6LoWPAN多網(wǎng)關(guān)研究和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn).pdf

1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，在各個(gè)領(lǐng)域都顯示出廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet實(shí)現(xiàn)端到端通信的迫切需要推動(dòng)了IPv6技術(shù)與WSN(無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò))的結(jié)合。在6LoWPAN(IPv6 over LR_WPAN，基于IPv6的低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)中，傳感節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)關(guān)與Internet進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，導(dǎo)致靠近網(wǎng)關(guān)的節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)相比，能耗和負(fù)載嚴(yán)重不均衡。當(dāng)前的6LoWPAN傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不支持多網(wǎng)關(guān)路由功能。

2、　　本文以STM32-AT86RF231硬件平臺(tái)為背景，在理解Contiki嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)原理以及深入研究6LoWPAN關(guān)鍵技術(shù)和RPL路由協(xié)議(低功耗有損網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)完成6LoWPAN多網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)方案，并在實(shí)際平臺(tái)下完成實(shí)現(xiàn)、功能和性能測(cè)試。論文主要完成的工作包括：
　　(1)Contiki嵌入式系統(tǒng)的研究和搭建。為了實(shí)現(xiàn)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，本文重點(diǎn)研究了Contiki操作系統(tǒng)、6LoWPAN協(xié)議棧和RP

3、L路由技術(shù)，在嵌入式節(jié)點(diǎn)中搭建基于6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的Contiki嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。
　　(2)6LoWPAN協(xié)議棧設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。在深入研究6LoWPAN網(wǎng)關(guān)協(xié)議棧模型的相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用6LowPAN地址公告、報(bào)頭壓縮、分片重組等技術(shù)，完成了Router-over路由協(xié)議棧、以及網(wǎng)關(guān)軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；
　　(3)RPL路由協(xié)議改進(jìn)。閱讀大量文獻(xiàn)，深入分析RPL相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及源碼，在現(xiàn)有的RPL路由協(xié)議中，增加了

4、多網(wǎng)關(guān)的支持。在不增加額外信令的條件下，設(shè)計(jì)完成支持多網(wǎng)關(guān)的RPL路由協(xié)議修訂。
　　(4)多網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)平臺(tái)的搭建。在實(shí)現(xiàn)(1)、(2)、(3)的基礎(chǔ)上，將無(wú)線節(jié)點(diǎn)與PC主機(jī)集成，構(gòu)建網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)；并提出一種RPL多網(wǎng)關(guān)路由算法和協(xié)議，以及網(wǎng)關(guān)間隧道互通協(xié)議，在IPv6網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)可跨多網(wǎng)絡(luò)前綴的多網(wǎng)關(guān)路由方案，降低了6LoWPAN網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)及相鄰節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷和能耗，擴(kuò)大了6LoWPAN可應(yīng)用范圍；最后，搭建10節(jié)點(diǎn)的6LoWPAN多網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)