户用仪表数据无线集抄关键技术的研究

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1、硕士学位论文户用仪表数据无线集抄关键技术的研究RESEARCHONTHEKEYTECHNOLOGYOFHOUSEHOLDMETERWIRELESSDATACOLLECTION姜馨哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TP393.4学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开工学硕士学位论文户用仪表数据无线集抄关键技术的研究硕士研究生：姜馨导师：胡屏副教授申请学位：工学硕士学科：仪器科学与技术所在单位：信息与电气工程学院答辩日期：2016年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP393.4U.D.C:681.5Di

2、ssertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONTHEKEYTECHNOLOGYOFHOUSEHOLDMETERWIRELESSDATACOLLECTIONCandidate:JiangXinSupervisor:A.P.HuPingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:InstrumentScienceandtechnologyAffiliation：SchoolofInformationandElectricalEngineerin

3、gDateofDefense:June,2016Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着物联网技术的不断发展，抄表方式逐渐走向智能化。目前抄表方式主要分为有线抄表和无线抄表。由于有线抄表系统存在着前期布线成本高，后期维护困难等问题，本文对户用仪表间的数据传输采用无线通信方式，其中重点针对低功耗唤醒进行了研究。同时，为了保证抄表指令、收费金额、用户信息等数据的安全性，在数据传输过程中采用加密算法。主要研究内容如下：1.为了实现仪表唤醒过程的低功耗，首

4、先根据集中器与仪表间指令传输的时序提出了基于TDMA的低功耗时隙分配算法，并分别分析了不带地址，带地址有回复及带地址无回复三种工作方式。根据对唤醒指令内容的优化，提出了基于伪随机序列的自相关唤醒法。该算法无需分配指令时隙，可从任意位置截取信息自行判断是否苏醒，唤醒成功率高。分别计算比较不同方案下的唤醒功耗，研究表明基于TDMA的带地址有回复唤醒方式与自相关唤醒法两者存在功耗相等的情况，且同时低于基于TDMA的不带地址与带地址无回复唤醒方式。2.户用仪表完成唤醒后进入数据传输部分，通过传输经过加密处理后的数据，提高抄表过程的安全性。在无线通信背景下，选取加密算

5、法简单，占用内存小的对称加密算法3DES与AES。为了评判抄表系统中加密算法的优劣，使用密钥空间、线性复杂度、信息熵及平衡性等性能指标，从密钥与密文序列两个方面选取加密算法。实验结果综合表明，AES较于3DES具有更高的加密安全性，更适用于无线数据传输。理论分析和实验结果表明，综合考虑唤醒成功率与功耗，本文提出的自相关唤醒法，可以有效降低整个户用仪表系统无线唤醒的总能耗。在数据安全传输方面，通过加入数据加密算法AES，可以有效保证无线数据传输过程的安全性。关键词：无线数据传输；时隙分配；自相关唤醒；加密算法-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文Abstract

6、WiththecontinuousdevelopmentoftheInternetofthingstechnology,meterreadingisonthewaytointelligent.Atpresent,themeterreadingmethodsaremainlydividedintowiredmeterreadingandwirelessmeterreading.Becausewiredmeterreadingsystemhastheshortcomingsofthehighcostinprewiringandthedifficultiesinl

7、attermaintainandsoon,thispaperuseswirelesscommunicationbetweenthehouseholdmeterdatatransmissionprocesswhichfocusesonthelowpowerwakeup.Atthesametime,inordertoensurethesafetyofthedata,suchasthemeterreadinginstruction,thechargeamountandtheuserinformation,theencryptionalgorithmisputfor

8、wardtoaddthedatatransmissi