基于Contiki的6LoWPAN边界路由器的设计

以TI公司的CC2538 SoC作为核心硬件平台,基于Contiki开源操作系统设计了一种6LoWPAN边界路由器,同时搭建了一个包含一台接入有线网络的PC、2个6LoWPAN节点以及一个6LoWPAN边界路由器的测试网络。测试结果表明,所设计的6LoWPAN边界路由器成功实现了6LoWPAN节点和PC之间数据的转发功能,可以应用于智能家居、环境监控等多种场合,具有一定的应用价值。     

物联网6LoWPAN技术研究

由于物联网的迅速发展,无线通信系统中终端节点数量迅速增加。基于此,国际标准化机构IETF组织专门制 定了适用于物联网通信的6LoWPAN标准。该标准将IPv6 协议运行在传统IEEE802.15.4 标准之上,使得系统能够容纳海量的 终端,同时基于不同底层硬件节点能够通过IP 协议进行互联。本文对6LoWPAN标准在物联网中的应用场景和框架以及 6LoWPAN中分片重组、报头压缩、路由转发和安全性进行了研究分析。     

基于6LoWPAN的边缘路由器设计研究

提出了一种智能6LoWPAN传感网络边缘路由器设计实现方法。该方法基于嵌入式操作系统Linux系统平台和单CPU的方案实现,通过在系统Linux上移植6LoWPAN协议簇,使射频接口LAN承载6LoWPAN网络,本地6LoWPAN传感网络通过边缘路由器接入互联网。6LoWPAN传感网络边缘路由器采用多协议融合的方式实现IPv4/IPv6双栈协议、NAT64协议、6to4隧道协议的统一,实现6LoWPAN网络节点通过6LoWPAN边缘路由器与互联网在不同网络环境下的自适应接入。     

6LoWPAN协议在电力物联系统中的应用研究

当前电力物联网系统应用Zigbee协议,该协议不能满足IEE802.15.4的MAC层的Ipv6需求,造成电流传输速率低,且电压越限开关控制失败。为此,采用6LoWPAN协议优化了电力物联系统的网关功能。利用6LoWPAN技术原理、应用规范以及相比于其它物联网的优势,基于IEE802.15.4的网络层协议,提出Zigbee和6LoWPAN共存,协议中间层为双协议栈网关的总体设计方案,实现物联网与Ipv6 Internet的互联和信息交互。设计6LoWPAN适配层,解决IEE802.15.4的MAC层不能满足Ipv6需求问题。仿真结果显示：应用6LoWPAN协议后电力物联系统连通性能以及UDP数据报传输性能均符合实际应用需求;6LoWPAN协议应用后可显著提升数据采集节点的续航时间,降低功耗,增加电流传输速率,提升电压越限开关控制成功率。6LoWPAN协议的应用可有效提升电网的安全运行水平。     

基于TCL的6LoWPAN协议一致性测试

针对6LoWPAN协议,提出一种基于TCL的一致性测试系统。在该系统中,界面控制部分提供用户操作和结果查看等功能,测试执行部分提供用例解释执行、结果分析等功能,底层通信部分提供物理层收发的功能。使用TCL脚本语言设计测试用例和扩展命令,从而增强系统的可扩展性。对Contiki系统中的uIPv6协议栈进行测试,结果表明,该测试系统的可扩展性较好,可满足6LoWPAN协议的一致性测试要求。     

基于XML的6 LoWPAN协议一致性测试系统的实现

文中介绍了协议一致性测试基本理论,针对6LoWPAN现有草案及实验性协议的实现,设计了一种具有可扩展性的6LoWPAN协议一致性测试平台。文中从该平台的测试系统和被测系统两个部分出发,对基于Windows操作系统实现的测试系统,描述了该平台的功能、各个模块的框架结构和实现方法;应用XML可扩展标识语言设计了测试用例,并应用libxml2对XML标记的测试用例进行解析。设计和实现了报文接收发模块。被测系统部分,对Linux系统端实现的6LoWPAN协议栈进行了测试,达到了一致性测试的目的,对测试结果进行了分析。     

基于6LoWPAN的森林火灾监控系统设计

为了解决常规森林火灾监测方法具有的成本高、维护困难和不能实时动态采集信息的缺陷,设计了一个基于6LoWPAN的森林火灾监控系统;首先,对森林监控系统的功能和体系框架进行了描述,将整个系统分为6LoWPAN无线传感器网络、Sink节点(网关节点)、3G网络、Internet、监控中心和手机终端;然后,对传感器节点和Sink节点的硬件进行了描述,同时将传感器节点和Sink节点的软件功能划分为硬件抽象层、精简UDP/IPv6协议层和应用层,同时采用贝叶斯概率公式对各传感器采集的数据进行融合决策,获得最终的融合结果;在野外环境中测试,实验结果表明,文中方法能高效、准确地对森林火灾的温度、湿度和烟雾进行实时动态监控,为森林火灾事故的避免和减少提供了一种实时有效的方式。     

IPv6与ZigBee互联网关的设计与实现

针对ZigBee无线传感网络和IPv6网络不能直接互联的问题,提出一种基于Contiki操作系统和cc2530硬件平台的嵌入式互联网关设计方案。将网关架构部署在ZigBee组网中的Sink节点上,利用6LoWPAN技术实现ZigBee网络和IPv6网络的互联互通。改进6LoWPAN适配层的报文压缩方法,实现接口层ZigBee协议与网络层IPv6协议的数据交换。仿真结果表明,在传输负载较大的情况下,该网关具有低延时和低功耗的特点,验证了该网关的有效性。     

基于6LoWPAN的井下数据采集器设计

针对目前井下数据采集装置存在功能简单、配置复杂、扩展性差等问题,设计了一种基于6LoWPAN的井下数据采集器。该数据采集器采用CC2530芯片实现井下多种参数的采集和无线收发,并通过移植在CC2530芯片上的Contiki系统6LowPAN协议栈实现UDP通信。测试结果表明,该数据采集器进行基于6LoWPAN的UDP通信时丢包率为0.15%,A/D接口的测量误差在0.2%以内。     

6LoWPAN网络节点信道接入延时性能研究

为了优化6LoWPAN网络MAC协议性能,提出了一种基于饱和负载的时隙CSMA/CA机制的Markov链模型,并对协议主要网络参数进行了数学推导。基于该模型对节点平均接入延时及网络的信道接入概率等参数进行数值计算,重点分析了协议参数对网络延时性能的影响。数学分析表明,该模型较好地描述了基于饱和负载的IEEE 802.15.4 MAC协议的信道竞争接入机制,而合理的协议参数设置能够有效地改善网络节点平均信道接入延时性能。     

基于6LoWPAN的无线农田信息监测系统

设计了一种新型的农田信息监测系统,采用ARM7内核的MCU进行控制,并基于IPV6协议,利用6LoWPAN技术和GPRS技术相结合的方式,建立了可自组网的无线传感器网络,实现对指定区域农田信息的实时监测.系统使用了多只土壤水分传感器、红外温度传感器、光量子传感器、光量子传感器对植物生长的环境和状况进行全方位实时观测.各...     

基于IaaS云平台的无线传感网实时监测系统

本文基于中科大IaaS云平台设计并实现了一种无线传感网实时监测系统.利用6LoWPAN建立可自组网的无线传感器网络,系统中各个传感器节点将传感器采集的数据发送至汇聚节点,汇聚节点通过网络将数据传送至中科大云平台服务器中进行记录和分析.本文采用Nginx作为Web服务器,uWSGI应用服务器和Tornado应用服务器分别处理用户的非实时数据和实时数据请求.采用WebSocket技术实现实时数据的传输,提高了系统实时性.测试结果表明本文对构建可靠且可灵活部署的实时监测系统具有指导意义.     

基于6LoWPAN的智慧校园空调监控系统设计

针对总线制空调监控系统存在布线施工成本高、联网结构复杂、维护难度大等问题,设计了一种基于6LoWPAN的智慧校园空调监控系统。首先给出了系统的整体功能及网络架构;然后,给出了传感器节点、系统核心模块及网关节点的硬件设计;接下来对6LoWPAN协议及简化进行了描述,给出了系统嵌入式软件的设计;最后给出了相关的空调控制策略。测试和实验结果表明,该空调监控系统具有结构简洁,扩展性高,实时在线响应,有效解决了校园空调物联网的信息互联问题,利用云平台智能管理达到节能减排目标。     

6LoWPAN多网关设计与实现

6LoWPAN是基于IEEE802.15.4标准的低功耗有损无线传感器网络承载IPv6协议的适配层技术。在6LoWPAN网络中,传感节点通过网关与Internet进行数据交互,导致靠近网关的节点与其他节点相比,能耗和负载严重不均衡。当前的6LoWPAN传感器网络协议不支持多网关路由功能。提出了一种基于rank值最小的多网关选择算法,在不增加额外信令的条件下,对现有6LoWPAN协议增加了多网关的支持,设计完成了6LoWPAN多网关系统方案,并在实际平台下实现。结果分析表明,该设计方案能够获得预期功能和性能,实现6LoWPAN节点能够自由选择网关,与Internet无缝互联互接。     

6LoWPAN无线传感器网络移动管理方案

提出了一种跨层的6LoWPAN无线传感器网络移动管理方案。首先提出了6LoWPAN网络体系结构, 基于该体系结构, 提出了一种跨层的移动切换算法。在此算法中, 网络层移动切换与链路层移动切换同时进行, 在三层切换过程中, 移动节点无须转交地址配置, 也无须参与网络层的移动切换过程, 且无须参与移动切换过程, 在二层切换过程中, 移动节点无须扫描所有信道, 通过获取的信道信息直接进行二层切换, 因此降低了切换延迟、丢包率和切换代价。     

重金属监测的光学单元无线化系统设计与研究

基于无线传感器网络技术,结合光学测量高精度的特性,设计了一套用于重金属监测的无线化系统.首先,完成了无线采集节点的整体架构设计;其次,在分析光学传感单元的特性及机理基础上,采用模块化设计方法,进行了光学无线采集节点的各个单元硬件设计和相应的软件设计;最后,对无线系统进行了功能验证实验.实验表明,所设计的光学无线化系统具有精度高、低成本、低功耗、布设便捷等优点,在重金属监测等相关领域具有很好的应用前景和实用价值.     

基于6LoWPAN和模糊控制的实时输液监护系统

为满足更人性化的监护需求,减少患者家属的陪同时间和降低医护人员的工作难度,提出基于6 LoWPAN和模糊控制决策的实时输液监护系统设计方案,采用分层结构,将系统节点分为液滴检测节点、PTC加热器节点、HK 2000G心率传感器节点、SMTIR9902温度传感器节点、数据中转节点、网关节点和模糊控制终端节点7类.采用6LoWPAN技术,网关节点可方便地接入 IPv6互联网,便于数据的采集和传输.通过本系统,医护人员可在本地或远程获取病人输液及生命体征数据,方便及时更换吊瓶、拔针或追踪治疗,为病人提供更舒适、便捷和安全的医疗服务.     

基于无线传感器网络的低功耗室内定位系统

提出一种实现室内定位的无线传感器节点架构,定位节点的设计采用低功耗微控制器MSP430F1611和符合ZigBee协议的无线收发芯片CC2420.通过测量参考节点和移动节点之间的接收信号强度(RSSI),利用射频衰减模型,在三边测量法的基础上采用质心定位算法,计算出移动节点的位置信息.初步实验结果表明:提出的定位算法在...     

基于6LoWPAN的嵌入式多网关系统设计与实现

6LoWPAN是一种在IEEE802.15.4标准基础上IP化实现无线传感器网络的技术。在现有单目的导向的有向无环图（DODAG）环路由协议标准下,存在围绕单边界路由器的网络拥塞和能耗问题。设计了一种嵌入式6LoWPAN多网关协议和系统,嵌入式网关节点具备双模通信功能,可实现无线传感网（WSN）和固定IPv6网络的物理连接,双模网关通过固网建立与6LoWPAN根边界路由器之间的IP隧道来实现上下行路由。通过对现有6LoWPAN协议标准的补充和优化,使双模节点具有网内和网际路由能力,从而实现多网关架构和多径路由功能。优化的多点互通拓扑位置和流量分担算法实现上下行链路的有效负载平衡,也减小了节点多跳路由能耗。通过对多网关平台进行实验测试,并与单网关系统对比测试,结果表明该方案不仅实现了6LoWPAN在以太网的多点接入,降低了网络内数据传输时延和丢包率,并且提升了网络整体吞吐量。     

6LoWPAN网络组播通信方案的研究与设计

随着无线传感器网络(WSN)对新应用的需求不断增加,基于IEEE 802.15.4实现IPv6通信的低速无线个人局域网标准6LoWPAN是将WSN接入Internet实现全IP通信的理想解决方案.在此提出了一种基于6LoWPAN网络的组播通信方案,通过自组建M AC地址的方式,对现有的6LoWPAN网络增加了对组播通信的支持,设计完成了6LoWPAN网络组播通信方案,降低了组播通信下组内节点接收网关数据的时延,以及组外节点对无关数据的处理消耗.结果分析表明,该组播通信方案下的节点通信时延是单播通信下节点通信时延的15.13％,组外节点数据处理效率比广播通信下的组外节点提高了39.02％.该通信方案能够获得预期功能和性能,6LoWPAN节点能够动态加入和退出组播组,接收组播组内信息.