基于IPv6的WSN路由器設計與實現(xiàn).pdf

1、無線傳感網(wǎng)（WSN）作為在微小體積內集成了信息收集、信息處理和無線通信等功能的低功耗設備，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各種的嵌入式環(huán)境，其方便的組網(wǎng)特性使得網(wǎng)絡連接更加便捷。為了使WSN融入IPv6網(wǎng)絡，以便于更大程度的擴展WSN的應用范圍，IETF成立了6LoWPAN工作組，旨在實現(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層實現(xiàn)融合

2、，使WSN網(wǎng)絡并入IPv6網(wǎng)絡，使WSN網(wǎng)絡跟外部進行信息交流更加便捷。至今，6LoWPAN工作組已經接連發(fā)布了適配層設計、鄰居協(xié)議優(yōu)化和路由需求等多個相關網(wǎng)絡協(xié)議標準。
　　Linux系統(tǒng)以其強大的網(wǎng)絡功能而得到了廣泛的應用，大到服務器集群，小到各種的嵌入式產品都可以找到它的蹤影。本文以 Linux強大的網(wǎng)絡子系統(tǒng)和對IEEE802.15.4設備的完善支持為基礎，參照6LoWPAN相關技術標準，實現(xiàn)了支持Mesh路由的6LoWP

3、AN網(wǎng)絡中的路由器，在Linux系統(tǒng)中實現(xiàn)了完整的6LoWPAN協(xié)議棧，另外通過Linux原生支持的數(shù)據(jù)轉發(fā)功能，實現(xiàn)了6LoWPAN網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和外部網(wǎng)絡的交換。主要工作內容包括以下幾個方面：
　　1.分析 Linux網(wǎng)絡子系統(tǒng)，明確其數(shù)據(jù)在不同層次間的傳輸機制、研究網(wǎng)絡接口設備的抽象機制和學習Linux內核與用戶空間的通信機制；
　　2.在Linux對IEEE802.15.4協(xié)議點對點通信支持的基礎上，利用6LoWPAN的路

4、由頭部，實現(xiàn)一個網(wǎng)狀層框架，簡稱 Mesh層框架，利用用戶空間網(wǎng)絡工具iproute2可以在該層中創(chuàng)建Mesh相關設備。該設備中存在路由協(xié)議，并通過該路由協(xié)議，提供了一個具備多跳通信機制的Mesh網(wǎng)絡；
　　3.根據(jù)RFC4944和RFC6282實現(xiàn)6LoWPAN適配層，可以通過iproute2工具創(chuàng)建該適配層的6LoWPAN設備，該設備負責把來自IPv6層的IP報文進行壓縮和適當?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，實現(xiàn)匹配的路由機制，以驗證該框架的合理性，為以后對路由協(xié)議的進一步研究創(chuàng)造一個實驗平臺；
　　最后，在完成6LoWPAN路由器原型系統(tǒng)的基礎上，搭建了6LoWPAN測試網(wǎng)絡，對路由器進行了比較詳細的測試，包括整體功能測試和關鍵組件的功能測試。通過這些測試，進一步驗證了該6LoWPAN路由器的可用性和可靠性，為下一步進一步研究6LoW