6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)能量均衡與NAT64邊緣路由研究.pdf

1、將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Networks,WSN)擴(kuò)展到IP網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和Internet的互聯(lián)互通，是WSN走向產(chǎn)業(yè)化過程中急需解決的問題之一,也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet發(fā)展的必然趨勢(shì)。此外，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的功耗，一直是限制整個(gè)低功耗有損網(wǎng)絡(luò)生命周期的瓶頸。有效降低網(wǎng)絡(luò)功耗，特別是根節(jié)點(diǎn)周圍節(jié)點(diǎn)的功耗，關(guān)系到整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的有效存活時(shí)間。但是目前基于6LoWPAN（IPv6over Low P

2、ower Wireless PersonalArea Networks）的邊緣路由器存在著只適用與IPv6設(shè)備互聯(lián)、網(wǎng)絡(luò)報(bào)文傳輸復(fù)雜繁瑣、邊緣路由器映射表復(fù)雜而且開銷大等缺點(diǎn)，基于RPL的低功耗有損網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，網(wǎng)絡(luò)會(huì)出現(xiàn)能量不均衡、易波動(dòng)，路由選擇欠佳等問題。針對(duì)這些問題本文重點(diǎn)研究了以下內(nèi)容：
　　（1）引入IEEE802.15.4地址概念對(duì)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)內(nèi)報(bào)文交互方式與數(shù)據(jù)包格式進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)6LoWPAN網(wǎng)

3、絡(luò)與 IPv4互聯(lián)互通問題，提出一種6LoWPAN與IPv4協(xié)議轉(zhuǎn)換機(jī)制以及邊緣路由器地址映射轉(zhuǎn)換方法。針對(duì)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)能量均衡問題，提出一種RPL(Routing Protocol for LLN)特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)模型，針對(duì)該模型，設(shè)計(jì)復(fù)合度量的網(wǎng)絡(luò)能量均衡動(dòng)態(tài)路由算法。
　?。?）對(duì)基于NAT64的邊緣路由器和基于RPL的能量均衡路由算法進(jìn)行設(shè)計(jì)。詳細(xì)介紹了目前IPv6和IPv4之間的過渡協(xié)議，以及RPL目標(biāo)函數(shù)及度量選擇。提

4、出適合在8位單片機(jī)上運(yùn)行的協(xié)議轉(zhuǎn)換及實(shí)現(xiàn)方法，復(fù)合度量選取的依據(jù)。
　　（3）設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了輕量級(jí)系統(tǒng)，最后用CoAP(Constrained Application Protocol)協(xié)議來訪問節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)，驗(yàn)證系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與IPv4、IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的通信。設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了能量均衡路由算法，并對(duì)算法進(jìn)行仿真。
　　本課題的研究，實(shí)現(xiàn)了6LoWPAN與IPv4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)通信，提高了6LoWPAN內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，降低邊緣路

5、由器維護(hù)地址映射表的開銷，提高了邊緣路由器效率,有效降低6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)時(shí)的功耗,提高節(jié)點(diǎn)生存時(shí)間。能量均衡路由算法在保證數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性及完整性的情況下實(shí)現(xiàn)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡，仿真結(jié)果顯示，該模型適用于RPL類型網(wǎng)絡(luò)，相應(yīng)算法能根據(jù)度量規(guī)則選擇最優(yōu)鏈路、最優(yōu)父節(jié)點(diǎn)，同時(shí)保持網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定，有效的延長(zhǎng)了網(wǎng)絡(luò)的有效工作時(shí)間。
　　本課題的研究為6LoWPAN與Internet的互聯(lián)互通，6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)的能量均衡，提供了理論依據(jù)及技