多接入家庭网关(Multi-access residential gateway)在物联网(The Internet of Things)系统中扮演着重要角色,它不仅承担着连接物联网系统核心网和终端设备接入的重要任务,而且是服务质量的重要保障。由于家庭网关标准协议还不够完善,家庭网关商业产品的开发也存在差异,这就导致家庭网关产品的互操作性和扩展性不好。本课题主要研究基于物联网网络架构的多接入家庭网关的设计及实施。本文的主要工作如下:1)许多家庭网关的接入方式比较单一,譬如,有些家庭网关是基于Wi-Fi接入方式,还有一些是基于ZigBee接入方式,而且其应用也比较单一。针对上述情况,提出了多接入方案,即通过设计一个协议管理模块,实现下层驱动协议的自动发现及向物联网协议标准格式的统一变换,同时实现了家庭网关的多种接入方式。2)设计和开发了符合物联网系统架构的多接入家庭网关,该网关实现了Wi-Fi、ZigBee、Bluetooth终端与物联网系统的正常通信功能。现在,产品正在测试阶段,后期将投入使用。3)针对家庭网络中无线传感器路由效率问题,提出了一种全局路由最优算法(GROA)。该算法的思想是:根据阈值变量r的取值不同,使算法输出路径不同,进而预防网络拥塞的发生。仿真实验表明,并行近似最短路由算法所耗时间是Dijkstra算法所耗时间的1/3,并且该算法既能满足家庭网关无线传感器路由需求,又能很好地解决家庭网络中无线传感器网络拥塞的问题。4)针对家庭网关对业务流QoS的要求,提出了一种适用于家庭网关的分组调度算法——虚拟动态优先级分组调度算法(VDPDA)。该算法解决了系统负载较高时低优先级业务长时间得不到服务的问题——“不公平”问题。仿真结果表明,在不降低实时业务流(rtPS)的前提下,VDPDA算法有效地提高了非实时业务流(nrtPS)的调度机会,高效地利用了系统的带宽资源,同时解决了“不公平”问题。