支持多协议的无线通信网关的研究与实现

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物联网技术快速发展,ZigBee技术通过智能家居等方式迅速进入我们的生活。蓝牙设备在我们的生活中非常常见,也常被应用在和ZigBee技术相同的智能家居等场景中,但是两种技术完全不同,无法通信。如果使ZigBee网络能够和蓝牙网络进行通信,将会极大的方便我们的生活。本文提出了一种解决ZigBee网络设备和蓝牙网络设备的双向透明传输的方案。主要工作包括网关实验系统的搭建、应用层协议设计实现和网关的界面设计实现。通过对ZigBee技术和蓝牙技术的研究和比对,本文设计了一款网关,网关可以实现ZigBee设备网络和蓝牙设备网络的相互透明通信。本文对网关的相关技术做了研究,设计了网关的架构和算法,将应用层分为三个子层:应用支持层、地址适配层和应用协议层。在实现过程中,我们规定了数据域结构、应用层帧格式结构,共分为了四个模块来实现。网关运行在ARM架构的Linux平台下,使用交叉编译环境开发。对网关设计了简单的可视化图形界面,通过图形界面可以方便的使用网关的各项功能。在测试实验中,网关的通信距离可达10米,由于通过网关而产生的传输损失(丢包)在1%以下,通过网关的时延在150毫秒左右,时延抖动在35毫秒左右。文章的主要内容包括:1、介绍了研究工作的背景和相关研究现状,说明了本文的主要贡献和创新点。2、对相关技术做了介绍,对蓝牙协议栈和ZigBee协议栈进行了分析,对于蓝牙网络和ZigBee网络共存的问题进行了分析。3、搭建实验平台,包括硬件选型和硬件连接,Linux内核和系统文件的移植,协议栈的部署。4、应用层协议的设计与实现。包括基本原理的介绍,功能需求分析,协议数据包格式分析,协议支持层、地址适配层、应用协议层的定义和实现,数据域和数据帧格式的定义与实现。5、基于Qt实现网关的可视化管理界面。6、对网关进行性能测试和功能测试。
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