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智能家居行业作为融合了网络技术、通信技术、电子技术、传感控制技术和计算机技术等先进技术的典型业务应用,加入了智能因素、管理因素和服务因素,推动信息时代家庭生活的创新和改革,满足人类全方位地掌控生活的需求。为了实现真正意义上的生活信息化、网络化、智能化、便捷化和舒适化,为了彻底发挥智能家居平台的用途及功能,需要设计一个智能家居网关来担任各类异构家电设备、多协议多标准家电设备与用户的通信桥梁。这个智能家居网关要求兼容多接口、多协议、多通信标准,具备良好的网络管理能力、强大的可扩展能力和较高的安全性。本课题以2013年广东省省级科技计划项目“家庭信息平台的产业化推广”项目为背景,在国内外智能家居网关的研究基础上,研究智能家居网关在智能家居领域的应用及需求。出了智能家居网关的一种高实用性方案,研究、设计并且实现了基于MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)消息路由的智能家居网关(简称MMR网关)。本课题的主要工作如下:(1)对国外及国内的智能家居系统和智能家居网关进行深入地研究,分析出智能家居行业面临的巨大挑战和艰难问题。(2)对智能家居网关应用到的嵌入式技术,联网技术,物联网传输协议进行研究,确定使用MQTT协议作为本课题的智能家居网关对外的统一协议标准。(3)对业界的智能家居网关的主要工作任务进行研究,进而分析出本课题的智能家居网关的需求。(4)对基于MQTT的智能家居平台的总体架构进行设计。在该平台基础上,分析出智能家居网关的设计原则和功能需求,进而使用分层设计思想设计智能家居网关的框架。基于MQTT消息路由的智能家居网关分为五层结构,包括MQTT消息路由层、多协议适配层、安全传输层、配置管理层和网关物理层。(5)按照第3章中MMR网关的框架,设计MMR网关的各层,包括MQTT消息路由层、多协议适配层、安全传输层、配置管理层和网关物理层。其中,MQTT消息路由层和多协议适配层是重点研究设计部分。在MQTT消息路由层的设计过程中,改进了MQTT协议的集中星型网络拓扑(hub-and-spoke),支持了多层级联的网关拓扑,支持了多网关的连接组网和MQTT消息路由。在多协议适配层的设计过程中,解决了异构家电设备和多协议多标准的家电设备接入智能家居平台的问题。(6)根据设计,实现一个基于MQTT消息路由的智能家居网关。对基于MQTT消息路由的智能家居网关框架中的各层分别进行实现,包括MQTT消息路由层、多协议适配层、配置管理层和网关物理层。其中,MQTT消息路由层和多协议适配层是重点实现部分。(7)详细地测试基于MQTT消息路由的智能家居网关,主要有两个方面的测试,包括设备管理与控制测试、消息路由测试。对测试结果进行深入分析,最终验证该智能家居网关满足需求,具备MQTT消息路由,具有良好的可扩展性、强大的兼容性。最后,将本文实现的网关与同类型系统进行功能对比,验证基于MQTT消息路由的智能家居网关在功能上的创新。本课题设计并实现一个支持多协议、具备MQTT消息路由、具有良好扩展性和兼容性、安全智能的家居网关,为智能家居网关的研究设计供了有益的借鉴。