低功耗蓝牙受限网络与互联网中设备之间互操作机制的研究与实现

发布时间：2020-04-07 23:12

【摘要】：近年来,随着互联网和无线通信技术的高速发展以及智能终端的普及,各种各样并且数量巨大的设备连接在一起构成物联网。资源受限的网络中的设备具有能耗低、处理能力不强、存储空间小的特点,在这些条件的限制下如何能够让资源受限设备支持与互联网设备在不同网络层次上的交互受到了学术界和工业界的关注。低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,BLE)受限网络有自己的网络特点,其中的设备如何能被互联网中的设备直接访问与操作需要资源受限设备与网关的配合,现在资源受限设备的协议栈支持进一步完善及智能设备作为网关以对互联网提供资源受限设备的互操作接口仍是必须解决的关键问题。因此,本文对两种典型设备作为网关进行低功耗蓝牙通信的情景,结合IETF(The Internet Engineering Task Force)CoRE]工作组提出的基于REST架构的受限应用协议CoAP(The Constrained Application Protocol),对低功耗蓝牙受限网络设备与互联网设备之间的交互进行了研究,从保障基本通信能力的技术互操作性和保障基本信息处理能力的语义互操作性两个层次来考虑。本文研究内容与工作如下:第一,低功耗蓝牙受限设备与互联网设备技术互操作机制的研究与实现。支持CoAP协议是进一步支持语义的前置基础,在移动智能设备作为网关的情景中,针对Android系统架构上不能支持IPv6/BLE的限制,提出了在原生的低功耗蓝牙完整协议栈上支持不依赖IPv6的CoAP消息传输机制来解决相应的限制问题,这作为一种支持CoAP传输的模式。在低功耗蓝牙链路层上支持CoAP/UDP/IPv6是另一种模式,本文设计实现了6LoWPAN for BLE适配层并在其中提出了一种自适应控制机制,实验结果表明这会优化基于低功耗蓝牙的IPv6通信。后一种模式的相关机制研究为在Android后续版本上解除限制后支持CoAP/UDP/IPv6这种模式打下了基础。第二,设备之间语义互操作机制的研究与测试。基于第一点研究内容所提供的低功耗蓝牙受限网络中的技术互操作机制,结合本体建模技术,为传感器的语义描述信息构建了语义关联的决策模型。针对其它相关研究中没有对于特定场景所在的领域进行语义分析的问题,提出了扩展的场景相关的语义模型,语义层级的互操作性在某一特定领域得以体现。在高铁车厢的消防相关场景中,根据多因素本体建模及综合评价的规则对消防安全状态和火灾险情发生状态进行了评估,并根据不同等级进行报警决策。
【图文】：

逑用层协议针对不同的应用场景和目的是变化的，并不是接口统一的，而且也只考逡逑虑短距离内另一个设备的可识别能力。标准的低功耗蓝牙协议栈见图２－２。逡逑ｆ逦逦逦逦逦逦逦—逦逦，逡逑！逦－邋ｎ邋ｉＴｉ邋ｒ＾ｉ邋！逡逑：逦0逦＞邋0逦＾逦＾逦＾逦：逡逑［Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋＾逦ａ逦？逦？邋？邋？逦！逡逑；逦ｆ逦Ｈ邋￥逦ａ逦＃X，

本文编号：2618515