基于nb-iot技术的无线传感网融合组网研究

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1、第３５卷第６期计算机应用与软件Ｖｏｌ３５Ｎｏ．６２０１８年６月ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅＪｕｎ．２０１８基于ＮＢＩｏＴ技术的无线传感网融合组网研究１２２吴小军沈士根赵金皓１（东华大学信息科学与技术学院上海２０１６２０）２（东华大学计算机科学与技术学院上海２０１６２０）摘要为解决无线传感器网络存在的系统复杂、安全性不够、联网接入难度较大等问题，提出将传统的无线传感网络的成熟技术和近年来受到广泛关注的面向低功耗、低成本、广覆盖和大容量需求的ＮＢＩｏＴ窄带物联网技术相结合。通过对３种ＮＢＩｏＴＷＳ

2、Ｎ组网方案进行对比研究，结合当前的现实条件，提出目前可以推广应用的可行方案。在此基础上设计出一种能够进行数据帧转换和处理的双模网关，实现了在ＷＳＮ网与ＮＢＩｏＴ网之间进行高效的数据转换与数据融合。关键词无线传感器网络　ＮＢＩｏＴ　网关物联网中图分类号　ＴＰ３　　　　文献标识码　Ａ　　　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０１８．０６．０３６ＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＷＩＲＥＬＥＳＳＳＥＮＳＯＲＮＥＴＷＯＲＫＣＯＮＶＥＲＧＥＮＣＥＮＥＴＷＯＲＫＢＡＳＥＤＯＮＮＢＩＯＴＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ１２２ＷｕＸｉａｏｊｕｎ　

3、ＳｈｅｎＳｈｉｇｅｎ　ＺｈａｏＪｉｎｈａｏ１（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）２（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＤｏｎｇｈｕａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓｗｉｔｈｃｏｍｐｌｅｘｓｙｓｔｅｍｓ，ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎ

4、ｔｓｅｃｕｒｉｔｙ，ａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇａｃｃｅｓｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｍｂｉｎｅｄｔｈｅｍａｔｕｒｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋｓａｎｄＮＢＩｏＴｗｈｉｃｈｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｗｉｄｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｆｏｒｌｏｗｐｏｗｅｒｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｌｏｗｃｏｓｔ，ｗｉｄｅｃｏｖｅｒａｇｅａｎｄｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｔｈｒｅ

5、ｅＮＢＩｏＴＷＳＮｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇｓｃｈｅｍｅｓ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｆｅａｓｉｂｌｅｓｏｌｕｔｉｏｎｔｈａｔｃａｎｂｅａｐｐｌｉｅｄｗｉｄｅｌｙ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｉｓ，ａｄｕａｌｍｏｄｅｇａｔｅｗａｙｃａｐａｂｌｅｏｆｄａｔａｆｒａｍｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｔｄａｔａｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄｄａｔａｆｕｓｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＷＳＮａｎｄＮＢＩｏＴｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｋｅｙｗｏ

6、ｒｄｓ　　Ｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ　ＮＢＩｏＴ　Ｇａｔｅｗａｙ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔｏｆｔｈｉｎｇｓ基本的语音通话功能外，随着由２Ｇ向３Ｇ、４Ｇ的演进，０　引言数据传输的速率和质量也逐步提高，当前高速率的接入可以由ＬＴＥ（３Ｇ，４Ｇ）来提供，中低速率的可以由２Ｇ无线传感网络ＷＳＮ融合了现代感应技术、网络通网络来提供。学术界已经对将蜂窝网络用作各种不同信技术、嵌入式系统和计算机技术，实现了从信息获功能的ＷＳＮ的数据接入进行了研究并取得一批研究［２－４］取、传输到数据处理都集成到一块集成电路上来完成，成果。但在实际应用中由于

7、移动蜂窝网络区域部实现了对物理世界的数字感知。ＷＳＮ在国防军事、环署还不均衡，人口密度较低地区还不能实现高速数据境保护监测、医疗、应急抢险救灾、智能交通及商业应传输，且同一蜂窝支持接入的容量有限，单接入点芯片［１］用等领域具有十分广阔的应用前景。和使用费用较高。因此直接将移动蜂窝网络大规模直移动蜂窝网络逐步实现了区域的有效覆盖，除了接应用到ＷＳＮ中进行数据接入目前还不现实。收稿日期：２０１７－１１－２３。吴小军，博士生，主研领域：无线传感器网络，智能系统。沈士根，教授。赵金皓，硕士生。２０２计算机应用与软件２０１８年由于ＷＳＮ对接入网络

8、的特定需求，对于能够满足（２）保护带模式：可以充分利用ＬＴＥ系统中边缘ＷＳＮ的低成本、低功耗、广覆盖和大容量需求的接入的无用频带。网络的研究已经受到广泛关注，如Ｌｏｒａ、Ｓｉｇｆｏｘ等协议。（３）带内模式：