接入网络融合方案基于与的网络融合实现第三章的总体设计网关的结构及组成部分网络融合框架网关软硬件平台设计考虑硬件平台总体设计微处理器的选择通信模块的选择无线接入模块的选择显示控制模块的选择软件平台总体设计嵌入式操作系统选择应用程序框架设计本章小结第四章网关硬件电路设计与开发平台搭建系统硬件电路设计供电电路设计电路设计串口电路设计以太网电路设计网关外围电路效果系统开发平台搭建交叉编译环境的构建嵌入式内核定制与移植本章小结第五章网关应用软件设计组网实现路由算法传感网络节点管理数据收发程序设计网络融合框架在下实现框架介绍基于的网络融合实现万方数据短信收发程序设计短信发送程序实现短信接收与处理程序实现接入程序设计网络编程介绍通信方式实现触摸屏显示与控制程序设计触摸显示原理人机交互软件设计流程本章小结第六章垂直切换算法设计与仿真实现切换算法设计考虑切换触发方法灰色预测模型建立预测模型仿真与分析切换触发实现参数模糊处理模糊化处理模糊逻辑推理切换判决方法仿真与结果分析仿真环境设置仿真结果本章小结第七章总结与展望参考文献附录攻读硕士学位期间撰写的论文致谢万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第章绪论第章绪论课题的研究背景及意义早在上世纪年代，“物联网”的概念就被提及，但并没有得到发展。进入到新世纪以来，得到了普及与应用，被认为是继互联网之后又次技术革新与发展的浪潮。文献指出未来的物联网应用范围将超过现有的互联网并产生许多新的商机。物联网美好的发展前景与可观的经济效益吸引了大批的企业和高校加入到物联网的应用研究中。目前，物联网应用成蓬勃发展之势，智能家居智慧医疗智能交通及智能农业等大批物联网应用出现在人们的生活中，为人们的生活提供了更加舒适的环境。物联网的出现将通信对象的范围由人扩展到物，实现了物理世界与数字世界的融合。从物联网感知延伸层的信息感知采集分析及压缩，到其网络层的信息传输共享及网络管理与认证，物联网应用几乎涵盖了从有线到无线的各类通信技术，而无线通信技术由于支持终端的移动性和具有自由通信的特点，在物联网应用中倍受青睐。从无线个域网来看，蓝牙等无线短距离低速率的通信技术被应用到物联网的感知延伸层，用于组建物联网的末梢无线传感网络，实现信息感知与处理。目前由于其开源的协议栈低功耗的硬件电路设计与灵活的组网方式已成为物联网中无线传感网络组建的首选方案。从无线局域网来看，提供目前，针对与蜂窝移动通信网络与等间的互联问题，提出了紧耦合结构与松耦合结构。下面本文先介绍这两种网络融合的结构并分析其特点，然后选择适用于智能家居应用特性的网络融合结构。紧耦合结构图给出了种与网络互联的紧耦合结构，通过服务万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章异构无线网络融合总体方案支持节点直接接入到的核心网络，被看成是网络的延伸扩展。为了解决两个网络间互联的兼容性问题，需要在核心网络中增添逻辑功能单元，因此需要改造现有的核心网络。在这种网络融合结构中，中的数据流包括业务数据控制信令都经过核心网络，因此可以利用网络的服务与资源，例如等。此外由于紧耦合性，可以采用网络提供的认证计费及移动性管理等功能，这使终端可以在中进行漫游并进行水平切换，同时也使终端在与网路间的垂直切换变得简单。紧耦合结构也具有以下两方面的缺点和不足是为与网络间的互联制定兼容性的协议非常困难且复杂二是由于两个网络的数据流都经过核心网络，对核心网络的承载能力要求高，且数据流过大时容易发生网络阻塞问题。核心网图紧耦合网络结构松耦合结构在松耦合结构中，通过无线局域网网关直接连接到因特网上，其与网络并不是直接耦合在起，两种网络间的关系是对等的，如图所示。为了在两个网络间提供统的认证机制，的认证授权及计费服务器与网络中的归属位置寄存器间需要建立通信链路以交换两种网络间的信息。松耦合结构的优点是不需要对原来网络万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章异构无线网络融合总体方案做很大的改变，网络间互联简单。其缺点是与网络间的切换延迟大，终端在两种网络间漫游的身份认证困难。核心网网关图松耦合网络结构当前，智能家居中的应用众多，业务呈现多样化，传输的信息量从小的控制信息到大的传感网络集群并发数据，对接入网络及核心网络的传输带宽提出了很高的要求。在热点地区，大规模突发数据流可能造成网络的拥塞，因此为了加强网络对智能家居应用的承载能力，减少网络拥塞，应减少经过核心网络的数据流，从这个方面来说，松耦合结构更加具有优势。由于在松耦合结构中的数据不汇聚到核心网络，因此传感网络的信息传输实际上有两条传输路径，这样可以对所传输的信息进行分流，减少核心网络的承载压力。与无线接入网络融合方案在个全无线网络的智能家居应用环境下，实现与无线接入网络间的互联互通是在上共享终端传感节点的感知信息的关键。然而，由于各种无线网络技术的制定组织及所应用的范围和环境不同，因此其技术上存在着很大的差异，不能互联互通。针对这问题，目前多采用网关作为桥梁实现与无线接入网络间互联，网关在这里提供了数据万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章异构无线网络融合总体方案格式转化的平台。异构无线网关为与无线接入网络间的互联互通提供了种实现简单灵活及低成本的异构融合方案，此外如果采用嵌入式技术还可以降低的功耗，从而满足智能家居应用中的低功耗要求。关于对的研究，目前多数考虑的是种或多种与种无线接入网间的融合问题。文献提出了种基于嵌入式技术实现的网络与互联的软件框架。文献介绍了种适合物联网中通信方式的系统设计过程，并融合了及这两个最具典型的无线网络技术。文献中设计了种无线传感网关以互联与网络，实现传感数据的跨网共享。上述的设计方案虽然针对特定应用提出了异构网络融合的解决方案，但是还存在着些不足，主要表现在以下三个方面缺少多种无线接入技术并用的考虑。从目前些设计方案来看，无线接入网络般只选择了种无线网络接入技术，这种方案的缺点是无法克服单网络的缺陷性，如虽然有着带宽上的优势，但是却因为网络的覆盖范围小且缺少漫游支持功能，不能满足终端跨区域的网络接入要求，而采用多种无线网络接入技术，则可以综合利用各种无线网络接入技术，实现它们之间的优势互补。提供的访问方式单。这主要表现在与终端的交互方式上，般的设计方案大都采用短信及等交互方式中的种，然而采用种方式很难满足用户多样化的需求。缺少管理功能。在智能家居应用中，个也许有成百上千的传感节点组成，那么对节点的管理便是个很麻烦的问题，对于故障节点的排查采用人工的方式则变得非常困难。而借助于去找到故障节点的位置，可以及时地对它们更换。针对这些不足，本文设计将予以改进。此外，由于智能家居应用的呈现爆炸式增长，的规模也会随着应用的增加而不断扩大，单个可能无法满足要求，必须采用多以适应各种规模，因此必须留有与其它通信的软硬件接口。基于与的网络融合实现多媒体子系统是针对在网络上提供多媒体业务而提出的种框架，具有网络接入独立特性，因此可以实现多种无线接入网络的融合，支持异构网络间的垂直切换。包括的核心功能实体以及其的作用如表所示。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章异构无线网络融合总体方案表的核心功能实体以及其的作用核心功能实体核心功能实体的作用代理服务器呼叫控制功能服务服务器呼叫控制功能询问服务器呼叫控制功能归属用户服务器是指定用户的主要数据库多媒体核心子系统内的第个接触点，接收请求并进行内部处理或在翻译后接着转发。实现的会话控制功能，维持网络运营商支持该业务所需的会话状态。是外地的终端进入本地网络的入口节点，路由外地终端的请求和响应到本地。包含支持网络处理呼叫会话的相关签约信息。在网络互联上功能类似网关，为各种无线接入网与核心网络间的互联提供协议转发功能，因此可将及网络连到上，从而构成了个松耦合的网络融合结构，支持多模终端在与间进行垂直切换，而与网络间的互联采用实现，融合的结构如图所示。近端访问远端访问智能家居图及网络融合结构万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章异构无线网络融合总体方案物联网实现的是种通信方式，依据通信对象不同可以分为以及三种情况，而在智能家居当前应用中人与机器的交互最为频繁，因此本文设计上主要考虑多模终端访问的情景。从图可以看出多模终端访问基于的有两种情况在远程端，即不在信号覆盖范围内的情况。在这种情况下，通过或网络登录到，通过间接地访问，在这种情况下，可根据网络状况网络使用费用或其所处位置等因素，执行垂直切换算法，为其访问智能家居中的提供最佳网络服务。在近程端，即即将进入或已进入的情况。为减少数据传输的时延及减少网络使用费用，在进入后，将直接切换到，从而直接访问。但是，由无线接入网络向切换时，存在数据包丢失及连接中断问题，因此为了减少数据包丢失，上应为当前的建立数据缓存，待接入到使，由通过发送给。万方数据单位代码密级公开硕士学位论文论文题目种用于物联网智能家居的异构网络融合方案设计与实现廖文劲黄学军通信与信息系统移动通信与无线技术工学硕士二零四年二月学号姓名导师学科专业研究方向申请学位类别论文提交日期万方数据↑万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档允许论文被查阅和借阅可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索可以采用影印缩印或扫描等复制手段保存汇编本学位论文。本文电子文档的内容和纸质论文的内容相致。论文的公布包括刊登授权南京邮电大学研究生院办理。涉密学位论文在解密后适用本授权书。研究生签名日期研究生签名导师签名日期万方数据摘要当前，各类无线网络技术被广泛应用到物联网的感知层与网络层中，然而网络的异构化却成为了物联网应用与发展的