随着通信技术以及智能硬件的飞速发展,信息社会已经逐步进入一个万物互联的物联网时代。M2M(Machine to Machine,机器对机器)的数据交互方式已经成为了信息技术未来发展的重要方向。物联网系统具有接入设备多样性以及通信协议异构性的特点,从而导致网络节点之间的数据互操作性较差;网关设备是物联网系统进行数据整合以及协议转换的基础组件,如何处理异构对象所带来的网络标准问题和数据整合问题是物联网网关亟需解决的关键问题,而传统的网关设备存在转换网络相对单一、部署成本较高等局限性,无法应对物联网场景下设备广泛接入的需求。针对传统网关设备的不足,本文研究与设计了基于异构BLE(Bluetooth Low Energy,低功耗蓝牙)、Lo Ra(Long Range Radio,远距离无线电)以及Wi Fi等多种无线网络技术的物联网多模网关系统,主要的研究工作和创新点如下:(1)针对传统物联网中数据互操作性较差的问题,研究与对比了紧耦合与松耦合两种不同的异构网络融合模型,本文提出了基于松耦合模型进行异构网络融合的设计方法;根据异构融合问题以及网关系统的功能特点,提出了多模网关系统的层级模型以及功能架构。(2)针对多模网关系统的功能模块提出了具体的设计方案,主要包括终端接入、数据解析转换、数据发布接收等;基于传统网关扩展性较差的问题以及异构网络节点寻址以及数据转发的功能需求,本文提出了一种轻量的寻址规范以及数据格式,并在此基础上设计了网关系统在域内与域间的数据通信机制,通过将MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)作为本地域和广域网融合的基本消息协议,有效解决了不同区域下节点数据互联互通的问题。(3)根据实际应用需求,本文提出了基于嵌入式系统平台上的物联网多模网关系统软硬件的实现方案,硬件采用ARM Cortex-M4微处理作为主控芯片,ESP32及SX1278芯片等作为网关接口模组,并设计对应的硬件电路和程序处理流程,实现了具体功能;在此基础上,设计开发了一套网关系统远程管理上位机软件。从节点接入、数据透传、时延性能等方面进行了网关系统的测试,结果表明,本文所设计的物联网多模网关系统具有较为可靠和高效的异构网络融合能力,对提升网络间的互操作性具有显著的意义。