傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)中的接入和數(shù)據(jù)聚合.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)是連接傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的接入和控制設(shè)備，用于家庭內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)包括WiFi網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)等與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換及轉(zhuǎn)發(fā)。本文主要研究物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)中傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的接入以及傳感器網(wǎng)絡(luò)的信息處理，其主要工作如下：
　　1.物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)平臺(tái)與傳感器網(wǎng)絡(luò)的搭建
　　研究當(dāng)前傳感器網(wǎng)絡(luò)以及物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，研究了傳感器網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系以及傳感器網(wǎng)絡(luò)在物聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用。根據(jù)本課題中物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)和

2、家庭網(wǎng)關(guān)在其中的作用，進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)研和家庭網(wǎng)關(guān)需求分析，搭建了家庭網(wǎng)關(guān)的開發(fā)環(huán)境和傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的開發(fā)環(huán)境。
　　2.物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)傳感器網(wǎng)絡(luò)接入模塊的開發(fā)實(shí)現(xiàn)
　　根據(jù)已搭建的物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)的軟、硬件平臺(tái)和傳感器網(wǎng)絡(luò)的軟、硬件平臺(tái)，給出家庭網(wǎng)關(guān)傳感器網(wǎng)絡(luò)接入模塊的需求分析，提出了利用串口接入傳感器網(wǎng)絡(luò)匯聚節(jié)點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)家庭網(wǎng)關(guān)傳感器網(wǎng)絡(luò)接入模塊的開發(fā)方案。根據(jù)需求分析，設(shè)計(jì)接入模塊程序流程圖并確定接入模塊與其它模塊的通信接口，完

3、成接入模塊的概要設(shè)計(jì)。根據(jù)概要設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)接入模塊各子模塊的處理流程圖及處理時(shí)序圖，在嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行串口編程寫出功能函數(shù)，實(shí)現(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)其它設(shè)備之間數(shù)據(jù)的收取和轉(zhuǎn)發(fā)，完成家庭網(wǎng)關(guān)傳感器網(wǎng)絡(luò)接入模塊的設(shè)計(jì)和開發(fā)。
　　3.傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)中的聚合處理
　　物聯(lián)網(wǎng)家庭網(wǎng)關(guān)在接入傳感器網(wǎng)絡(luò)后，需要對(duì)傳感節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和轉(zhuǎn)發(fā)。傳感器網(wǎng)絡(luò)中傳感節(jié)點(diǎn)分布廣泛、節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)多，每個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)包的包長(zhǎng)較短，如

4、果在家庭網(wǎng)關(guān)上對(duì)每個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)收集的數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，則傳輸信息中的有效載荷會(huì)比較低，并且網(wǎng)關(guān)發(fā)送數(shù)據(jù)次數(shù)較多，帶來了網(wǎng)絡(luò)的擁塞。針對(duì)這種情況，本文提出了在家庭網(wǎng)關(guān)上增加數(shù)據(jù)聚合模塊，實(shí)時(shí)地進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)報(bào)文的聚合處理。聚合處理能增加信息傳輸中的有效載荷，降低家庭網(wǎng)關(guān)中傳感節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送的次數(shù)，有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　通過對(duì)家庭網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)聚合模塊的仿真，結(jié)果表明聚合模塊減少了家庭網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)送模塊40％的被調(diào)用次數(shù)