物聯(lián)網(wǎng)輕量級IP尋址技術(shù)研究.pdf

1、物聯(lián)網(wǎng)終端包含了人們生活和生產(chǎn)領(lǐng)域中的各種物品與設(shè)備，其數(shù)量龐大，種類多樣。如何將任意物品或者設(shè)備按某種編碼方式接入物聯(lián)網(wǎng)，如何實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中任意物品及設(shè)備的尋址以建立通訊連接，是建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)必須解決的問題。物聯(lián)網(wǎng)尋址技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)之一，在物品與設(shè)備以特定方式接入互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)中任意終端準(zhǔn)確、高效、安全的尋址，對它的研究和實(shí)踐將從真正意義上構(gòu)建一個互聯(lián)互通的泛在網(wǎng)絡(luò)。
　　本文以物聯(lián)網(wǎng)通信為應(yīng)用背景，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一高效

2、的尋址系統(tǒng)為研究目標(biāo)，從物聯(lián)網(wǎng)資源尋址模型、終端編碼機(jī)制、組網(wǎng)及路由機(jī)制以及實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的端到端尋址這四個方面對物聯(lián)網(wǎng)IP尋址技術(shù)展開研究，其主要創(chuàng)新工作如下：
　　（1）針對物聯(lián)網(wǎng)終端的多樣性及編碼異構(gòu)問題，構(gòu)建了一種物聯(lián)網(wǎng)終端資源迭代尋址模型，提出一種物聯(lián)網(wǎng)輕量級IPv6尋址方法。
　　物聯(lián)網(wǎng)終端中存在多種物品編碼方式，以及異構(gòu)的感知設(shè)備，控制設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，造成物聯(lián)網(wǎng)孤島式的應(yīng)用模式。針對這一問題，本文對物聯(lián)網(wǎng)尋址特性進(jìn)行了

3、研究與分析，構(gòu)建了物聯(lián)網(wǎng)終端資源迭代尋址模型；同時設(shè)計了基于IPv6的輕量級編碼尋址機(jī)制，通過定義虛擬域的方式實(shí)現(xiàn)了基于IPv6編碼的物聯(lián)網(wǎng)終端統(tǒng)一尋址。
　?。?）針對物聯(lián)網(wǎng)終端地址配置多樣性問題，將感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ突?，提出一種物聯(lián)網(wǎng)終端IPv6地址配置方法。
　　對于低功耗有損網(wǎng)絡(luò)，IPv6地址的數(shù)量及無狀態(tài)配置機(jī)制滿足了物聯(lián)網(wǎng)終端數(shù)量龐大和傳感器網(wǎng)絡(luò)的自組織配置需求。針對這一問題，本文提出一種基于感知網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ突奈?/p>

4、聯(lián)網(wǎng)終端IPv6地址配置方法。該方法將物聯(lián)網(wǎng)典型應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與終端通信需求和IPv6的地址類型相結(jié)合，在現(xiàn)有成熟IPv6地址配置基礎(chǔ)上，給出相應(yīng)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)與混合式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的物聯(lián)網(wǎng)終端地址配置方法。該套機(jī)制切合了輕量級IPv6數(shù)據(jù)包通信的首部壓縮機(jī)制要求，降低了節(jié)點(diǎn)在地址配置過程中的存儲資源與能量資源消耗，對實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一輕量級IP尋址奠定了基礎(chǔ)。
　　（3）針對物聯(lián)網(wǎng)終端IPv6尋址過程中，首部壓縮機(jī)制中存在的上下文管理問題，提

5、出一種地址前綴自適應(yīng)配置與上下文表動態(tài)分發(fā)與同步方法。
　　為解決數(shù)據(jù)包首部壓縮機(jī)制中的上下文管理問題，本文提出一種基于6LoWPAN_IPHC的上下文動態(tài)管理機(jī)制。該機(jī)制包含了地址前綴自適應(yīng)配置方法及上下文動態(tài)分發(fā)與多源同步方法，其中地址前綴自適應(yīng)配置機(jī)制免除了人工配置的麻煩，適合在低功耗的有損網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行。同時，網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)流量計算出地址前綴使用最為頻繁的主機(jī)，將這些主機(jī)的地址前綴優(yōu)先寫入上下文表中，提高了整個網(wǎng)絡(luò)的壓縮

6、率。上下文動態(tài)分發(fā)與多源同步方法詳細(xì)設(shè)計了上下文消息在全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中的更新與同步機(jī)制，并將這一機(jī)制應(yīng)用到擴(kuò)展LoWPAN域中，保證了上下文表在擴(kuò)展域中的一致性。
　?。?）針對異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的尋址問題，提出一種基于虛擬網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的邊界網(wǎng)關(guān)設(shè)計方法，搭建了物聯(lián)網(wǎng)輕量級IPv6尋址系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了感知網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)互通。
　　為實(shí)現(xiàn)無線傳感器節(jié)點(diǎn)與互聯(lián)網(wǎng)IPv6主機(jī)的端到端尋址，本文給出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的輕量級IP尋址方法，提出

7、一種基于虛擬網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動的6LoWPAN邊界網(wǎng)關(guān)的設(shè)計方法。通過一臺PC機(jī)與6LoWPAN適配器相連接的方式，將6LoWPAN適配層功能封裝在PC機(jī)上的虛擬網(wǎng)絡(luò)適配驅(qū)動中，降低了修改PC機(jī)內(nèi)核的復(fù)雜度，同時避免了網(wǎng)關(guān)處的協(xié)議轉(zhuǎn)換，保證了異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間的通信質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)輕量級IP尋址系統(tǒng)。
　　結(jié)合以上四項主要研究內(nèi)容，本文從模型構(gòu)建、關(guān)鍵技術(shù)以及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等角度對物聯(lián)網(wǎng)輕量級IP尋址機(jī)制進(jìn)行了探索與研究。本文所提出的基于IPv6的物