一种面向物联网应用的底层网络通信模块设计

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1、第２９卷第３期计算机应用研究Ｖｏｌ畅２９Ｎｏ畅３２０１２年３月ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓＭａｒ畅２０１２倡一种面向物联网应用的底层网络通信模块设计杨丰玉，陈英，吴振华（南昌航空大学软件学院软件工程系，南昌３３００６３）摘要：通过引入接收线程池、转发对象池、文件缓冲区等技术，构建了一个面向大规模物联网应用的底层网络通信模型。实验结果表明，该模型的效率与稳定基本能满足大规模的底层通信，适用于物联网应用。关键词：物联网应用；底层通信；线程池；对象池；缓冲区中图分类号：ＴＰ３９１．４文献标志码：Ａ文章编号：１００１唱

2、３６９５（２０１２）０３唱１０５７唱０３ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１唱３６９５．２０１２．０３．０７０ＤｅｓｉｇｎｏｆｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｆｏｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓＹＡＮＧＦｅｎｇ唱ｙｕ，ＣＨＥＮＹｉｎｇ，ＷＵＺｈｅｎ唱ｈｕａ（Dept．ofSoftwareEngineering，SchoolofSoftware，NanchangHangkongUniversity，Nanchang３３００６３，China）Abstract：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｎｓ

3、ｔｒｕｃｔｅｄａｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｌａｄａｐｔｅｄｔｏｌａｒｇｅ唱ｓｃａｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓｗｉｔｈｆｏｌｌｏｗ唱ｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｒｅｃｅｉｖｉｎｇｔｈｒｅａｄｐｏｏｌ，ｒｅｌａｙｉｎｇｏｂｊｅｃｔｐｏｏｌａｎｄｆｉｌｅｗｒｉｔｉｎｇｂｕｆｆｅｒ．Ｐｌｅｎｔｙｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｐｒｏｖｅｔｈａｔｔｈｅｍｏｄｅｌｉｓｍｕｃｈｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｓｔａｂｌｅｔｏｗｏｒｋｆｏｒｌａｒｇｅ唱ｓｃａｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ．Key

4、words：ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇｓ；ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｔｈｒｅａｄｐｏｏｌ；ｏｂｊｅｃｔｐｏｏｌ；ｂｕｆｆｅｒ数据，随着物联网应用领域和范围的扩大，采集发送的数据量0引言也在呈现指数级的增长，特别是实时性要求较高的领域，因此［１］对通信模型的要求也越来越高。一个典型的物联网通信结构物联网（ＩｎｔｅｒｎｅｔｏｆＴｈｉｎｇ）是把具有标志、感知和智能处如图１所示。理能力的物体借助通信技术互连而成的网络，这些无须人工干预即可实现协同和互动，目的在于为人们提供智能服务。随着物联网基础网

5、络的构建及软件的开发，物联网正在进入迅速发展的时期，已广泛应用于军事航空、城市管理、定位导航、智能［２，３］交通、数字家庭等领域。物联网将各种设备资源连接到一个网络中，并从标志和感知设备（也称为传感器）中获取信息，从传感器获取的信息由网关转发到应用层处理。因此，消息在各种设备间的转发速度、接收正确率将直接决定物联网的工作效率和作用，设计一个快速、高效、可扩展性强的底层网络通信模块就显得尤为重要。由图１可以看到，底层传感器节点采集数据后，会将数据目前，物联网领域的研究工作主要集中于感知层、节点状［４］传送到与其相连的网关，各个网关对数据封装后发

6、送到系统的态的监控、节点信息的整合、通信协议格式等的研究，对传消息服务器中，消息服务器根据配置好的路由表转发所接收的输层的通信效率方面研究较少。本文拟研究物联网大规模应消息到应用层的计算机中，应用层按实际需求解析处理数据。用情况下传输层的通信效率问题。感知层与传输层以及应用层与传输层的通信均为典型的多1网络通信模型对一结构。当系统的规模不断增长后，传输层就成为系统的通信中心，传输层消息服务器的通信模型好坏将直接影响系统的［５］物联网通常可以概括为三层：ａ）感知层，通常是基于物性能。因此一个良好的通信模型需要解决以下几个关键问题：理、化学、生物

7、等技术的传感器，采集所需的各种数据（如温ａ）数据接收。消息服务器接收网关发送的数据时，首先［５］度、湿度等）；ｂ）传输层，其主要传输方式分为有线和无线两启动监听，在指定的端口监听数据，当监听到有数据到达时，读［５］种；ｃ）应用层，对采集上来的数据进行智能分类、查询处理取并解析其中的目的数据，根据初始配置的路由表，将数据转及决策支持等。发到目的地。当监听的端口有大量数据到达时，如果处理连接通常的物联网应用中，传输层的通信模型负责将感知层传的并发能力不够时，就会造成丢失网络数据包，导致业务层读感器采集的数据转发到应用层进行应用分析和处理。通信模取

8、原始数据不准确，影响正常的业务功能。型的输入为分布在各地的传感器按照一定的周期采集发送的ｂ）数据转发。消息服务器的职责除了接收网关发送的数收稿日期：２０１１唱０９唱