物联网信息服务系统的设计与实现

发布时间：2020-03-26 11:00

【摘要】：物联网信息服务系统(Internet of Things Information Service System,IOT ISS)是物联网应用层的关键技术。系统以互联网为信息服务网络基础,通过物联网终端汇聚节点将底层的各类传感器收集信息传输给物联网应用服务器,进而通过开放性的互联网基础协议以及相关设施实现了信息交互与共享,通过物联网应用服务器实现物联网终端汇聚节点与互联网的连接,完成对任意传感器节点的服务请求并响应给特定执行机构。在传统的物联网信息服务系统RFID信息服务系统(RFID Information Service System,RFID ISS)中,由于系统本身架构设计独立于W3C标准之外,RFID ISS无法实现信息服务融入于互联网应用生态圈。从而使得传统IOT ISS的互联网基础设施利用率低,系统开发难度高。如何有效提升未来IOT ISS的低互联网资源利用率,实现融入互联网应用开发生态圈,是IOT ISS的研究重点。本文以提高物联网信息服务的效率为目标,围绕着新型IOT ISS架构的研究与设计,分别做出以下几方面的贡献:(1)根据Cordova移动开发框架与Node.js应用服务器开发框架开源跨平台部署、兼容互联网生态圈等特点,研究并设计了一种Cordova-NodeJS混合式物联网信息服务系统(Cordova-NodeJS Hybrid Internet of Things Information Service System,C-N HIOT ISS),以D2D-MIMO网络架构和C-N HIOT ISS系统架构为基础,提出一种D2D-MIMO混合式物联网信息服务系统(D2D-MIMO Hybrid Internet of Things Information Service System,D2D-MIMO HIOT ISS),解决传统物联网信息服务系统存在的一系列问题。(2)为实现信息服务系统的终端设备直连网络(Device to Device,D2D)的构建,提出一种基于MIMO系统的RSS信号临近终端终端确认方法,深入分析大规模多天线技术特性和接收信号强度(Received Signal Strength,RSS)的各项指标,利用KPCA-IWKNN算法与PLN-AP算法分析AP节点的空间位置指纹并合理地推测出终端设备附近的临近终端,从而为D2D终端设备直连网络的构建提供基础。(3)为解决D2D-MIMO HIOT ISS中混合式开发下的移动终端与物联网终端无法实现兼容信息服务的问题,设计一种终端兼容方法和一种混合式数据分发策略,从而实现D2D-MIMO HIOT ISS具有为多种类型终端平台提供信息服务的能力。本文提出的D2D-MIMO混合式物联网信息服务系统(D2D-MIMO HIOT ISS)架构,提高了未来物联网信息服务系统信息服务的效率,实现了终端直连干扰小、功耗低,同时系统通信链路频谱利用率高并可融入互联网应用生态圈,为后续的物联网信息服务系统的研究与应用提供了有意义的研究成果和有价值的参考。
【图文】：

网络的功能不再以能源的大量消耗为代价，实现无线移动通信的可持续发展。图 2-1 D2D 终端设备直连链路的构建图 2-1 是 D2D 终端设备直连链路的构建，未来无论是移动终端节点还是物联网终端节点都将在临近物理位置状态下识别发现其他终端，通过设备自身的 WIFI、Bluetooth短距通信模块实现设备直连，实现数据在终端间的直接交互，为未来物联网信息服务系统基站提供良好的冗余空间。2.2.2 D2D 资源分配D2D 为通信提供了更方便、灵活的传输模式，而如何合理并充分利用传统蜂窝资源与 D2D 资源，以及有效分配频谱、功率等资源，对于 D2D 通信至关重要。首先，D2D 通信为用户带来了更多的自由度，既可以利用专用的资源，也可以复用基站中继链路

并存的局面也将带来 D2D 用户与传统的蜂窝用户间的干扰，其中包括蜂窝内干扰与蜂窝间干扰。因此，如何充分合理地在 D2D 与传统方式间进行灵活切换，提升通信的QOS，合理分配系统资源，避免用户间干扰，是 D2D 通信资源分配技术所需要解决的重点问题，Cordova 终端开发框架为提供了各种终端原生通信模块的 Cordova 接口，通过这些通信链路模块，可以实时的切换 D2D 通信链路，达到系统效能最佳。2.2.3 D2D 缓存网络随着 Hybrid 终端应用无线网络数据急剧增加，为了满足未来信息通信高速率、低时延的物联网数据传输需求，尤其是高强度数据流将会会增加了无线网络的需求与考验，缓存技术则是解决该问题的重要途径之一，本文存储方式为基于终端设备浏览器框架下的缓存，用分散在网络中的专用辅助节点进行存储。假设一个中等密度的区域内，每个用户的信息需求可以通过终端设备的本地网络缓冲得到满足，而不需要占用高吞吐量回传给核心网，这种回传是网络的一大瓶颈，将带来比较高昂的成本，或者是不灵活等缺点。因此在 D2D 无线网络中，，缓存技术的研究是高速率、高吞吐量业务需求所依赖的关键技术。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.5;TP391.44

【参考文献】

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本文编号：2601350