何清平　馮錦澎　陳瀅

摘要：設(shè)計以傳感節(jié)點和Android智能物聯(lián)平臺構(gòu)成的物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺，實現(xiàn)了“課程體系—關(guān)鍵技術(shù)—物聯(lián)應(yīng)用”的協(xié)同，支持無線傳感網(wǎng)操作系統(tǒng)、6LoWPAN等傳感網(wǎng)新技術(shù)的研究，對今后高校物聯(lián)網(wǎng)的實驗平臺建設(shè)、專業(yè)建設(shè)、課程體系建設(shè)有很好的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)；無線傳感網(wǎng)；射頻識別；安卓

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）13-2930-03

Research and Realization on Experimental Platform for Internet of Things

HE Qing-ping， FENG Jin-peng， CHEN Ying

（School of Physics and Electronic Engineering，Guangzhou University， Guangzhou 510006， China）

Abstract： Experimental platform for Internet of Things composed of Sensor nodes and Android Intelligence things connection platform，implements a collaboration between curriculum system， key technologies and IoT applications，supports the new technologies study on sensor network such as WSN OS and 6LoWPAN， provides a good guidance on construction of IoT lab， Specialty and curriculum system.

Key words： Internet of Things； Wireless Sensor Network； Radio Frequency Identification； Android

物聯(lián)網(wǎng)是繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)與移動通信網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。從美國的“智慧地球”、日本的“i-Japan”、韓國的“U-Korea”、歐洲的“i2010”，到我國提出的“感知中國”，物聯(lián)網(wǎng)已成為世界各國未來信息化的戰(zhàn)略[1]。據(jù)Forrester 預(yù)測，到2020年，物聯(lián)網(wǎng)帶來的產(chǎn)業(yè)價值比互聯(lián)網(wǎng)大30倍[2]，將會形成下一個萬億美元的產(chǎn)業(yè)。目前，物聯(lián)網(wǎng)已寫入我國的“十二五”規(guī)劃中戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)規(guī)劃。

為應(yīng)對國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)人才奇缺問題，搶占物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的先機，自2010年起，教育部相繼批準多間高校設(shè)立“物聯(lián)網(wǎng)工程”、“傳感網(wǎng)技術(shù)”和“智能電網(wǎng)”等物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是一個多學(xué)科多技術(shù)交叉融合、工程實踐性強、直接面向行業(yè)應(yīng)用的綜合性新學(xué)科群，面臨著“師資、教材、實驗平臺”三缺位的辦學(xué)難題。而物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺建設(shè)是探索實驗教學(xué)、師資培養(yǎng)、課程建設(shè)及專業(yè)學(xué)科建設(shè)的基礎(chǔ)，是物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)人才培養(yǎng)的關(guān)鍵所在。

1 物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺需求分析

1.1 物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及技術(shù)架構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)[3，4，5]（IoT，Internet of Things）是運用傳感器、射頻識別（RFID）、GPS、二維碼、嵌入式等感知處理技術(shù)獲取任何需要的各種信息，借助可能的網(wǎng)絡(luò)（如Wi-Fi無線局域網(wǎng)、GPRS/3G移動通信網(wǎng)）接入互聯(lián)網(wǎng)的方式和標準的協(xié)議，實現(xiàn)世界上任意事物之間的互聯(lián)互通，完成信息共享、定位追蹤、智能識別、智能監(jiān)測、智能控制等功能的泛在網(wǎng)絡(luò)。物聯(lián)網(wǎng)在智能電網(wǎng)、智能交通、綠色農(nóng)業(yè)、智能家居、工業(yè)監(jiān)控、公共安全、城市管理、智能醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。由于物聯(lián)網(wǎng)以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)全面感知、可靠傳遞、智能處理的三大核心功能，因此物聯(lián)網(wǎng)普遍采用三層次的體系結(jié)構(gòu)表示：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層，各層次所涉及技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。在感知層，由傳感器、RFID、二維碼、條形碼、IC卡、智能標簽等技術(shù)構(gòu)成；在網(wǎng)絡(luò)層，由ZigBee/6LowPAN無線組網(wǎng)、Wi-Fi、GPRS/3G、 IPv4/IPv6、智能網(wǎng)關(guān)等互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)構(gòu)成；在應(yīng)用層，由Web2.0/Web3.0、云計算、云服務(wù)、智能終端等技術(shù)構(gòu)成。

1.2 物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺建設(shè)的重要性

物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)是以計算機、電子信息、通信及自動化控制等多個學(xué)科為專業(yè)基礎(chǔ)，涵蓋傳感器、計算機、射頻識別、互聯(lián)網(wǎng)、通信、云計算、信息安全等多種技術(shù)，是一個知識領(lǐng)域覆蓋面廣、多技術(shù)高度集成、多學(xué)科交叉融合、綜合應(yīng)用廣泛的新興學(xué)科群。多學(xué)科、多技術(shù)聚合的特點，使得物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)學(xué)科建設(shè)面臨專業(yè)設(shè)置、師資培養(yǎng)、教材建設(shè)、實驗實踐平臺建設(shè)等諸多困難：一是專業(yè)設(shè)置跨越多個學(xué)科，工程實踐性強，授課師資難以保證；二是綜合性知識多，技術(shù)架構(gòu)復(fù)雜，實踐實驗性內(nèi)容多，而現(xiàn)成的物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)教材少，課程設(shè)置和教師授課缺乏參考依據(jù)；三是物聯(lián)網(wǎng)實驗實踐平臺技術(shù)復(fù)雜、綜合實踐強，幾乎沒有現(xiàn)成實驗教材可用的情況下，急需解決如何開展實驗實踐的問題。由于物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)特點要求授課教師必須積累豐富的工程實踐經(jīng)驗，從而完成授課模式、教材編寫、實驗指導(dǎo)、應(yīng)用研究等人才培養(yǎng)工作，而物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)及產(chǎn)業(yè)都處于起步階段，實驗實踐平臺是教師結(jié)合專業(yè)教學(xué)與科研的核心平臺，是教師積累物聯(lián)網(wǎng)工程實踐經(jīng)驗、開展物聯(lián)網(wǎng)示范性項目研究的關(guān)鍵設(shè)施。

2 物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺的設(shè)計

2.1 設(shè)計思路

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)專業(yè)是以應(yīng)用為導(dǎo)向、多學(xué)科多技術(shù)聚合學(xué)科群，涉及傳感技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、自動控制技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、及它們之間的相互融合，實驗平臺設(shè)計首先要理清所涉及的關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)系。通過深入分析物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)，物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺可采取“注重體系結(jié)構(gòu)，突出關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)注新興技術(shù)”的思路來設(shè)計。

首先，從技術(shù)角度把物聯(lián)網(wǎng)3層次體系結(jié)構(gòu)對應(yīng)劃分為三個部分：傳感網(wǎng)、網(wǎng)關(guān)、終端，便于學(xué)習者容易把握物聯(lián)網(wǎng)的整體結(jié)構(gòu)和特點，也便于學(xué)習者分步分層次掌握物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)；其次，對物聯(lián)網(wǎng)個模塊的關(guān)鍵技術(shù)細節(jié)深入研究，有所側(cè)重，在應(yīng)用中關(guān)注其它新技術(shù)。在無線傳感網(wǎng)側(cè)重于ZigBee的無線自組網(wǎng)技術(shù)，同時關(guān)注以6LowPAN為代表的可與互聯(lián)網(wǎng)無縫連接的IP化無線自組網(wǎng)新技術(shù)；網(wǎng)關(guān)部分側(cè)重于GPRS/3G移動網(wǎng)關(guān)、Wi-Fi網(wǎng)關(guān)等接入互聯(lián)網(wǎng)的嵌入式網(wǎng)關(guān)技術(shù)，并關(guān)注對IPv6等新技術(shù)的支持；終端部分側(cè)重于Android智能移動終端的應(yīng)用，同時關(guān)注云服務(wù)及WebOS新技術(shù)。

2.2 實驗平臺的設(shè)計

實驗平臺的設(shè)計既要滿足教學(xué)實驗、實踐創(chuàng)新、示范研發(fā)的功能，也要適應(yīng)不同實驗課程在授課過程中的獨立性，又要突出物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)的層次性，并覆蓋涉及的關(guān)鍵技術(shù)，同時便于學(xué)生和教師構(gòu)建各類應(yīng)用，保證課程體系、關(guān)鍵技術(shù)、軟硬件架構(gòu)的一致性，滿足各類實驗實踐以及物聯(lián)應(yīng)用研究的需求。因此，首先把物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺分為兩個部分獨立設(shè)計：各類傳感節(jié)點的設(shè)計、Android嵌入式智能物聯(lián)平臺設(shè)計，兩個部分可通過豐富的通信接口相互連接，實現(xiàn)“課程體系—關(guān)鍵技術(shù)—物聯(lián)應(yīng)用”的協(xié)同。

圖2 各類傳感節(jié)點的構(gòu)成

2.2.1 各類傳感節(jié)點的設(shè)計及其關(guān)鍵技術(shù)

傳感節(jié)點由各種不同功能的傳感器、處理器、各類通信接口構(gòu)成。本設(shè)計以ARM Cortex-M3系列處理器STM32F1xx為處理核心、ZigBee/Wi-Fi/Bluetooth/IPv6/RFID等無線通信接口構(gòu)成溫濕度、火焰、煙霧、RFID等各類傳感器節(jié)點，如圖2所示。同類別的傳感節(jié)點間可實現(xiàn)簡單組網(wǎng)，使傳感節(jié)點的設(shè)計與課程內(nèi)容緊密對應(yīng)：RFID節(jié)點對應(yīng)《RFID原理與應(yīng)用》、《EPC與RFID技術(shù)》；ZigBee/Bluetooth/Wi-Fi/IPv6節(jié)點對應(yīng)《無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》、《ZigBee無線傳感網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用》、《基于IPv6傳感網(wǎng)設(shè)計》、《Cortex-M3處理器應(yīng)用》、《傳感器原理與應(yīng)用》等課程。本設(shè)計以市場主流的、性能優(yōu)越的Cortex-M3系列處理器為核心，可輕松處理各類傳感器信號和控制各類節(jié)點通信，從而保證在軟硬件設(shè)計的一致性，實現(xiàn)傳感節(jié)點設(shè)計的結(jié)構(gòu)化，便于學(xué)校根據(jù)課程體系來選擇不同的傳感節(jié)點完成實驗室建設(shè)，方便開展實驗教學(xué)。

2.2.2 Android智能物聯(lián)平臺的設(shè)計

Android智能物聯(lián)平臺是由多協(xié)議互聯(lián)接入的網(wǎng)關(guān)和Android終端通過嵌入式技術(shù)嵌合構(gòu)成。本設(shè)計以ARM Cortex-A8系列處理器SSPV210為核心，并提供IPv6、ZigBee、Wi-Fi、Bluetooth、GPRS/3G等無線傳感通信接口、Ethernet以太網(wǎng)接口、USB/Video/UART/LCD等標準接口，支持Linux/Android操作系統(tǒng)應(yīng)用，如圖3所示。因此，本設(shè)計既可實現(xiàn)多協(xié)議互聯(lián)的嵌入式網(wǎng)關(guān)或用作Android智能移動終端，也可接入互聯(lián)網(wǎng)與服務(wù)器/云端連接，構(gòu)建移動物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，并可開設(shè)豐富的實驗課程，包括《ARM嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用》、《嵌入式網(wǎng)關(guān)技術(shù)》、《Anroid應(yīng)用編程》、《無線組網(wǎng)技術(shù)》、《中間件技術(shù)》、《云計算技術(shù)》。此外，由于提供了豐富的傳感節(jié)點通信接口，可根據(jù)需求使用不同的傳感節(jié)點構(gòu)建各類創(chuàng)新實踐應(yīng)用或進行示范項目研究，如基于Bluetooth節(jié)點可研究當前業(yè)界最熱門的的智能穿戴應(yīng)用，基于ZigBee/Wi-Fi節(jié)點可研究智能家居、智能交通、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用，基于GPRS/3G節(jié)點可研究遠程監(jiān)控、智能安防等應(yīng)用，基于RFID節(jié)點可研究智能物流等應(yīng)用，靈活支持開展課程實驗和各類應(yīng)用研究。

圖3 Android智能物聯(lián)平臺

2.2.3 無線傳感網(wǎng)操作系統(tǒng)

無線傳感網(wǎng)是多個具有感知、通信和計算能力的小型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點自組織而成的新型網(wǎng)，是物聯(lián)網(wǎng)感知層的核心單元。為適應(yīng)無線傳感網(wǎng)應(yīng)用的復(fù)雜化、實時性、聯(lián)網(wǎng)等要求，降低軟件開發(fā)難度，從而引入支持低功耗、IEEE802.15.4標準、多任務(wù)、TCP/IP聯(lián)網(wǎng)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，常見的有TinyOS、Contiki等。TinyOS[6，7]是UC Berkeley采用NesC編寫的一種非搶占式的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的開源操作系統(tǒng)。它基于組件化的架構(gòu)、事件驅(qū)動的執(zhí)行模式，適應(yīng)了高并發(fā)事件處理，減少了主動耗能。但其采用先到先服務(wù)的靜態(tài)調(diào)度策略，導(dǎo)致較嚴重的系統(tǒng)短任務(wù)或?qū)崟r性較強的任務(wù)無法優(yōu)先執(zhí)行，實時性響應(yīng)不足[8，9]。目前，TinyOS聯(lián)盟為其提供了完整的開發(fā)平臺，TinyOS可運行于Telos、Mica、IRIS、Imote2等多種硬件平臺。Contiki[10，11，12]是由瑞典計算機科學(xué)研究所、Adam Dunkels等人用C語言編寫的一種可選搶占式多任務(wù)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的開源的操作系統(tǒng)。它包括一個事件驅(qū)動的多任務(wù)調(diào)度內(nèi)核、提供IPv4/IPv6協(xié)議棧（uIP）、低功耗的無線通訊棧Rime，具有可移植性高、實時性好等特點，可為硬件資源受限的嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供多任務(wù)和內(nèi)建TCP/IP支持，目前已被成功運行于多種硬件平臺，如ARM、AVR、MSP430、CC2430、CC2530、STM32W108、X86等。

傳感節(jié)點的設(shè)計以ARM Cortex-M3系列處理器、cc2530、cc2540為核心，支持TinyOS、Contiki等無線傳感操作系統(tǒng)的應(yīng)用研究。

2.2.4 6LoWPAN無線傳感網(wǎng)

無線傳感網(wǎng)絡(luò)如何接入互聯(lián)網(wǎng)是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素。ZigBee等支持IEEE802.15.4標準低功耗傳感組網(wǎng)協(xié)議，僅考慮網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點之間的通信，無法實現(xiàn)與TCP/IP協(xié)議直接連接，IPv6因其具有海量地址空間、良好的移動性支持、地址自動配置等特點，已逐漸取代IPv4成為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。IETF組織通過將IPv6引入以IEEE802.15.4標準為基礎(chǔ)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)形成6LoWPAN協(xié)議[12，13]，可為每個傳感器節(jié)點分配獨立的IP地址，并已成功運行于低功耗無線、電力線載波、WiFi和以太網(wǎng)等通信場合，有望從根本上解決物聯(lián)網(wǎng)感知層傳感器節(jié)點接入互聯(lián)網(wǎng)的問題，實現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的IP化互聯(lián)，真正實現(xiàn)端到端的控制與通信。而本實驗平臺可研究基于Contiki、TinyOS等無線操作系統(tǒng)基的6LoWPAN傳感網(wǎng)絡(luò)，以及6LoWPAN傳感網(wǎng)與Internet通信等重要的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究課題。

3 總結(jié)

本文在深入理解物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其技術(shù)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，以“注重體系結(jié)構(gòu)，突出關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)注新興技術(shù)”思路，設(shè)計了由STM32F1xx為處理核心的各類傳感器節(jié)點和SSPV210為核心的Android嵌入式智能物聯(lián)平臺組成的物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺。本實驗平臺支持無線傳感操作系統(tǒng)、6LoWPAN等無線傳感網(wǎng)新技術(shù)的研究，實現(xiàn)了“課程體系—關(guān)鍵技術(shù)—物聯(lián)應(yīng)用”的協(xié)同，以“傳感節(jié)點結(jié)構(gòu)化（硬件化）—互聯(lián)接入平臺化（軟硬件接口）—終端應(yīng)用軟件化”的平臺模式，為感知與控制、傳輸與網(wǎng)絡(luò)、軟件與服務(wù)等物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向提供靈活的實驗平臺與行業(yè)應(yīng)用支持，對今后高校物聯(lián)網(wǎng)的實驗平臺建設(shè)、專業(yè)建設(shè)、課程體系建設(shè)有很好的指導(dǎo)作用。

參考文獻：

[1] 李研，吳淼，呂延杰，趙蔚.國外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況及對中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的啟示[A].兩化融合與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集[C].北京：中國通信學(xué)會通信管理委員會，2010.4：12-16.

[2] 洪黎明.”兩化”融合將成物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展主要動力[N].人民郵電報，2010.3.6，第7版.

[3] 劉亮.基于3G的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計[D].大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.12：1-4.

[4] 雷震洲.解讀智慧地球 [A].兩化融合與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集[C].北京：中國通信學(xué)會通信管理委員會，2010.4：1-4.

[5] 廣州飛瑞敖公司.物聯(lián)網(wǎng)工程實驗室建設(shè)案例應(yīng)用[DB/OL].http：//success.rfidworld.com.cn/2013_09/6b6faa3434f2c42d.html，2013.9.25.

[6] 胡純意.基于TinyOS的無線傳感網(wǎng)絡(luò)環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].中南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.6：8-14.

[7] 李麗娜，石高濤，廖明宏.傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS 關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005.12，21（6）：724-727.

[8] 王志強，劉建明，李宏周，彭智勇.基于TinyOS的非搶占雙環(huán)周期協(xié)同調(diào)度策略[J]. 桂林電子科技大學(xué)學(xué)報，2014.2，34（1）：37-41.

[9] 吳小娜，王 漫.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS綜述[J]. 計算機與現(xiàn)代化，2011（2）：114-116.

[10] 冀宇鑫，楊冬，秦雅娟，鄭濤，武尚青.基于WSNs平臺的Contiki通用移植方法研究[J]. 計算機技術(shù)與發(fā)展，2012，22（11）：134-137.

[11] 盛李立.基于Contiki操作系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.5：23-25.

[12] 余國平.基于Contiki的IPv6自組織傳感網(wǎng)絡(luò)研究與設(shè)計[D].武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013.5：26-27.

[13] 朱曉榮 李鳳國.基于Contiki的6LoWPAN適配層的研究與實現(xiàn)[J].信息通信技術(shù)，2013（3）：66-70.

2.2.4 6LoWPAN無線傳感網(wǎng)

無線傳感網(wǎng)絡(luò)如何接入互聯(lián)網(wǎng)是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素。ZigBee等支持IEEE802.15.4標準低功耗傳感組網(wǎng)協(xié)議，僅考慮網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點之間的通信，無法實現(xiàn)與TCP/IP協(xié)議直接連接，IPv6因其具有海量地址空間、良好的移動性支持、地址自動配置等特點，已逐漸取代IPv4成為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。IETF組織通過將IPv6引入以IEEE802.15.4標準為基礎(chǔ)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)形成6LoWPAN協(xié)議[12，13]，可為每個傳感器節(jié)點分配獨立的IP地址，并已成功運行于低功耗無線、電力線載波、WiFi和以太網(wǎng)等通信場合，有望從根本上解決物聯(lián)網(wǎng)感知層傳感器節(jié)點接入互聯(lián)網(wǎng)的問題，實現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的IP化互聯(lián)，真正實現(xiàn)端到端的控制與通信。而本實驗平臺可研究基于Contiki、TinyOS等無線操作系統(tǒng)基的6LoWPAN傳感網(wǎng)絡(luò)，以及6LoWPAN傳感網(wǎng)與Internet通信等重要的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究課題。

3 總結(jié)

本文在深入理解物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其技術(shù)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，以“注重體系結(jié)構(gòu)，突出關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)注新興技術(shù)”思路，設(shè)計了由STM32F1xx為處理核心的各類傳感器節(jié)點和SSPV210為核心的Android嵌入式智能物聯(lián)平臺組成的物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺。本實驗平臺支持無線傳感操作系統(tǒng)、6LoWPAN等無線傳感網(wǎng)新技術(shù)的研究，實現(xiàn)了“課程體系—關(guān)鍵技術(shù)—物聯(lián)應(yīng)用”的協(xié)同，以“傳感節(jié)點結(jié)構(gòu)化（硬件化）—互聯(lián)接入平臺化（軟硬件接口）—終端應(yīng)用軟件化”的平臺模式，為感知與控制、傳輸與網(wǎng)絡(luò)、軟件與服務(wù)等物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向提供靈活的實驗平臺與行業(yè)應(yīng)用支持，對今后高校物聯(lián)網(wǎng)的實驗平臺建設(shè)、專業(yè)建設(shè)、課程體系建設(shè)有很好的指導(dǎo)作用。

參考文獻：

[1] 李研，吳淼，呂延杰，趙蔚.國外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況及對中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的啟示[A].兩化融合與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集[C].北京：中國通信學(xué)會通信管理委員會，2010.4：12-16.

[2] 洪黎明.”兩化”融合將成物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展主要動力[N].人民郵電報，2010.3.6，第7版.

[3] 劉亮.基于3G的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計[D].大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.12：1-4.

[4] 雷震洲.解讀智慧地球 [A].兩化融合與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集[C].北京：中國通信學(xué)會通信管理委員會，2010.4：1-4.

[5] 廣州飛瑞敖公司.物聯(lián)網(wǎng)工程實驗室建設(shè)案例應(yīng)用[DB/OL].http：//success.rfidworld.com.cn/2013_09/6b6faa3434f2c42d.html，2013.9.25.

[6] 胡純意.基于TinyOS的無線傳感網(wǎng)絡(luò)環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].中南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.6：8-14.

[7] 李麗娜，石高濤，廖明宏.傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS 關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005.12，21（6）：724-727.

[8] 王志強，劉建明，李宏周，彭智勇.基于TinyOS的非搶占雙環(huán)周期協(xié)同調(diào)度策略[J]. 桂林電子科技大學(xué)學(xué)報，2014.2，34（1）：37-41.

[9] 吳小娜，王 漫.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS綜述[J]. 計算機與現(xiàn)代化，2011（2）：114-116.

[10] 冀宇鑫，楊冬，秦雅娟，鄭濤，武尚青.基于WSNs平臺的Contiki通用移植方法研究[J]. 計算機技術(shù)與發(fā)展，2012，22（11）：134-137.

[11] 盛李立.基于Contiki操作系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.5：23-25.

[12] 余國平.基于Contiki的IPv6自組織傳感網(wǎng)絡(luò)研究與設(shè)計[D].武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013.5：26-27.

[13] 朱曉榮 李鳳國.基于Contiki的6LoWPAN適配層的研究與實現(xiàn)[J].信息通信技術(shù)，2013（3）：66-70.

2.2.4 6LoWPAN無線傳感網(wǎng)

無線傳感網(wǎng)絡(luò)如何接入互聯(lián)網(wǎng)是構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵要素。ZigBee等支持IEEE802.15.4標準低功耗傳感組網(wǎng)協(xié)議，僅考慮網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部節(jié)點之間的通信，無法實現(xiàn)與TCP/IP協(xié)議直接連接，IPv6因其具有海量地址空間、良好的移動性支持、地址自動配置等特點，已逐漸取代IPv4成為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議。IETF組織通過將IPv6引入以IEEE802.15.4標準為基礎(chǔ)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)形成6LoWPAN協(xié)議[12，13]，可為每個傳感器節(jié)點分配獨立的IP地址，并已成功運行于低功耗無線、電力線載波、WiFi和以太網(wǎng)等通信場合，有望從根本上解決物聯(lián)網(wǎng)感知層傳感器節(jié)點接入互聯(lián)網(wǎng)的問題，實現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的IP化互聯(lián)，真正實現(xiàn)端到端的控制與通信。而本實驗平臺可研究基于Contiki、TinyOS等無線操作系統(tǒng)基的6LoWPAN傳感網(wǎng)絡(luò)，以及6LoWPAN傳感網(wǎng)與Internet通信等重要的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究課題。

3 總結(jié)

本文在深入理解物聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)及其技術(shù)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，以“注重體系結(jié)構(gòu)，突出關(guān)鍵技術(shù)，關(guān)注新興技術(shù)”思路，設(shè)計了由STM32F1xx為處理核心的各類傳感器節(jié)點和SSPV210為核心的Android嵌入式智能物聯(lián)平臺組成的物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺。本實驗平臺支持無線傳感操作系統(tǒng)、6LoWPAN等無線傳感網(wǎng)新技術(shù)的研究，實現(xiàn)了“課程體系—關(guān)鍵技術(shù)—物聯(lián)應(yīng)用”的協(xié)同，以“傳感節(jié)點結(jié)構(gòu)化（硬件化）—互聯(lián)接入平臺化（軟硬件接口）—終端應(yīng)用軟件化”的平臺模式，為感知與控制、傳輸與網(wǎng)絡(luò)、軟件與服務(wù)等物聯(lián)網(wǎng)專業(yè)方向提供靈活的實驗平臺與行業(yè)應(yīng)用支持，對今后高校物聯(lián)網(wǎng)的實驗平臺建設(shè)、專業(yè)建設(shè)、課程體系建設(shè)有很好的指導(dǎo)作用。

參考文獻：

[1] 李研，吳淼，呂延杰，趙蔚.國外物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展情況及對中國物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的啟示[A].兩化融合與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集[C].北京：中國通信學(xué)會通信管理委員會，2010.4：12-16.

[2] 洪黎明.”兩化”融合將成物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展主要動力[N].人民郵電報，2010.3.6，第7版.

[3] 劉亮.基于3G的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)設(shè)計[D].大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2011.12：1-4.

[4] 雷震洲.解讀智慧地球 [A].兩化融合與物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展學(xué)術(shù)研討會論文集[C].北京：中國通信學(xué)會通信管理委員會，2010.4：1-4.

[5] 廣州飛瑞敖公司.物聯(lián)網(wǎng)工程實驗室建設(shè)案例應(yīng)用[DB/OL].http：//success.rfidworld.com.cn/2013_09/6b6faa3434f2c42d.html，2013.9.25.

[6] 胡純意.基于TinyOS的無線傳感網(wǎng)絡(luò)環(huán)境參數(shù)采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D].中南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.6：8-14.

[7] 李麗娜，石高濤，廖明宏.傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS 關(guān)鍵技術(shù)分析[J]. 哈爾濱商業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2005.12，21（6）：724-727.

[8] 王志強，劉建明，李宏周，彭智勇.基于TinyOS的非搶占雙環(huán)周期協(xié)同調(diào)度策略[J]. 桂林電子科技大學(xué)學(xué)報，2014.2，34（1）：37-41.

[9] 吳小娜，王 漫.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)TinyOS綜述[J]. 計算機與現(xiàn)代化，2011（2）：114-116.

[10] 冀宇鑫，楊冬，秦雅娟，鄭濤，武尚青.基于WSNs平臺的Contiki通用移植方法研究[J]. 計算機技術(shù)與發(fā)展，2012，22（11）：134-137.

[11] 盛李立.基于Contiki操作系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢工程大學(xué)碩士學(xué)位論文，2012.5：23-25.

[12] 余國平.基于Contiki的IPv6自組織傳感網(wǎng)絡(luò)研究與設(shè)計[D].武漢科技大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013.5：26-27.

[13] 朱曉榮 李鳳國.基于Contiki的6LoWPAN適配層的研究與實現(xiàn)[J].信息通信技術(shù)，2013（3）：66-70.