物联网环境下轻量级发布/订阅系统的设计与实现

发布时间：2023-12-09 15:53

　　物联网和移动互联网技术的高速发展,为企业的发展、成长提供了前所未有的机遇。与此同时,越来越多的企业或组织为了提高自身竞争力,纷纷开始围绕信息技术开展业务。为了更高效的获取数据并加以利用,需要借助于数据分发技术。发布/订阅系统是使分布式系统中的各方以发布者或订阅者的身份参与到消息交互活动中的中间件系统,在分布式系统中有广泛的应用。 本文分析国内外研究现状,针对物联网环境应用下的需求,采用基于主题的数据分发模型,提出了适用于物联网环境下的轻量级发布/订阅系统。该系统基于MQTT轻量级协议实现,完成了服务器端与客户端的设计与实现、服务器端与客户端通信过程的实现。为了适配无线传感网络的低带宽与不稳定性,降低消息传输产生的网络流量,本文为MQTT消息设计了新型主题编码解码算法,以提高消息传输效率；为了区分告警信息与环境数据,满足用户的个性化需求,本文扩展了消息的紧急度并为高紧急度的消息设计了优先路由算法,使得告警信息能更快地路由给订阅者；为了减轻系统的路由压力,本文在主题过滤的基础上,对消息内容进行语义扩展,采用消息合法校验机制,降低了消息的冗余度,提高了系统的效率；对外提供REST如1接口扩展...

【文章页数】：64 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究内容
    1.3 论文组织结构
第二章 相关技术和研究概述
    2.1 发布/订阅模式概述
    2.2 MQTT通讯协议概述
        2.2.1 MQTT通讯协议的特点
        2.2.2 MQTT通讯协议的通信流程
    2.3 MQTT通讯协议的开源项目
        2.3.1 开源项目简介
        2.3.2 Mosquitto概述
        2.3.3 Apache ActiveMQ概述
    2.4 Web service
        2.4.1 RESTful Web Service
    2.5 本章小结
第三章 轻量级发布/订阅系统的概要设计
    3.1 物联网环境下轻量级发布/订阅系统需求分析
    3.2 物联网环境下轻量级发布/订阅系统概要设计
        3.2.1 系统整体设计
        3.2.2 关键性问题研究及解决
    3.3 MQTT消息代理设计
        3.3.1 MQTT Broker设计及主题编码算法设计
        3.3.2 Message Broker设计及订阅匹配模型设计
        3.3.3 消息校验机制的设计
    3.4 MQTT消息代理交互接口层设计
        3.4.1 基于MQTT的接口设计
        3.4.2 基于REST的Web Service接口扩展
    3.5 客户端功能模块设计
        3.5.1 订阅者功能模块设计
        3.5.2 发布者功能模块设计
    3.6 本章小结
第四章 轻量级发布/订阅系统的详细设计与实现
    4.1 轻量级发布/订阅系统服务器端的详细设计与实现
        4.1.1 MQTT消息代理实现
        4.1.2 紧急路由算法的详细设计与实现
        4.1.3 消息校验机制的详细设计与实现
        4.1.4 RESTful交互接口的扩展实现
    4.2 客户端功能模块的实现
        4.2.1 发布者功能模块实现
        4.2.2 订阅者功能模块实现
    4.3 本章小结
第五章 轻量级发布/订阅系统的应用场景与测试
    5.1 城市供暖系统应用场景
    5.2 场景功能性测试
        5.2.1 接口测试
    5.3 性能测试
        5.3.1 吞吐量测试
        5.3.2 主题编码性能测试
    5.4 本章总结
第六章 总结与展望
    6.1 工作总结
    6.2 下一步的研究工作
参考文献
致谢
硕士期间发表论文情况



本文编号：3871765