發(fā)布時(shí)間：2020-07-10 04:41

【摘要】：我國(guó)寒旱區(qū)野外環(huán)境內(nèi)蘊(yùn)藏著國(guó)民經(jīng)濟(jì)不可或缺的資源,因此其戰(zhàn)略地位突出。寒旱區(qū)野外環(huán)境觀測(cè)體系在寒旱區(qū)的科學(xué)研究和解決國(guó)家重大戰(zhàn)略需求中發(fā)揮著重要的支撐作用。但目前應(yīng)用于寒旱區(qū)野外環(huán)境觀測(cè)的傳統(tǒng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在著觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)地址空間不足、無(wú)法與IP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)端到端通信等弊端。因此,論文基于6LoWPAN技術(shù)設(shè)計(jì)了一種適合寒旱區(qū)的野外環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該研究能夠解決這些問(wèn)題,并為未來(lái)構(gòu)建寒旱區(qū)跨學(xué)科、跨區(qū)域的虛擬同步聯(lián)合觀測(cè)系統(tǒng)做好技術(shù)儲(chǔ)備。首先,為了延長(zhǎng)布置在寒旱區(qū)野外環(huán)境內(nèi)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的生命周期,論文提出了基于剩余能量改進(jìn)RPL協(xié)議的方案,協(xié)議改進(jìn)后在Cooja仿真器中進(jìn)行了仿真。仿真結(jié)果表明:使用改進(jìn)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)與使用原始RPL協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)相比,節(jié)點(diǎn)能耗更加均勻,網(wǎng)絡(luò)生命周期得到了有效地延長(zhǎng)。然后,論文基于6LoWPAN技術(shù)設(shè)計(jì)了寒旱區(qū)野外環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用全I(xiàn)P的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),并使用MQTT協(xié)議實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層通信。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由6LoWPAN節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)、MQTT服務(wù)器和遠(yuǎn)程客戶端四部分構(gòu)成。6LoWPAN節(jié)點(diǎn)采用CC2538SF53作為主控芯片,并選擇搭載了6LoWPAN協(xié)議棧的Contiki系統(tǒng)作為軟件平臺(tái)。6LoWPAN節(jié)點(diǎn)主要負(fù)責(zé)采集野外環(huán)境信息以及執(zhí)行來(lái)自遠(yuǎn)程客戶端的控制指令。網(wǎng)關(guān)由6LoWPAN網(wǎng)卡和主處理器兩部分組成,主處理器選用iTOP-4412開(kāi)發(fā)板進(jìn)行開(kāi)發(fā),其操作系統(tǒng)使用Linux系統(tǒng)。網(wǎng)關(guān)負(fù)責(zé)建立并維護(hù)6LoWPAN網(wǎng)絡(luò),在6LoWPAN節(jié)點(diǎn)請(qǐng)求加入網(wǎng)絡(luò)時(shí),對(duì)其進(jìn)行無(wú)狀態(tài)地址自動(dòng)配置。同時(shí),網(wǎng)關(guān)還負(fù)責(zé)在6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)。MQTT服務(wù)器選擇MQTT代理服務(wù)器Mosquitto,遠(yuǎn)程客戶端選擇MQTT的客戶端軟件Eclipse paho。遠(yuǎn)程客戶端通過(guò)訂閱6LoWPAN節(jié)點(diǎn)發(fā)布的消息來(lái)獲取環(huán)境信息,通過(guò)發(fā)布6LoWPAN節(jié)點(diǎn)訂閱的消息來(lái)下達(dá)控制指令。最后,論文在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬了寒旱區(qū)野外的氣候環(huán)境,并對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的功能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明:寒旱區(qū)野外環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了6LoWPAN節(jié)點(diǎn)與IPv6網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)的端到端通信,并且能夠在極端環(huán)境下穩(wěn)定工作。因此,該研究能夠解決寒旱區(qū)野外環(huán)境觀測(cè)體系所面臨的一些問(wèn)題,在理論研究和應(yīng)用研究方面都具有重要意義和價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN929.5;TP212.9
【圖文】：

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文IETF 于 1994 年在發(fā)布的 RFC1597[17]中規(guī)定了面性的對(duì)策，為了徹底解決 IPv4 潛伏的問(wèn)題，IETF 創(chuàng) IPv6 的研發(fā)。IPv6 的建議標(biāo)準(zhǔn)于 1995 年通過(guò) RF6 年正式發(fā)布。在 1998 年發(fā)布的 RFC2374 中進(jìn)一址。最終，在 1998 年發(fā)布的 RFC2460 將 IPv6 正的格式般由 IPv6 固定報(bào)頭和負(fù)載組成，如圖 2.1 所示。

6LoWPAN 的寒旱區(qū)野外環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)標(biāo)。之后發(fā)布的 RFC4944[27]中詳AN 工作組根據(jù)實(shí)際情況改進(jìn)011 年發(fā)布在 RFC6282 中[28]。在發(fā)現(xiàn)方法(Neighbor Discover, ND如圖 2.2 所示。

LoWPAN初始分片

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本文編號(hào)：2748464