基于IPv6的物聯(lián)網(wǎng)中尋址與路由技術(shù)研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)通過(guò)射頻識(shí)別、智能傳感器等技術(shù)將普通物品接入互聯(lián)網(wǎng)中，實(shí)現(xiàn)物理世界與信息世界的互聯(lián)互通，近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)由于其良好的應(yīng)用前景而成為學(xué)術(shù)界與工業(yè)界的關(guān)注焦點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)大致可以分為應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層，感知層是物聯(lián)網(wǎng)中數(shù)據(jù)信息的來(lái)源，其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)物體識(shí)別與信息采集，物聯(lián)網(wǎng)感知層存在大量資源受限的低功耗無(wú)線多跳網(wǎng)絡(luò)，如無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。IPv6是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議，將物聯(lián)網(wǎng)與IPv6網(wǎng)絡(luò)融合，使用IPv6地址對(duì)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)

2、行統(tǒng)一尋址，有利于實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中不同網(wǎng)絡(luò)間的無(wú)縫連接。
　　 尋址與路由是通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)問(wèn)題，網(wǎng)絡(luò)需要為其中節(jié)點(diǎn)配置唯一的地址，獲得地址后，節(jié)點(diǎn)間依靠路由協(xié)議實(shí)現(xiàn)多跳通信。在物聯(lián)網(wǎng)感知層的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，終端節(jié)點(diǎn)多為低功耗的傳感器節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)能量、存儲(chǔ)空間、計(jì)算能力等方面資源均受到限制，物聯(lián)網(wǎng)中的尋址與路由方式必須考慮到節(jié)點(diǎn)資源受限的特點(diǎn)。物聯(lián)網(wǎng)地址配置協(xié)議不僅要能為節(jié)點(diǎn)配置具有唯一性的IPv6地址，還應(yīng)具有輕量化的特點(diǎn)，有盡可能

3、小的開(kāi)銷(xiāo);物聯(lián)網(wǎng)路由協(xié)議則通常使用基于局部信息構(gòu)建路由的無(wú)狀態(tài)路由方式，且要具有較小的通信與存儲(chǔ)開(kāi)銷(xiāo)。本文深入研究基于IPv6的物聯(lián)網(wǎng)中的尋址與路由問(wèn)題，論文的主要貢獻(xiàn)如下:
　　 1.6LoWPAN(IPv6 over Low Power Personal Area Networks)實(shí)現(xiàn)了在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)這樣的低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中傳輸IPv6分組，本文針對(duì)如何降低6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)中IPv6地址自動(dòng)配置協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)與延時(shí)的問(wèn)題，提出

4、了基于地理極坐標(biāo)網(wǎng)格(Geographic Polar Coordinate Grid，GPCG)的6LoWPAN尋址策略。該策略將網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)GPCG網(wǎng)格，節(jié)點(diǎn)根據(jù)其所在網(wǎng)格無(wú)狀態(tài)配置具有唯一性的IPv6地址。節(jié)點(diǎn)配置地址成功后，可按照一定規(guī)則對(duì)數(shù)據(jù)包報(bào)頭中的地址部分進(jìn)行壓縮，并可利用GPCG所配置的地址實(shí)現(xiàn)一種無(wú)狀態(tài)的路由算法。仿真結(jié)果表明，GPCG策略在為節(jié)點(diǎn)配置網(wǎng)絡(luò)地址時(shí)，具有協(xié)議開(kāi)銷(xiāo)小、配置延時(shí)低的優(yōu)點(diǎn)，相應(yīng)的無(wú)狀態(tài)路由算法

5、在路徑長(zhǎng)度方面也具有較優(yōu)的性能。
　　 2.基于虛擬坐標(biāo)的路由是無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中一種無(wú)需地理位置支持的無(wú)狀態(tài)路由方式，基于局部節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行路由選擇。本文針對(duì)現(xiàn)有基于虛擬坐標(biāo)的路由技術(shù)的缺陷，提出一種適用于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)任意節(jié)點(diǎn)間通信的路由策略，將其稱(chēng)為基于多樹(shù)與虛擬坐標(biāo)的路由(Multi-Tree and Virtual Coordinate basedRouting，MTVCR)。MTVCR策略的特點(diǎn)在于可在保證可靠交付的同