本文關鍵詞：具有實時特性的WebSocket家庭智能網關技術研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著物聯(lián)網與智能家居技術的迅速發(fā)展和廣泛應用,智慧家居是今后家居領域發(fā)展的必然趨勢,智能家居系統(tǒng)正朝著網絡化、信息化、智慧化方向發(fā)展。影響智能家居發(fā)展的關鍵因素是智能網關。智能家庭網關具備智能家居控制樞紐功能。目前,市場上家庭智能網關大多使用HTTP連接,其實時性不足,為此,在研究現(xiàn)有網關常用輪詢和Comet實時通信技術的基礎上,提出一種基于WAMP環(huán)境,直接支持Web,具有良好實時性能的WebSocket家庭智能網關設計方法�；赪AMP環(huán)境,在Arduino Yun平臺上設計一種基于WebSocket協(xié)議的家庭智能網關控制系統(tǒng)架構方案。其中,網關硬件設計部分基于Arduino Yun開發(fā)板實現(xiàn),利用Arduino Yun平臺開放的硬件接口,與外圍傳感電路、家居設備及控制電路相連,構建智能家居系統(tǒng)。在同一家庭環(huán)境下,對家居智能設備終端實現(xiàn)遠程實時控制和傳感器數(shù)據(jù)實時采集和監(jiān)測�；赪AMP協(xié)議中的RPC和PUB/SUB消息傳遞模式,實現(xiàn)網關與服務器和家居設備之間的消息傳遞,并完成家庭智能網關對消息傳遞的需求性分析。通過WebSocket的全雙工實時通信完成對智能家居設備實時有效控制和管理,為終端用戶提供運行在具有Web瀏覽器移動設備的用戶界面和手機APP界面,并可經由自定義協(xié)議轉換控制智能設備。提出一種適用于家庭智能網關的消息傳遞格式,即JavaScript Object Notation(簡稱JSON)消息傳遞格式,具有簡單、快速、有效地解析數(shù)據(jù)并進行邏輯處理的特點,提升網關實時性�；贑rossbar Router云端和4G LTE手機網絡等幾種網絡測試環(huán)境,完成了對數(shù)據(jù)出口分別為100M/1000M,時間點為17:00和21:00兩個時段的收發(fā)實時性能測試。結果表明:基于WebSocket家庭智能網關具有較好的實時性能。同時,還設計了智能家居網關可視化操作控制平臺,實現(xiàn)了在同一界面中對多個終端設備進行遠程實時控制和在不同界面中對同一設備的統(tǒng)一控制等功能,較為直觀地得到在不同測試條件下家庭智能網關實時控制無線彩色球泡燈和傳感器數(shù)據(jù)的單向延時響應數(shù)據(jù),并以此得到相應的性能測試結果對比圖�；赪ebSocket的家庭智能網關具有直接支持Web連接的實時交互操控特性。
【關鍵詞】：智能網關 實時特性 WebSocket WAMP 遠程控制
【學位授予單位】：廈門理工學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TU855;TN915.05
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 引言9-18
• 1.1 國內外家庭智能網關研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀9-14
• 1.1.1 國內智能網關的研究背景9
• 1.1.2 國內智能網關的發(fā)展現(xiàn)狀9-10
• 1.1.3 國內智能網關發(fā)展歷程10-13
• 1.1.4 國外網關的研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀13-14
• 1.2 本文研究的目的與意義14-15
• 1.3 網關關鍵技術介紹15-16
• 1.4 本文研究內容和創(chuàng)新點16-17
• 1.4.1 研究內容16-17
• 1.4.2 創(chuàng)新點17
• 1.5 本章小結17-18
• 第二章 系統(tǒng)架構與關鍵技術18-30
• 2.1 系統(tǒng)架構設計18-19
• 2.2 無線通信技術19-21
• 2.2.1 WiFi通信技術19
• 2.2.2 低功耗藍牙技術(BLE)19-20
• 2.2.3 ZigBee無線通信技術20
• 2.2.4 RF2.4G以及 1G以下無線射頻通信技術20-21
• 2.3 WebSocket實時通信21-26
• 2.3.1 WebSocket簡介21-22
• 2.3.2 WebSocket握手22-24
• 2.3.3 WebSocket數(shù)據(jù)傳輸24-26
• 2.4 實時通信技術26-27
• 2.5 WAMP協(xié)議27-29
• 2.5.1 WAMP與WebSocket層次關系27-28
• 2.5.2 Router組成（Router = Broker + Broker）28
• 2.5.3 WAMP消息傳遞模式28-29
• 2.6 本章小結29-30
• 第三章 家庭智能網關系統(tǒng)硬件介紹30-40
• 3.1 網關硬件介紹30-36
• 3.1.1 Arduino Yun平臺介紹31-34
• 3.1.2 無線通信和傳感器選型34-36
• 3.2 終端設備系統(tǒng)介紹36-39
• 3.3 小結39-40
• 第四章 網關遠程實時傳遞設計40-50
• 4.1 PUB/SUB及RPC消息傳遞40-43
• 4.1.1 家庭智能網關對消息傳遞模式的需求40
• 4.1.2 Pub/Sub消息傳遞模式40-41
• 4.1.3 RPC消息傳遞模式41-42
• 4.1.4 智能家居系統(tǒng)角色組成及與消息傳遞模式對應關系42-43
• 4.2 服務器到網關的家居設備操控流程43-44
• 4.3 網關到服務器的數(shù)據(jù)采集監(jiān)測流程44-45
• 4.4 網關消息傳遞樣式45-49
• 4.4.1 JSON數(shù)據(jù)交換格式45-46
• 4.4.2 JSON的基礎架構46
• 4.4.3 JSON消息格式示例以及家庭智能網關消息設計46-49
• 4.5 小結49-50
• 第五章 網關測試平臺設計與實現(xiàn)50-71
• 5.1 實驗設計50-58
• 5.1.1 硬件測試環(huán)境50
• 5.1.2 軟件測試環(huán)境50-57
• 5.1.3 實驗流程、測試工具以及測試內容57-58
• 5.2 結果及性能分析58-70
• 5.2.1 Web客戶端操作流程及測試數(shù)據(jù)58-66
• 5.2.2 數(shù)據(jù)結果分析66-70
• 5.2.3 實驗結論70
• 5.3 本章小結70-71
• 總結和展望71-74
• 1. 工作總結71-72
• 2. 研究展望72-74
• 參考文獻74-76
• 致謝76-77
• 個人簡歷77-78
• 附錄78-90

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本文編號：388191