基于6LoWPAN的无线传感器网络的研究

发布时间：2017-08-06 10:04

  本文关键词：基于6LoWPAN的无线传感器网络的研究

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【摘要】：近年来,随着微制造、通信以及嵌入式技术的发展,无线传感器网络已成为当前研究的热点之一。物联网的产生,对传感器节点直接接入到IP网络提出了新的需求,但由于目前IPv4地址早已耗尽,而传感器节点数量庞大,需要大量的IP地址,因而人们寄希望于下一代互联网协议IPv6。IPv6协议产生的初衷是为了解决IP网络地址不够用的问题,要将其应用到无线传感器网络,需要对该协议进行修改,以适应传感器网络资源、能量受限的问题。为了解决这个问题,IETF工作组提出了6LoWPAN标准草案,该草案提出了一系列建议用于将IPv6协议进行简化,并将简化后的协议应用到传感器网络,从而解决传感器节点直接接入IP网络的问题。本文首先介绍了无线传感器网络和IEEE802.15.4协议的概念以及体系结构,并对6LoWPAN标准的主要特点进行了介绍。然后对6LoWPAN的核心层即适配层进行了深入的研究,详细描述了荷载报文的分片与重组、报头的压缩以及地址自动配置机制,基本实现了基于6LoWPAN标准的适配层。之后,针对传感器网络中常用的树形拓扑结构,介绍了基于6LoWPAN的传感器网络的树形路由,并对其中存在的不足,给出了改进的地址分配方案以及改进的树形路由算法。最后,使用NS2软件,对基于6LoWPAN标准的网络的树形路由和改进的树形路由进行仿真。结果表明,改进的树形路由在平均时延、网络吞吐量以及平均跳数上具有明显的优势,从而证明了该改进方案的可行性。
【关键词】：无线传感器网络 6LoWPAN 树形路由 适配层
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 研究现状9
• 1.3 发展前景9-10
• 1.4 论文的主要工作及布局10-11
• 2 无线传感器网络与6LoWPAN标准11-17
• 2.1 无线传感器网络11-13
• 2.1.1 无线传感器网络的概念11
• 2.1.2 无线传感器网络的体系结构11-13
• 2.2 IEEE802.15.4协议13-14
• 2.2.1 IEEE802.15.4协议概述13
• 2.2.2 IEEE802.15.4协议拓扑结构13-14
• 2.2.3 IEEE802.15.4网络协议栈14
• 2.3 6LoWPAN标准14-16
• 2.3.1 6LoWPAN标准的介绍14
• 2.3.2 6LoWPAN标准的优势14-15
• 2.3.3 6LoWPAN标准要解决的关键问题15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 3 适配层研究与分析17-29
• 3.1 适配层主要功能17-18
• 3.2 适配层报文18-23
• 3.2.1 MAC层报文格式19
• 3.2.2 适配层报文格式19-22
• 3.2.3 适配层报文重组22-23
• 3.3 报头压缩23-28
• 3.3.1 IPv6报头压缩23-26
• 3.3.2 UDP报头压缩26-27
• 3.3.3 ICMP报头压缩27-28
• 3.4 无状态地址自动配置28
• 3.5 本章小结28-29
• 4 网络拓扑及路由算法29-43
• 4.1 基于6LoWPAN的网络拓扑29-31
• 4.1.1 网络节点分类29-30
• 4.1.2 邻接表30
• 4.1.3 Beacon30-31
• 4.2 6LoWPAN网络的地址分配机制31-35
• 4.2.1 HiLow-Hierarchical地址分配方案32-33
• 4.2.2 改进的地址分配方案33-35
• 4.3 常见路由算法及特性35-38
• 4.3.1 常见路由算法35
• 4.3.2 6LoWPAN多跳路由35-36
• 4.3.3 路由特性36-38
• 4.4 树形路由算法及其改进38-42
• 4.4.1 普通树形路由算法38-39
• 4.4.2 改进的树形路由算法39-41
• 4.4.3 模拟分析41-42
• 4.5 本章小结42-43
• 5 适配层实现以及路由算法仿真43-49
• 5.1 基于802.15.4对NS2模拟器的扩展43-45
• 5.2 仿真实验及结果分析45-48
• 5.2.1 性能分析指标45-46
• 5.2.2 仿真结果及分析46-48
• 5.3 本章小结48-49
• 6 总结与展望49-50
• 致谢50-51
• 参考文献51-53

【参考文献】

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本文编号：629362