基于6LoWPAN的智慧城市數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究與設(shè)計.pdf

1、在全球城市建設(shè)向智慧化方向發(fā)展的趨勢下，我國也加入了智慧城市建設(shè)浪潮中。通過分析智慧城市的系統(tǒng)架構(gòu)特點以及國內(nèi)外實踐案例，并針對智慧城市建設(shè)中對城市數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)性需求，研究并實現(xiàn)一種基于6LoWPAN無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智慧城市數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)對城市數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲與管理，主要完成以下四個內(nèi)容。
　　第一，設(shè)計并實現(xiàn)了智慧城市數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)。對6LoWPAN、WiFi、Sub-GHz等無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)缺點進行了分析對比，

2、并結(jié)合城市數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大規(guī)模的特點，采用可IPv6尋址、網(wǎng)絡(luò)容量大的6LoWPAN技術(shù)設(shè)計智慧城市數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)。研究并實現(xiàn)了構(gòu)成智慧城市數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器、網(wǎng)絡(luò)路由器、數(shù)據(jù)采集終端等部件。在硬件設(shè)計上，數(shù)據(jù)采集終端采用模塊化設(shè)計，提高了硬件復(fù)用率；在軟件設(shè)計上，通過C/S方式實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)場感知層的高效數(shù)據(jù)采集與傳輸，在提高靈活性的同時，有效提高數(shù)據(jù)流量比。
　　第二，研究并實現(xiàn)了6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與互

3、聯(lián)網(wǎng)的融合。針對現(xiàn)有融合方法存在的問題，即基于應(yīng)用層自定義協(xié)議實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合的適應(yīng)性差、基于網(wǎng)絡(luò)層通過純IPv6網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合不具備實用性、基于NAT-PT實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)融合在協(xié)議轉(zhuǎn)換以及地址轉(zhuǎn)換上所需的硬件資源開銷較大、且會占用過多的IPv4地址等問題，研究了基于6to4隧道實現(xiàn)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與IPv4網(wǎng)絡(luò)的融合方法，可有效減少對IPv4的占用。進而基于6to4隧道與Netfilter框架設(shè)計嵌入式網(wǎng)關(guān)，并對該嵌入式網(wǎng)關(guān)進行了性能測試。

4、測試結(jié)果表明其小數(shù)據(jù)包平均轉(zhuǎn)發(fā)時延為18.15ms，小于NAT-PT方式的轉(zhuǎn)發(fā)時延(41.5~44.5ms)，同時具有較小的丟包率。
　　第三，設(shè)計并實現(xiàn)了具有數(shù)據(jù)采集管理、數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)服務(wù)管理功能的智慧城市數(shù)據(jù)管理與服務(wù)平臺。通過設(shè)計數(shù)據(jù)采集規(guī)則、數(shù)據(jù)采集驅(qū)動器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備在線管理，實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)采集與設(shè)備管理。并利用 Hadoop分布式系統(tǒng)對數(shù)據(jù)強大的存儲與處理能力，解決智慧城市數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲與管理問題。同時，