基于6LoWPAN的矿井无线传感器网络适配层研究

针对采用6LoWPAN技术的矿井无线传感器网络WSN与Internet互联时,需要进行IEEE802.15.4与IPv6的协议适配转换的问题,提出了一种IPv4/IPv6适配层的设计方案。该方案采取分―总的设计思路:首先分别进行IPv4适配层和IPv6适配层的设计,然后通过分析这2个设计将IPv4适配层和IPv6适配层进行结合,使得IPv4适配层和IPv6适配层成为可选择使用的IPv4/IPv6适配层。文章还介绍了该方案在矿井人员定位系统网关中的应用。下一步的研究重点是研究可支持该方案实际使用的硬件。     

6LoWPAN适配层分片重组的研究与实现

对比ZigBee技术,分析了全IP传感器网络的实现方式,在IEEE 802.15.4和IPv6之间增加6LoWPAN适配层,从而实现WSN对IPv6的无缝对接。接着分析了IPv6和IEEE 802.15.4之间数据格式的差别,由此给出了对原始IPv6数据包进行分片重组的方案。最后,通过程序验证了方案的可行性。     

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。     

6LoWPAN树状路由协议的研究

6LoWPAN适配层路由是一个关键技术,考虑到低功耗的设计要求,在6LoWPAN实现中采用支持省电的Beacon模式,提出树状拓扑结构和树状短地址分配方法,并在此基础上设计树状路由机制.该路由协议具有低开销、重新自组的特点,为6LoWPAN路由提供一个可行的解决方案.     

6LoWPAN中的路由选择策略的改进

随着IPv4地址资源的耗尽,IPv6网络替代IPv4成为不可逆转之势。在近几年中无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）的发展,使得IPv6网络的应用范围得到很大的拓展。其中6Lowpan的提出使得WSN中的节点可以以IP地址的方式进行通信,本文探讨了网络层的IPv6数据包长度和MAC层的数据包分片数量对网络性能的影响,在Contiki实验平台下分析了不同的RSSI和网络负载下6LoWPAN的表现,提出了基于RSSI的改进的RPL路由协议,明显增强了6LoWPAN下的通信能力。     

基于6LoWPAN的无线传感器网络路由协议*

提出了一种基于6LoWPAN传感器网络的路由协议,对协议中适配层的设计、传感器网络的路由实现以及精简IPv6报文头部等过程进行了阐述。在网络模拟环境下对本协议与Mesh路由协议的数据包接收率、平均延迟时间以及平均消耗能量等性能参数进行了比较分析。实验数据表明,本协议具有更好的性能。     

基于NAT64的6LoWPAN边缘路由器设计

针对目前基于6LoWPAN边缘路由器只适用与IPv6设备互联、网络报文传输复杂繁琐、边缘路由器映射表复杂且开销大等问题,引入IEEE 802.15.4地址概念对6LoWPAN网络内报文交互方式与数据包格式进行优化,提出一种6LoWPAN与IPv4协议转换机制和边缘路由器地址映射转换方法,设计出适合在8位单片机上运行的轻量级微系统,最后用CoAP协议来访问节点数据,验证系统,实现6LoWPAN网络与IPv4,IPv6网络之间的通信.该方法实现了6LoWPAN与IPv4网络互联通信,保留6LoWAPN与IPv6网络通信的功能,同时提高了6LoWPAN内网络的吞吐量,降低边缘路由器维护地址映射表的开销,提高了边缘路由器效率,有效降低6LoWPAN网络传输数据时的功耗,提高节点生存时间.     

6LoWPAN_GHC报头压缩算法的研究

6LoWPAN(IPv6 over Low-Power Wireless Personal Area Networks)定义了IPv6报文如何在IEEE802.15.4网络上传输.其中难点主要在于适配层的报头压缩,这对于增大有效负载的空间非常重要,因为IEEE802.15.4留给上层协议的空间只有81字节左右.简单介绍了了6LoWPAN的几种现有的报头压缩算法,同时着重研究了一种通用的报头压缩算法6LOWPAN_GHC(以下简称GHC),并进行了实验验证.GHC可以看做是对通用报头及类报头有效载荷的一种补充算法,这样就不需要为新报头或者类包头有效载荷定义新的压缩规范了.     

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。     

改进的6LoWPAN分片地址压缩方案

针对6LoWPAN网络物理层MTU的限制,提出一种报文头部压缩方案分片报头压缩。6LoWPAN的压缩方案一直考虑的是对IPv6头部字段进行压缩,但数据报在适配层传输时,多以分片的形式进行传输,除第一分片外,后续分片头部Mesh Delivery字段也要记录适配层源地址和目的地址,极大增加了网络的负载。为此,分开处理第一分片和后续分片,对后续分片,通过增加分片标记和分片头部冗余的地址字段映射表及其它数据结构,利用分片标记替代分片报文Mesh Delivery字段中较长的地址字段,结合现有的IPHC报头压缩技术,进一步对报头进行压缩。性能分析结果表明,当网络负载和传输数据包较大时,从数据包投递率、平均吞吐量、平均时延的测试可以看出该方法较原来的IPHC协议表现更优。     

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。     

6LoWPAN适配层协议的一致性测试

为6LoWPAN适配层协议设计和实现了一致性测试的测试用例和测试平台。在分析6LoWPAN适配层协议的基础上,划分了测试组,建立了测试目标,根据测试目标设计了近100个测试用例。根据测试中激励发送和协议行为观测的需要,设计并实现了测试平台。在该平台上,成功运行了90多个测试用例,对网络实验室的适配层实现进行了测试,达到了一致性测试的目的。     

Extending IP to Low-Power, Wireless Personal Area Networks

Extending IP to low-power, wireless personal area networks (LoWPANs) was once considered impractical because these networks are highly constrained and must operate unattended for multiyear lifetimes on modest batteries. Many vendors embraced proprietary protocols, assuming that IP was too resource-intensive to be scaled down to operate on the microcontrollers and low-power wireless links used in LoWPAN settings. However, 6LoWPAN radically alters the calculation by introducing an adaptation layer that enables efficient IPv6 communication over IEEE 802.15.4 LoWPAN links.     

6LoWPAN中route-over分片转发策略的改进

6LoWPAN使得在无线传感网络上进行基于IPv6的数据传输成为可能, 它定义了route-over和mesh-under两种路由策略. 针对传统的route-over策略在分片转发中存在的问题, 提出了基于虚电路的route-over分片流水转发策略, 详细介绍了该改进策略的详细设计, 即根据第1个分片的IP压缩头部信息建立后续分片的转发映射. 仿真实验结果表明, 改进的策略较原始策略在网络传输和时延上有更好的表现.     

6LoWPAN的节点安全机制

6LoWPAN一种近距离的新型无线技术,它在WSN（Wireless Sensor Network）方面的应用越来越广泛。但是,由于无线信道的开放性使得6LoWPAN网络很容易遭受到外来的攻击,因此保证其安全性也日益成为亟待解决的问题。以6LoWPAN协议栈为基础,提出了6LoWPAN安全体系结构,设计了MAC层、网络层的安全机制以及应用层密钥的生成和管理方案。     

基于使用IPv6的低功耗无线个人局域网的无线传感网在智慧路灯中的应用

针对现有的采用电力载波通信(PLC)技术的智慧路灯系统中存在系统结构复杂、兼容性与扩展性差、开发部署周期长和安全性与抗干扰性低的问题,提出了一种基于IPv6的低功耗无线个人局域网(6LoWPAN)的智慧路灯系统。将6LoWPAN应用在对基于PLC的智慧路灯系统的改造中,把原有的PLC节点改成6LoWPAN无线节点,把集中控制器改造为边界路由器,并在应用层上采用了受限应用协议(CoAP)和智能物体网际协议(IPSO)应用框架。通过与基于PLC的智慧路灯进行对比,结果表明采用6LoWPAN无线网络的智慧路灯系统结构简化、兼容性与扩展性高、系统开发部署周期缩短一半以上并且网络安全性和抗干扰性较高。     

6LoWPAN适配层协议的分片与重组测试方法设计

摘要：本文通过分析6LowPAN适配层协议分片与重组技术的测试需求,在对分布式测试法进行优化和改进的基础上提出虚拟测试法,并实现了相应的测试系统。通过实际的测试系统验证,该方法能够充分满足适配层分片与重组技术的测试要求。运用这种方法可以减少测试设备的数量,不用考虑测试设备间的同步问题,消除了非同步造成的错误,从而得出更精确的测试结果。     

6LoWPAN协议一致性测试方法及仪表设计

针对6LoWPAN协议栈的MAC层、适配层、网络层及路由协议,研究6LoWPAN协议的一致性测试方法,将TTCN-3测试标准引入到无线传感器网络协议的一致性测试领域,设计了一套以TTCN-3为协议测试描述语言、以ISO9646中定义的协议一致性测试模型为方法的6LoWPAN协议一致性测试仪表.