基于6LoWPAN的无线传感网数据压缩的研究与实现

发布时间：2017-10-18 16:15

  本文关键词：基于6LoWPAN的无线传感网数据压缩的研究与实现

  更多相关文章： 6Lo WPAN 适配层 分片重组 Contiki

【摘要】：随着世界物联网行业的兴起,将无线传感器节点接入互联网将成为一种必需,而6LoWPAN(IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Network)技术就是从这个思想上发展而来的。本文研究的核心就是基于6LoWPAN的无线传感器网络中数据压缩的机制及优化方案。文中分析了6LoWPAN核心技术适配层的功能,详细研究了分片重组及报头压缩等数据压缩技术,提出了报文的分片重组技术的改进方案RFHC(the Rest of the Fragments’Headers Compression)。最后,利用Contiki系统,自行设计和实现了基于RFHC的6Lo WPAN适配层协议栈,并用Cooja模拟仿真来验证。具体如下:(1)论述了基于6LoWPAN无线传感器网络的发展现状和应用前景,详细分析讨论了IEEE 802.15.4协议和IPv6协议融合面临的各类问题及其解决方案。(2)重点研究了适配层技术的分片重组和报头压缩方案,对目前最新的报头压缩算法(6LoWPAN_GHC)进行了分析和测试,提出了基于上下文的分片重组优化方案RFHC,即剩余分片报头压缩方案。(3)结合RFHC分片报头压缩方案,利用Contiki操作系统已有的协议栈经修改为之设计实现了相匹配的适配层协议栈。(4)利用Contiki系统和Cooja仿真平台,对设计实现的改进型适配层协议栈进行了从分组传送率、总功耗、总吞吐量及平均延迟率四方面的评估测试,对比LOWPAN_IPHC压缩方案,结果表明达到预期的效果,验证了改进方案的可行性。
【关键词】：6Lo WPAN 适配层 分片重组 Contiki
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212.9;TN929.5
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.3 论文的主要内容13
• 1.4 论文的结构安排13-15
• 第2章 6LoWPAN概述15-24
• 2.1 IEEE802.15.4 标准15-18
• 2.1.1 IEEE802.15.4 标准概述15
• 2.1.2 IEEE802.15.4 网络组成15-16
• 2.1.3 IEEE802.15.4 MAC层16-17
• 2.1.4 IEEE802.15.4 物理层17
• 2.1.5 IEEE802.15.4 帧格式17-18
• 2.2 IPv6技术18-20
• 2.2.1 IPv6报文格式18-19
• 2.2.2 IPv6的寻址架构19-20
• 2.3 6LoWPAN网络的体系结构20-21
• 2.4 6LoWPAN面临的问题21-22
• 2.5 6LoWPAN的解决方案22-23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 6LoWPAN适配层技术24-38
• 3.1 适配层的基本功能24-25
• 3.2 适配层的报文结构25-27
• 3.3 适配层的分片和重组27-30
• 3.4 适配层报头压缩技术30-34
• 3.4.1 IPv6报头压缩技术HC1和HC231-33
• 3.4.2 LoWPAN_IPHC和Lo WPAN_NHC报头压缩算法33-34
• 3.5 最新的压缩方案 6LoWPAN_GHC介绍34-37
• 3.5.1 压缩方法34-35
• 3.5.2 基于GHC的压缩35
• 3.5.3 分析和测试35-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 报文分片重组改进方案RFHC的设计实现38-59
• 4.1 RFHC 方案设计38-40
• 4.2 基于RFHC的适配层协议栈设计40-52
• 4.2.1 设计方案对比40-43
• 4.2.2 整体设计思想43-47
• 4.2.3 uIP协议栈介绍47-50
• 4.2.4 Rime协议栈介绍50-52
• 4.3 基于RFHC的适配层协议栈实现52-58
• 4.3.1 缓存模块实现52-55
• 4.3.2 分片和重组模块实现55-57
• 4.3.3 报头压缩模块57-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 基于RFHC的 6LoWPAN的无线传感器网络的系统测试59-65
• 5.1 仿真环境59-62
• 5.1.1 Cooja介绍59
• 5.1.2 仿真场景59-62
• 5.3 仿真结果及分析62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第6章 总结与展望65-67
• 6.1 总结65-66
• 6.2 展望66-67
• 参考文献67-69
• 致谢69-70
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果70

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