基于IPv6的WSN路由器設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、無線傳感網(wǎng)（WSN）作為在微小體積內(nèi)集成了信息收集、信息處理和無線通信等功能的低功耗設(shè)備，其極低的功耗為其常年累月不間斷工作提供了保證，其微小的體積很容易適應(yīng)各種的嵌入式環(huán)境，其方便的組網(wǎng)特性使得網(wǎng)絡(luò)連接更加便捷。為了使WSN融入IPv6網(wǎng)絡(luò)，以便于更大程度的擴(kuò)展WSN的應(yīng)用范圍，IETF成立了6LoWPAN工作組，旨在實(shí)現(xiàn)IEEE802.15.4（低速率無線個人局域網(wǎng)的物理層和媒體接入控制協(xié)議）數(shù)據(jù)與其他鏈路層數(shù)據(jù)在IPv6層實(shí)現(xiàn)融合

2、，使WSN網(wǎng)絡(luò)并入IPv6網(wǎng)絡(luò)，使WSN網(wǎng)絡(luò)跟外部進(jìn)行信息交流更加便捷。至今，6LoWPAN工作組已經(jīng)接連發(fā)布了適配層設(shè)計、鄰居協(xié)議優(yōu)化和路由需求等多個相關(guān)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
　　Linux系統(tǒng)以其強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能而得到了廣泛的應(yīng)用，大到服務(wù)器集群，小到各種的嵌入式產(chǎn)品都可以找到它的蹤影。本文以 Linux強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)和對IEEE802.15.4設(shè)備的完善支持為基礎(chǔ)，參照6LoWPAN相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了支持Mesh路由的6LoWP

3、AN網(wǎng)絡(luò)中的路由器，在Linux系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了完整的6LoWPAN協(xié)議棧，另外通過Linux原生支持的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，實(shí)現(xiàn)了6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和外部網(wǎng)絡(luò)的交換。主要工作內(nèi)容包括以下幾個方面：
　　1.分析 Linux網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)，明確其數(shù)據(jù)在不同層次間的傳輸機(jī)制、研究網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備的抽象機(jī)制和學(xué)習(xí)Linux內(nèi)核與用戶空間的通信機(jī)制；
　　2.在Linux對IEEE802.15.4協(xié)議點(diǎn)對點(diǎn)通信支持的基礎(chǔ)上，利用6LoWPAN的路

4、由頭部，實(shí)現(xiàn)一個網(wǎng)狀層框架，簡稱 Mesh層框架，利用用戶空間網(wǎng)絡(luò)工具iproute2可以在該層中創(chuàng)建Mesh相關(guān)設(shè)備。該設(shè)備中存在路由協(xié)議，并通過該路由協(xié)議，提供了一個具備多跳通信機(jī)制的Mesh網(wǎng)絡(luò)；
　　3.根據(jù)RFC4944和RFC6282實(shí)現(xiàn)6LoWPAN適配層，可以通過iproute2工具創(chuàng)建該適配層的6LoWPAN設(shè)備，該設(shè)備負(fù)責(zé)把來自IPv6層的IP報文進(jìn)行壓縮和適當(dāng)?shù)姆制髠鬟f給Mesh層，并且對Mesh層接收到

5、的數(shù)據(jù)包進(jìn)行重組和解壓縮，形成IPv6報文，傳遞給IP層；
　　4.以 Mesh層框架為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)匹配的路由機(jī)制，以驗證該框架的合理性，為以后對路由協(xié)議的進(jìn)一步研究創(chuàng)造一個實(shí)驗平臺；
　　最后，在完成6LoWPAN路由器原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，搭建了6LoWPAN測試網(wǎng)絡(luò)，對路由器進(jìn)行了比較詳細(xì)的測試，包括整體功能測試和關(guān)鍵組件的功能測試。通過這些測試，進(jìn)一步驗證了該6LoWPAN路由器的可用性和可靠性，為下一步進(jìn)一步研究6LoW