支持多协议的无线通信网关的研究与实现

发布时间：2017-10-25 04:11

  本文关键词：支持多协议的无线通信网关的研究与实现

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【摘要】：物联网技术快速发展,ZigBee技术通过智能家居等方式迅速进入我们的生活。蓝牙设备在我们的生活中非常常见,也常被应用在和ZigBee技术相同的智能家居等场景中,但是两种技术完全不同,无法通信。如果使ZigBee网络能够和蓝牙网络进行通信,将会极大的方便我们的生活。本文提出了一种解决ZigBee网络设备和蓝牙网络设备的双向透明传输的方案。主要工作包括网关实验系统的搭建、应用层协议设计实现和网关的界面设计实现。通过对ZigBee技术和蓝牙技术的研究和比对,本文设计了一款网关,网关可以实现ZigBee设备网络和蓝牙设备网络的相互透明通信。本文对网关的相关技术做了研究,设计了网关的架构和算法,将应用层分为三个子层:应用支持层、地址适配层和应用协议层。在实现过程中,我们规定了数据域结构、应用层帧格式结构,共分为了四个模块来实现。网关运行在ARM架构的Linux平台下,使用交叉编译环境开发。对网关设计了简单的可视化图形界面,通过图形界面可以方便的使用网关的各项功能。在测试实验中,网关的通信距离可达10米,由于通过网关而产生的传输损失(丢包)在1%以下,通过网关的时延在150毫秒左右,时延抖动在35毫秒左右。文章的主要内容包括:1、介绍了研究工作的背景和相关研究现状,说明了本文的主要贡献和创新点。2、对相关技术做了介绍,对蓝牙协议栈和ZigBee协议栈进行了分析,对于蓝牙网络和ZigBee网络共存的问题进行了分析。3、搭建实验平台,包括硬件选型和硬件连接,Linux内核和系统文件的移植,协议栈的部署。4、应用层协议的设计与实现。包括基本原理的介绍,功能需求分析,协议数据包格式分析,协议支持层、地址适配层、应用协议层的定义和实现,数据域和数据帧格式的定义与实现。5、基于Qt实现网关的可视化管理界面。6、对网关进行性能测试和功能测试。
【关键词】：ZigBee 蓝牙 网关 帧结构 透明传输
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN92;TN915.05
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-13
• 1.1 研究工作的背景9-10
• 1.2 相关研究现状10-11
• 1.3 本文的主要贡献与创新11-12
• 1.4 本文的结构安排12-13
• 第二章 相关技术的研究13-25
• 2.1 物联网网关13-14
• 2.2 ZigBee协议栈和蓝牙协议栈的分析14-21
• 2.3 ZigBee技术和蓝牙技术的共存分析21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 实验平台的搭建25-35
• 3.1 网关层次与基本结构25-26
• 3.2 硬件平台的搭建26-30
• 3.3 交叉编译环境和系统移植30-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 应用层协议设计与实现35-54
• 4.1 原理分析与方案设计35-40
• 4.2 需求分析与模块化设计40-42
• 4.3 数据包格式分析42-45
• 4.4 协议支持层ZigEx模块的设计与实现45-48
• 4.5 协议支持层BlueEx模块的设计与实现48-50
• 4.6 地址适配层ZigBlueAddr模块的设计与实现50-52
• 4.7 应用协议层的设计与实现52-53
• 4.8 本章小结53-54
• 第五章 网关可视化界面设计与实现54-62
• 5.1 可视化图形窗口设计54-55
• 5.2 基于Qt实现网关可视化图形窗口55-61
• 5.3 本章小结61-62
• 第六章 实验与测试62-69
• 6.1 实验设计与测试系统搭建62-63
• 6.2 实验结果与分析63-67
• 6.3 室外场景的简单功能验证67-68
• 6.4 本章小结68-69
• 第七章 总结与展望69-70
• 7.1 本文总结69
• 7.2 工作展望69-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 甘勇;王华;常亚军;王俊;;基于ARM平台的Zigbee网关设计[J];通信技术;2009年01期

2 王锐华,益晓新,于全;ZigBee与Bluetooth的比较及共存分析[J];测控技术;2005年06期

3 金纯,蒋小宇,罗祖秋;ZigBee与蓝牙的分析与比较[J];信息技术与标准化;2004年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 郭春鸿;基于ZigBee与蓝牙转换的多汇聚节点数据传输系统研究[D];宁波大学;2014年

2 郑景远;多协议网关的设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年

3 刘广新;基于ZigBee协议的无线传感器网络研究[D];哈尔滨工业大学;2008年

4 马振红;基于Linux的嵌入式网关研究与实现[D];重庆大学;2005年

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本文编号：1092004