传感网网关和互联技术的研究

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1、南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论第一章绪论1.1论文的研究背景及意义1.1.1论文的研究背景伴随着物联网概念的提出，相关的技术研发与产品应用得到了极大的推广，越来越多的人坚信这将是即互联网之后世界范围内的又一次大的产业热潮。美国IBM公司提出“智慧的地球”这一概念，以物联网技术为基础，实施智慧的电力、智慧的医疗、智慧的城市等项目。美国总统奥巴马也将物联网与绿色能源并列，认为这两大战略能够带来长短兼顾的良好效益。由此可见物联网将给社会带来很大的变革，包括其中蕴藏的巨大商机和给人们生活方式带来的深刻变革。作为物联网体系中最为基础和

2、重要的一环，传感网技术的研究与应用也在快速展开。传感网定义为随机分布的集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。当前传感网领域存在着诸多标准，包括有RFID，ZigBee，Z-Wave，UWB，NFC以及无线局域网802.11(Wi-Fi)，蓝牙，Wibree，Rubee等。诸多标准的共存在现实生活中是不可避免的，基于不同技术网络之间的互联互通成为一个不得不面对的问题，这样一种局面的形成主要有以下几个方面的原因：l处于应用末端的传感网一项重要任务便是将采集到的信息经中转设备传输到局域网、广域网或者

3、互联网当中。因此，传感网与这些网络的互联是一种现实需要；l不同技术有着不同的应用范围，传感网应用范围广泛，多种标准和技术的共存是必然的，各种不同标准之间互联的迫切性便体现出来；l要保持技术的长久不衰，必须要确保能够适应各种新情况的出现，技术本身要能够方便升级来应对新的应用环境。同样，传感网的各种技术如果需要具有很好的应用前景，必须提高自身的扩展性。因而，需要确保采用新旧技术的网络之间可以无缝连接，并且不影响整个网络的性能，因此同一种技术不同版本之间的互联也需要考虑；上面提到的这些问题在传感网的发展过程中无法回避，只有很好地解决采用不同

4、技术设备之间的互联互通问题，才能更广泛的推动传感网迅速而全面的普及。-1-南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论1.1论文的研究意义和创新点该论文的研究意义在于能够跟进当前形势的发展，对于物联网普及过程当中急需解决的传感网网关和互联技术的问题进行深入的分析，旨在构建一个互联体系，实现不同网络便捷、动态、透明地加入和离开，只有很好的解决了这个问题，才能更好地推动物联网的迅速普及。论文的出发点和最终目标便是这个互联体系的规划与实现，通过相关的理论研究和实验成果来验证这种设计思想，给出系统化的设计理念，将传感网网关的研究延伸到互联体系的创

5、建当中。关于该论文的创新点，体现在以下三个方面：l不同于以往互联网关的设计只考虑软件层次功能的实现，在这篇论文里还将涉及到无线信号的频率协调这方面内容。因为本课题的研究方向是传感网网关，该应用领域必然会存在不同频段无线信号的共存，这就需要综合硬件跟软件方面来考量，设计出抗干扰性能更好、工作更稳定的网关。l物联网的实质是构建在互联网基础上的一个信息采集与传输网络，因此所设计的传感网网关设备必须跟互联网应用挂钩，要在很大程度上适应互联网技术的发展。因此，在本论文的设计过程当中统一了各种无线通信协议，在网关设备中传输的信息都统一为TCP/I

6、P格式，这样所有异构网络的信息最后都能方便在网络上传输，而且相互之间的转换也更加简单，可以抽象理解为每一个协议模块都暴露了统一的公共接口。l论文还提出了网关扩展性的设想。现行的无线通信标准种类繁多，而且不同应用领域网关所具有的网络协议转换功能也不同，因此设计出一个兼容性好、扩展性好的网关便很有现实意义。初步的设想是能够将具备每一种无线传输功能的模块做成一个插件，配合不同的“驱动程序”装载到传感网网关设备上，提高了网关的灵活性。1.1.1传感网网关及其研究现状1.2.1传感网网关概述网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关

7、在传输层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也-2-南京邮电大学硕士研究生学位论文第一章绪论可以用于局域网互连。网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。至此我们已经对网关有所了解，简单来说就是信息能够在采用不同协议的网络里透明传输，而这个透明传输功能便是由网关来实现的。

8、本论文的研究方向是传感网网关，主要是为了实现不同无线通信设备之间的互联，以及局域网跟广域网之间的互联等，同时需要考虑到无线信号之间的干扰和设备的扩展性等方面。1.1研究现状及有待改进之处当前业界对于传感网网关的研究有着一