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物联网被誉为21世纪人类第三次技术革命的代表。从技术架构上来看,物联网可分为三层:感知层、接入层和应用层。其中接入层负责接收感知层传来的信息并将其接入到各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云平台中。在接入层技术中,关键是物联网接入系统,即如何将各种“物”连接到网上并能进行信息交换。 目前物联网接入层技术存在以下一些主要弊端:首先是接入方式大多设计专用系统,既在一定应用背景下进行特定节点接入;其次是接入速度与骨干网速度存在一定差异,使得效率低下;最后是通信协议部分往往各为所用,造成系统结构复杂,不利于数据校验和集中控制。基于上述问题,本文通过研究对比物联网接入层各种无线接入方式,提出一种基于WiFi无线传输协议的物联网接入架构,包括一种基于WiFi传输协议的物联网接入方法及与此接入方法对应的一种接入系统。在此接入方法和系统基础上,研究了WiFi物联网接入系统组网和通信协议,完成了基于WiFi的物联网接入系统的软硬件设计,该接入系统将接入层设备按照功能分为WiFi接入网关以及WiFi接入节点。其中WiFi接入网关包括信息处理模块、WiFi无线传输模块以及以太网传输模块,主要完成接入节点管理、接入系统网络维护和有线、无线数据帧转换;WiFi接入节点包括传感器采集模块、信息处理模块以及WiFi无线传输模块,主要完成感知信息的采集、帧封装和无线传输。本文提出的WiFi接入网关和接入节点以FPGA作为信息的采集、帧封装、无线传输、集中控制以及骨干网接入。 本文旨在建立一个基于WiFi的物联网接入系统架构及参考模型。研究分析一种基于WiFi的物联网接入系统和方法,注重的是WiFi接入系统组网和内部数据结构的实现,由于WiFi物联网接入系统是一个通用的无线接入系统,系统内还有很多细节的设计实现需要更多更长时间的积累和研究,因此,WiFi物联网接入系统和方法的设计以及软硬件实现是本文研究和设计的重点。