基于異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著生活質(zhì)量的不斷提高，人們迫切的希望構(gòu)建一個(gè)安全、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能家居系統(tǒng)作為管理家電設(shè)備的有力工具，已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。這種系統(tǒng)通過(guò)成熟的傳感器技術(shù)、通信技術(shù)，將不同類型的家電設(shè)備聯(lián)系在一起，讓人們能夠利用便捷的移動(dòng)終端設(shè)備，隨時(shí)隨地掌握家電設(shè)備的信息。迄今為止，智能家居領(lǐng)域的先行者已在多方面進(jìn)行了探索與研究，并取得了顯著的成就。
　　本論文從智能家居系統(tǒng)的服務(wù)器到家庭網(wǎng)絡(luò)，再到家庭網(wǎng)絡(luò)各模塊都進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)。

2、在服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，為了提高服務(wù)端的并發(fā)量，使用Netty網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；家庭網(wǎng)絡(luò)由Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與ZigBee網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，其中Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)完成高清、高速率數(shù)據(jù)的傳輸，ZigBee網(wǎng)絡(luò)則負(fù)責(zé)低速率設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與 ZigBee網(wǎng)絡(luò)之間通過(guò)樹(shù)莓派完成信息交換。
　　在本智能家居系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，智能家居系統(tǒng)分為三部分，一是服務(wù)器模塊，二是物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)模塊，三是移動(dòng)客戶端模塊。三者之間通信時(shí)涉及到 Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)、ZigBe

3、e網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。服務(wù)器模塊通過(guò)Netty架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，該架構(gòu)使得服務(wù)端的通信模塊與業(yè)務(wù)處理模塊分開(kāi)，用戶無(wú)需關(guān)心通信模塊的內(nèi)容而只需要完成業(yè)務(wù)邏輯的處理。服務(wù)器模塊為所有的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)和移動(dòng)客戶端提供服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)模塊作為家庭信息的訪問(wèn)點(diǎn)，是家電設(shè)備與服務(wù)器模塊的樞紐。
　　在智能家居系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)模塊中，物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)程序部署在OpenWRT路由器系統(tǒng)中，智能家電系統(tǒng)的采集模塊由樹(shù)莓派完成，因此，高清視頻流

4、的傳輸直接通過(guò)樹(shù)莓派由Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)與路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，而低速率、小批量的數(shù)據(jù)則由ZigBee相關(guān)設(shè)備采集，通過(guò)ZigBee網(wǎng)絡(luò)匯集于樹(shù)莓派，然后由樹(shù)莓派與無(wú)線路由進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。本系統(tǒng)的服務(wù)器完成了移動(dòng)客戶端的后臺(tái)處理，但移動(dòng)客戶端的開(kāi)發(fā)并不在此設(shè)計(jì)之列。
　　在當(dāng)前智能家居系統(tǒng)中，家庭娛樂(lè)是系統(tǒng)必不可少的模塊，因此，存在同一時(shí)刻傳輸多路高清視頻流的可能性，而當(dāng)前Wi-Fi技術(shù)所采用的IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)在同一時(shí)刻只能為

5、一個(gè)客戶端提供服務(wù)，故在本智能家居的設(shè)計(jì)過(guò)程中使用IEEE802.11ac標(biāo)準(zhǔn)。低速率的ZigBee網(wǎng)絡(luò)存在多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本系統(tǒng)從丟包率與組網(wǎng)靈活性的角度出發(fā)，選擇網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)作為ZigBee的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　智能家居在業(yè)界尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，本論文從該系統(tǒng)在服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)模塊的設(shè)計(jì)出發(fā)，嘗試了一次新的探索。本論文完成了智能家居系統(tǒng)服務(wù)器模塊、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。在服務(wù)端通過(guò)Netty架構(gòu)對(duì)服務(wù)器的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器程序?qū)Χ鄠€(gè)終端