物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用-基于人工智能經(jīng)典案例【教案】 第1章 物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述

1、封面《物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用》教案課程名稱：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用總學(xué)時(shí)／周學(xué)時(shí)：48/4開(kāi)課時(shí)間：第1周至第12周授課年級(jí)、班級(jí)：信息工程2025級(jí)使用教材：物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用授課教師：2、教案扉頁(yè)課程要求（在培養(yǎng)方案中的地位、開(kāi)課學(xué)期，先修、后續(xù)課程）《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用》是信息工程、自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課，在專業(yè)課程體系中占有重要地位。開(kāi)課學(xué)期：先修課程/后修課程：電路原理、嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用教學(xué)目標(biāo)課程目標(biāo)1：掌握物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的基本知識(shí)和分析設(shè)計(jì)方法。課程目標(biāo)2：掌握物聯(lián)網(wǎng)基本協(xié)議，如：Zigbee協(xié)議。課程目標(biāo)3：掌握物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵支撐技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)中間件技術(shù)和基于傳感網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)。課程目標(biāo)4：能夠針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)特定功能及技術(shù)指標(biāo)需求，完成物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)子系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)。課程目標(biāo)5：掌握一些經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用算法，了解物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中的經(jīng)典應(yīng)用。課程目標(biāo)6：能夠自主設(shè)計(jì)智能算法，使其勝任智能交通、環(huán)境保護(hù)、智能家居等不同領(lǐng)域中的工作。課程目標(biāo)7：能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)系統(tǒng)的軟、硬件、網(wǎng)絡(luò)算法、工程軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。課程目標(biāo)8：能夠處理物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的復(fù)雜工程問(wèn)題，考慮不同環(huán)境的需求，綜合設(shè)計(jì)解決方案。教學(xué)方法講授、討論+實(shí)驗(yàn)課程性質(zhì)（創(chuàng)新意識(shí)、實(shí)踐能力培養(yǎng)）本課程將物聯(lián)網(wǎng)理論研究和工程實(shí)踐相結(jié)合，按照“物體信息感知、感知信息傳輸、感知信息處理服務(wù)及應(yīng)用”的教學(xué)路線展開(kāi)，涵蓋物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的重要內(nèi)容和最新技術(shù)。主要教學(xué)內(nèi)容涉及無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能機(jī)制設(shè)計(jì)、物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)與協(xié)議架構(gòu)研究、近場(chǎng)無(wú)線通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及應(yīng)用研究、物聯(lián)網(wǎng)定位技術(shù)、信息處理與服務(wù)管理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)智能信息處理技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)與管理等，引導(dǎo)學(xué)生在大國(guó)崛起的奮斗道路中，樹(shù)立面向物聯(lián)網(wǎng)核心理論的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)化、基于物聯(lián)網(wǎng)電路的中國(guó)智造化及物聯(lián)網(wǎng)中國(guó)芯設(shè)計(jì)的重要作用，實(shí)現(xiàn)全面感知、可靠傳輸、智能處理、自動(dòng)控制的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究及應(yīng)用的教學(xué)目標(biāo)。旨在培養(yǎng)具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)專業(yè)知識(shí)技能，掌握網(wǎng)絡(luò)、射頻、無(wú)線通信相關(guān)技術(shù)，從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域系統(tǒng)設(shè)計(jì)與科技開(kāi)發(fā)方面的高等工程技術(shù)人才。參考資料1《物聯(lián)網(wǎng)工程應(yīng)用技術(shù)實(shí)踐教程》、黃如、電子工業(yè)出版社、2014年2《物聯(lián)網(wǎng)工程工程原理與應(yīng)用》、黃如、電子工業(yè)出版社、2020年3《射頻識(shí)別技術(shù)原理與應(yīng)用》、周曉、電子工業(yè)出版社、2015年4《傳感器技術(shù)》、謝雙維、中國(guó)計(jì)量出版社、2015年5《物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論（第二版）》、劉云浩、科學(xué)出版社出版、2013年備注說(shuō)明3、教案內(nèi)容第1章物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述課題名稱第1章物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述計(jì)劃學(xué)時(shí)10課時(shí)內(nèi)容分析本章首先對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的不同定義、應(yīng)用領(lǐng)域、發(fā)展歷程及基本特征進(jìn)行了介紹，闡述了物聯(lián)網(wǎng)的起源、發(fā)展過(guò)程、目的；然后介紹了物聯(lián)網(wǎng)的主要支撐技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)，并從硬件和軟件兩個(gè)方面闡述了物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)技術(shù)的發(fā)展方向；最后對(duì)人工智能關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了介紹，闡述了人工智能、云計(jì)算和霧計(jì)算、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、普適計(jì)算、大語(yǔ)言模型等現(xiàn)代化技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。通過(guò)學(xué)習(xí)這些內(nèi)容能構(gòu)建一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)的整體框架，從而對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有全面、準(zhǔn)確的認(rèn)知。教學(xué)目標(biāo)及基本要求理解物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和基本特征，能夠概述物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀。掌握物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)，包括路由技術(shù)、節(jié)能機(jī)制、無(wú)線媒體接入技術(shù)、信息融合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)抗毀技術(shù)、中間件技術(shù)等，并了解這些技術(shù)的基本原理和應(yīng)用。分析基礎(chǔ)支撐技術(shù)的特點(diǎn)，預(yù)測(cè)未來(lái)技術(shù)的發(fā)展方向。了解人工智能關(guān)鍵技術(shù)，包括云計(jì)算、霧計(jì)算、軟件定義網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、普適計(jì)算、大語(yǔ)言模型等，并掌握其基本概念和應(yīng)用。培養(yǎng)學(xué)生的思考與擴(kuò)展能力，能夠針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行深入探討和研究。通過(guò)本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展有一個(gè)全面的認(rèn)識(shí)，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。教學(xué)重點(diǎn)理解物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和基本特征，能夠概述物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀。掌握物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)掌握物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)教學(xué)方式講授、討論+實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程第1-2課時(shí)（物聯(lián)網(wǎng)核心理論及發(fā)展概述）一、創(chuàng)設(shè)情境，引出本節(jié)內(nèi)容進(jìn)入信息社會(huì)，信息已經(jīng)成為一種非常重要的資源，它的安全與否已經(jīng)影響到個(gè)人、企業(yè)甚至國(guó)家的根本利益。網(wǎng)絡(luò)空間信息安全是一個(gè)涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、密碼技術(shù)、信息安全技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息論等多種學(xué)科的邊緣性綜合學(xué)科。網(wǎng)絡(luò)空間信息安全是國(guó)家安全的重要基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)信息在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會(huì)發(fā)展、國(guó)防和科學(xué)研究等領(lǐng)域的作用日益重要。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)的快速普及與發(fā)展、客戶端軟件多媒體化、協(xié)同計(jì)算、資源共享、開(kāi)放、遠(yuǎn)程管理化、電子商務(wù)、金融電子化等已成為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代必不可少的產(chǎn)物。確保網(wǎng)絡(luò)空間信息安全至關(guān)重要，沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)空間信息的安全就談不上網(wǎng)絡(luò)信息的應(yīng)用。進(jìn)入重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）物聯(lián)網(wǎng)的定義、起源及其發(fā)展歷史進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著傳感器技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展，信息系統(tǒng)從傳統(tǒng)的人工合成單信道模式轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ど珊妥詣?dòng)生成的雙信道模式，并實(shí)現(xiàn)信息系統(tǒng)與物理系統(tǒng)的相互融合，表現(xiàn)為信息虛擬世界與物理實(shí)體世界的交互作用，使得物理世界可以被全面感知和智慧操控；同時(shí)，以傳感器、射頻模塊和智能識(shí)別終端為代表的信息自動(dòng)生成設(shè)備和射頻通信設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，共同構(gòu)成了可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地感知、測(cè)量和監(jiān)控物理世界的硬件支撐平臺(tái)。從而在以上系統(tǒng)融合和硬件支撐的基礎(chǔ)上，信息世界的擴(kuò)展需求和物理世界的聯(lián)網(wǎng)需求共同催生了一類新型網(wǎng)絡(luò)——物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IoT）。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，顧名思義，“物聯(lián)網(wǎng)就是物物相聯(lián)的互聯(lián)網(wǎng)”。這有兩層含義：第一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上延伸和擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)；第二，其用戶端延伸和擴(kuò)展到了任何物品與物品之間，進(jìn)行信息交換和通信。IoT通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)、射頻識(shí)別（RadioFrequencyIdentification，RFID）等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理等具體工程應(yīng)用。（2）物聯(lián)網(wǎng)的基本特征從物聯(lián)網(wǎng)定義的技術(shù)理解角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)和傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比有其自身鮮明的特征。物聯(lián)網(wǎng)的基本特征可概括為全面感知、可靠傳輸和智能處理。（1）全面感知。物聯(lián)網(wǎng)廣泛應(yīng)用各種感知技術(shù)。在物聯(lián)網(wǎng)中部署了海量的多種類型的傳感器，整體構(gòu)成了分布式異構(gòu)信源系統(tǒng)，并且因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域存在廣泛性、分布環(huán)境存在復(fù)雜性和工作時(shí)空存在差異性，所以不同類型的傳感器所捕獲的信息內(nèi)容、信息格式及時(shí)空變化規(guī)律都存在差異性，這使得物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的信息呈現(xiàn)海量性、多源性、分布式性等多樣性的特征，如圖1-2-2所示。（2）可靠傳輸。物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)各種有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)融合，將物體的信息實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳輸出去。由物聯(lián)網(wǎng)上的傳感器所定時(shí)采集的信息需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，由于其數(shù)量極其龐大，形成了海量信息，因此在傳輸過(guò)程中，為了保障數(shù)據(jù)的正確性和及時(shí)性，必須適應(yīng)各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)和協(xié)議。（3）智能處理。物聯(lián)網(wǎng)不僅提供了傳感器的連接，而且具有智能處理的能力，能夠?qū)ξ矬w實(shí)施智能控制。物聯(lián)網(wǎng)將傳感器技術(shù)、無(wú)線通信和微機(jī)電技術(shù)與智能處理機(jī)制相結(jié)合，利用云計(jì)算、模式識(shí)別等各種智能技術(shù)擴(kuò)充其應(yīng)用領(lǐng)域。從傳感器獲得的多樣性信息中分析、加工和處理有意義的數(shù)據(jù)，可適應(yīng)用戶的不同需求并拓展新的應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用模式。從功能結(jié)構(gòu)角度，物聯(lián)網(wǎng)的智能處理系統(tǒng)可分解為射頻通信系統(tǒng)和信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。依據(jù)信息科學(xué)的視點(diǎn)，圍繞信息流動(dòng)過(guò)程，可抽象出圖1-2-3所示的物聯(lián)網(wǎng)信息處理功能模型，該模型的每步信息管理過(guò)程都可融合智能處理的技術(shù)手段。三、歸納總結(jié)，隨堂練習(xí)，布置作業(yè)（1）對(duì)課堂上講解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，使用學(xué)習(xí)通的練習(xí)題鞏固本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。第3-4課時(shí)（物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)（1））一、回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)內(nèi)容（1）對(duì)上節(jié)課留的作業(yè)進(jìn)行答疑（2）回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)課主題在上一節(jié)課中已經(jīng)介紹了物聯(lián)網(wǎng)的概念以及其基本特征，本節(jié)課將講解物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)。本節(jié)課和下兩節(jié)課主要介紹物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系中的關(guān)鍵性技術(shù)，包括路由技術(shù)、節(jié)能機(jī)制、無(wú)線媒體接入技術(shù)、信息融合技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)抗毀技術(shù)、中間件技術(shù)等。這些技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)、智能應(yīng)用的基礎(chǔ)，對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和應(yīng)用具有重要意義。通過(guò)對(duì)這些技術(shù)的深入了解，可以讓學(xué)生更好地理解物聯(lián)網(wǎng)的工作原理，把握物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，為物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用創(chuàng)新提供技術(shù)支持。二、進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）路由技術(shù)路由是由網(wǎng)絡(luò)層向傳輸層提供的選擇傳輸路徑的服務(wù)，它是通過(guò)路由協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)的。路由協(xié)議包括兩個(gè)方面的功能：尋找源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間的優(yōu)化路徑；將數(shù)據(jù)分組沿著優(yōu)化路徑正確轉(zhuǎn)發(fā)。傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議的選擇與應(yīng)用息息相關(guān)，為滿足不同的應(yīng)用需求，需要有多種多樣的路由協(xié)議。在對(duì)路由協(xié)議的研究過(guò)程中，研究者提出了許多傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，但到目前為止，并沒(méi)有統(tǒng)一的分類方法。按照網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以將傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議分為平面網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議及層次網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議兩大類，如下圖所示。（2）節(jié)能機(jī)制研究無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的重要目的是在滿足網(wǎng)絡(luò)面向應(yīng)用要求的前提下盡可能延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的生命周期，而能量資源約束是影響網(wǎng)絡(luò)生命周期的根本因素。因此，針對(duì)節(jié)能機(jī)制的研究在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)研究中處于核心地位。根據(jù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能耗的主要來(lái)源，現(xiàn)有的節(jié)能機(jī)制主要從數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓?jié)能機(jī)制這兩個(gè)方面展開(kāi)。（1）針對(duì)處理器能耗研究。針對(duì)處理器的研究工作主要側(cè)重于減小處理器的能量消耗，TrevorPering等學(xué)者提出了動(dòng)態(tài)電壓縮放（DynamicVoltageScaling，DVS）技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是在大多數(shù)無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)上計(jì)算負(fù)載隨時(shí)間的變化，因此不需要微處理器在任何時(shí)刻都保持峰值性能，可通過(guò)動(dòng)態(tài)改變微處理器的工作電壓和頻率，使其剛好滿足當(dāng)時(shí)的運(yùn)行需求，從而在性能和能耗間取得平衡。L.Benini等學(xué)者則提出了動(dòng)態(tài)電壓管理（DynamicPowerManagement，DPM）技術(shù)，該技術(shù)的基本思想是盡可能使系統(tǒng)各部分運(yùn)行在節(jié)能模式下。常用的管理策略是關(guān)閉空閑模塊，在這種狀態(tài)下，部分無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)將被關(guān)閉或處于低功耗狀態(tài)，直到有感興趣的事件發(fā)生，這項(xiàng)技術(shù)是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中節(jié)能多址接入（MAC）協(xié)議設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。美國(guó)麻省理工學(xué)院的A.Sinha等學(xué)者則提出了能量可擴(kuò)展數(shù)字信號(hào)處理（DSP）算法設(shè)計(jì)的概念，以進(jìn)一步減小處理器能耗?；舅枷胧菍鹘y(tǒng)DSP算法的執(zhí)行操作按影響結(jié)果的顯著程度進(jìn)行排序，先執(zhí)行影響結(jié)果程度大的操作，這樣就可以在能耗與結(jié)果的精確程度之間尋求平衡。美國(guó)麻省理工學(xué)院的J.T.Ludwig等學(xué)者則將這一概念用于濾波算法的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)算法都可以轉(zhuǎn)換為類似的能量可擴(kuò)展DSP算法。（2）針對(duì)數(shù)據(jù)管理的節(jié)能研究。數(shù)據(jù)管理指的是在應(yīng)用層面上將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)視為一個(gè)虛擬的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，在其上構(gòu)造查詢處理系統(tǒng)，以方便獲取數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息。數(shù)據(jù)管理問(wèn)題涉及的技術(shù)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)查詢技術(shù)、數(shù)據(jù)分析技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)及數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。其中，數(shù)據(jù)查詢技術(shù)的研究主要包括查詢語(yǔ)言的研究、查詢操作算法的研究、查詢優(yōu)化技術(shù)的研究、查詢分布式處理技術(shù)的研究；數(shù)據(jù)分析技術(shù)的研究主要包括聯(lián)機(jī)分析處理（OnLineAnalyticalProcessing，OLAP）技術(shù)的研究、統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)的研究及其他復(fù)雜分析技術(shù)的研究；數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的研究主要包括相關(guān)規(guī)則等傳統(tǒng)類型知識(shí)的挖掘、與感知數(shù)據(jù)相關(guān)的新知識(shí)模型及其挖掘技術(shù)的研究、分布式挖掘技術(shù)的研究等。三、歸納總結(jié)，隨堂練習(xí)，布置作業(yè)（1）對(duì)課堂上講解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，使用學(xué)習(xí)通中的隨堂練習(xí)題鞏固本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。第5-6課時(shí)（物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)（2））一、回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)內(nèi)容（1）對(duì)上節(jié)課留的作業(yè)進(jìn)行答疑（2）回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)課主題在上一節(jié)課中已經(jīng)介紹了物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)中的路由技術(shù)和節(jié)能機(jī)制，本節(jié)課將講解物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)中的無(wú)線媒體接入技術(shù)和信息融合技術(shù)。二、進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）無(wú)線媒體接入技術(shù)媒體接入控制層（MediaAccessControlLayer，MACLayer）位于數(shù)據(jù)鏈路層，在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，該層主要用于解決無(wú)線信道合理共享的問(wèn)題。在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，MAC協(xié)議主要用來(lái)控制節(jié)點(diǎn)的以下幾個(gè)方面的性能。（1）能量有限性。在WSN中節(jié)點(diǎn)的能量是有限的，一旦用盡，就無(wú)法得到補(bǔ)充。為了使WSN能夠長(zhǎng)時(shí)間地運(yùn)作、延長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的壽命，需要MAC協(xié)議控制節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行信息采集和傳輸?shù)倪^(guò)程中節(jié)省能量。（2）可擴(kuò)展性。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是時(shí)刻變化的，例如，匯播、組播能夠瞬間增大信道內(nèi)的流量，這就要求MAC協(xié)議控制節(jié)點(diǎn)能夠適應(yīng)拓?fù)浠蛐诺拉h(huán)境的動(dòng)態(tài)變化。（3）網(wǎng)絡(luò)效率。是指網(wǎng)絡(luò)的整體性能，需要設(shè)計(jì)新型MAC協(xié)議來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的公平性，提高信道的吞吐量、帶寬利用率，減小網(wǎng)絡(luò)的延遲等。不同的應(yīng)用所側(cè)重的網(wǎng)絡(luò)性能不同，因此新型的MAC協(xié)議需要滿足各種應(yīng)用的性能要求。在設(shè)計(jì)MAC協(xié)議時(shí)，主要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。（1）空閑監(jiān)聽(tīng)。因?yàn)楣?jié)點(diǎn)不知道鄰居節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)何時(shí)到來(lái)，所以必須保持自己的射頻部分處于接收模式，形成空閑監(jiān)聽(tīng)，這就造成了不必要的能量損耗。（2）沖突（碰撞）。如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送，并相互產(chǎn)生干擾，那么它們的傳輸都將失敗，發(fā)送包被丟棄，此時(shí)，用于發(fā)送這些數(shù)據(jù)包所消耗的能量就將被浪費(fèi)。（3）控制開(kāi)銷。為了保證可靠傳輸，協(xié)議將使用一些控制分組，如RTS/CTS，雖然沒(méi)有數(shù)據(jù)在其中，但必須消耗一定的能量來(lái)發(fā)送它們。（4）串?dāng)_（串音）。無(wú)線信道為共享介質(zhì)，且每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是以廣播的形式發(fā)送消息的，這使得節(jié)點(diǎn)有時(shí)會(huì)收到發(fā)送到其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)包，此時(shí)也會(huì)造成能量的消耗。根據(jù)分配信道資源策略的不同，MAC協(xié)議可分為以下三類。（1）固定分配MAC協(xié)議：TRAMA協(xié)議、TDMA-W協(xié)議、基于分簇網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議。（2）隨機(jī)競(jìng)爭(zhēng)MAC協(xié)議：S-MAC協(xié)議、T-MAC協(xié)議、B-MAC協(xié)議、WiseMAC協(xié)議。（3）混合MAC協(xié)議：Z-MAC協(xié)議。（2）信息融合技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備所采集的信息通常為多方面、多類型的不同信息，不便于信息的提取與選擇應(yīng)用，而多層次信息融合是解決以上問(wèn)題的重要途徑，信息融合算法的研究具有重要的理論意義和實(shí)踐價(jià)值。通過(guò)信息融合，可以更好地獲取設(shè)備所采集的重要信息，提高關(guān)聯(lián)信息的利用率，體現(xiàn)信息價(jià)值。信息融合是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)按時(shí)序獲得的若干傳感器的觀測(cè)信息在一定準(zhǔn)則下加以自動(dòng)分析、綜合處理，以完成所需的決策和估計(jì)任務(wù)而進(jìn)行的信息處理過(guò)程。從其定義中可以看出，多傳感器系統(tǒng)是信息融合的硬件基礎(chǔ)，多源信息是信息融合的加工對(duì)象，協(xié)調(diào)優(yōu)化和綜合處理是信息融合的核心。信息融合過(guò)程如下圖所示。按照層次不同，信息融合技術(shù)一般可分為數(shù)據(jù)級(jí)（像素級(jí)）融合、特征級(jí)融合及決策級(jí)融合三類。三、歸納總結(jié)，隨堂練習(xí)，布置作業(yè)（1）對(duì)課堂上講解的知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，使用學(xué)習(xí)通中的隨堂練習(xí)題鞏固本節(jié)課的知識(shí)點(diǎn)。第7-8課時(shí)（物聯(lián)網(wǎng)支撐技術(shù)（3））一、回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)內(nèi)容（1）對(duì)上節(jié)課留的作業(yè)進(jìn)行答疑（2）回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)課主題在上兩節(jié)課中已經(jīng)介紹了物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)中的路由技術(shù)、節(jié)能機(jī)制、無(wú)線媒體接入技術(shù)和信息融合技術(shù)，本節(jié)課將講解物聯(lián)網(wǎng)的支撐技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)抗毀技術(shù)和中間件技術(shù)并總結(jié)基礎(chǔ)支撐技術(shù)的特點(diǎn)以及未來(lái)技術(shù)的發(fā)展方向。二、進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）網(wǎng)絡(luò)抗毀技術(shù)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為由大量傳感器節(jié)點(diǎn)所構(gòu)成的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠有效采集與傳輸各種環(huán)境和目標(biāo)信息，在諸多領(lǐng)域得到了實(shí)際的應(yīng)用。但在實(shí)際應(yīng)用中，由于受到規(guī)模巨大、網(wǎng)絡(luò)異構(gòu)、傳輸時(shí)延、有向傳輸?shù)葍?nèi)在因素及外部環(huán)境干擾因素的共同作用，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)難以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行?？箽詥?wèn)題已經(jīng)成為制約工業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)?；瘧?yīng)用的主要技術(shù)瓶頸。網(wǎng)絡(luò)抗毀性研究具有多種不同的角度與方法，導(dǎo)致對(duì)網(wǎng)絡(luò)抗毀性的評(píng)估的差異也較大，對(duì)網(wǎng)絡(luò)抗毀性沒(méi)有統(tǒng)一定義。總體而言，網(wǎng)絡(luò)抗毀性的研究主要集中于對(duì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的研究及網(wǎng)絡(luò)遭受攻擊后的恢復(fù)機(jī)制。下面將從這兩個(gè)研究方向介紹一些提升網(wǎng)絡(luò)抗毀性的方法。1．博弈論博弈論，有時(shí)也稱為對(duì)策論，或者賽局理論，是一門研究多個(gè)個(gè)體或團(tuán)隊(duì)之間在特定條件制約下的對(duì)局中利用相關(guān)方的策略，而實(shí)施對(duì)應(yīng)策略的學(xué)科。博弈論將決策者之間的相互作用公式化，實(shí)現(xiàn)了使用者的利益最大化或風(fēng)險(xiǎn)最小化，其本質(zhì)是一種最優(yōu)化策略。2．人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ArtificialNeuralNetwork，ANN）是一種模擬人腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以期能夠?qū)崿F(xiàn)類人工智能的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)抗毀性能的提升主要在于通過(guò)對(duì)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練學(xué)習(xí)，然后得到最符合研究者要求的抗毀性指標(biāo)權(quán)重，從而構(gòu)建符合要求的網(wǎng)絡(luò)。3．冗余技術(shù)冗余技術(shù)又稱為儲(chǔ)備技術(shù)，是指當(dāng)一臺(tái)設(shè)備或某個(gè)部件出現(xiàn)故障時(shí)，另一臺(tái)設(shè)備或部件能主動(dòng)介入并承擔(dān)其相應(yīng)工作，以此來(lái)縮短系統(tǒng)的故障時(shí)間。在真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中，為了提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性，往往會(huì)在關(guān)鍵設(shè)備處使用冗余技術(shù)，減小關(guān)鍵數(shù)據(jù)流上任意一點(diǎn)失效所帶來(lái)的損失。冗余技術(shù)一般可以分為鏈路層網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)冗余技術(shù)。（2）中間件技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)中存在大量的異構(gòu)系統(tǒng)，為解決異構(gòu)系統(tǒng)之間的訪問(wèn)，人們提出了中間件技術(shù)。中間件是介于應(yīng)用系統(tǒng)和系統(tǒng)軟件之間的一類軟件，它使用系統(tǒng)軟件所提供的基礎(chǔ)服務(wù)（功能），銜接網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用系統(tǒng)的各個(gè)部分或不同的應(yīng)用，能夠達(dá)到資源共享、功能共享的目的。中間件位于客戶機(jī)/服務(wù)器的操作系統(tǒng)之上，管理計(jì)算機(jī)資源和網(wǎng)絡(luò)通信，是連接兩個(gè)獨(dú)立應(yīng)用程序或獨(dú)立系統(tǒng)的軟件。對(duì)于相連接的系統(tǒng)而言，即使它們具有不同的接口，通過(guò)中間件也能交互信息。中間件能夠屏蔽操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的差異，可以自由地構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，為應(yīng)用程序提供多種通信機(jī)制，并提供相應(yīng)的平臺(tái)以滿足不同的需求，且在此情況下，還可對(duì)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行有效的管理，為物聯(lián)網(wǎng)的有效開(kāi)發(fā)與穩(wěn)固運(yùn)行提供了保障。物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的中間件對(duì)底層硬件具備屏蔽功能，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的異常情況具備屏蔽功能，正是其所具有的這種特殊功能，保證了物聯(lián)網(wǎng)在未來(lái)應(yīng)用中能夠在硬件設(shè)備中獨(dú)立存在和運(yùn)行，從而為其提供技術(shù)上的支持。物聯(lián)網(wǎng)中間件的特點(diǎn)如下。（1）獨(dú)立于架構(gòu)。物聯(lián)網(wǎng)中間件獨(dú)立于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與后端應(yīng)用程序，并能與多個(gè)后端應(yīng)用程序連接，降低維護(hù)成本。（2）數(shù)據(jù)流。物聯(lián)網(wǎng)的目的是將實(shí)體對(duì)象轉(zhuǎn)換為信息環(huán)境下的虛擬對(duì)象，因此數(shù)據(jù)處理是中間件最重要的功能之一，中間件具有數(shù)據(jù)收集、過(guò)濾、整合與傳輸?shù)裙δ埽軌驅(qū)⒄_的對(duì)象信息傳輸給上層應(yīng)用系統(tǒng)。（3）處理流。物聯(lián)網(wǎng)中間件采用程序邏輯及存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的功能提供順序消息流，具有數(shù)據(jù)流設(shè)計(jì)與管理的功能。（4）標(biāo)準(zhǔn)化。物聯(lián)網(wǎng)中間件具有統(tǒng)一的接口和標(biāo)準(zhǔn)。（3）基礎(chǔ)支撐技術(shù)的特點(diǎn)基于已有的各種通信標(biāo)準(zhǔn)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)支撐技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。（1）感知識(shí)別普適化。作為物聯(lián)網(wǎng)的末梢，自動(dòng)識(shí)別和傳感網(wǎng)技術(shù)近年來(lái)發(fā)展迅猛、應(yīng)用廣泛，仔細(xì)觀察就會(huì)發(fā)現(xiàn)，人們的衣食住行都能折射出感知識(shí)別技術(shù)的存在。無(wú)所不在的感知與識(shí)別將物理世界信息化，將傳統(tǒng)上分離的物理世界和信息世界高度融合。傳感器是機(jī)器感知物理世界的“感覺(jué)器官”，為物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的處理、傳輸、分析和回饋提供原始的信息。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的傳感器正逐步實(shí)現(xiàn)微型化、智能化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化。（2）異構(gòu)設(shè)備互聯(lián)化。盡管物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的硬件和軟件平臺(tái)千差萬(wàn)別，各種異構(gòu)設(shè)備（不同型號(hào)和類別的ZigBee模塊、RFID標(biāo)簽、藍(lán)牙模塊、傳感器、手機(jī)和筆記本電腦等）利用無(wú)線通信模塊和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議構(gòu)建自組織網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上運(yùn)行不同協(xié)議的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)網(wǎng)關(guān)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的信息共享及融合。（3）聯(lián)網(wǎng)終端規(guī)?；?。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的一個(gè)重要特征是物品觸網(wǎng)，每件物品都具有通信功能，并成為網(wǎng)絡(luò)終端。據(jù)預(yù)測(cè)，未來(lái)聯(lián)網(wǎng)終端的規(guī)模有望突破百億大關(guān)。（4）管理調(diào)控智慧化。物聯(lián)網(wǎng)將大規(guī)模數(shù)據(jù)高效、可靠地組織起來(lái)，為上層行業(yè)應(yīng)用提供智能的平臺(tái)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、組織及檢索成為行業(yè)應(yīng)用的重要基礎(chǔ)設(shè)施。與此同時(shí)，各種決策手段（包括運(yùn)籌學(xué)理論、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)等）廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。面向物聯(lián)網(wǎng)的傳感網(wǎng)主要涉及以下幾項(xiàng)技術(shù)：測(cè)試及網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控技術(shù)、智慧化傳感網(wǎng)節(jié)點(diǎn)技術(shù)、傳感網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)及底層協(xié)議技術(shù)、對(duì)傳感網(wǎng)自身的檢測(cè)與自組織技術(shù)、傳感網(wǎng)安全技術(shù)。（4）未來(lái)技術(shù)的發(fā)展方向物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在不斷地發(fā)展、深化，并和多領(lǐng)域技術(shù)交叉融合，未來(lái)將重點(diǎn)從硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的革新方面來(lái)確立物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展方向。（1）硬件系統(tǒng)方面的未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向側(cè)重于物聯(lián)網(wǎng)的末梢網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，將與新材料和智能傳感器設(shè)備的研究緊密結(jié)合，將包含微縮事物的納米材料技術(shù)和智能化的微機(jī)電技術(shù)引入物聯(lián)網(wǎng)的硬件系統(tǒng)，降低網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的功耗并提高系統(tǒng)感知終端技術(shù)的智能性。（2）軟件系統(tǒng)方面的未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向主要涉及協(xié)議規(guī)范、體系結(jié)構(gòu)、算法設(shè)計(jì)三個(gè)方面的技術(shù)革新。其中，在協(xié)議規(guī)范發(fā)展方面，其自身協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步、容量極限、安全機(jī)制、能效利用、抗干擾性等方面仍存在亟待研究和發(fā)展的問(wèn)題，特別是ZigBee協(xié)議與其他協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（如藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)）的技術(shù)共存問(wèn)題的研究，是其未來(lái)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的一個(gè)重要方向；在體系結(jié)構(gòu)發(fā)展方面，主要涉及物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下處理海量多樣性信息的軟件系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、體系結(jié)構(gòu)組成、子系統(tǒng)相互作用機(jī)制構(gòu)建、可重構(gòu)技術(shù)拓展及并行開(kāi)發(fā)與測(cè)試管理等；在算法設(shè)計(jì)研究方面，主要涉及物聯(lián)網(wǎng)感知復(fù)雜事件語(yǔ)義模型建模算法、傳感器節(jié)點(diǎn)感知跟蹤、行為建模及感知交互算法，以及資源控制、優(yōu)化和調(diào)度算法。第9-10課時(shí)（人工智能關(guān)鍵技術(shù)）一、回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)內(nèi)容（1）對(duì)上節(jié)課留的作業(yè)進(jìn)行答疑（2）回顧上節(jié)課內(nèi)容，引出本節(jié)課主題在前面的課中已經(jīng)介紹了物聯(lián)網(wǎng)的基本概念和關(guān)鍵技術(shù)，而隨著時(shí)代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人工智能正在進(jìn)入人們生活的方方面面，物聯(lián)網(wǎng)不例外。本節(jié)課將講解人工智能應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中的關(guān)鍵技術(shù)。二、進(jìn)行重點(diǎn)知識(shí)的講解（1）人工智能基本概念人工智能在剛被提出時(shí)，不同的研究者從不同的角度對(duì)其進(jìn)行研究，使其存在不同的定義。（1）像人一樣行動(dòng)的系統(tǒng)。該定義起源于1950年圖靈提出的一個(gè)測(cè)試：讓一段程序與人交談5min，然后讓人判斷交談對(duì)象是人還是程序，若在30%的測(cè)試中，程序成功地欺騙了人，則通過(guò)了測(cè)試。該測(cè)試的核心不是問(wèn)“機(jī)器人能否思考”，而是問(wèn)“機(jī)器人能否通過(guò)關(guān)于行為的智能測(cè)試”。（2）像人一樣思考的系統(tǒng)。當(dāng)時(shí)研究者的研究普遍集中于程序是否實(shí)現(xiàn)了想要得到的功能，而這一定義的研究者則另辟蹊徑，更加關(guān)注程序的推理步驟軌跡與人類個(gè)體求解同樣問(wèn)題的步驟軌跡的異同。這一定義的研究者試圖通過(guò)將AI的計(jì)算模型與來(lái)自心理學(xué)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)相結(jié)合，來(lái)創(chuàng)立一種精確且可檢驗(yàn)的人類思維工作方式。（3）理性地思考的系統(tǒng)。這一定義主要由AI領(lǐng)域的邏輯主義者提出。19世紀(jì)時(shí)，邏輯主義者就發(fā)展出可以描述世界上一切事物及其彼此關(guān)系的精確的命題符號(hào)，到1965年，理論上，已經(jīng)有程序可以求解任何用邏輯符號(hào)描述的可解問(wèn)題，因此，AI領(lǐng)域的邏輯主義者希望能研究出上述程序來(lái)實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)。（4）理性地行動(dòng)的系統(tǒng)。這一定義的研究者認(rèn)為，智能體應(yīng)該不僅可以正確地推理，而且能正確地行動(dòng)。其核心思想是智能體要通過(guò)自己的行動(dòng)獲得最佳的結(jié)果，或者在不確定的情況下獲得最優(yōu)結(jié)果。前兩種定義希望能直接模擬人的思考或行為，后兩種定義則希望得到最理性的結(jié)果。隨著科技（尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)）的不斷發(fā)展，人工智能也得到了極大程度的發(fā)展，研究者慢慢地不再局限于上述4種中的某一種定義，而開(kāi)始希望實(shí)現(xiàn)具備上述所有能力的智能體。（2）云計(jì)算和霧計(jì)算云計(jì)算（CloudComputing）是一種能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以便利的、按需付費(fèi)的方式獲取計(jì)算資源并提高其可用性的模式，其核心思想是對(duì)大量用網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算資源統(tǒng)一進(jìn)行管理和調(diào)度，構(gòu)成一個(gè)計(jì)算資源池并向用戶提供按需服務(wù)。其核心思想與電力公司相似，在工業(yè)時(shí)代初期，電力是保障所有產(chǎn)業(yè)運(yùn)作、生產(chǎn)的前提，而當(dāng)時(shí)還沒(méi)有電力公司這類機(jī)構(gòu)，因此，為了保證生產(chǎn)，企業(yè)不得不自己配備發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至建發(fā)電廠以保證供電，而后發(fā)電公司這類機(jī)構(gòu)興起，企業(yè)不再在電力設(shè)備及其維護(hù)方面耗費(fèi)巨資，只需交納電費(fèi)即可從電力公司獲得足夠的供電。對(duì)于云計(jì)算而言，云計(jì)算平臺(tái)即為電力公司，所有對(duì)計(jì)算資源有需求的用戶就是工業(yè)時(shí)代的企業(yè)，其只需要繳納足夠的費(fèi)用即可享受云計(jì)算帶來(lái)的計(jì)算資源，這就是云計(jì)算的終極目標(biāo)—讓人們可以像使用水、電那樣使用計(jì)算機(jī)資源。（3）軟件定義網(wǎng)絡(luò)軟件定義網(wǎng)絡(luò)是一種基于軟件理論的自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)。業(yè)界規(guī)模最大、最活躍的SDN標(biāo)準(zhǔn)化組織之一—開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)基金會(huì)（OpenNetworkingFoundation，ONF）對(duì)SDN的定義如下：SDN是一個(gè)新出現(xiàn)的、轉(zhuǎn)發(fā)與網(wǎng)絡(luò)控制相解耦的、可直接編程的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。其核心是OpenFlow概念，如Ethane項(xiàng)目所希望達(dá)到的目的一般，其工作原理只是將安全策略延伸到所有數(shù)據(jù)，即通過(guò)一個(gè)集中式的控制器，讓網(wǎng)絡(luò)管理員可以方便地定義基于網(wǎng)絡(luò)流的數(shù)據(jù)控制策略，并將這些數(shù)據(jù)控制策略應(yīng)用到各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通信的數(shù)據(jù)控制。SDN主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)。（1）簡(jiǎn)單化。SDN可以實(shí)現(xiàn)中心控制，使很多復(fù)雜的協(xié)議處理得到簡(jiǎn)化。（2）快速部署與維護(hù)。相較于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，SDN能被更快速地部署與維護(hù)。（3）開(kāi)放性。OpenFlow的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能和網(wǎng)絡(luò)控制功能是分離的，使用戶可以有更多的選擇來(lái)自定義網(wǎng)絡(luò)，可以出現(xiàn)多家設(shè)備共存的情形，且用戶可以根據(jù)自己的需求在任何時(shí)候方便地升級(jí)。（4）安全性。SDN的集中式控制為網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了安全性能的提升。例如，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)惡意軟件時(shí)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用戶可以迅速地在集中控制平面阻止這個(gè)惡意軟件的擴(kuò)散爆發(fā)，而不需要訪問(wèn)多個(gè)路由器或交換機(jī)。（4）深度學(xué)習(xí)隨著機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的加入，物聯(lián)網(wǎng)具備了智能化分析數(shù)據(jù)的能力，但物聯(lián)網(wǎng)中較大的數(shù)據(jù)量和較復(fù)雜的數(shù)據(jù)內(nèi)容使得傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的處理存在一些缺點(diǎn)，如大量的特征提取等，為了解決這些問(wèn)題，物聯(lián)網(wǎng)引入了深度學(xué)習(xí)技術(shù)。深度學(xué)習(xí)是機(jī)器學(xué)習(xí)中的一個(gè)分支，它具有深層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相較于傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)而言，它的優(yōu)勢(shì)在于去掉了機(jī)器學(xué)習(xí)中所需要的大量特征處理過(guò)程，只需將數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)，便可得到結(jié)果，且可以針對(duì)不同問(wèn)題自動(dòng)提取新特征，可以精確地學(xué)習(xí)多媒體信息的高級(jí)特征，提高處理多媒體信息的效率。深度學(xué)習(xí)的典型模型有卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ConvolutionalNeuralNetwork，CNN）模型、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RecurrentNeuralNetwork，RNN）模型、生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)（GenerativeAdversarialNetwork，GAN）模型、深度信任網(wǎng)絡(luò)（DeepBeliefNetwork，DBN）模型、圖神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（GraphNeuralNetworkGNN）模型和堆棧自編碼網(wǎng)絡(luò)（StackedAuto-encoderNetwork，SAE）模型等。（5）復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是指具有自組織、自相似、吸引子、小世界、無(wú)標(biāo)度中的部分或全部性質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)。目前，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：網(wǎng)絡(luò)的幾何性質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)的形成機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)演化的統(tǒng)計(jì)規(guī)律、網(wǎng)絡(luò)的模型性質(zhì)，以及網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、網(wǎng)絡(luò)的演化動(dòng)力學(xué)機(jī)制等問(wèn)題。從字面就可以看出，復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)是指高度復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，其復(fù)雜性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）結(jié)構(gòu)復(fù)雜。復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)具有龐大的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)多種不同特征。（2）連接多樣性。節(jié)點(diǎn)之間的連接權(quán)重不同，且可能存在方向性。（3）動(dòng)力學(xué)復(fù)雜性。節(jié)點(diǎn)集可能屬于非線性動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)，節(jié)點(diǎn)狀態(tài)隨時(shí)間而發(fā)生復(fù)雜變化。（4）節(jié)點(diǎn)多樣性。任何事物都可以成為復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。（5）多重復(fù)雜性融合。以上的復(fù)雜性會(huì)相互影響，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)顯得更加復(fù)雜，變化更加難以預(yù)料。（6）普適計(jì)算普適計(jì)算［UbiquitousComputing（ubicomp）、PervasiveComputing］又稱普存計(jì)算、普及計(jì)算、遍布式計(jì)算、泛在計(jì)算，是一個(gè)強(qiáng)調(diào)和環(huán)境融為一體，而計(jì)算機(jī)本身則從人們的視線中消失的計(jì)算概念。在普適計(jì)算的模式下，人們能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)以任何方式進(jìn)行信息的獲取與處理。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展往往伴隨著計(jì)算模式的變更，每一次計(jì)算模式的變更都意味著計(jì)算機(jī)技術(shù)的跨越式發(fā)展。計(jì)算模式的第一次變更在20世紀(jì)80年代，由主機(jī)計(jì)算模式進(jìn)入桌面計(jì)算模式，這使得計(jì)算機(jī)從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入了普通的辦公室和家庭，極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在主機(jī)計(jì)算模式時(shí)，人們以計(jì)算機(jī)為中心進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)用計(jì)算機(jī)完成一項(xiàng)任務(wù)需要與計(jì)算機(jī)進(jìn)行很繁雜的對(duì)話，如手工配置計(jì)算機(jī)的軟/硬件環(huán)境和把計(jì)算任務(wù)映射到應(yīng)用程序中，這使得人們的注意力主要集中于計(jì)算機(jī)而非任務(wù)本身，這種計(jì)算模式違背了人們的初衷，不符合人類的習(xí)慣。當(dāng)進(jìn)入桌面計(jì)算模式時(shí)，主機(jī)計(jì)算模式的缺陷得到了極大的改善，但依舊存在不足：使用計(jì)算機(jī)時(shí)，人們必須坐在計(jì)算機(jī)前，而不能自由移動(dòng)，因此，計(jì)算機(jī)依舊未能與人類的生活環(huán)境融合。在進(jìn)入桌面計(jì)算模式后，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)始與通信、數(shù)字媒體等技術(shù)相結(jié)合，這些技術(shù)的結(jié)合集中體現(xiàn)為互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。除此之外，計(jì)算機(jī)在計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力提高的同時(shí)，其設(shè)備發(fā)展趨于迷你化，人們希望將計(jì)算機(jī)的計(jì)算與存儲(chǔ)能力嵌入可穿戴的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中。因此，傳統(tǒng)的桌面計(jì)算模式也漸漸被淘汰，為了滿足計(jì)算機(jī)的