传感网网关和互联技术的研究

论文摘要

近年来,随着物联网概念的提出以及相关研究应用工作的展开,物联网这一新生事物正逐渐成为继互联网以来又一个IT热点。传感网是物联网的重要组成部分,也是过去信息化建设中比较欠缺的部分,因此得到普遍重视。采用不同技术的传感网网关和互联技术的研究成为物联网普及过程中急需解决的一个问题,同时也是本课题的出发点。论文首先对传感网做了简单介绍,其中包括传感网领域采用的一些无线通信技术,比如文中将要重点介绍的ZigBee,Z-Wave,还有其它如RFID,蓝牙,UWB,NFC以及无线局域网802.11（Wi-Fi）,Wibree,Rubee等。因为论文的研究方向是传感网网关,所以接着简述了国际传感网网关的研究动态,并据此进一步阐述论文的研究意义、创新点以及现实意义。在这篇论文中,考虑到目前ZigBee技术跟Z-Wave技术的发展趋势,以及两种短距离无线通信技术在应用上的普遍性和原理上的相似性,便把主要的研究重点放在了ZigBee和Z-Wave这两种无线通信协议方面。课题创造性的提出网关频率协调的内容,并结合认知无线电技术,在网关的抗干扰性上做了大量工作。对于课题另一个创新点,也就是网关的扩展性问题上也进行了深入的分析和详细的设计,将网关设备的扩展性能和网络性能很好的结合起来,设计出性能优秀的传感网网关。最后,本文将结合前面的理论知识在硬件上实现传感网网关,使其具有预期设计中所应具有的转换不同协议数据的功能,在异构网络中实现信息的透明传输,以此进一步体现该课题的理论价值和实际意义,推动传感网互联体系的发展。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的研究背景及意义
• 1.1.1 论文的研究背景
• 1.1.2 论文的研究意义和创新点
• 1.2 传感网网关及其研究现状
• 1.2.1 传感网网关概述
• 1.2.2 研究现状及有待改进之处
• 1.3 论文主要的研究内容及章节安排
• 1.4 小结
• 第二章 网关设计理论基础
• 2.1 ZigBee 技术
• 2.2 Z-Wave 技术
• 2.2.1 网络控制节点
• 2.2.2 网络受控节点
• 2.3 TCP/IP 协议簇
• 2.3.1 IPV4 协议
• 2.3.2 IPV6 协议
• 2.4 频率协调
• 2.5 小结
• 第三章 频率协调
• 3.1 ZigBee 与Z-Wave 工作频段
• 3.1.1 ZigBee 工作频段
• 3.1.2 Z-Wave 工作频段
• 3.2 无线设备频率协调
• 3.2.1 认知无线电技术
• 3.2.2 认知无线电频谱感知理论研究
• 3.2.3 ZigBee 与2.4GHz 设备的频率协调
• 3.3 通用的频率协调方法
• 3.4 小结
• 第四章 ZigBee 与Z-Wave 网关
• 4.1 网关接口层设计与实现
• 4.1.1 存在问题
• 4.1.2 原因分析与解决
• 4.1.3 接口层次设计
• 4.2 网络设备地址分配
• 4.2.1 IPV4 的DHCP 方式
• 4.2.2 IPV6 的静态分配方式
• 4.3 网间信息透明传输
• 4.4 小结
• 第五章 网关设备实现
• 5.1 物理设计方案
• 5.2 芯片介绍
• 5.2.1 CC2430
• 5.2.2 ZW0301
• 5.2.3 AX11015
• 5.3 实现过程
• 5.3.1 模块划分与设计
• 5.3.2 编程实现
• 5.3.3 系统调试
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的学术论文
• 攻读硕士学位期间参加的科研项目
• 缩略词
• 图表清单
• 参考文献