异构网络融合下的WSN网关关键技术研究与实现

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"基于异构网络融合的WSN网关设计与实现,是东南大学移动通信国家重点实验室的自主研究项目,旨在研究无线传感器网络(WSN)接入网关的关键技术,涉及嵌入式技术、IEEE 802.11、GPRS和WCDMA等。论文提出了一种在异构网络融合环境下的WSN多重接入网关解决方案,旨在实现多模Internet接入、数据采集、视频监控及远程数据发布。通过WCDMA技术,降低了无线接入成本并扩大了网关带宽。同时,利用IEEE 802.11模块,视频监控节点实现了低成本的无线传输和远程接入功能。全文分为五章,涵盖背景、设计、实现和测试。" 本文的核心内容集中在如何设计和实现一个适应异构网络环境的WSN网关。首先,它分析了WSN的需求,提出了一种整体解决方案,该方案涵盖了网关系统和视频监控节点的设计。在硬件方面,网关系统集成了多种通信技术,如嵌入式技术用于处理传感器数据,IEEE 802.11用于局域内的无线连接,而GPRS和WCDMA则提供了广域的无线接入能力。WCDMA技术的引入,相较于传统的GPRS,能够在不显著增加成本的情况下提高带宽,从而更高效地处理和传输大量的传感器数据。 在软件层面,论文详细探讨了网关系统的软件架构,包括数据处理、协议转换和接入管理等功能。视频监控节点的软件设计则关注于数据压缩、无线传输协议以及与网关的交互,确保了视频数据的安全无线传输和远程访问。 第3章和第4章是论文的技术核心,详细阐述了网关系统和视频监控节点的软硬件设计过程,包括模块划分、接口设计、优化策略等,这些都是实现高效、稳定运行的关键。最后,第5章介绍了网关系统的测试方案,包括性能评估和问题分析,以验证设计方案的实际效果和可行性。 这篇论文提供了一个实用的框架,对于构建能够适应不同网络环境的WSN接入网关具有重要的理论和实践价值,对于推动无线传感器网络在物联网领域的应用具有积极的意义。关键词包括无线传感器网络、网关系统、IEEE 802.11技术和WCDMA技术。
2023-06-02 上传
关于智能家居网关综合系统的设计与实现全文共6页,当前为第1页。关于智能家居网关综合系统的设计与实现全文共6页,当前为第1页。关于智能家居网关综合系统的设计与实现 关于智能家居网关综合系统的设计与实现全文共6页,当前为第1页。 关于智能家居网关综合系统的设计与实现全文共6页,当前为第1页。 1 概述 随着计算机技术、网络技术、无线通信技术的不断成熟,物联网开始应用于社会各个领域,并不断改变着人们的生活和生产方式。智能家居系统,是物联网不断普及时代应运而生的典型智慧工程案例,通过应用短距离无线通信方式,将传感器、家用电器、多媒体等设备互联,实现数据的集中管理与控制。智能家居系统采用嵌入式技术,使用网关传感节点和平台管理软件对数据进行采集、传输与管理。在智能家居系统中,智能网关作为统一收集家居环境中各电气设备的信息及运行状态的重要设备,对整个智能家居系统的性能起着关键性作用。通过智能网关,实现家居系统中各个节点互联,用户可以随时随地查看居室环境、控制家庭中的电气设备。因此,采用当前主流传输技术无线射频收发技术及嵌入式管理平台,设计基于ZigBee 技术的智能家居网关综合系统,对开发及优化智慧家居系统具有重要意义。 2 智能家居网关综合系统设计 2.1 智能家居系统功能分析 结合实际应用,智能家居系统主要实现安全监测、信息获取、节点控制等功能,因此涵盖家庭安全、宜居生活、智能控制等智能子系统。 (1)家庭安全子系统:实现厨房安全监测、燃气数据超标监测、厨房报警,当状态超出控制范围,由网关发送警情短信给业主,或拨打电话给物业。(2)智能控制子系统:包含家电控制和灯光控制,家电控关于智能家居网关综合系统的设计与实现全文共6页,当前为第2页。关于智能家居网关综合系统的设计与实现全文共6页,当前为第2页。制通过红外转发器实现对电视、冰箱、空调等家电设备的控制。灯光控制则通过无线的方式实现对灯光、强电智能开关控制器等设备的控制。(3)宜居生活子系统:包含生活服务提示、居室传感器与家用电器的反馈控制系统。系统从互联网中即时获取当地天气信息,具有推送信息、提醒等功能。居室传感器与家用电器的反馈控制系统实现温湿度节点与空调扇及加湿器等居室温湿度自动调节、光线节点与窗帘/照明灯的光线自动调节、红外转换器代替多个遥控器的红外控制等。(4)系统设置:支持离家、居家、自由三种模式。离家模式启动家庭安全,关闭宜居生活;居家模式启动家庭安全,启动宜居生活的基本级别监控;自由模式可根据用户生活习惯自由设置。在系统设置中可以预设电话,比如业主或物业电话等。因此,结合以上智能家居系统功能,智能网关综合系统作为智能家居系统中的重要构成,主要负责数据的采集、处理及传输。 2.2 综合系统架构设计 在整体系统功能分析的基础上,进行了综合网关系统的架构设计,系统架构包含ZigBee 可燃气体传感器节点、ZigBee 窗帘控制器节点、ZigBee 温湿度节点、ZigBee 光线传感器节点、红外转发节点、ZigBee 控制插座等。 智能家居网关综合系统采用先进的无线通信技术,通过ZigBee短距离无线通信方式实现家庭基础设施与网关的互联互通,省掉了繁琐的布线。传感器/执行器采用2.4G 频段,与智能网关之间以ZigBee 技术实现无线连接方式,通过Wifi 或Ethernet 将网关接入局域网,关于智能家居网关综合系统的设计与实现全文共6页,当前为第3页。关于智能家居网关综合系统的设计与实现全文共6页,当前为第3页。或通过GPRS/3G 模块将网关接入移动互联网。 3 硬件系统实现 基于以上对智能家居系统功能、智能家居综合网关系统的设计架构分析,系统硬件的实施主要包含智能网关、可燃气体传感器、无线窗帘控制器、温湿度传感器、无线插座继电器等元件。 3.1 智能网关 智能网关是该系统中的核心构件,通过智能网关,实现ZigBee网络与wifi 网络的无缝对接,完成数据的转换和传输。传感器感知并采集数据后,发送至此网关,网关再将数据转换后传输至wifi 网络。系统采用高性能的四核Cortex-A9 核心板,该核心板采用三星Exynos4412 作为主处理器,运行主频可高达1.5GHz,Exynos4412 内部集成了Mali-400 MP 高性能图形引擎,支持3D 图形流畅运行,并可播放1080P 大尺寸高清视频。 ZigBee 网关的接收芯片选用CC2530,该款芯片遵循IEEE802.15.4 和ZigBee 应用,经济且低功耗,且支持无线更新和大型应用程序,可编程输出功率达到4dbm,在掉电模式下,只有睡眠定时器运行时,仅有不到1uA 的电流损耗,具有强大的地址识别和数据包处理引擎。 图2 网关芯片 3.2 可燃气体传感器实现 该系统选用MQ-5 气体传感器。MQ-5 适用于家庭或