本文選題：智能家居　切入點：異構網絡　出處：《西安電子科技大學》2014年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著生活質量的不斷提高,人們迫切的希望構建一個安全、舒適、便利、環(huán)保的居住環(huán)境。智能家居系統(tǒng)作為管理家電設備的有力工具,已經得到廣泛的應用。這種系統(tǒng)通過成熟的傳感器技術、通信技術,將不同類型的家電設備聯(lián)系在一起,讓人們能夠利用便捷的移動終端設備,隨時隨地掌握家電設備的信息。迄今為止,智能家居領域的先行者已在多方面進行了探索與研究,并取得了顯著的成就。本論文從智能家居系統(tǒng)的服務器到家庭網絡,再到家庭網絡各模塊都進行了重新設計。在服務器的實現(xiàn)過程中,為了提高服務端的并發(fā)量,使用Netty網絡架構;家庭網絡由Wi-Fi網絡與ZigBee網絡構成,其中Wi-Fi網絡完成高清、高速率數(shù)據的傳輸,ZigBee網絡則負責低速率設備的數(shù)據傳輸。Wi-Fi網絡與ZigBee網絡之間通過樹莓派完成信息交換。在本智能家居系統(tǒng)的設計過程中,智能家居系統(tǒng)分為三部分,一是服務器模塊,二是物聯(lián)網網關模塊,三是移動客戶端模塊。三者之間通信時涉及到Wi-Fi網絡、ZigBee網絡、互聯(lián)網絡、移動網絡所構成的異構網絡。服務器模塊通過Netty架構實現(xiàn),該架構使得服務端的通信模塊與業(yè)務處理模塊分開,用戶無需關心通信模塊的內容而只需要完成業(yè)務邏輯的處理。服務器模塊為所有的物聯(lián)網網關和移動客戶端提供服務。物聯(lián)網網關模塊作為家庭信息的訪問點,是家電設備與服務器模塊的樞紐。在智能家居系統(tǒng)的物聯(lián)網網關模塊中,物聯(lián)網網關程序部署在Open WRT路由器系統(tǒng)中,智能家電系統(tǒng)的采集模塊由樹莓派完成,因此,高清視頻流的傳輸直接通過樹莓派由Wi-Fi網絡與路由器進行數(shù)據的交互,而低速率、小批量的數(shù)據則由ZigBee相關設備采集,通過ZigBee網絡匯集于樹莓派,然后由樹莓派與無線路由進行數(shù)據傳輸。本系統(tǒng)的服務器完成了移動客戶端的后臺處理,但移動客戶端的開發(fā)并不在此設計之列。在當前智能家居系統(tǒng)中,家庭娛樂是系統(tǒng)必不可少的模塊,因此,存在同一時刻傳輸多路高清視頻流的可能性,而當前Wi-Fi技術所采用的IEEE 802.11n標準在同一時刻只能為一個客戶端提供服務,故在本智能家居的設計過程中使用IEEE 802.11ac標準。低速率的ZigBee網絡存在多種拓撲結構,本系統(tǒng)從丟包率與組網靈活性的角度出發(fā),選擇網狀網絡作為ZigBee的網絡結構。智能家居在業(yè)界尚未形成統(tǒng)一的標準,本論文從該系統(tǒng)在服務器與網絡模塊的設計出發(fā),嘗試了一次新的探索。本論文完成了智能家居系統(tǒng)服務器模塊、物聯(lián)網網關模塊的設計與實現(xiàn)。在服務端通過Netty架構對服務器的優(yōu)化,實現(xiàn)服務器程序對多個終端提供服務的功能;在物聯(lián)網網關模塊通過使用Wi-Fi網絡完成物聯(lián)網網關的設計。在本論文的最后,對相關模塊進行了功能測試與性能測試,使用CPU的使用率、數(shù)據傳輸速率、響應時間作為性能指標,結果證明該系統(tǒng)達到了預期的設計,并且系統(tǒng)中的各模塊已經被企業(yè)所采用,取得了一定的經濟效益。
[Abstract]:With the continuous improvement of quality of life, people are eager to build a safe, comfortable, convenient, environmentally friendly living environment. As a powerful tool management system Home Furnishing intelligent appliances, has been widely used. This system through the sensor technology, communication technology, different types of home appliances together. People can use mobile terminal equipment convenient, master appliances information whenever and wherever possible. So far, the forerunner of intelligent Home Furnishing field has been investigated and studied in many aspects, and has made remarkable achievements. This paper from the intelligent Home Furnishing system server to the home network, the home network to each module are carried out new design. In the process of realization of the server, in order to improve the quantity of concurrent server, using the Netty network architecture; home network composed of Wi-Fi network and ZigBee network, the In the Wi-Fi network to complete the transmission of HD, high data rate, ZigBee network is responsible for the low rate data transmission equipment of.Wi-Fi network and ZigBee network through the exchange of information. To complete the raspberry pie in the design process of the intelligent Home Furnishing system, Home Furnishing intelligent system is divided into three parts, one is the server module, two networking gateway module three, is the mobile client module. Among the three communication related to Wi-Fi network, ZigBee network, Internet network, heterogeneous network composed of mobile network. The server module through the Netty architecture, this architecture makes the communication module and the business processing module service end user separately, without concern for the content and communication module only needs to be done the business logic processing. Service server module for all networking gateway and mobile client. Networking gateway module as the access point information of the family, is a home appliance The equipment and the server module in the intelligent hub. Home Furnishing system networking gateway module, networking gateway program deployed in the Open WRT router system, acquisition module intelligent home appliance system completed by school, so the transmission of high-definition video streaming of raspberry, raspberry pie by Wi-Fi directly through the network and router for data exchange, and low the rate of small batch data from ZigBee related equipment acquisition, through the ZigBee network together in raspberry pie, and then by the raspberry pie and wireless routing for data transmission. The system server completes the mobile client after processing, but the development of the mobile client is not on this list. In the current design of intelligent Home Furnishing system, family the entertainment system is an indispensable module, therefore, the possibility of the existence of the same time transmit multiple high-definition video streaming, and the technology of Wi-Fi IEEE in 802.11n standard At the same time can only provide services for a client, using the IEEE 802.11ac standard in the design process of the intelligent Home Furnishing in. There are many low rate ZigBee network topology, the system from the packet loss rate and the flexibility of network point of view, select the mesh network as the network structure of ZigBee. Intelligent Home Furnishing unified standard has not been in the industry, this paper from the view of the system in the design of server and network module, try a new exploration. This paper has completed the intelligent system Home Furnishing server module, design and implementation of IOT gateway module. Through the optimization of Netty architecture on the server in the server, the server program provides services to a plurality of terminal function in the Internet of things; gateway module is designed by using the Wi-Fi network to complete the networking gateway. At the end of this paper, the related modules are tested and function It can be tested, using the utilization rate of CPU, data transmission rate and response time as performance indicators. The result proves that the system has achieved the expected design, and the modules in the system have been adopted by enterprises, and achieved certain economic benefits.

【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TP391.44;TN929.5;TU855

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本文編號：1650381