物联网探索—蜂窝网络与无线传感网络融合问题

论文摘要

物联网（The Internet of Things, IoT）被认为是继计算机、互联网之后世界信息产业的第三次浪潮。在物联网时代,任何一个物体都有自己独特的可被识别的标识,并且无论何时何地都能实现与其它任意物体互联。通信方式将由传统的人-人形式转变为人-人、人-物、物-物,人类社会将进入一个全新的通信时代。物联网的重大突破就是将真实物理世界与虚拟信息世界实现融合,那么物理环境信息的采集和传输将是物联网多个技术环节中极其重要的一环。而主要用于物理环境感知的无线传感网将承担此任务,可以说无线传感网是物联网的“最后一公里”。物联网要求无所不在的接入,但是传统无线传感网由sink节点通过有线IP线路将感知信息传到处理后台的模式很难实现无所不在的接入,而纵观现有的各种接入技术,只有蜂窝网络能实现无所不在的接入,事实上将蜂窝网络作为无线传感网汇聚信息的传输通道已是业界对物联网发展的众多共识之一。因此,蜂窝网络与无线传感网络的融合也是物联网技术的重点研究问题之一物联网是一项应用驱动型技术,所以蜂窝网络与无线传感网的融合解决方案也大都和具体应用密切相关。在总结各种技术标准草案和各行业独立的尝试性的应用解决方案的基础上,本论文提炼出蜂窝网络与无线传感网融合技术中部分必须的但与具体应用无关的通用功能,比如终端注册及序列号分配、终端鉴权管理、连接管理、终端故障管理、终端状态管理及监测、拥塞控制、终端休眠与激活等,针对这些通用功能探索性地给出解决方案并在软件平台上模拟实现。本论文希望能为蜂窝网络与无线传感网的融合提供一个可参考的共享功能模块,功能模块共享能提高开发进度、降低开发的难度及成本。同时本论文也是对物联网标准化过程的一次探索。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景概述
• 1.2 主要工作
• 1.3 论文章节安排
• 第二章 物联网介绍
• 2.1 物联网概述
• 2.2 物联网主要技术
• 2.3 物联网发展趋势
• 2.4 物联网架构
• 2.5 物联网应用举例
• 第三章 蜂窝网络与无线传感网络的融合
• 3.1 无线传感网与蜂窝网络
• 3.2 蜂窝网络与WSN融合的必要性及可行性
• 3.2.1 必要性
• 3.2.2 可行性
• 3.3 蜂窝网络与WSN融合的策略
• 3.3.1 网关策略
• 3.3.2 覆盖策略
• 第四章 蜂窝网络与无线传感网络融合通用功能解决方案
• 4.1 终端注册及序列号分配
• 4.2 鉴权
• 4.3 连接管理
• 4.3.1 持续连接
• 4.3.2 非持续连接
• 4.3.3 丢包与重发机制
• 4.4 终端故障管理
• 4.5 终端状态管理及监测
• 4.6 拥塞控制
• 4.7 终端休眠与激活
• 4.8 包定义
• 4.8.1 包结构
• 4.8.2 包头格式
• 4.8.3 REGISTER和REGISTER ACK
• 4.8.4 LOGIN和LOGIN ACK
• ACK'>4.8.5 LOGOUT和LOGOUT_ACK
• ACK'>4.8.6 EXCITING和EXCITING_ACK
• 4.8.7 STATEGET和STATEGET ACK
• 4.8.8 STATEWARN和STATEWARN ACK
• ACK'>4.8.9 SLEEP和SLEEP_ACK
• 4.8.10 ACTIVE和ACTIVE ACK
• 4.8.11 REGDATA和REGDATA ACK
• 第五章 模拟实验
• 5.1 实验设计
• 5.2 具体实验及结果
• 5.2.1 注册实验
• 5.2.2 登录及鉴权实验
• 5.2.3 丢包及重发实验
• 5.2.4 退出实验
• 5.2.5 终端状态告警实验
• 5.2.6 拥塞控制实验
• 5.2.7 终端状态提取实验
• 5.2.8 休眠和激活实验
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢