6LoWPAN技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)中的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、IP網(wǎng)絡(luò)的巨大成功，使得人類生活對(duì)IP網(wǎng)絡(luò)愈加依賴。借助成熟的IP技術(shù)，將生活中任何一個(gè)普通的物件接入IP網(wǎng)絡(luò)會(huì)帶來(lái)非常多的益處，這就是近幾年經(jīng)常被人們提起的物聯(lián)網(wǎng)。恰逢IPv6技術(shù)近些年在全球范圍內(nèi)廣泛推廣，使得低功耗、低傳輸速率的節(jié)點(diǎn)接入IP網(wǎng)絡(luò)成為可能，因?yàn)镮Pv6具有廣闊的地址空間，可以為地球上每一件物體分配一個(gè)全球唯一的地址。然而關(guān)鍵問(wèn)題是低功耗的無(wú)線節(jié)點(diǎn)以何種形式接入IPv6網(wǎng)絡(luò)，目前較為成熟的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)有IEEE802.11

2、、IEEE802.15.1和IEEE802.15.4，三者的典型應(yīng)用分別是我們熟知的Wi-Fi、藍(lán)牙和ZigBee，為物聯(lián)網(wǎng)選擇低功耗、高兼容性的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)有著很強(qiáng)的研究?jī)r(jià)值。
　　本文對(duì)6LoWPAN技術(shù)展開了研究。首先介紹了在低功耗節(jié)點(diǎn)上采用6LoWPAN技術(shù)會(huì)具有的諸多優(yōu)勢(shì)，同時(shí)提出了面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。針對(duì)這些問(wèn)題對(duì)6LoWPAN的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)分析和深入探討，包括分片重組技術(shù)、頭部壓縮技術(shù)、地址分配技術(shù)、路由轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)和移動(dòng)

3、性管理技術(shù)。根據(jù)上述技術(shù)的研究，同時(shí)借鑒已有協(xié)議，提出運(yùn)行在Contiki系統(tǒng)上的6LoWPAN協(xié)議棧方案，對(duì)該方案進(jìn)行實(shí)際搭建和測(cè)試，在網(wǎng)絡(luò)中正確地傳輸 IPv6數(shù)據(jù)報(bào)。本文在對(duì)6LoWPAN的研究中，取得了如下的研究成果：
　　1.對(duì)6LoWPAN適配層進(jìn)行了研究。針對(duì)IEEE802.15.4數(shù)據(jù)幀載荷較小的問(wèn)題，提出了分片重組和頭部壓縮的解決方案。被分片的數(shù)據(jù)包采用標(biāo)準(zhǔn)的格式進(jìn)行傳輸，同時(shí)在數(shù)據(jù)包中采用固定的格式標(biāo)識(shí)該數(shù)據(jù)包

4、的不同壓縮形式，以備接收端能夠正確地重組和解壓縮。經(jīng)過(guò)分片重組和頭部壓縮，完整的IPv6數(shù)據(jù)包可以在6LoWPAN中進(jìn)行高效地點(diǎn)到點(diǎn)傳輸。
　　2.對(duì)6LoWPAN的路由轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行了研究。針對(duì)IEEE802.15.4的MESH拓?fù)鋯?wèn)題，探討了Mesh-Under和Route-Over路由方式。Mesh-Under與Route-Over分別具有各自的優(yōu)點(diǎn)，但鑒于成熟的IP路由技術(shù)，在實(shí)際中選擇了Route-Over路由，但傳統(tǒng)的IP路

5、由協(xié)議對(duì)資源受限的無(wú)線節(jié)點(diǎn)來(lái)說(shuō)是巨大的，因此介紹了更適合在其上使用的RPL路由轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議。
　　3.對(duì)6LoWPAN的移動(dòng)性支持進(jìn)行了研究。借助IPv6良好的移動(dòng)性支持，探究了適合在無(wú)線節(jié)點(diǎn)上使用的移動(dòng)性管理方案。其中包括對(duì)已有方案實(shí)現(xiàn)的可能性分析，例如MIPv6、HMIPv6和PMIPv6。同時(shí)提出了一種新方案，該移動(dòng)性管理有待在實(shí)際系統(tǒng)上進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)問(wèn)題進(jìn)行了探討，并提出了一種網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)的可行性方案。
　　4.對(duì)6

6、LoWPAN的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。需要為6LoWPAN的實(shí)現(xiàn)選擇合適的軟硬件平臺(tái)，本文中應(yīng)用TI的CC2538和瑞典計(jì)算機(jī)科學(xué)院的Contiki操作系統(tǒng)構(gòu)建了6LoWPAN實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。軟硬件平臺(tái)是實(shí)際測(cè)試和應(yīng)用的基礎(chǔ)，本文介紹了Conitki健壯的uIP和6LoWPAN協(xié)議棧代碼結(jié)構(gòu)。
　　本文通過(guò)對(duì)6LoWPAN技術(shù)的研究和實(shí)現(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)搭建和測(cè)試，驗(yàn)證了6LoWPAN關(guān)鍵的分片重組、頭部壓縮、地址配置和UDP數(shù)據(jù)報(bào)傳輸。在測(cè)試過(guò)程