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6LoWPAN协议的研究及在嵌入式RTOS上的实现

发布时间:2018-06-07 22:28

  本文选题:6LoWPAN + RTOS ; 参考:《电子科技大学》2014年硕士论文


【摘要】:6LoWPAN即IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Network,是低速无线个域网的标准,其目标是将IPv6协议能够运行到基于IEEE802.15.4网络的无线个域网中。到目前为止,IP协议仍然不能应用在无线个域网中,因为在基于IEEE802.15.4标准的无线个域网中,链路层最大帧的的容量是127个字节,因此无论是IP协议的报头大小还是报文大小相对无线个域网来说都是不可接受的,6LoWPAN技术的提出正是解决如何将IP协议应用到无线个域网中,6LoWPAN技术通过包头压缩、分片重组等方式,解决IP协议包头过大和协议地址字段过长的问题,使得IP协议能够应用到无线个域网中去。6LoWPAN技术和嵌入式RTOS结合的优势在于可以实现一个应用平台,使得相关的应用能够在此平台上易于实现。首先,嵌入式RTOS上可以独立运行TCP/IP协议栈直接与互联网进行通信,实现无线个域网和互联网的无缝连接。其次,与6LoWPAN技术相结合的嵌入式RTOS运行在网关节点上,可以实现对无线个域网的管理和监测,网关节点一般采用电源供电,而无线节点一般采用电池续航,并且其内存和CPU主频等硬件条件都决定了电池供电的无线节点难以完成此工作。再次,网关功能的可扩展性取得很大提升,能够实现复杂应用,如对无线传感器网络收集到的数据进行及时处理,并进行决策等功能。本文在深入学习6LoWPAN及其相关技术的基础上,提出了合理的系统方案,将编写的6LoWPAN适配层与支持IPv6的协议栈进行结合,并最终在aCoral操作系统上实现了支持6LoWPAN的网络功能。本文完成的主要工作有:设计合理的系统方案,编写6LoWPAN适配层,编写相关驱动程序,在aCoral操作系统上完成系统实现,进行相关的测试。经测试,各个模块能够正确、稳定的工作,并对系统的整体实现进行严格的测试,通过对接收报文逐层进行分析,确保从IEEE802.15.4底层网络接收到的报文是经过6LoWPAN适配层正确处理的,并利用合理的测试方案,测试了在应用层进行通信的正确性,进而完成了本文的目标,在aCoral操作系统实现了支持6LoWPAN的网络功能。
[Abstract]:6LoWPAN (IPv6 over low Power Wireless personal Area Network) is the standard of low speed wireless personal Area network. Its goal is to run IPv6 protocol into wireless personal area network based on IEEE 802.15.4 network. Up to now, the IP protocol can not be used in wireless personal area networks, because in IEEE 802.15.4 standard wireless personal area networks, the maximum frame capacity of link layer is 127 bytes. Therefore, whether the header size or packet size of IP protocol is unacceptable compared with wireless personal area network, the proposal of "6LoWPAN" is to solve the problem of how to apply IP protocol to wireless personal area network (WLAN) and how to compress 6LoWPAN by packet head. In order to solve the problem that IP protocol packet head is too large and protocol address field is too long, the advantage of combining .6LoWPAN technology with embedded RTOS is that IP protocol can be applied to wireless personal area network. So that the related applications can be easily implemented on this platform. Firstly, the embedded RTOS can run TCP / IP stack independently and communicate directly with the Internet to realize the seamless connection between wireless personal area network and Internet. Secondly, the embedded RTOS, which is combined with 6LoWPAN technology, runs on the gateway node, which can realize the management and monitoring of wireless personal area network. The gateway node generally uses power supply, while the wireless node generally adopts battery life. And the hardware conditions such as memory and CPU main frequency make it difficult for the battery-powered wireless node to finish the work. Thirdly, the scalability of the gateway is greatly improved, and it can realize complex applications, such as timely processing of the data collected by wireless sensor networks, and decision making and so on. Based on the deep study of 6LoWPAN and its related technologies, this paper puts forward a reasonable system scheme, combines the 6LoWPAN adaptation layer with the IPv6 protocol stack, and finally realizes the network function supporting 6LoWPAN on the aCoral operating system. The main work of this paper is as follows: design a reasonable system scheme, write 6LoWPAN adaptation layer, write a related driver, complete the system implementation on aCoral operating system, carry on the related test. After testing, each module can work correctly and stably, and the overall implementation of the system is strictly tested. By analyzing the received packets layer by layer, the message received from the bottom network of IEEE 802.15.4 is handled correctly by the 6LoWPAN adaptation layer. The correctness of the communication in the application layer is tested with a reasonable test scheme, and the goal of this paper is fulfilled. The network function supporting 6LoWPAN is realized in the aCoral operating system.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TN915.04;TP212.9

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本文编号:1993049

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