【摘要】：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IEEE 802.11、IEEE 802.15.1和IEEE 802.15.4,三者的典型應(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(kāi)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)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)IEEE 802.15.4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)IEEE 802.15.4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)6LoWPAN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)程中,系統(tǒng)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo),標(biāo)志著理論研究的正確性和實(shí)際系統(tǒng)的可行性和有效性。
【圖文】：

４N２ＭＩＰＶ６中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)逡逑在ＭＩＰｖ６中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)、通信節(jié)點(diǎn)和歸屬地代理都需要維護(hù)特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)逡逑移動(dòng)性支持的可靠運(yùn)行，包括如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：逡逑１）綁定緩存逡逑他節(jié)點(diǎn)的綁定緩存。歸屬地代理和通信端均維護(hù)這個(gè)緩存。緩存既包含通逡逑條目也包含歸屬地注冊(cè)條目。逡逑綁定更新列表逡逑個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)均維護(hù)著這樣一個(gè)表。該表包含移動(dòng)節(jié)點(diǎn)曾經(jīng)或正在嘗試建立逡逑其他節(jié)點(diǎn)項(xiàng)。通信注冊(cè)和歸屬地注冊(cè)都被包含在這個(gè)表中。當(dāng)綁定過(guò)期后逡逑被刪除。逡逑）歸屬地代理列表逡逑屬地代理需要知道哪個(gè)其他歸屬地代理與其處在同一鏈路上。這個(gè)信息被逡逑歸屬地代理列表中，在動(dòng)態(tài)歸屬地代理地址發(fā)現(xiàn)中，該列表用于通知移動(dòng)逡逑

西安電子科技大學(xué)碩±學(xué)位論文逡逑切換。為了達(dá)到更好的移交性能，沒(méi)有必要采用多級(jí)層次。因此，在操作網(wǎng)絡(luò)中逡逑任意位置放置一個(gè)或多個(gè)（可能覆蓋同一個(gè)域）ＭＡＰ己經(jīng)足夠了。逡逑定義一個(gè)新的路由通告消息選項(xiàng)，，一旦接入被訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)，接入點(diǎn)采用通告消逡逑告知移動(dòng)節(jié)點(diǎn)ＭＡＰ的存在（ＭＡＰ發(fā)現(xiàn)）。在發(fā)現(xiàn)階段中，也將告訴移動(dòng)節(jié)點(diǎn)逡逑與ＭＡＰ間的距離。在該情況下，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)可選擇第一跳ＭＡＰ或者更深層逡逑ＡＰ。逡逑
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN929.5;TP391.44

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本文編號(hào)：2541215