无线传感器网络与Internet融合关键技术研究与应用

发布时间：2017-06-16 03:11

  本文关键词：无线传感器网络与Internet融合关键技术研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着信息技术的高速发展,集嵌入式技术、无线通信技术和传感器技术于一体的无线传感器网络得到了全球的广泛关注。无线传感器网络由大量部署在监测区域中的微型传感器节点组成,能够实时感知并采集检测区域内的各种信息,并经无线或有线的方式发送给观测者。无线传感器网络因其具有直接监视物理世界的能力而以一种不可战胜的浪潮进入了工业、环境和商业领域。如果无线传感器网络需要把传感器节点采集的数据发送给远程的用户,就必须实现无线传感器与其他网络的融合。如何将无线传感器网络与Wi-Fi、Internet、移动通信网等其他网络融合,把数据更加方便、快捷地提供给用户成为近年来的热点研究方向。本文首先分析了无线传感器网络与Internet融合存在的难题,概述了网络融合的现状及四种主流融合方式,并对这些互联方式的优缺点进行了分析。然后对网络融合的关键技术(比如ZigBee技术、身份认证技术等)进行研究,采用基于网关的网络融合策略,确定了无线传感器网络与Internet融合的整体实验方案。选用TI公司的无线片上系统CC2530芯片作为传感器节点的硬件平台,ZigBee联盟的Z-Stack 2007/PRO协议栈作为软件平台,构建ZigBee无线传感器网络;协调器节点作为特殊的网关设备和网关PC一起构成了ZigBee网关。采用模块化的设计思想将网关分为ZigBee数据收发模块、串口通信模块、地址映射模块、协议转换模块、Internet通信模块、数据库模块和身份认证模块,并利用Visual Studio软件开发平台实现了ZigBee网关的各功能模块。利用地址映射技术及协议转换技术实现了无线传感器网络基于数据和地址的查询管理操作。针对无线传感器网络中的数据访问安全问题,本文提出采用基于随机数的用户身份认证机制对ZigBee网络使用者进行合法性认证,保障了合法用户的访问权限,拒绝非法用户的接入。最后对系统的功能和性能进行测试,并简要分析了测试结果,各项测试结果基本达到了本论文的要求。
【关键词】：无线传感器网络 ZigBee网关 身份认证 协议转换
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 国外研究现状12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 本文主要内容和结构安排13-15
• 第二章 网络融合策略分析及相关技术介绍15-25
• 2.1 无线传感器网络概述15-18
• 2.1.1 无线传感器网络的概念及体系结构15-17
• 2.1.2 无线传感器网络的特点及应用17-18
• 2.2 网络融合存在的难题18-19
• 2.3 无线传感器网络与Internet融合策略19-23
• 2.4 相关技术介绍23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 需求分析与总体设计25-32
• 3.1 网络融合需求分析25
• 3.2 系统需求分析25-27
• 3.2.1 无线组网25-26
• 3.2.2 网络互联26-27
• 3.2.3 远程控制管理27
• 3.3 网络融合总体方案27-29
• 3.3.1 系统总体框架图27-28
• 3.3.2 系统体系结构28-29
• 3.3.2.1 ZigBee无线传感器网络28-29
• 3.3.2.2 ZigBee网关29
• 3.3.2.3 远程用户管理中心29
• 3.4 网络融合设计思想29-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 ZigBee无线传感器网络内部通信设计与实现32-52
• 4.1 ZigBee技术概述32
• 4.2 ZigBee技术特点32-33
• 4.3 ZigBee网络设备及拓扑结构33-35
• 4.3.1 ZigBee网络设备33-34
• 4.3.2 ZigBee网络拓扑结构34-35
• 4.4 ZigBee协议栈35-36
• 4.5 ZigBee无线传感器网络内部通信设计与实现36-51
• 4.5.1 网络拓扑结构37
• 4.5.2 ZigBee网络节点硬件组成37-39
• 4.5.3 软件开发环境及Z-Stack协议栈介绍39-40
• 4.5.4 ZigBee协调器节点软件设计40-45
• 4.5.5 ZigBee终端节点软件设计45-49
• 4.5.6 ZigBee网络内部无线通信帧格式49-51
• 4.6 本章小结51-52
• 第五章 ZigBee网关设计与实现52-77
• 5.1 网络融合需要解决的问题52-53
• 5.2 ZigBee网关功能介绍53-54
• 5.3 系统通信过程54-55
• 5.4 ZigBee网关功能模块55-76
• 5.4.1 串.通信模块55-59
• 5.4.1.1 协调器与网关PC的串.通信55-58
• 5.4.1.2 串.通信帧格式58-59
• 5.4.2 地址映射模块59-60
• 5.4.3 协议转换模块60-66
• 5.4.3.1 网关节点协议栈模型60-61
• 5.4.3.2 协议转换过程分析61-62
• 5.4.3.3 协议字段分析62-63
• 5.4.3.4 数据包格式转换过程分析63-65
• 5.4.3.5 基于数据的查询65-66
• 5.4.4 Internet通信模块66-70
• 5.4.4.1 Socket通信66-68
• 5.4.4.2 Socket通信的C68-70
• 5.4.5 身份认证模块70-74
• 5.4.5.1 无线传感器网络安全威胁70-71
• 5.4.5.2 基于随机数的用户身份认证71-74
• 5.4.6 数据库模块74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 系统测试77-84
• 6.1 ZigBee组网测试77-78
• 6.2 网关功能测试78-80
• 6.3 系统有效性测试80-81
• 6.4 系统性能测试81-83
• 6.5 本章小结83-84
• 第七章 总结与展望84-86
• 7.1 总结84
• 7.2 展望84-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-90
• 攻硕期间取得的研究成果90-91

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吕然;;ZigBee标准及其进展[J];移动通信;2013年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 李春喜;物联网ZigBee协议栈MAC层的研究与实现[D];华南理工大学;2012年

  本文关键词：无线传感器网络与Internet融合关键技术研究与应用，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：454262