進行設計教學內容。
(3)學習環境分析。把握課程教學所具備的內部和外部環境條件,避免所制訂的課程目標不符合實際教學要求。黑龍江科技大學具備混合學校的網絡教學平臺、網絡教學資源等硬軟件條件。教師可以將課程教學大綱、教案、電子課件、習題、課程指導等教學資源附加在網上,建立基于網絡的遠程學習環境,為學生個性化學習提供網絡服務條件。
(4)課程目標描述。在明確學習需求,對學生特征與現存學習環境進行初步分析之后,對課程教學目標進行有條理的描述。確定了“物聯網技術導論”作為物聯網工程專業的專業基礎課程,涉及了物聯網八門專業課程的相關知識,通過掌握相關知識,可以引導學生對于專業課程的學習,提高學生處理本專業領域中問題的能力。
3.選擇B-Learning課程內容
(1)課程內容結構分析?!拔锫摼W技術導論”課程可將內容分為理論課、實踐課和網絡課三部分。其中理論課是對專業基礎概念的講解;實踐課是通過理論學習和網上學習能夠理解相應的知識體系,從而讓同學們分成小組協同合作共同完成項目。項目可以是教師給定也可以是學生自選形式。網絡課是教師給學生留下特定的學習任務,學生可以通過網絡檢索找到正確的答案,也可以通過網絡交流來完成學習任務。課程的具體內容如框圖1所示。
(2)知識重點、難點確定。確定基本課程內容后,對于每一章內容的知識重點、難點進行劃分,以便于針對不同的知識要點設計恰當的學習活動和策略。
4.設計Blended-Learning課程內容
(1)學習活動設計。本課程充分利用黑龍江科技大學的網絡教學平臺,突破傳統教育方式在時間和空間上的限制,積極探索混合課程設計,調動學生的學習熱情和主動性,使學生在教師的引導下,根據自己的學習習慣,依托網絡學習平臺進行主動學習、合作性學習、討論式學習、網絡搜索式學習和研究性學習。具體的學習活動方式可以采用基于網絡教學資源的自主學習體系、基于大規模網絡資源的搜索式學習體系、基于教材理論的自主式學習體系、基于實踐平臺的學習體系、基于教師引導的學習體系和基于小組討論式的學習體系。通過以上幾種學習體系,學生可以根據個人能力水平和喜好隨意安排學習時間和學習方式,更好地體現了混合學習的自由度。
(2)策略選擇。本課程設計了一系列網上在線學習內容。對學生進行引導性學習,而不至于使學生產生盲目性和無目的性。比如學生學習某一知識點時,可以引導學生閱讀教材的哪個章節,以及使用課件中的哪些內容,瀏覽哪些案例和需要學生完成哪些實驗等。本課程在實踐環節提供視頻演示和學生自主創作環節,學生可以將自己創作的作品傳到網上,通過網絡平臺相互進行評價,通過交流獲得建設性意見。
(3)學習資源收集。收集“物聯網技術導論”課程的各種教學資源是設計B-Learning課程內容中的關鍵一步。本課程采用了“文字教材”―“輔助教學光盤”―“網絡教學平臺”―“項目實踐系統”―“知識自測”五位一體的混合式教材。文字教材可以提供本課程相關概念和技術的理論性文字;輔助教學光盤存儲了教師電子課件等內容;網絡教學平臺可以提供教師的講課視頻和實踐性操作視頻及教師和學生發表的關于課程的相關技能的文章和見解;項目實踐系統可提供一些項目案例和學生所作的實驗項目等。知識自測系統中可以分單元、分章節設置測試題庫,學生可以隨機進行題庫選擇,對于學到的知識進行階段性測試,反應混合式測試的學習效果。對于沒有掌握的內容進行選擇性學習和重復性學習。
5.設計B-Learning課程評價
為了更好地促進學生使用混合學習系統進行有效的學習,及時獲取反饋信息,修改教學方案,提高教學質量,系統加入了混合學習評價,即傳統性評價與網絡評價相結合,利用網絡學習平臺對學生的學習行為、歷程和學習結果進行詳細分析。在混合學習評價設計中,使用以下評價指標:第一,講師授課啟發學生思維和創造性;第二,課堂討論和網上交流促進學生學習興趣;第三,課程內容的豐富性;第四,混合式學習提高了學生學習的自主性;第五,實踐性教學促進學生技能學習和理論知識的理解;第六,混合式學習結果的滿意度。
評價等級分為四級:A代表非常滿意;B代表一般滿意;C代表不太滿意;D代表不滿意。對于這幾項評價指標采用網上問卷調查的方式,參與課程學習有72位同學,設置72份問卷。計算出每項評價指標學生投票數占學生總投票數的百分比值。調查結果如表1所示。
通過以上評價指標,可以更好地了解學生通過混合學習對本門課程相關知識掌握的程度,從而對混合課程的教學方式和教學內容等進行不斷改進,使學生的學習成績得到明顯的提高,增加學生學習本門課程的興趣。
四、結論
文中采用B-Learning思想,以黑龍江科技大學物聯網工程專業2012級學生為例,對于“物聯網技術導論”課程設計采用個案研究法,主要從課程設計目標、課程設計內容、課程評價、課程內容結構等幾個方面進行深入的研究和探索,并提出了五位一體的教材混合模式,結果表明,取得了較好的效果。本課程設計模式可以為其他課程設計的改革提供借鑒,具有一定的推廣價值。
參考文獻:
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[3]李利.基于混合學習的高校網絡課程的設計[J].高等理科教育,2007,(6):42-45.
關鍵詞:物聯網;高職;建設思路;課程體系
中圖分類號:TP393 文獻標識碼:A 文章編號:1009-3044(2012)35-8464-02
2009年8月7日,國務院總理來到中科院無錫高新傳感網工程技術研發中心考察并發表重要講話后,“物聯網”這一概念在中國迅速走紅。各地相繼成立了各種與物聯網有關的組織,目前在中國,物聯網已經被提升到國家戰略。
物聯網是通過RFID、無線傳感器、GPS等信息傳感設備,按照約定的協議,把任何物品與互聯網連接起來,進行通訊和信息交換,以實現智能化識別、監控、定位、管理的一種網絡。簡單地說,物聯網是指把世界上所有的物體都聯接到互聯網上,形成“物聯網”。
1 物聯網技術
目前,物聯網公認為有三個層次,最底層是感知層,這里的感知主要就是指系統信息的采集,包括把物品通過射頻識別(RFID)、一維、二維條碼、傳感器、紅外感應器、GPS等信息傳感裝置自動采集到與物品相關的信息;第二層是網絡層,它是物聯網的網絡傳輸平臺,建立在現有的移動通訊網、互聯網和其他專網的基礎上,將從底層獲取的數據傳輸出去;最上面則是應用層,將所獲得的數據進行分析、處理,完成物聯網的“收集―傳輸―處理”三個步驟。
2 專業方向與課程體系
從技術上來分析,物聯網所涉及的核心技術有傳感器技術、RFID技術、無線網絡技術、云計算技術等, 這些技術覆蓋面廣,從專業建設的角度來說不可能全部涉及,要有專業的定位。從物聯網的主要應用來看物聯網專業至少可以有以下幾個方向:
2.1物聯網工程方向
1)培養目標:面向物聯網產業,服務區域與地方經濟發展,培養具有扎實的專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力,具有可持續發展能力與創新精神,掌握物聯網基本知識和基本原理,具備物聯網組建、管理、維護、應用,物聯網設備營銷與技術支持等能力的高素質技能型人才。
2)專業核心能力:物聯網組網方案擬定及物聯網組建能力;物聯網工程施工組織及實施能力;網絡設備配置與調試能力;物聯網管理與維護及保障網絡系統安全運行的能力;網絡系統運行維護(監控、故障排除、網絡系統優化和升級)能力;物聯網應用能力;物聯網應用系統管理與維護能力;物聯網設備營銷與技術支持能力。
3)主干課程:物聯網技術導論、網頁設計與制作、電子技術、數據庫設計、嵌入式技術、編程與應用、綜合布線、C#程序設計等
4)核心課程:傳感器與無線傳感器網絡技術、RFID技術、短距離無線數據通信、網絡設備配置調試與管理、物聯網規劃與組建等。
2.2 智能建筑方向
1)培養目標:面向智能建筑樓宇智能化產業,服務地方經濟發展,培養具有智能建筑樓宇智能化必備的專業理論知識,良好的團隊協作和創新精神,較強實踐操作技能,掌握樓宇智能化產品營銷運作、樓宇智能化設備的生產與維修、樓宇智能工程的設計與施工等方面技術,具備樓宇智能工程行業生產、服務、技術、管理等職業能力的高素質技能型人才。
2)專業核心能力:智能建筑及小區物業設備管理能力;智能建筑行業電氣方面的安裝、施工、管理和監理能力;建筑智能產品的生產、銷售及售后服務能力;建筑智能系統的調試、維護維修、設備更新能力;建筑智能化系統相關產品研制開發的能力等。
3)主干課程:電子電路技術、樓宇自動化技術、AutoCAD工程制圖、現代空調制冷與測控技術、建筑樓宇節能過程控制技術、PLC編程技術、綜合安防監控技術等。
4)核心課程:物聯網技術導論、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、智能樓宇組態軟件設計與應用、網絡設備配置調試與管理、云語言信息技術、網絡通信技術等
2.3車聯網方向
1)培養目標:面向汽車行業,培養具有扎實的專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力,具有可持續發展能力與創新精神,掌握車聯網基本知識和基本原理,具備車聯網組建、管理、維護、應用,車聯網設備營銷與技術支持等能力的高素質技能型人才。
2)專業核心能力:車聯網系統管理能力;衛星定位系統應用能力;信號收集與利用能力,車聯網系統配置能力;車聯網系統監管處理能力;網絡設備配置與調試能力。
3)主干課程:網絡通信技術、車載技術、交通導航與信息服務、藍牙技術、智能軌道交通管理、無線網絡技術、微波技術等。
4)核心課程:M2M技術應用、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、GPS定位技術/北斗定位技術、網絡設備配置調試與管理、云語言信息技術、短距離無線通信技術、3G移動通信技術等。
2.4智能農業方向
1)培養目標:面向農業生產單位培養具有扎實的智能農業管理專業理論基礎知識、較強的實踐能力、良好的團隊協作能力,具有創新能力和奉獻精神,掌握智能農業管理基本知識和基本原理,具備農業生產經營管理、農業信息獲取及處理、農業專家系統、農業系統模擬、農業決策支持系統、農業物聯網網絡技術等能力的高素質技能型人才。
2)專業核心能力:信息存儲和處理能力、通訊系統應用能力、WSN網絡應用能力、地理信息系統GIS應用能力、全球定位系統GPS應用能力,遙感技術應用能力等。
3)主干課程:精準農業管理、地理地質信息應用技術、生態環境監測與治理、設施農業智能化管理、精細化農業管理、種子儲藏加工與種子管理、WSN現代農業應用、灌溉技術等。
4)核心課程:物聯網技術導論、RFID技術與高頻技術、傳感器與無線傳感器網絡技術、無線網絡技術、網絡設備配置調試與管理、短距離無線通信技術、3G移動通信技術等。
3 總結
物聯網專業的方向與課程體系的建設要依靠區域的物聯網產業,這樣才能為專業發展提供行業背景支撐,區域經濟發展建設,同樣也需要大量物聯網人才支持。一個專業的建設與發展,需要很多硬件或軟件的條件,只有因地制宜,與時俱進,制定出合理的專業方向和課程體系才能培養出更多的物聯網高素質技能型人才。
參考文獻:
【關鍵詞】RFID 物聯網技術 教學檔案 管理
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)06-0237-01
學院教學檔案是一個學院在教學管理、教學實踐和教學研究等活動中形成的、對學院當前與長遠發展具有指導意義的文件材料。教學檔案的存儲、整理、保存和利用是教學管理工作的重要組成部分,是影響學院評估效果的一個重要因素。但是,由于教學檔案的種類繁多,而且需要維護的檔案數量也非常龐大,經過長期的積累,必然給檔案的管理、維護、查閱等帶來極大的挑戰,通過基于RFID的物聯網技術,為每種檔案設置不同標簽,將極大的減輕管理人員的工作強度并提高工作效率。
1.教學檔案管理主要內容及目前現狀及面臨的問題
1.1 教學檔案管理主要內容
作為教學過程的主要記錄載體,學院教學檔案需要很多的書面材料,主要包括:(一)教學類檔案:課程教學大綱、授課計劃表、課程試題庫、試卷審批表A、B卷及標準答案、學生成績一覽表、考場記錄表、試卷分析表、記分冊、網絡課程、多媒體課件、雙語教學課程建設相關材料、典型教案、重要備課記錄;(二)畢業設計類檔案:畢業設計課題及成績匯總表、畢業設計相關管理規定、畢業設計(論文)報告、畢業設計工作安排及檢查材料、教師指導畢業設計的經驗體會等典型材料;(三)實驗實踐類檔案:學生社會實踐工作計劃、總結、表彰材料、實習教學相關的規章制度、校內外教學實踐、實習基地建設和運轉情況材料、實習報告、考核表、實結、實習教學的典型材料、實習學生、指導教師名單及分組表、實習計劃或方案;(四)其他類型的檔案:本科專業學士學位申請材料、課程建設規劃、課程組建設和活動情況、教學內容、方法和手段改革以及考試內容、方法和手段改革相關材料、其他教學建設的典型材料。
隨著學院的發展,教學檔案的數量日漸增多,種類也日趨多樣化,同時檔案管理人員少,任務繁重,傳統的教學檔案管理方法已很難適應現代的教學檔案管理要求。所面臨的主要問題有:
一、教學檔案材料種類繁多,材料的收集易出錯,容易丟失材料;
二、教學檔案存放雜亂無序;
三、教學檔案查閱非常繁瑣費時,當學校檢查或者評估時,檔案材料的查閱非常困難,需要花費較長的時間和精力;
四、教學檔案的安全管理,例如,未經允許,不準隨意查詢教學資料或者記錄誰在何時查閱什么資料。
因此,教學檔案管理技術手段急需升級改造,利用RFID物聯網技術實現教學檔案管理的自動化與智能化,從而提高工作效率,加強管理流程。
2.RFID技術及在檔案管理中的應用
2.1RFID技術
RFID(Radio Frequency Identification)技術利用射頻信號通過空間耦合實現無接觸信息傳遞并通過所傳遞的信息達到自動識別的目的[1]。通常一個RFID系統由閱讀器、天線和標簽三部分組成。應用中,通過讀寫器將物品的相關信息例如名稱、所有人等屬性信息寫入RFID標簽,然后將該標簽貼在待識別物體表面。讀寫器可無接觸地讀取并識別電子標簽中所保存的數據,并將該數據傳遞到智能終端,從而實現對物體識別信息的遠距離、無接觸式采集、無線傳輸和處理等功能,并且同時能識別多個RFID標簽[2][3]。 RFID技術應用于教學檔案管理可以促進檔案管理的自動化、智能化,具有很多優點,比如:遠距離快速掃描、安全性高[4][5][6]。
2.2RFID物聯網教學檔案管理系統
基于RFID物聯網技術的教學檔案管理系統,主要有如下幾大模塊和功能:
(1)RFID 教學檔案管理信息系統,該系統將RFID閱讀器所讀取的數據 進行保存和處理。檔案管理人員通過該系統可實時查看檔案的實際情況。
(2)教學檔案的RFID標簽。通過RFID標簽制作設備,將檔案的信息例如,教學檔案的教師姓名,課程名稱,班級等信息寫入到該標簽,并將其貼在教學檔案袋之上。
(3)教學檔案的儲存柜實時監控。該柜安裝有多個RFID閱讀器和通信模塊,能實時監控檔案的存放位置的情況。儲藏柜每個存放位置都有一個RFID閱讀器,當存入檔案材料時,由該閱讀器讀取標簽信息并將該信息及存放位置信息通過通信模塊傳輸給管理信息系統保存。當取出檔案材料時,信息管理系統記錄取出材料的信息及借閱人的相關信息。
3.RFID物聯網技術在教學檔案管理中的應用
新技術的應用必然導致工作流程的規范化,以前課程的教學材料只需要任課考試將所有材料整理好之后,放入到檔案袋中,查閱時,相關人員可隨意從中抽取瀏覽;還有些教學材料的收集時間跨度非常長,有些教師長時間不交材料,造成管理的不方便。這些問題都可通過在引入RFID物聯網技術后進行規范化操作。
3.1 教學檔案入庫管理
每一個學期,新的教學檔案入庫前,要對該檔案進行標識例如檔案制作人,檔案名稱等,將這些信息由相關責任人通過終端管理器寫入RFID標簽。
3.2 教學檔案查閱管理
教學檔案在入庫管理時,由儲存柜上的閱讀器將放置的位置信息與標簽信息一起寫入到系統中,用戶在查閱時,可先在系統根據關鍵詞,例如課程名稱,任課教師等信息查閱具置,因而可快速地發現文件。
3.3教學檔案的統計管理
通過該技術,管理人員可以很方便的統計各種材料的情況,不需要手工統計。系統也可由管理人員對相關材料設置時間要求,若在規定時間未提交材料,則系統通過郵件向相關教師進行提醒。
4.總結
通過RFID物聯網技術在教學檔案管理中的應用,不僅提高了工作效率,而且對教學管理工作的流程進一步規范化,標準化提供了基礎,為教學工作提供更好的支持和幫助,使之成為學院工作的重要支撐。
參考文獻:
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【關鍵字】物聯網;移動通信;4G
2009年,在無錫,溫總理提出了“感知中國”示范中心的建立,標志著我國物聯網產業的啟動。物聯網是我們國家重點發展的戰略技術,如果在物聯網方面落后了,我們在下個世紀,在未來的100年,就會全面落后。物聯網的發展,受制于通信技術。目前三大運營商,都已經進入4G階段,技術不斷成熟,通信功能日益強大,業務不斷的擴展,4G通信技術在物聯網中的應用,廣受關注。4G通信技術,已經為物聯網的發展,提供了強大的技術支撐。
一、物聯網基本概念
物聯網是新一代信息技術的重要組成部分,也是“信息化”時代的重要發展階段。其英文名稱是:“Internetofthings(IoT)”。顧名思義,物聯網就是物物相連的互聯網。這有兩層意思:其一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;其二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信,也就是物物相息。物聯網通過智能感知、識別技術與普適計算等通信感知技術,廣泛應用于網絡的融合中,也因此被稱為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次浪潮。物聯網是互聯網的應用拓展,與其說物聯網是網絡,不如說物聯網是業務和應用。因此,應用創新是物聯網發展的核心,以用戶體驗為核心的創新2.0是物聯網發展的靈魂。物聯網作為一個新經濟增長點的戰略新興產業,具有良好的市場效益,《2014-2018年中國物聯網行業應用領域市場需求與投資預測分析報告》數據表明,2010年物聯網在安防、交通、電力和物流領域的市場規模分別為600億元、300億元、280億元和150億元。2011年中國物聯網產業市場規模達到2600多億元。2014、2015年的Gartner技術成熟曲線中,物聯網技術都實現了登頂,而2016年曲線中又出現了物聯網平臺技術。伴隨著NB-IOT以及LTE-V在3GPP協議凍結,5G網絡面向的3個場景中有2個均為物聯網應用,物聯網行業終于迎來通信運營商的加入,首次大規模商用在即。NB-IoT是第一個面向物聯網的運營商級別通信協議。三大運營商都在2017年大規模商用NB-IoT,LoRa、SigFox、Ingenu、NWave等一系列技術均不同程度的活躍起來。NB-IoT將在低耗能、低信息量、巨量化傳感器網絡中應用,領域包括:①以水電氣的智能抄表業務為代表的智能家居業務;②以郵筒、垃圾箱、路燈、下水道、停車位管理為代表的智慧城市業務;③以快遞、寵物、畜牧業、兒童老人跟蹤為代表的智能追蹤業務;④以可穿戴健康設備為代表的智能醫療業務;⑤其他工業領域小規模、長時間數據收集案例或周期性控制應用。
二、4G通信技術在物聯網中的應用
第四代移動電話行動通信標準,指的是第四代移動通信技術,外語縮寫:4G。該技術包括TD-LTE和FDD-LTE兩種制式(嚴格意義上來講,LTE只是3.9G,盡管被宣傳為4G無線標準,但它其實并未被3GPP認可為國際電信聯盟所描述的下一代無線通訊標準IMT-Advanced,因此在嚴格意義上其還未達到4G的標準。只有升級版的LTEAdvanced才滿足國際電信聯盟對4G的要求)。4G是集3G與WLAN于一體,并能夠快速傳輸數據、高質量、音頻、視頻和圖像等。4G能夠以100Mbps以上的速度下載,比目前的家用寬帶ADSL(4兆)快25倍,并能夠滿足幾乎所有用戶對于無線服務的要求。此外,4G可以在DSL和有線電視調制解調器沒有覆蓋的地方部署,然后再擴展到整個地區。很明顯,4G有著不可比擬的優越性。2017年全球運營商迎拐點,相對樂觀但有不確定因素。我們認為總體上通信行業2017年應該會好于2016年,主要有政策推動:運營商混改列入第一批試點名單,引入互聯網巨頭或直接流量經營、數據經營轉型,全面形成“云管端”閉環,行業形態有望重塑;以及技術周期推動:5G標準制定關鍵階段,下半年海外運營商同步實現商用。全球市場運營商資本開支迎來拐點之年,增速觸底。我們預期2017年全年全球通信設備市場仍將有3%的小幅下降,但在下半年資本開支有望觸底反彈,4.5G網絡擴容,5G及物聯網的投資開始加大;國內廠商份額提升,全球市場占據半壁江山(無線通信市場,華為市場份額第一,達到35%;中興穩健上升,從2010年市場份額6%提高至12%,表現搶眼。
參考文獻
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[5]劉云浩.物聯網導論.北京:科學出版社,2011年3月
關鍵詞: 物聯網;IPv6;ZigBee;無線網絡
中圖分類號:TP393
0 引 言
物聯網(Internet of Things,IoT),顧名思義就是指“物物相連的互聯網”,就是在物理世界的實體中部署具有一定感知能力、計算能力和執行能力的嵌入式芯片和軟件,使之成為“智能物體”,進而通過網絡設施實現信息傳輸、協同和處理,從而實現物與物、物與人之間的通信 。
2009年8月7日,總理在無錫考察時提出要盡快建立中國的傳感信息中心(也稱為“感知中國”中心),標志著我國發展物聯網的信心與決心。事實上,物聯網的概念是在1999年提出的。根據2005年國際電信聯盟(ITU)的定義,物聯網主要解決物到物(Thing to Thing, T2T)、人到物(Human to Thing, H2T)、人到人(Human to Human, H2H)之間的互聯。這一高度交叉的新興前沿領域在國際上備受關注,現在,物聯網已成為我國經濟領域的熱詞,也將成為我國經濟發展的新型發動機。
1 計算機網絡技術在物聯網時展中的作用
物聯網可廣泛應用于社會生產和人們生活的各行各業,從而大大提升整個社會的信息化水平,并在提高效率的同時,實現節能減排。物聯網的魅力來源于三大關鍵特征:第一,全面感知,即利用RFID、二維碼、傳感器等隨時隨地獲取物體的信息;第二,可靠傳遞,即通過各種電信網絡與互聯網的融合,將物體的信息實時準確地傳遞出去;第三,智能處理,即利用云計算、模糊識別等各種智能計算技術,對海量的數據和信息進行分析和處理,對物體實施智能化的控制。在業界,物聯網大致公認為有三個層次,其中底層是用來感知數據的感知層,中間是數據傳輸的網絡層,最上面則是內容信息的應用層。圖1所示是物聯網體系的基本架構。
物聯網技術是在互聯網技術基礎上延伸和擴展的一種網絡技術,其核心和基礎仍然是互聯網技術,其用戶端延伸和擴展到了任何物品和物品之間進行信息交換和通訊。物聯網的網絡層將建立在現有的移動通訊網和互聯網基礎上。物聯網通過各種接入設備與移動通訊網和互聯網相連,網絡層也包括了信息存儲查詢、網絡管理等功能。網絡層中的感知數據管理與處理技術是實現以數據為中心的物聯網的核心技術?,F在,越來越多的高校都開設了計算機網絡技術的相關課程,包括無線傳感網絡概論、TCP/IP網絡與協議等目前物聯網方向專業的主要課程。就不同的行業和應用背景,眾多高校同仁在如何改進計算機網絡技術教學內容方面,提出了諸多有益的理念。隨著信息技術的發展,計算機網絡技術教學過程中的諸多環節,仍然需要進一步的探索和改進。
2 計算機網絡技術課程的改革
2.1 加入IPv6內容
盡管物聯網的互聯對象數不勝數,但卻主要分為兩類:一類是體積小、能量低、存儲容量小、運算能力弱的智能小物體,如傳感器節點;另一類是沒有上述約束的智能終端,如無線POS機、智能家電、視頻監控等。這兩類互聯對象,從終端側向通信網絡提出了特定的需求,而支持巨大的地址空間、網絡可擴展、傳遞可靠等顯然是其共性需求。通信網絡不僅要能提供足夠多的地址空間來滿足互聯對象對地址的需求,而且網絡容量足夠大,能滿足大量智能終端、智能小物體之間的通信需求。值得注意的是,智能小物體在尺寸與復雜度等方面的限制決定了其能量、存儲、計算速度與帶寬也是受限的,因而需要通信網絡能夠提供輕量級的通信協議、可靠的低速率傳輸,同時網絡還要具備自組織能力。
基于以上原因,物聯網對IP地址產生了前所未有的大量需求。而構成現今互聯網技術基石的IPv4,在面臨地址資源枯竭等困境的背景下,顯然已無法為地球上存在的萬事萬物都分配一個IP地址,而這又恰恰是實現物聯網的關鍵。
所以,在現在的計算機網絡技術教學中適當引入IPv6的教學內容,有助于學生了解當前網絡的狀態和物聯網時代的要求。
2.2 加大無線網技術的內容
物聯網技術的應用主要以公眾無線網絡為載體,大多使用2G、3G網絡來實現遠程通信,同時也有部分應用采用固定光纖接入方式。固定光纖接入具有傳輸速率高、傳輸信息量大、可靠穩定、保密性好等特點,因此,應用時需要根據不同的應用場景選擇不同的接入方式。
常用的近距離無線通信技術有802.11b、802.15.4(ZigBee)、Bluetooth、UWB、RFID、IrDA等。其中,ZigBee是一種近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的雙向無線通信技術,完整的協議棧只有32 KB,可以嵌入到各種設備中,同時支持地理定位功能,因而成為構建近距離無線傳感網的主流技術。
鑒于上述情況,在課程內容中加入物聯網中的無線通信內容,讓學生學習各種無線RF通訊技術與標準,比如ZigBee、藍牙、Wi-Fi、GPRS、CDMA、3G、4G、5G等,使學生能夠適應未來物聯網時代的發展要求。
3 結 語
物聯網是繼計算機、互聯網與移動通信網之后的信息產業的一個新方向。作為培養中、高級應用人才的主力軍,高等學校要掌握時代的脈搏,要通過廣泛的社會調研來跟蹤物聯網發展的趨勢和前沿技術,以此占領人才培養的制高點,促進高等學校計算機專業的改革和發展,從而使所教知識都能轉化為社會生產力。
參 考 文 獻
[1] 馬建.物聯網技術概論[M].北京:機械工業出版社,2011.
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