基于IEEE 1451标准的物联网网关通信研究与设计

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自从2005年物联网概念在国际电信联盟互联网报告中被正式提出之后,现已越来越多的被运用在人们日常生活中,包括交通、电力、农业、水利、安全、环境和家居等各个方面,然而对于这些种类繁多的物联网应用系统的实施还有许多问题需要解决。论文主要针对物联网相关的两个方面进行研究。一方面是物联网的体系结构,由于体系结构的安全性、水平性以及互操作性等都会影响到物联网应用系统,构建一个优良的物联网体系结构是设计物联网应用系统的前提;其二,物联网网关是物联网系统中的一个至关重要的网元设备,网关的可管理性、广泛接入能力、协议转换问题都至关重要。  论文通过分析现有的各类物联网体系结构,并重点分析其中具有代表性的三种物联网体系结构:USN五层物联网体系结构、IoT-A物联网体系结构和AOA自主物联网体系结构,总结出他们各自的优势以及有待提高的部分,从而论文给出一种加入IEEE1451接口模块的物联网体系结构IOT-A1451,为传感网络接入互联网提供一个统一的桥梁。分别根据联网体系结构的八个性能指标对物联网体系结构IOT-A1451进行详细的对比分析,结果表明该体系结构符合物联网的需求,并且具有良好的互操作性、环境感知性和水平性。  论文在物联网体系结构IOT-A1451的基础上,重点设计了其中的物联网网关的通信接口模块。重点围绕网关的可管理性和广泛接入能力进行设计。一方面通过对IEEE1451.0标准中定义的标准TEDS进行裁剪设计,对其中的必需TEDS进行详细设计,从而为传感器配置标准的电子数据表单TEDS,采用统一的方式对传感器进行描述,达到更加有效的管理传感节点的目标。另一方面将IEEEp1451.2标准通信接口和IEEE1451.5标准通信接口加入到物联网网关,分别为网关提供有线和无线的接入方式。由于IEEE p1451.2标准可以兼容TII、RS232、I2C、USB、UART多种总线方式,同样IEEE1451.5标准能够支持现有各类无线通信协议:IEEE802.11、BlueTooth、ZigBee和6LoWPAN,将这两个标准添加到物联网网关通信模块中,使得网关具有广泛的接入能力。  最后论文设计的传感节点的TEDS读写系统测试结果表明网关能够与传感节点进行通信,正确读写传感节点的TEDS数据,有效管理传感节点。
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