【摘 要】
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随着人们生活水平的提高,家庭设备越来越智能化,智能家居的IP化受到极大关注。2015年,Thread联盟推出了Thread协议,该协议包括6Lo WPAN适配层、IPv6网络层和UDP传输层,其中6Lo WPAN适配层使得IPv6报文可以在低速率个人局域网进行传输。不仅如此,Thread协议支持Mesh网络和原生支持IP的优点可以推动智能家居更好地发展。但是,Thread协议缺少应用层,而应用层协
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随着人们生活水平的提高,家庭设备越来越智能化,智能家居的IP化受到极大关注。2015年,Thread联盟推出了Thread协议,该协议包括6Lo WPAN适配层、IPv6网络层和UDP传输层,其中6Lo WPAN适配层使得IPv6报文可以在低速率个人局域网进行传输。不仅如此,Thread协议支持Mesh网络和原生支持IP的优点可以推动智能家居更好地发展。但是,Thread协议缺少应用层,而应用层协议对于设备进行通讯是必不可少的。基于此,本文在采用Thread协议的基础上,提出并完成了Thread应用层协议的设计,同时根据智能家居的遥控和安防需求设计并实现了一套智能家居系统。本文的主要工作包括以下几点:（1）通过分析智能家居系统的应用需求和对比常见的无线通信技术,提出并实现了一种基于Thread协议的智能家居系统的解决方案,同时详细介绍了系统结构、系统硬件总体方案和Thread应用层协议方案。（2）详细设计并实现了系统多个硬件的电路,包括手持遥控器、感知遥控节点和Thread边界路由器,手持遥控器实现了人机交互功能,感知遥控节点实现了弱光电能收集、感知环境信息和全覆盖红外控制等功能,Thread边界路由器实现了智能家居内部网络与外部网络的通信、数据的存储和安防报警等功能。（3）针对Thread协议缺少应用层的问题,提出并完成Thread应用层协议的设计,同时详细介绍加入网络、离开网络、电池电压查询和设备发现等Thread应用层协议的命令,实现了设备之间的应用层互操作。（4）论文实现了智能家居系统的软件模块,包括Thread应用层协议数据传输机制、基于红外信号语义的可学习红外遥控的方法和系统各个智能硬件的程序部分。论文完成了组网、单点故障、单播延迟、Thread节点与外部IP网络通信的测试,测试结果表明基于IP的Thread网络具有无单点故障、单播延迟低等良好网络性能;在此基础上,本文对所设计的Thread应用层协议和智能家居系统进行系统测试,验证了本文所设计并实现的基于Thread协议的智能家居系统是合理有效的。
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