基于嵌入式Linux的物联网家庭集成网关系统的设计与应用

随着互联网的普及以及物品实体的智能化,物联网逐渐深入大众生活。而家庭用户作为当代中国互联网中最广泛的基层单元之一,其在物联网市场中的地位不容忽视。家庭网络服务器作为家庭内网的网关,上承互联网云端的数据交互与边缘计算任务,下接家庭内部物联网、物联网的组建与数据交互任务,在物联网体系中起着重要的作用。而当前主流的家庭网络路由器普遍不支持大多数物联网节点直接接入,作为家庭物联网控制中心的物联网服务器需另外购置,且家庭物联网节点仅支持单跳通信,使节点部署距离受到路由器信号强弱的制约,造成组网成本高、节点覆盖范围有限、功耗增加的问题。本文结合嵌入式Linux服务器技术,设计与实现了一种物联网家庭集成网关系统。包括提出了6LoWPAN网络物联网节点IPv6互通机制,开发了基于B.A.T.M.A.N.adv路由协议的IEEE802.11模块以及6LoWPAN边缘路由器功能的IEEE802.15.4模块,采用了基于RFID射频识别技术的鉴权分级化管理措施等。经过家庭环境下的应用验证,该系统具有低成本、体积小、功耗低、易用性强的特点,其既能将家庭互联网及物联网网关集成于一体,又能直接在物联网节点和互联网终端之间运行HTTP/MQTT等应用层通信协议,并支持多跳通信,大幅度提升物联网节点部署范围而无需信号中继设备,从而降低了家居物联网组网成本与网络架构复杂程度。