6LoWPAN网络几个关键技术研究

发布时间：2017-08-31 22:00

  本文关键词：6LoWPAN网络几个关键技术研究

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【摘要】：随着无线传感器网络技术日趋完善和物联网技术不断进步,大量无线传感器网络节点需要接入互联网。传统的IP技术不适用于资源受限的无线传感器网络,在这样的背景下,互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force, IETF)组建了6LoWPAN(IPv6over Low-power wireless Personal Area Networks)工作组,旨在解决IPv6技术应用于无线传感器网络存在的问题。 该文以IPv6技术和IEEE802.15.4技术为基础,首先深入研究6LoWPAN适配层技术,运用Contiki操作系统设计实现6LoWPAN协议栈；然后,在对RPL路由(IPv6Routing Protocol for Low-Power and Lossy Networks)深入研究的基础上,优化RPL路由,并进行性能分析；最后,搭建6LoWPAN网络系统测试平台,测试6LoWPAN网络性能,具体创新点如下： 第一,针对RPL路由决策仅使用单一路由度量不能满足实际应用需求这一问题,文中利用模糊逻辑理论在路由决策中引入多种路由度量,设计实现OF-FL目标函数,运用Cooja仿真软件对模糊优化的RPL路由性能进行仿真分析。 第二,通过比较现有6LoWPAN协议栈实现途径,选用Contiki操作系统设计适配层接口函数用以处理不同流向的数据报,并软件编程实现6LoWPAN适配层的头部压缩与解压缩等功能。 第三,依据6LoWPAN网络特点,采用CC253X系列芯片对6LoWPAN网关节点和传感器节点进行硬件设计,实现6LoWPAN网络在环境温度、光度等监测方面的应用。
【关键词】：无线传感器网络 6LoWPAN IPv6 RPL 目标函数 Contiki
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 1 绪论13-19
• 1.1 研究背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.3 本文研究内容及组织结构16-19
• 2 6LoWPAN技术基础19-31
• 2.1 IPv6技术19-21
• 2.1.1 IPv6数据报格式19-20
• 2.1.2 IPv6寻址方式20
• 2.1.3 IPv6协议的构成20-21
• 2.2 IEEE802.15.4技术21-23
• 2.2.1 IEEE802.15.4物理层21-22
• 2.2.2 IEEE802.15.4 MAC层22
• 2.2.3 IEEE802.15.4帧格式22-23
• 2.3 6LoWPAN适配层技术23-29
• 2.3.1 6LoWPAN适配层帧格式24-25
• 2.3.2 Mesh寻址头25
• 2.3.3 分片与重组25-26
• 2.3.4 6LoWPAN头压缩26-29
• 2.4 本章小结29-31
• 3 RPL路由的模糊优化仿真31-57
• 3.1 6LoWPAN网络路由机制31-35
• 3.1.1 Mesh-Under路由机制31-33
• 3.1.2 Router-Over路由机制33-35
• 3.2 RPL协议分析35-45
• 3.2.1 RPL协议概述35-37
• 3.2.2 RPL网络模型37-38
• 3.2.3 路由度量与目标函数38-41
• 3.2.4 RPL网络的构建41-43
• 3.2.5 环路避免与检测及网络修复机制43-44
• 3.2.6 Trickle定时机制44-45
• 3.3 基于模糊逻辑的RPL目标函数45-50
• 3.3.1 模糊逻辑基本理论45-46
• 3.3.2 路由度量的模糊化46-48
• 3.3.3 模糊推理与解模糊化48-50
• 3.4 RPL路由的模糊优化性能分析50-55
• 3.4.1 仿真设计50-51
• 3.4.2 仿真结果51-55
• 3.5 本章小结55-57
• 4 6LoWPAN协议栈的设计与实现57-73
• 4.1 现有6LoWPAN协议栈实现途径比较57-59
• 4.2 Contiki操作系统59-61
• 4.2.1 Contiki的机制59
• 4.2.2 主要模块59-61
• 4.2.3 编程模型61
• 4.3 轻量级通信协议栈61-65
• 4.3.1 Rime协议栈61-63
• 4.3.2 uIPv6协议栈63-65
• 4.4 6LoWPAN适配层的软件实现65-72
• 4.4.1 适配层的接口函数设计65-66
• 4.4.2 适配层的压缩与解压缩66-72
• 4.5 本章小结72-73
• 5 6LoWPAN网络系统测试平台73-85
• 5.1 系统测试平台搭建73-79
• 5.1.1 测试平台的架构73-74
• 5.1.2 网关节点的硬件实现74-77
• 5.1.3 传感器节点的硬件实现77-79
• 5.2 系统测试结果及分析79-83
• 5.2.1 网络连通性测试79-80
• 5.2.2 网络传输性能测试80-82
• 5.2.3 节点信息监测测试82-83
• 5.3 本章小结83-85
• 6 总结与展望85-87
• 参考文献87-93
• 致谢93-95
• 作者简介及读研期间主要科研成果95

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 朱艺华;李丽;池凯凯;李燕君;;6LoWPAN中优化多路径路由吞吐率的数据包分片方案[J];电子与信息学报;2014年08期

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本文编号：768142