融合IPv6的无线传感器网络接入技术研究

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无线传感器网络具有部署方便、维护简单以及低成本的显著特点,在社会生活的各个领域应用越来越广泛。实际应用要求无线传感器网络必须以某种方式接入IP网络,传统网关协议转换和协议承载接入方式存在网络结构复杂、网间交互性差、应用成本较高等问题,不能适应无线传感器网络日益增长的应用需求。本文为实现无线传感器网络与IP网络有效融合,提出无线传感器网络全IP接入方式,具有网络一致性好、便于网间资源共享的特点。针对全IP接入方式,本文详细介绍了融合IPv6的无线传感器网络协议栈和相应数据传输策略的设计过程。融合IPv6的无线传感器网络协议栈底层采用IEEE802.15.4标准,该协议栈适配层、IP网络层和传输层的设计是本文核心内容。通过设计传感器节点地址映射机制,实现了IPv6地址的无状态自动配置。适配层为IP层提供数据封装和解析服务,通过设计分片重组机制和报头压缩机制,实现了IP数据包在IEEE802.15.4链路中的传输。在移植Contiki(?)操作系统的基础上,设计了适配层主任务统一调度管理适配层相关服务,同时设计了具有网络异常恢复功能的自组网任务和基于节点间ping机制的网络维护任务。此外,移植了uIPv6协议栈,并设计了IP层任务调度管理协议栈的IP服务。针对无线传感器网络对数据传输可靠性低功耗的需求,结合适配层分片重组机制设计了能量高效的分布式数据可靠传输协议。在分析无线传感器网络采集的数据特点基础上,设计了基于变长编码的数据无损压缩算法,从而提高了数据传输效率。本文最后利用搭建的网络测试平台对融合IPv6的无线传感器网络协议栈和数据传输策略进行了各种测试。通过网络稳定性测试、适配层功能测试和数据传输性能测试,验证了协议栈相关功能完整性和算法正确性。测试结果表明,所设计的协议栈和传输策略达到了预期目标,网络稳定可靠,数据传输性能较高,能够满足实际应用要求。
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