物联网中有线与无线通信接入选择研究

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随着物联网的发展,其体系架构中加入了越来越多不同的网络与接入方式。为了让它们能够更好的为整个物联网服务,在整个架构中起到纽带的作用,就需要将这些异构通信机制有机的结合起来,这是构建一个健全的物联网需要解决的关键问题。首先,本文分析了物联网中现有的LAN、WiFi、ZigBee、蓝牙和GPRS这五种有线与无线接入方式的协议架构与组网方式,并以此为切入点,结合目前异构网络融合方案的特点,把这五种接入方式应用到了融合协议架构方案中。然后,通过借鉴异构无线网络的接入选择管理方式,将物联网中网络接入选择管理模型进行分类,并分析了它的优缺点。结合物联网的应用与技术特点,总结出了应用在物联网中的接入选择功能架构与其执行过程,并比较分析了不同功能架构的优劣。基于该网络选择架构,本文分析了现有的SAW、TOPSIS与AHP算法性能特点与可实现性。然后根据物联网业务的不同,提出一种应用于物联网中的基于层次分析法的网络多属性决策算法实现方案。再根据物联网实时性的技术特点,选择了基于IEEE1588协议来设计时钟同步模块,应用于该方案中,并基于FPGA实现了该方案。最后,本文通过建立UART与以太网两种通信方式,搭建了基于FPGA与MATLAB的Simulink的硬件联合仿真实验平台。通过FPGA板之间的通信验证了时钟同步模块的性能,接着,设计了仿真模型并在该平台上验证了算法模块的正确性及其性能,仿真结果表明该方案实时性能够达到10微秒级,并且能够精确的进行最优网络选择,并能有效避免临界区域的“乒乓现象”的产生。
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