物联网接入技术研究与系统设计

物联网接入技术研究与系统设计

摘要

物联网〔InternetofThings,IoT〕是指互联网技术和传感器技术结合，实现对各类物品的联网，实现设备之间的信息共享和互动，进而实现对物品的监测、识别和控制。在物联网中，设备接入技术是关键技术之一，它涉及到物联网的平安性、可用性和可靠性等方面。本文介绍了物联网接入技术的研究现状和开展趋势，介绍了现有的物联网接入技术，分析了各种技术的优缺点和适用场景。基于此，本文提出了一种基于无线网络接入技术的物联网系统设计方案。

关键词：物联网、接入技术、系统设计、无线网络

Abstract

InternetofThings(IoT)combinesInternettechnologyandsensortechnologytoachievethenetworkingofvariousobjects,realizethesharingandinteractionofinformationbetweendevices,andfurtherrealizethemonitoring,identificationandcontrolofobjects.InIoT,deviceaccesstechnologyisoneofthekeytechnologies,whichinvolvesthesecurity,availabilityandreliabilityofIoT.ThisarticleintroducestheresearchstatusanddevelopmenttrendofIoTaccesstechnology,introducesexistingIoTaccesstechnology,analyzestheadvantages,disadvantagesandapplicablescenariosofvarioustechnologies.Basedonthis,thisarticleproposesasystemdesignschemeforIoTbasedonwirelessnetworkaccesstechnology.

Keywords:InternetofThings,AccessTechnology,SystemDesign,WirelessNetwork

引言

物联网技术是未来新一代互联网的核心技术之一，它将实现物品互联互通，实现全球智能化的生产和生活方式。其中，物联网接入技术是关键技术之一，它涉及到物联网的平安性、可用性和可靠性等方面。

本文介绍了物联网接入技术的研究现状和开展趋势，介绍了现有的物联网接入技术，分析了各种技术的优缺点和适用场景。基于此，本文提出了一种基于无线网络接入技术的物联网系统设计方案。

一、物联网接入技术的研究现状和开展趋势

物联网接入技术是物联网技术体系中的重要组成局部，它涉及到IoT系统中的多个方面，如数据采集、数据传输、设备间互联、平安等。目前，针对物联网接入技术的研究主要集中在以下几方面。

1.轻量级物联网协议研究

轻量级物联网协议是一种针对物联网应用领域研制的低资源、低功耗、低数据包传输量的协议。目前，国际上广泛应用的轻量级物联网协议有MQTT〔MessageQueueTelemetryTransport〕协议、CoAP〔ConstrainedApplicationProtocol〕协议、RESTful〔RepresentationalStateTransfer〕协议等。这些协议实现简单、性能高、灵活性强，适用于各种物联网应用场景。

2.物联网设备接入网关研究

物联网设备接入网关是连接物联网设备和物联网平台的中间件，它的主要作用是实现物联网设备的接入和数据的传输。目前，物联网设备接入网关常采用MQTT、CoAP、HTTP等协议进行通信，并采用TLS、DTLS等协议实现数据的加密和认证。通过对物联网设备接入网关的优化，可以提高物联网系统的平安性、可用性和可靠性。

3.物联网平安技术研究

物联网平安技术是物联网接入技术中的重要内容，它主要包括物联网设备身份认证、数据加密、数据完整性验证等方面。当前，物联网平安技术主要采用公钥根底结构〔PKI〕技术、数字证书技术、对称加密技术等实现。在物联网系统中，在保证数据平安的前提下，还需要兼顾系统的资源利用率和系统的实时性。

二、物联网接入技术现有技术分析

当前，物联网接入技术主要分为有线网络接入技术和无线网络接入技术两类，下面分别介绍。

1.有线网络接入技术

有线网络接入技术是指通过以太网、家庭宽带等有线网络将物联网设备和物联网平台进行连接，实现信号的传输和控制。有线网络接入技术的优点是速度快、信号稳定、带宽大、适用范围广，适合于大范围覆盖的物联网应用场景。但是，有线网络接入技术需要对物联网设备进行有线接入，如果所处环境复杂或者物联网设备位置不稳定，物联网设备无法接入，同时，有线网络接入本钱高，安装和维护难度较大，这些都限制了有线网络接入技术的应用。

2.无线网络接入技术

无线网络接入技术是指利用各种无线通信技术将物联网设备与物联网平台进行连接，实现信号的传输和控制。无线网络接入技术的优点是灵活性高、应用范围广、本钱低廉、易于维护和迁移等，能够更好地适应不同场景的物联网应用。但无线网络接入技术的缺点是信号受损、带宽受限、传输速度慢、平安性难保证等。

针对物联网无线网络接入技术，主要涉及以下几个方面：

〔1〕物联网蓝牙技术

物联网蓝牙技术是近年来应用广泛的无线网络接入技术，它适用于短距离、低功耗的物联网应用场景，如家庭智能家居、智能手环等。蓝牙技术的优点是传输速率快、本钱低、易于使用等，但缺点是传输距离短、受干扰容易出现各种问题。

〔2〕物联网WiFi技术

物联网WiFi技术是一种成熟的无线网络接入技术，具有速度快、可靠性高等特点，适用于工业控制、智能家庭、智能城市等多个领域的物联网应用。但是，物联网WiFi技术功率消耗较大，不适用于低功耗物联网设备。

〔3〕物联网LoRa技术

物联网LoRa技术〔LongRange〕是一种低功耗、远距离、高容量的无线网络接入技术，可用于智能城市、智能家居、豪华酒店等多种场景。LoRa技术的优点是距离远、功耗低、传输量大，但缺点是本钱高、速度慢等。

三、无线网络接入技术的物联网系统设计方案

基于前面所介绍的物联网接入技术现状和开展趋势，本文提出了一种基于无线网络接入技术的物联网系统设计方案，主要包括以下几个方面。

1.无线网络接入技术选择

针对物联网系统的特点和需求，本文选择LoRa无线网络接入技术作为物联网系统中的接入技术。LoRa技术具有低功耗、远距离、高容量的特点，适用于智能城市、智能家居、豪华酒店等多种场景，能够满足物联网系统的接入需求。

2.物联网设备接入网关设计

针对LoRa无线网络接入技术的特点，本文设计了一个物联网设备接入网关，实现物联网设备的接入、数据转换和传输。该物联网设备接入网关采用MQTT协议实现数据的传输，同时采用TLS协议进行数据的加密和认证，确保数据的平安性。通过对物联网设备接入网关的优化，可以提高物联网系统的平安性、可用性和可靠性。

3.物联网监测系统实现

在本文提出的物联网系统设计方案中，通过LoRa无线网络接入技术和物联网设备接入网关，实现物联网设备的接入、数据协议转换、数据加密和传输，进而实现对物品的监测、识别和控制。以智能家居为例，通过物联网监测系统，用户可以实时监测家居环境的温度、湿度、烟雾等指标，实现对家居环境的智能化管理和控制。

结论

物联网接入技术是物联网系统中的关键技术之一，目前，物联网接入技术主要分为有线网