基于6LoWPAN的LED智能照明網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化研究.pdf

1、近年來物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已在多個領(lǐng)域取得突破，大到智能電網(wǎng)、智慧城市，小到智能家居、智能照明系統(tǒng)，甚至最近流行的共享單車也被植入物聯(lián)網(wǎng)芯片。本文所討論的智能照明領(lǐng)域，是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的重要組成部分，在智能家居由于技術(shù)和觀念的原因還不能征服消費者的時候，智能照明被各大廠商寄予厚望。
　　ZigBee是當(dāng)前比較成熟的智能家居解決方案，ZigBee聯(lián)盟甚至還推出了專用于智能照明領(lǐng)域的ZLL標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于缺乏統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，各個廠商的設(shè)備不具有兼容

2、性；另一方面，ZigBee協(xié)議需要復(fù)雜的網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換才能與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通，也無法提供大量智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)所需的地址空間。6LoWPAN標(biāo)準(zhǔn)的推出，讓這些問題迎刃而解：基于IPv6技術(shù)，不僅可以與互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通，而且為大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供充足的地址空間；作為IETF6LoWPAN工作組制定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，成為各大廠商的技術(shù)規(guī)范。另外，IETF還制定了與之配套的RPL路由協(xié)議。
　　基于上述背景，本文開展了以下工作：
　　1.智能照明

3、相關(guān)領(lǐng)域的背景研究和分析。首先對于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展趨勢，特別是智能家居和智能照明領(lǐng)域的現(xiàn)狀和未來趨勢進(jìn)行了總結(jié)分析，指出基于 IPv6的6LoWPAN技術(shù)將會是未來發(fā)展的方向。
　　2.智能照明物聯(lián)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析。對三類智能家居系統(tǒng)進(jìn)行對比分析，指出采用6LoWPAN標(biāo)準(zhǔn)的諸多好處，并對該標(biāo)準(zhǔn)所涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行說明。RPL是IETF為低功耗無線傳感網(wǎng)制定的路由標(biāo)準(zhǔn)，是6LoWPAN的配套協(xié)議，也是本文所研究的重點，對于 RPL路由協(xié)議

4、的路由度量、目標(biāo)函數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕⑦M(jìn)行分析說明。ContikiOS提供了6LoWPAN標(biāo)準(zhǔn)的開源協(xié)議棧，本文的研究依托于該平臺。
　　3. RPL路由協(xié)議優(yōu)化算法的設(shè)計。對智能照明領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)特點進(jìn)行分析，然后基于 RPL路由協(xié)議的 ETX度量提出 D-ETX路由度量及其優(yōu)化后的路由度量ID-ETX。D-ETX在保留ETX度量尋找可靠鏈路的特點外，加入了對傳輸時延的考慮；ID-ETX則在路由重建方面有一定優(yōu)勢。
　　4.實

5、驗仿真與分析。通過Cooja仿真平臺，對優(yōu)化前后的路由協(xié)議進(jìn)行仿真對比，相較于 ETX，D-ETX度量在時延方面有一定的改善和提升，同時，丟包率和能耗則基本保持一致；在出現(xiàn)死亡節(jié)點時，ID-ETX度量在路由重建方面表現(xiàn)出一定優(yōu)勢，能夠更快的更新父節(jié)點。
　　本文所研究的6LoWPAN協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)可以解決海量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備入網(wǎng)的技術(shù)難題，同時也可消除設(shè)備不兼容問題。本文提出的路由優(yōu)化算法，在傳輸時延以及路由重構(gòu)方面有一定改善，可提高網(wǎng)絡(luò)性能